2019-2020学年高中物理 第五章 交变电流 第3节 电感和电容对交变电流的影响课下作业（含解析）新人教版选修3-2

第3节电感和电容对交变电流的影响随堂演练1(感抗及其应用)(多选)如图539所示的实验电路中，若交流电压的有效值与直流电压相等，s为双刀双掷开关，下列叙述中正确的是图539a当s掷向a、b时灯较亮，掷向c、d时灯较暗b当s掷向a、b时灯较暗，掷向c、d时灯较亮cs掷向c、d，把电感线圈中的铁芯抽出来时灯变亮ds掷向c、d，电源电压不变，而使频率减小时灯变暗解析线圈对恒定电流无感抗，对交变电流有感抗，并且有铁芯时感抗变大，故选项a、c正确。答案ac2(容抗及其应用)如图5310所示，电路由交流电源供电，最大电压保持不变，如果交变电流的频率升高，则下列说法中正确的是图5310a电容器上的电荷量最大值增大b电容器的容抗增大c电路中灯泡的亮度变亮d电路中灯泡的亮度变暗解析当交变电流的频率升高时，电容器的容抗减小，灯泡的亮度变亮，灯泡两端的电压变大，故选项c正确，选项b、d错误；由qcu可知，选项a错误。答案c3(感抗、容抗的区别)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5311所示的装置电路，其中代号a、b应选择的元件是图5311aa是电容较大的电容器，b是低频扼流圈ba是电容较大的电容器，b是高频扼流圈ca是电容较小的电容器，b是低频扼流圈da是电容较小的电容器，b是高频扼流圈解析a应该将高频成分旁路掉，所以应该用电容较小的电容器；b应该让低频成分通过，所以应该用高频扼流圈。故选项d正确。答案d4(电阻、感抗、容抗的区别)如图5312所示，把电阻r、电感线圈l、电容器c并联到一交流电源上，三个电流表的示数相同。若保持电源电压大小不变，而将频率降低，则三个电流表的示数i1、i2、i3的关系是图5312ai1i2i3 bi1i2i3ci2i1i3 di3i1i2解析在交流电路中，当频率减小时，电阻对交流的阻碍作用不变，电感线圈对交流的阻碍作用(感抗)减小，电容器对交流的阻碍作用(容抗)增大，电流与电压、电阻(感抗、容抗)的关系符合欧姆定律。所以r支路电流i1不变，l支路电流i2增大，c支路电流i3减小，选项c正确。答案c限时检测题组一感抗及其应用1(多选)关于电感对交变电流的影响，以下说法中正确的是a电感对交变电流有阻碍作用b电感对交变电流阻碍作用越大，感抗就越小c电感具有“通交流、阻直流，通高频、阻低频”的性质d线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，电感对交变电流的阻碍作用就越大解析电感对交流电有阻碍作用，阻碍作用越大，感抗越大，感抗与自感系数、交流电频率成正比，本题选项a、d正确。答案ad2如图5313所示交流电源的电压有效值跟直流电的电压相等，当将双刀双掷开关接到直流电源上时，灯泡的实际功率为p1，而将双刀双掷开关接在交流电源上时，灯泡的实际功率为p2，则图5313ap1p2 bp1p2cp1p2 d不能比较解析考查感抗对电流的阻碍作用。接在直流电源上，线圈对直流没有阻碍作用，电能全部转化为小灯泡的内能；而当双刀双掷开关接在交流电源上时，线圈对交流有阻碍作用，因此电能除转化成灯泡的内能外，还有一部分电能在与磁场能往复转化，因此p1p2。故正确答案为b。答案b3如图5314所示的电路中，正弦交流电源电压的有效值为220 v，则关于交流电压表的示数，以下说法中正确的是图5314a等于220 v b大于220 vc小于220 v d等于零解析电感线圈对交变电流产生感抗，具有“通直流、阻交流，通低频、阻高频”的作用，故c正确。答案c题组二容抗及其应用4如图5315所示，在电路两端加上正弦交流电，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l1变亮，灯l2变暗，灯l3不变，则m、n、l中所接元件可能是图5315am为电阻，n为电容器，l为电感线圈bm为电感线圈，n为电容器，l为电阻cm为电容器，n为电感线圈，l为电阻dm为电阻，n为电感线圈，l为电容器解析分析流程如下答案c5如图5316所示，白炽灯和电容器串联后接在交流电源的两端，当交流电的频率增加时图5316a电容器电容增加b电容器电容减小c灯变暗d灯变亮解析由c可知，c与f无关，故c不变，a、b错误。交变电流的频率增加，容抗变小，电流变大，故d正确。答案d6如图5317所示的电路，f为一交流发电机，c为平行板电容器，为使电流表的示数增加，可行的方法是图5317a使发电机f的转速增加b使发电机f的转速减小c在平行板电容器间换用介电常数较小的电介质d使电容器两极板间距离增大解析当发电机转速增加时，交变电流的频率增大，电容器容抗减小，电流表的示数增大，a项正确，b项错误；换用介电常数较小的电介质，电容c减小，增大两极板间距离时，电容c也减小，容抗增大，对交变电流的阻碍作用增大，电流表的示数减小，c、d项错误。答案a7如图5318所示的电路中，正弦交流电源电压的有效值为220 v，则关于交流电压表的示数，以下说法中正确的是图5318a等于220 v b大于220 vc小于220 v d等于零解析虽然交变电流能通过电容器，但也受到阻碍作用，电容器与电阻串联，根据分压原理可知电阻两端的电压小于电源电压，电压表测的是电阻两端的电压，c正确。答案c题组三电阻、感抗和容抗的区别8某信号源中有直流成分、交流高频成分和交流低频成分，为使放大器仅得到交流低频成分，如图5319所示电路中可行的是图5319解析a图放大器得到所有成分。b图放大器可得到直流成分，若为高频扼流圈也能得到低频成分。c图既可得高频成分也可得低频成分。d图通过c1的是高、低频成分都有，通过c2的旁路电容将高频成分滤去，故只有d合适。答案d9如图5320所示，甲、乙是规格相同的灯泡，接线柱a、b接电压为u的直流电源时，无论电源的正极与哪一个接线柱相连，甲灯均能正常发光，乙灯完全不亮。当a、b接电压的有效值为u的交流电源时，甲灯发出微弱的光，乙灯能正常发光，则下列判断正确的是图5320a与甲灯串联的元件x是电容器，与乙灯串联的元件y是电感线圈b与甲灯串联的元件x是电感线圈，与乙灯串联的元件y是电容器c与甲灯串联的元件x是二极管，与乙灯串联的元件y是电容器d与甲灯串联的元件x是电感线圈，与乙灯串联的元件y是二极管解析由a、b接直流时的现象可知，元件x“通直流”，元件y“隔直流”，由a、b接交流电源时的现象可知，元件x“阻交流”，元件y“通交流”，根据电容器和电感线圈的特点可判断，元件x是电感线圈，元件y是电容器，选项b正确。答案b10(多选)某一电学黑箱内可能有电容器、电感线圈、定值电阻等元件，在接线柱间以如图5321所示的“z”字形连接(两接线柱间只有一个元件)。为了确定各元件种类，小华同学把dis计算机辅助实验系统中的电流传感器(相当于电流表)与一直流电源、滑动变阻器、开关串联后，分别将ab、bc、cd接入电路，闭合开关，计算机显示的电流随时间变化的图像分别如图a、b、c所示，则以下判断中正确的是图5321aab间是电容器 bbc间是电感线圈ccd间是电容器 dcd间是定值电阻解析根据a图可知，有瞬时充电电流，稳定后电路中无电流，说明ab间是电容器，充电完毕，电路为开路，故a正确，根据b图可知，bc间的元件阻碍电流的增大，但是稳定后电流恒定，符合电感线圈的特点，所以bc间是电感线圈，故b正确。根据c图，接通电路后，电流马上达到稳定值，说明cd间是定值电阻，故c错误，d正确，故选a、b、d。答案abd11(多选)如图5322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图5322a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ac12两相同的白炽灯l1、l2接到如图5323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的亮度大于灯l2的亮度，新电源的电压最大值和频率应满足什么条件图5323a最大值仍为um，而频率大于fb最大值仍为um，而频率小于fc最大值大于um，而频率仍为fd最大值小于um，而频率仍为f解析由于容抗随频率的增大而减小，感抗随频率的增大而增大，故电压不变而频率变大时，l1的亮度大于l2的亮度，a正确，b错误；若只增大或减小电压，而频率不变，则l1、l2同时变亮或变暗，故c、d错误。答案a13如图5324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器和电感的作用。图5324解析当含有多种成分的电流输入到c1两端时，由于c1的“通交流，隔直流”功能，电流中的交流成分被衰减，而线圈l有“通直流，阻交流”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，这样就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。答案见解析14如图5325所示，从ao输入的信号中，有直流电和交流电两种成分。图5325(1)现在要求信号到达bo两端只有交流电，没有直流电，需要在ab端接一个什么元件？该元件的作用是什么？(2)若要求信号到达bo两端只有直流电，而没有交流电，则应在ab端接入一个什么元件？该元件的作用是什么？解析根据电容器和电感器对直流电和交流电的作用原理进行分析。(1)