高中物理电感器在交流电路中的作用练习.docx
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高中物理电感器在交流电路中的作用练习
高中物理-电感器在交流电路中的作用练习
1.电感器对交流电有阻碍作用,阻碍作用的大小用______表示,线圈的自感系数越大,交流电的频率越高,对交流电的阻碍作用________,即感抗__________,XL=________.
2.感抗的形成是因为交变电流通过线圈时,由于自感的作用产生了____________,自感电动势要阻碍电流的变化,这样就形成了对电流的阻碍作用.
3.电子技术中常用的扼流圈有两类:
一类是低频扼流圈,它的作用是
“________________”;另一类是高频扼流圈,它的作用是“________________________”.
4.如图1所示,电键接直流上灯泡的亮度______(填大于、小于或等于)接到交流上灯泡亮度,说明线圈对直流电和交变电流的阻碍作用不同.
图1
5.如图2所示的电路中,正弦交流电源电压的有效值为220V,则关于交流电压表的示数,以下说法中正确的是( )
图2
A.等于220VB.大于220V
C.小于220VD.等于零
6.电感和电容对交流电的阻碍作用的大小不但跟电感、电容本身有关,还跟交流电的频率有关,下列说法中正确的是( )
A.电感是通直流、阻交流,通高频、阻低频
B.电容是通直流、阻交流,通高频、阻低频
C.电感是通直流、阻交流,通低频、阻高频
D.电容是通交流、隔直流,通低频、阻高频
【概念规律练】
知识点一 电感对交变电流的阻碍作用
图3
1.如图3所示电路中,L为电感线圈,R为灯泡,电流表内阻为零.电压表内阻无限大,交流电源的电压u=220
sin10πtV.若保持电压的有效值不变,只将电源频率改为25Hz,下列说法中正确的是( )
A.电流表示数增大
B.电压表示数减小
C.灯泡变暗
D.灯泡变亮
2.一个灯泡通过一个线圈与一交流电源相连接,如图4所示.一个铁块插进线圈之后,该灯泡将( )
图4
A.变亮B.变暗
C.对灯泡没影响D.无法判断
知识点二 对扼流圈的理解
3.如图5所示电路,前级输出的电流既有高频成分又有低频成分,要把低频成分的电流输送到下一级,需在ab间接一个________扼流圈,它的自感系数应________.
图5
4.对于扼流圈的以下说法,正确的是( )
A.扼流圈是利用电感阻碍交变电流的作用制成的
B.低频扼流圈用来“通低频、阻高频”
C.高频扼流圈用来“通直流、阻交流”
D.高频扼流圈对低频交变电流阻碍作用较小,对高频交变电流的阻碍作用很大
【方法技巧练】
电容器与电感器配合使用时的分析技巧
5.如图6所示是电视机电源部分的滤波装置,当输入端输入含有直流成分、交流低频成分的电流后,能在输出端得到较稳定的直流电,试分析其工作原理及各电容和电感的作用.
图6
6.在图7所示的电路中,a、b两端连接的交流电源既含高频交流,又含低频交流;L是一个25mH的高频扼流圈,C是一个100pF的电容器,R是负载电阻.下列说法中正确的是( )
图7
A.L的作用是“通低频,阻高频”
B.C的作用是“通交流,隔直流”
C.C的作用是“通高频,阻低频”
D.通过R的电流中,低频交流所占的百分比远远大于高频交流所占的百分比
1.关于感抗,下列说法中正确的是( )
A.感抗是由于电流变化时在线圈中产生了自感电动势,阻碍电流的变化
B.感抗的大小不仅与自感系数有关,还与电流的频率有关
C.感抗虽然对交变电流有阻碍作用,但不消耗能量
D.感抗是线圈的电阻产生的
2.交变电流通过一段长直导线时,电流为I,如果把这根长直导线绕成线圈,再接入原电路,通过线圈的电流为I′,则( )
A.I′>IB.I′
C.I′=ID.无法比较
3.两个相同的灯泡L1和L2,接到如图8所示的电路中,灯L1与电容器串联,灯L2与电感线圈串联,当a、b处接电压最大值为Um、频率为f的正弦交流电源时,两灯都发光,且亮度相同.更换一个新的正弦交流电源后,灯L1的亮度高于灯L2的亮度,新电源的电压最大值和频率可能是( )
图8
A.最大值仍为Um,而频率大于f
B.最大值仍为Um,而频率小于f
C.最大值大于Um,而频率仍为f
D.最大值小于Um,而频率仍为f
4.在频率为f的交变电流电路中,如图9所示,当开关S依次分别接通R、C、L支路,这时通过各支路的电流有效值相等.若将交变电流的频率提高到2f,维持其他条件不变,则下列几种情况不正确的是( )
图9
A.通过R的电流有效值不变
B.通过C的电流有效值变大
C.通过L的电流有效值变小
D.流过R、C、L的电流有效值都不变
5.如图10所示,输入端ab的输入电压既有直流成分,又有交流成分,以下说法中,正确的是(L的直流电阻不为零)( )
图10
A.直流成分只能从L通过
B.交流成分只能从R通过
C.通过R的既有直流成分又有交流成分
D.通过L的直流成分比通过R的直流成分要大
6.如图11所示的电路中,A、B、C三灯亮度相同,电源为220V,50Hz的交流电源,以下叙述中正确的是( )
图11
A.改接220V,100Hz的交流电源时,A灯变亮,B灯变暗,C灯亮度不变
B.改接220V,100Hz的交流电源时,A灯变暗,B灯变亮,C灯变亮
C.改接220V的直流电源时,A灯熄灭,B灯变亮,C灯亮度不变
D.改接220V的直流电源时,A灯熄灭,B灯变亮,C灯变暗
7.如图12所示,“二分频”音箱内有两个不同口径的扬声器,它们的固有频率分别处于高音、低音频段,分别称为高音扬声器和低音扬声器,音箱要将扩音机送来的含有不同频率的混合音频电流按高、低频段分离出来,送往相应的扬声器,以便使电流所携带的音频信息按原比例还原成高、低频的机械振动.图为音箱的电路图,高、低频混合电流由a、b端输入,L1和L2是线圈,C1和C2是电容器( )
图12
A.甲扬声器是高频扬声器
B.C2的作用是阻碍低频电流通过乙扬声器
C.L1的作用是阻碍低频电流通过甲扬声器
D.L2的作用是减少通过乙扬声器的低频电流
8.彩色电视机的电源输入端装有电源滤波器,其电路图如图13所示,主要元件是两个线圈L1、L2,它们的自感系数很大,F是保险丝,R是压敏电阻(正常情况下阻值很大,但电压超过设定值时,阻值会迅速减小,可以保护与其并联的元件),C1、C2是电容器,S为电视机开关,某一次用户没有先关电视机(没有断开S)就拔掉电源插头,结果烧坏了图中的电路元件,可能被烧坏的元件是( )
图13
A.RB.L1或L2C.C2D.C1
9.在收音机线路中,经天线接收下来的电信号既有高频成分又有低频成分,经放大后送给下一级,需要把低频成分和高频成分分开,只让低频成分输入给下一级,我们采用了如图14所示装置电路,其中代号a、b应选择的元件是( )
图14
A.a是电容较大的电容器,b是低频扼流线圈
B.a是电容较大的电容器,b是高频扼流线圈
C.a是电容较小的电容器,b是高频扼流线圈
D.a是电容较小的电容器,b是低频扼流线圈
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答 案
10.如图15所示,A、B、C为三个相同的灯泡,a、b、c为与之串联的三个元件,E1为直流电源,E2为交流电源.当开关S接“1”时,A、B两灯均正常发光,C灯不亮;当开关S接“2”时,A灯仍正常发光,B灯变暗,C灯正常发光.由此可知,a元件应是________,b元件应是________,c元件应是________.
图15
11.如图16所示为电子技术中的部分电路,前级输出的电流中既有直流成分,又有交流成分.如果只需要把交流成分输送到下一级装置,应在a、b两点间接入一个________;如果只需把直流输送到下一级装置,应在a、b两点间接入一个________.
图16
12.如图17所示,是一个判定AB之间电源性质的仪器,自感系数和电容都较大.若接通电源后只有绿灯亮,则
图17
(1)AB之间是什么电源?
(2)若只有红灯亮或黄灯亮,AB之间电源又如何?
第5节 电感器在交流电路中的作用答案
课前预习练
1.感抗 越大 越大 2πfL
2.自感电动势
3.通直流,阻交流 通低频,通直流,阻高频
4.大于
5.C [电感对交变电流有阻碍作用,线圈与灯泡串联,其电压之和等于电源电压,即UL+UR=U,故交流电压表的示数小于220V,C正确.]
6.C [电感线圈的作用是“通直流、阻交流,通低频、阻高频”,电容器的作用是“通交流、隔直流,通高频、阻低频”,所以C项正确.]
课堂探究练
1.C [根据所加的交流电u=220
sin10πtV,可知ω=10π,由ω=2πf可得f=5Hz.若只将电源的频率改为f′=25Hz,则可知电感线圈对交变电流的阻碍作用变大,即感抗变大,电感跟电灯串联,由串联分压原理知,线圈两端电压变大,所以电压表示数变大,电流表示数变小,电灯变暗.]
点评 电感对交变电流的阻碍作用跟交变电流的频率有关.频率越高阻碍作用就越大.
2.B [加入铁芯改变了电感线圈的自感系数,自感系数增大,感抗增大,降落在电感线圈上的电压增大,降落在灯泡上的电压减小,所以灯泡变暗.]
点评 电感线圈的自感系数与线圈大小、形状、圈数以及是否有铁芯等因素有关.加入铁芯后,自感系数增大,对交流的阻碍作用变大.
3.高频 小
解析 高频扼流圈有“通低频,阻高频”的作用,故应接高频扼流圈.要通过低频即对低频的阻碍作用小,由XL=2πfL知L要小.
4.AD [低频扼流圈用来“通直流、阻交流”,对低频电流阻碍作用也很大,而高频扼流圈是对高频阻碍作用很大,对低频阻碍作用较小,用来“通低频,通直流,阻高频”.高频扼流圈的自感系数较小,低频扼流圈的自感系数较大.]
点评 低频扼流圈,“扼制”低频电流,线圈的自感系数较大;高频扼流圈,“扼制”高频电流,线圈的自感系数较小.
5.见解析
解析 当含有多种成分的电流输入到C1两端,由于C1的“通交流、隔直流”的功能,电流中的交流成分被衰减,而线圈L有“通直流、阻交流”的功能,直流成分电流顺利通过L,一小部分交流通过L,到达C2两端时,C2进一步滤除电流中残余的交流成分,这样在输出端得到较稳定的直流电,这个直流电供电视机内芯正常工作.
6.ACD [L是一个自感系数很小的高频扼流圈,其作用是“通低频,阻高频”,A正确;C是一个电容很小的电容器,在题图所示电路中,对高频交流的容抗远小于对低频交流的容抗,其作用是“通高频、阻低频”,C正确;因电路中无直流电流,B错误;由于L对高频交流的阻碍作用和C对高频交流的旁路作用,使得通过R的电流中,低频交流所占的百分比远大于高频交流的百分比,D正确.]
方法总结 要正确理解电阻、电感、电容对交流、直流的阻碍作用.
(1)电阻对交流、直流有相同的阻碍作用,交变电流频率变化时,阻碍作用不变.
(2)电容器通交流隔直流,通高频阻低频.
(3)电感器通直流阻交流,通低频阻高频.
课后巩固练
1.ABC
2.B [当交变电流通过长直导线时,对交变电流的阻碍作用相当于一个电阻器,当导线绕成线圈后,就成了一个电感器,电流除受电阻的阻碍作用外,还受到电感器的阻碍作用,电流减小.]
3.A [电压最大值不变,则其有效值也不变,当频率变大时,容抗变小,感抗变大,故L1变亮,L2变暗,即灯L1的亮度高于灯L2的亮度,A项正确,B项错误;若最大值大于Um,频率不变,容抗、感抗均不变,故L1、L2的亮度都增大,但亮度相同,C项错误,同理知D项错误.]
4.D [电阻对交变电流阻碍作用的大小与电流的频率无关,因此,通过电阻的电流的有效值不变.电感对交变电流阻碍作用的大小用感抗表示,线圈的自感系数越大,电流的频率越高,自感电动势就越大,即线圈对电流的阻碍作用就越大,感抗也就越大,因此,通过电感的电流有效值变小.电容器对交变电流阻碍作用的大小用容抗表示,电容一定时,在相同的电压下电容器容纳的电荷一定,频率越高,充、放电的时间越短,充、放电的电流越大,容抗越小,因此,通过电容器的电流有效值变大.]
5.CD [由于线圈直流电阻不为零,所以有直流通过R,而线圈对交流有阻碍作用,因此也有交流成分通过R,B错,C正确;由于R对交流也有阻碍作用,所以也有交流成分通过L,A错;因为一般导线的直流电阻都很小,所以通过线圈的直流要比通过R的要大,D正确.]
6.AC [电源由“220V,50Hz”改为“220V,100Hz”时,由XL=2πfL,XC=
可知XL变大,XC减小,A变亮,B变暗,C不变,A对,改接220V直流电源时,电容器处于断路,A灯熄灭,C灯亮度不变,由于L对直流没有感抗,所以B灯变亮,C对.]
7.BD [这是一个实际应用问题,考查对电感、电容在高频、低频同时存在的电路中的综合作用.只要抓住基础知识点,就可进行综合分析.电路中的电感和电容作用可以简单概括为:
电感——通直流,阻交流,通低频,阻高频;电容——通交流,隔直流,通高频,阻低频.]
8.BC [由于L1和L2的自感作用,R,C2,L2,L1所构成的闭合回路中产生较大的电流,C2,L1,L2可能烧坏,而C1与R元件并联,由于R的保护C1不会烧坏,选B、C.]
9.C [电容器具有通高频、阻低频的作用,这样的电容器电容应较小.电感线圈在该电路中要求做到通低频、阻高频,所以它是一个高频扼流圈(自感系数较小的电感线圈).]
10.电阻 电感器 电容器
11.电容器 电感器
12.
(1)AB间接交流
(2)只有红灯亮,AB间接直流且A端为正极;只有黄灯亮,AB间接直流且B端为正极.
解析 由于电容器C具有隔直流的特性,故只有绿灯亮时AB之间必是交流电源,至于此时为什么红灯和黄灯不亮,则是由于线圈L具有阻交流的作用.当AB之间接入直流电时,绿灯不亮是显见的,此时红灯亮还是黄灯亮,则必须考虑二极管D1和D2的单向导电性.故AB间接交变电流时,绿灯亮;AB间接直流电且A端是正极时红灯亮;AB间接直流电且B端是正极时黄灯亮.
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- 高中物理 电感器 交流电路 中的 作用 练习