学业分层测评(九)
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1. 如图3－3－14所示，白炽灯和电容器串联后接到交流电源两端，当交变电流的频率增大时( )
图3－3－14
A．电容器电容增大
B．电容器电容减小
C．电灯变暗
D．电灯变亮
【解析】 电容器的电容是由电容器本身结构决定的，与电源的频率无关，故选项A、B错误；当电源频率增大时，电路中充、放电速度加快，容抗减小，电流增大，电灯变亮．故正确选项为D.
【答案】 D
2．关于感抗，下列说法中不正确的是( )
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．感抗是由线圈的电阻产生的
【解析】 交变电流通过线圈时，由于电流时刻变化，在线圈中产生自感电动势，自感电动势总是阻碍电流的变化，这就是产生感抗的原因，选项A正确，选项D错误；自感系数越大，交变电流频率越高，感抗越大，选项B正确；电感不是耗能元件，它储存的能量用来与电能转换，并不消耗能量，选项C正确．
【答案】 D
3．(多选)关于交流电路中的扼流圈，下列说法正确的是( )
A．扼流圈是利用电感线圈对交流的阻碍作用来工作的
B．高频扼流圈的作用是允许低频交流通过，而阻碍高频交流通过
C．低频扼流圈的作用是不仅要阻碍高频交流通过，还要阻碍低频交流通过
D．高频扼流圈的电感比低频扼流圈的电感大
【解析】 扼流圈是利用变化的电流通过线圈时，产生自感电动势，从而来阻碍电流的变化的，故选项A正确；高频扼流圈是“通低频、阻高频”，故选项B正确；低频扼流圈是“阻交流、通直流”，故选项C正确；高频扼流圈比低频扼流圈自感系数小，故选项D错误．
【答案】 ABC
4．(多选) 如图3－3－15所示，是由交流电源供电的线路，如果交变电流的频率增大，则( )
图3－3－15
A．线圈L的自感系数增大
B．线圈L的感抗增大
C．电路中的电流增大
D．灯泡变暗
【解析】 自感系数由线圈本身决定，与交变电流频率无关，选项A错误；当交变电流频率增大时，线圈L的感抗增大，选项B正确；感抗增大对交变电流的阻碍作用增大，使电路中电流减小，灯泡变暗，选项C错误，选项D正确．故正确答案为B、D.
【答案】 BD
5．(多选)在交流电路中，下列说法正确的是( )
A．影响电流与电压关系的，不仅有电阻，还有电感和电容
B．电感对交变电流有阻碍作用，是因为交变电流通过电感线圈时，线圈中产生自感电动势阻碍电流的变化
C．交变电流能通过电容器，是因为交变电压的最大值大于击穿电压，电容器被击穿了
D．电容器的电容越大，交变电流的频率越高，容抗就越大
【解析】 交变电流能通过电容器是因为交流电路中电容器的两极加上交变电压，两极板上不断进行充、放电，电路中产生电流，表现为交变电流“通过”了电容器，故选项C错误．电容器的电容越大、交变电流的频率越高，容抗越小，选项D错误．
【答案】 AB
6．下列说法中正确的是 ( )
A．电感对交流的阻碍作用是因为电感器的电阻
B．电容对交流的阻碍作用是因为电容器的电阻
C．感抗、容抗和电阻一样，电流通过它们做功时都是电能转化为内能
D．在交变电路中，电阻、感抗、容抗可以同时存在
【解析】 交变电流通过线圈时，在线圈上产生自感电动势，对电流变化起到阻碍作用，A错误；交流电通过电容器时，电容器两极板间的电压与电源电压相反，阻碍了电流的流动，B错误；电流通过它们做功时，只有在电阻上产生焦耳热，在线圈上产生磁场能，在电容器上产生电场能，C错误；在交变电路中，电阻、感抗、容抗可以同时存在，D正确．
【答案】 D
7．下列关于电容器、电感线圈在电路中的作用的说法不正确的是( )
A．交流电的频率越高，电流“通过”电容器的能力越强
B．交流电的频率越高，电流“通过”电感线圈的能力越弱
C．电容器在电路中的作用是通直流阻交流
D．电感线圈在电路中的作用是通低频阻高频
【解析】 交流电频率越高，电容器容抗越小，电流(荷)通过电容器的能力越强，故A对；交流电频率越高，电感线圈感抗越大，电流通过电感线圈的能力越弱，故B对；电容器在电路中的作用是“隔直流，通交流”，故C错；电感线圈的作用“通低频，阻高频”、“通直流，阻交流”，故D对．
【答案】 C
8．(多选)某兴趣小组在课下用同一灯泡和电容器、电感器及直流电源和有效值等于直流的交流电源，先后完成了如图3－3－16a、b、c、d所示实验，关于S闭合后现象的说法中正确的是( )
图3－3－16
A．a、b中小灯泡都不会发光
B．a中灯泡不发光，b中小灯泡会发光
C．c、d中小灯泡都发光，且明亮程度相同
D．c中灯泡发光，d中灯泡发光较暗，甚至看不到发光
【解析】 直流不能通过电容器，交流可以通过电容器，A错，B对；电感对直流没有感抗，但对交流有明显感抗，C错，D对．
【答案】 BD
[能力提升]
9．如图3－3－17所示，在电路两端加上正弦式交流电，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1变亮，灯2变暗，灯3不变，则M、N、L中所接元件可能是( )
图3－3－17
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
10．“二分频”音箱内有高、低两个扬声器．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3－3－18为音箱的电路简化图，高、低频混合电流由a、b端输入，L是线圈，C是电容器．则下列说法中正确的是( )
图3－3－18
A．甲扬声器的高音扬声器
B．C的作用是阻碍低频电流通过乙扬声器
C．L的作用是阻碍低频电流通过甲扬声器
D．乙扬声器的振幅一定大
【解析】 由于电感器“阻高频，通低频”，所以甲扬声器通过的是低频电流，因此甲扬声器是低音扬声器，故选项A、C均错误；电容器“阻低频，通高频”，所以乙扬声器通过高频电流，应为高音扬声器，所以选项B正确；振幅与频率无直接关系，故选项D错误．
【答案】 B
11．如图3－3－19所示，AO输入的信号，是有直流电的交变电流．
图3－3－19
(1)现要求信号到达BO端没有直流电压，需要在AB端接入一个什么元件？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，而没有交流电压，则应在AB端接入一个什么元件？该元件的作用是什么？
【解析】 (1)因为BO端不需要直流电，只需要交流电，故根据电容有“通交隔直”的作用，应在AB端接入一个电容器C，该电容器对直流电有阻碍作用，交流电可以通过．
(2)因为BO端不需要交流电，只需要直流电，故根据电感有“通直阻交”的作用，应在AB端接入一个电感线圈L，该线圈对交流电有阻碍作用，直流电可以通过．
【答案】 见解析
12．如图3－3－20所示的甲、乙、丙三种电路是电子技术中的常用电路，a、b是输入端，其中高频成分用“?”表示，低频成分用“～”表示，直流成分用“－”表示，则甲、乙、丙负载R上得到的电流的主要特征各是什么？
图3－3－20
【解析】 甲：低频成分．因电容器有隔直流作用，C较大时，低频易通过．
乙：低频成分．因电容器对高频有旁路作用，C较小，通高频，阻低频．
丙：直流成分．因电容器有旁路作用和隔直作用，C越大时，容抗越小，低频成分越容易通过旁路．
【答案】 见解析
交流电路中的电容和电感
夯基达标
1.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
2.在交流电路中，下列说法正确的是( )
A.影响电流与电压关系的，不仅有电阻，还有电感和电容
B.电感对交变电流的阻碍作用，是因为交变电流通过电感线圈时，线圈中产生自感电动势阻碍电流的变化
C.交变电流能通过电容器，是因为交变电压的最大值大于击穿电压，电容器被击穿了
D.电容器的电容越大，交流的频率越高，容抗就越大
3.如下图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( )
A.P1＝P2 B.P1＞P2 C.P1＜P2 D.不能比较
4.两位同学利用下图所示装置做实验，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( )
A.W1＝W2 B.W1＞W2 C.W1＜W2 D.无法确定
5.在频率为f的交变电流电路中，如下图所示，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( )
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.通过R、C、L的电流有效值都不变
能力提升
6.“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.右上图为音箱的电路图，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( )
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
7.如下图所示的电路中，若前级输出的交流信号中既有高频成分，又有低频成分，如果要求只把高频成分输送到下级装置，则a、b两点间应接入一个什么电子元件？如果要求只把低频成分输送到下级装置，则a、b两点间应接入一个什么电子元件？
8.如下图所示，L1、L2、L3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为交变电源.当开关S接“1”时，L1、L2两灯均正常发光，L3灯不亮；当S接“2”时，L1灯仍正常发光，L2灯变暗，L3灯发光.试分析a、b、c分别是何元件？
9.如下图所示，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？
10.收音机的音量控制电路部分如下图所示，调节滑动变阻器的滑臂P，可控制扬声器的音量，但收音机直接收到的信号有干扰，即有直流和高频信号，为此需要用电容器C1、C2滤去直流和高频部分.根据电容器容抗的性质，试确定C1、C2应分别用较大的还是较小的电容器.
拓展探究
11.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).
如下图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.
(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？
参考答案
1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
2解析：线圈的作用是“通直流，阻交流;通低频，阻高频”.电容的作用:“通交流，隔直流;通高频，阻低频”.因线圈自感系数L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;电容器并联在电路中，起旁路作用，因电容器C很小，对低频成分的阻碍作用很大，而对部分通过线圈的高频成分阻碍作用很小，被它旁路掉，最终输出的是低频交流和直流.
答案：D
3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UR小于交变电源的电压有效值U，所以.
答案：B
4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
5解析：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，交变感抗也就越大，因此，通过电感的电流的有效值变小.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，通过电容器的有效值变大.
答案：D
6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
7解答：小容量的电容器 高频扼流圈
8解析：无论S接直流还是接交流，L1灯均正常发光，说明与L1串联的元件a对直流、交流的阻碍作用相同，故a应为电阻;S接直流时，L2正常发光，接交流时，L2灯变暗，说明与L2串联的元件b既可通直流，又可通交流电，但b对交流电的阻碍作用大于对直流的阻碍作用，故b应为电感线圈;S接直流时，L3灯不亮，接交流时L3灯发光，说明与L3串联的元件c不能通过直流而能通过交流，故c应为电容器.
答案：电阻 电感线圈 电容器
9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，通过交流.
(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.
10解析：C1的作用是滤去直流成分而且要让低频成分通过，故应选用大容量的，C2的作用是滤去高频成分且要阻碍低频成分通过，故选小容量的.
答案：C1用大容量 C2用小容量
11解答：保险丝P与电流表串接在电路中，因而电流表的读数为：A＝2 A＝1.41 A.电容器C与电压表并联，因而电压表读数为：3002 V＝420 V.
(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：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，利用和，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.
