2016-2017学年高中物理 第5章 交变电流新人教版选修3-2_2

1 电感和电容对交变电流的影响 (建议用时：45 分钟) 学业达标 1对电容器能通交变电流的原因，下列说法中正确的有( ) A当电容器接到交流电源上时，因为有自由电荷通过电容器，电路中才有交变电流 B当电容器接到交流电源上时，电容器交替进行充电和放电，电路中才有交变电流 C在有电容器的交流电路中，没有电荷定向移动 D在有电容器的交流电路中，有电荷通过电容器 【解析】 电容器能让交流电通过，实际上是通过充放电来完成的，定向移动的电荷 并没有从一个极板到另一个极板故 A、C、D 错误，B 正确 【答案】 B 2关于电感对交变电流的影响，下列说法正确的是( ) A电感不能通直流电流，只能通交变电流 B电感对各种不同频率的交变电流的阻碍作用相同 C同一个电感线圈对频率低的交变电流的阻碍较小 D同一个电感线圈对频率高的交变电流的阻碍较小 【解析】 电感线圈可以通直流，A 错；电感对不同频率的交变电流阻碍作用不同，B 错；同一电感线圈对高频交流电阻碍作用大，D 错，C 正确 【答案】 C 3(2016济南高二检测)有两个电容器的电容分别为 C15 F 和 C23 F，分别 加上峰值一定的交变电源，在下列各种情况下，哪一种情况下通过电容器的电流最大( ) 【导学号：94530071】 A在 C1上所加交变电流的频率为 50 Hz B在 C2上所加交变电流的频率为 50 Hz C在 C1上所加交变电流的频率为 60 Hz D在 C2上所加交变电流的频率为 60 Hz 【解析】 电容器对电流的阻碍作用的大小，即为容抗容抗的大小是由电容器电容 C 和交变电流的频率共同决定的交变电流的频率越高，电容器的电容越大，电容器的容 抗就越小，电流就越大因此要使通过电容器的电流最大则必须使频率最高，电容最大 【答案】 C 4(多选)对交变电流能够通过电容器的正确理解是( ) A在有电容器的交流电路中，没有电荷定向移动 B在有电容器的交流电路中，有电荷定向移动 2 C当电容器接到交变电源上时，电容器交替进行充、放电，电路中才有交变电流 D当电容器接到交变电源上时，因为有自由电荷通过电容器，电路中才有交变电流 【解析】 电容器能够通过交变电流，是通过电容器交替充、放电而进行的，实际上 自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质，故 C 对，D 错；既然电容器交替充、放 电，电路中就有了电荷的定向移动，故 B 对，A 错 【答案】 BC 5(多选)(2016衡阳高二检测)如图 5311 甲、乙两图是电子技术中的常用电路， a、 b 是各部分电路的输入端，其中输入的交流高频成分用“ ”表示，交流低频成分用 “”表示，直流成分用“”表示关于两图中负载电阻 R 上得到的电流特征是( ) 甲 乙 图 5311 A图甲中 R 得到的是交流成分 B图甲中 R 得到的是直流成分 C图乙中 R 得到的是低频成分 D图乙中 R 得到的是高频成分 【解析】 当交变电流加在电容器上时，有“通交流、隔直流，通高频、阻低频”的 特性，甲图中电容器隔直流， R 得到的是交流成分，A 正确，B 错误；乙图中电容器通过交 流高频成分，阻碍交流低频成分， R 得到的是低频成分，C 正确，D 错误 【答案】 AC 6(2016济南中学检测)两只相同的白炽灯 L1、L 2接到如图 5312 所示的电路中， 灯 L1与电容器串联，灯 L2与电感器串联，当 a、 b 处接电压最大值为 Um、频率为 f 的正弦 式电流源时，两灯都发光，且亮度相同更换一个新的正弦式电流源后灯 L1的亮度大于灯 L2的亮度，新电源的电压最大值和频率可能是( ) 图 5312 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最大值小于 Um，而频率仍为 f D最大值大于 Um，而频率仍为 f 3 【解析】 灯 L1的亮度大于 L2的亮度，这是因为交流电频率增大，容抗减小，L 1变亮， 又频率增大，感抗增大，L 2变暗 【答案】 A 7如图 5313 所示，在电路两端加上正弦式电流，保持电压有效值不变，使频率增 大，发现各灯的亮暗情况是：灯 1 变亮，灯 2 变暗，灯 3 不变，则 M、 N、 L 中所接元件可 能是( ) 图 5313 A M 为电阻， N 为电容器， L 为电感线圈 B M 为电感线圈， N 为电容器， L 为电阻 C M 为电容器， N 为电感线圈， L 为电阻 D M 为电阻， N 为电感线圈， L 为电容器 【解析】 当交变电流的频率增大时，线圈的感抗变大，电容器的容抗变小，由灯 1 变亮，灯 2 变暗可知 M 为电容器， N 为电感线圈，而电阻与交变电流的频率无关，故 L 为 电阻，C 正确 【答案】 C 8如图 5314 所示，从某一装置中输出的电流既有交流成分，又有直流成分，现要 把交流成分输送给下一级，有关甲、乙两图的说法正确的是( ) 图 5314 A应选甲图电路，其中 C 的电容要大 B应选甲图电路，其中 C 的电容要小 C应选乙图电路，其中 C 的电容要大 D应选乙图电路，其中 C 的电容要小 【解析】 要把交流成分输送给下一级，则电容器要起到“隔直流，通交流”的作用， 故应选用乙图电路，要使交流成分都顺利通过电容器而输送到下一级，需容抗较小，容抗 与电容成反比，故应选 C. 【答案】 C 能力提升 9如图 5315 所示，输入端的输入电压既有直流成分，又有交变电流成分( L 的直流 电阻等于 R)，以下说法中正确的是( ) 4 【导学号：94530072】 图 5315 A直流成分只能通过 L B交变电流成分只能从 R 通过 C通过 R 的既有直流成分，又有交变电流成分 D通过 L 的交变电流成分比通过 R 的交变电流成分必定要多 【解析】 交流和直流都可以通过电阻 R，也可以通过电感器，A、B 错，C 对电感 器有通直流、阻交流的作用，通过 L 的交流成分比通过 R 的交流成分必定要少，D 错 【答案】 C 10(2016黄石高二检测)如图 5316 所示的电路中，线圈的自感系数和电容器的电 容都很小这个电路的主要作用是( ) 图 5316 A阻直流，通交流，输出交流电 B阻交流，通直流，输出直流电 C阻高频，通低频，输出低频交流电和直流电 D阻低频，通高频，输出高频交流电和直流电 【解析】 因线圈 L 的自感系数很小，所以对低频成分的阻碍作用很小，这样，直流 和低频成分能顺利通过线圈电容器 C 为一旁路电容，因其电容很小，对高频成分的阻碍 作用很小，这样，通过线圈的高频成分又经电容器 C 形成回路，最终输出的应为低频交流 电和直流电 【答案】 C 11(多选)如图 5317 所示电路中，电源电动势为 E，线圈 L 的电阻不计以下判断 不正确的是( ) 图 5317 A闭合 S 稳定后，电容器两端电压为 E 5 B闭合 S 稳定后，电容器的 a 极板不带电 C断开 S 后的很短时间里，电容器的 a 极板将带正电 D断开 S 后的很短时间里，电容器的 a 极板将带负电 【解析】 闭合 S 稳定后，线圈 L 相当于导线，则电容器被短路，则其电压为零，故 A 错误；当闭合 S 稳定后，电容器被短路，则其电压为零，电容器的 a 极板不带电，故 B 正确；断开 S 的瞬间，线圈 L 中电流减小，产生自感电动势，相当于电源，给电容器充电， 根据线圈的电流方向不变，则电容器的 a 极板将带正电故 C 正确，D 错误 【答案】 AD 12(多选)(2016徐州高二检测)某同学在研究电容器、电感器对恒定电流与交变电 流的影响时，采用了如图 5318 所示的电路，其中 L1、L 2是两个完全相同的灯泡当双 刀双掷开关置于 3、4 时，电路与交流电源接通，稳定后的两个灯泡发光亮度相同则该同 学在如下操作中能观察到的实验现象是( ) 图 5318 A当开关置于 1、2 时，稳定后 L1亮、L 2不亮 B当开关置于 3、4 时，频率增加且稳定后，L 1变亮、L 2变暗 C当开关从置于 1、2 的稳定状态下突然断开，L 1将会立即熄灭 D当开关从置于 1、2 的稳定状态下突然断开，L 1不会立即熄灭 【解析】 如果开关置于 1、2 时，接直流电，电流稳定后能通过电感器，而不能通过 电容器，所以 L1亮，L 2不亮，A 项正确；稳定后突然断开， L、L 1、L 2、 C 能构成充放电回 路，由于自感现象，L 1、L 2将慢慢熄灭，故 D 正确，C 错误；当置于 3、4 时，且交流电频 率增大，则感抗增大，容抗减小，所以 L1变暗，L 2变亮，故 B 错 【答案】 AD 13(多选)如图 5319 所示，某输电线路横穿公路时，要在地下埋线通过为了保护 输电线不至于被压坏，可预先铺设结实的过路钢管，再让输电线从钢管中穿过电线穿管 的方案有两种：甲方案是铺设两根钢管，两条输电线分别从两根钢管中穿过；乙方案是只 铺设一根钢管，两条输电线都从这一根钢管中穿过，如果输电导线输送的电流很大，那么， 以下说法正确的是( ) 图 5319 6 A无论输送的电流是恒定电流还是交变电流甲、乙两方案都是可行的 B若输送的电流是恒定电流，甲、乙两方案都是可行的 C若输送的电流是交变电流，乙方案是可行的，甲方案是不可行的 D若输送的电流是交变电流，甲方案是可行的，乙方案是不可行的 【解析】 恒定电流对于一根还是两根钢管毫无影响，但交变电流通过的导线和钢管 之间形成电容器，对交变电流有阻碍作用，而两根线从一根钢管中穿过，因任一时刻电流 的方向都等大反向，产生的影响可互相抵消 【答案】 BC 14如图 5320 所示，两位同学利用图示装置做实验，第一位同学使 ab 在导轨上匀 速运动，第二位同学使 ab 在导轨上做变速运动，但两位同学对 ab 杆做的功一样多，第一 位同学的方法使小灯泡消耗电能为 W1，第二位同学的方法使小灯泡消耗的