3.3 交流电路中的电容和电感 同步练习（含答案解析） (3)

3.3
交流电路中的电容和电感
同步练习
1.关于低频扼流圈，下列说法正确的是（　　）
A.这种线圈的自感系数很小，对直流有很大的阻碍作用
B.这种线圈的自感系数很大，对低频电流有很大的阻碍作用
C.这种线圈的自感系数很大，对高频交流的阻碍作用比低频交流的阻碍作用更大
D.这种线圈的自感系数很小，对高频交流的阻碍作用很大而对低频交流的阻碍作用很小
解析:低频扼流圈的自感系数很大，对低频电流有很大的阻碍作用，对高频交流的阻碍作用比低频交流的阻碍作用更大，低频扼流圈具有“通直流、阻交流”的特点.答案:BC
2.下列说法中正确的是（　　）
A.电感线圈对交流具有阻碍作用的主要原因是线圈具有电阻
B.电容器对交流具有阻碍作用的原因是两板间的绝缘体电阻很大
C.在交流电路中，电阻、感抗、容抗可以同时存在
D.感抗、容抗和电阻一样，交流电通过它们做功时都是电能转化为内能
解析:D项中电流通过感抗时有一部分电能转化为磁场能，经容抗时一部分电能转化为电场能.答案:C
3.如图3-3-9所示，甲、乙两电路中，电阻R和自感线圈L的阻值都很小，接通K，使电路达到稳定，灯S发光，则（　　）
图3-3-9
A.在电路甲中，断开K,S将渐渐变暗
B.在电路甲中，断开K,S将先更亮，再渐渐变暗
C.在电路乙中，断开K,S将渐渐变暗
D.在电路乙中，断开K,S将先更亮，再渐渐变暗
解析:在电键闭合时，两个电路中灯S均发光,但由于电阻R和线圈L的直流电阻都很小，两个电路中有灯的支路电流都比较小；电路甲中，灯S的电流原来与L中的电流相同，当K断开时只是由于L的自感作用，电流延续一会，逐渐减小；而乙电路中，灯S中的电流比原来L中的电流小，当K断开时，由于L的自感作用，L中较大的电流要通过S逐渐减小，所以S中的电流要突然增大，再减小到零，先变亮再变暗，故A项对，D项对.答案:AD
4.交变电路中有一段长直导线，电路中的电流为I，当把这段导线绕成圆周接入原电路后，通过该导线的电流为I′，则（　　）
A.I＞I′B.I＜I′C.I＝I′D.无法确定
解析:直导线时无电感，对交变电流无感抗，当把导线绕成线圈时，在交变电路中它就会起作用了，有电感，当然就有感抗，对交变电流有阻碍作用，因此电流比先前要小.答案:A
5.如图3-3-10所示交流电源的电压有效值跟直流的电压相等，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3-3-10
A.P1=P2
B.P1＞P2
C.P1＜P2
D.不能比较
解析:电感L对直流基本无阻碍作用，此时灯泡消耗的功率（U为直流电压值），当接入交流电路中时，电感L对交流有感抗作用，灯泡两端电压小于交变电源的电压有效值U，所以.答案:B
6.两位同学利用图3-3-11所示装置做实验，第一位同学使金属棒ab在导轨上做匀速运动，第二位同学使金属棒ab在导轨上做变速运动（导轨处于匀强磁场中），但两位同学对ab棒做的功一样多.若第一位同学做实验时小灯泡消耗的电能为W1，第二位同学做实验时小灯泡消耗的电能为W2，则?（　　）
图3-3-11
A.W1=W2
B.W1＞W2
C.W1＜W2
D.无法确定
解析:两位同学做功一样，说明有相同多的机械能转化为电路中的电能（忽略做功时克服摩擦等因素）.第一位同学使棒ab匀速运动，产生电流为恒定电流，电感L消耗电能很少，绝大多数电能为小灯泡所消耗;而第二位同学仍为变速运动，电路中产生的感应电流将是变化的电流，由于L的感抗作用，有一部分电能消耗在L上（主要转化为磁场能）.答案:B
7.如图3-3-12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＝220sin100πt
V.若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为100
Hz.下列说法正确的有（　　）
图3-3-12
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
解析:线圈与灯泡串联，线圈对交变电流的阻碍作用与交变电流的频率有关.频率越高，线圈的感抗就越大，对交变电流的阻碍作用就越大，所以线圈中电流减小，灯泡变暗，电压表的示数变大，C项正确.答案:C
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3-3-13所示，电路中可行的是（　　）
图3-3-13
解析:本题为感抗、容抗在实际中的应用，做题时应根据其特点和题中的要求进行解决.信号中含有三种成分，去掉直流成分用隔直电容即可，因此排除A、B两项.而C项中交流高低频成分均进入放大器，需加入另一旁路电容C2，所以D项正确.答案:D
9.“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3-3-14为音箱的电路图，高、低频混合电流由a、b输入，L1和L2是线圈，C1和C2是电容器，则（　　）
图3-3-14
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的作用是减弱乙扬声器的低频电流
解析:电路中的电感和电容作用可以简单概括为：电感是通直流、阻交流，通低频、阻高频；电容是通交流、隔直流，通高频、阻低频.答案:BD
10.在电子技术中，从某一装置输出的电流既有高频成分又有低频成分，如果只需要把低频成分输送到下一级装置，只要在两极电路之间接入一个高频扼流圈就可以了.高频扼流圈是串联还是并联接入电路？如图3-3-15所示的接法对吗？
图3-3-15
解析:因为高频扼流圈自感系数较小，它有通低频阻高频的功能，低频很容易通过，而高频通过很难，但电阻可以让高频通过，所以高频就几乎不从高频扼流圈通过了.
答案:应串联，题中所给图接法正确.
11.如图3-3-16所示，从AO输入的信号中，有直流电流和交变电流.问：
(1)现要求信号到达BO两端没有直流电压，需要AB间接一个什么元件 该元件的作用是什么
(2)若要求信号到达BO端只有直流电压，而没有交变电压，则应在AB间接入一个什么元件
该元件的作用是什么
图3-3-16
解析:（1）因为BO端不需要直流电，只需要交流电，根据电容C有“通交流、隔直流”的特点，应该在AB端接入一电容器C，该电容器隔开直流、应过交流.
（2）因为BO端不需要交流电，只需要直流电，根据电容L有“通直流、隔交流”的特点，应该在AB端接入一个电感线圈，该电感线圈隔开交流，通过直流.
答案:（1）电容器，对直流有阻碍作用.
（2）电感线圈，对交变电流有阻碍作用.
12.下面是某同学对一道题的解答过程，阅读后，请回答问题（1）、（2）.
如图3-3-17所示的电表均为理想的交流电表，保险丝P的熔断电流为2
A，电容器C的击穿电压为300
V，若在a、b间加正弦交流电压，并适当地调节R0与R接入电路的阻值，使P恰好不被熔断，C恰好不被击穿，则电流表的读数为_________A，电压表读数为___________V.
图3-3-17
（1）解答中有无错误？若有，请指出错误所在.
（2）最大值、有效值、平均值是表述交变电流的重要物理量.在使用中，应如何区分它们？
解：保险丝P与电流表串接在电路中，因而电流表的读数为：.电容器C与电压表并联，因而电压表读数为：300
V=420
V.
解答：（1）保险丝是利用电流的热效应来熔断以保持电路的一种元件，因此通过保险丝的额定电流是指交流电的有效值而非最大值.原题中电流表示数应为2
A.
对电容器来说，只要某一瞬间加在其两极上的电压超过耐压值，则由公式E=U/d知，此瞬间电容器两极间的电场就使电介质击穿，因此，击穿电压是指交流电的最大值而非有效值，原题中电压表示数应为：300/V=211.5
V.?
(2)有效值是表示交流电热效应平均效果的物理量，交流电的平均值是交流电对时间的平均值，利用I=和E=，求出的I、E均为平均值.要注意区分有效值和平均值两个概念的使用范围.求功、功率、焦耳热等物理量，通常要用有效值计算，求一时间内通过导体横截面的电量Δq，穿过线圈平面的磁通量的变化量ΔΦ,应用平均值计算.求电容器的耐压值时应用最大值.