高中物理教科版选修3-2检测：第二章　4.电容器在交流电路中的作用 Word版含解析

4.电容器在交流电路中的作用
基础巩固
1.(多选)如图所示电路中,以下结论正确的是(灯泡不烧毁)(　　)
A.a、b若接直流电源,灯泡不发光
B.a、b无论接哪种电源,灯泡都可发光
C.a、b若接交流电源,灯泡发光,只增加电源频率灯泡变亮
D.a、b若接交流电源,灯泡发光,电容器中无电荷通过
解析:电容器对交流电有一定阻碍作用,即频率越高,容抗越小,所以阻碍作用为通高频,阻低频,但直流不能通过电容器,故选项A、C正确,B错误;a、b若接交流电,灯泡发光,电容器中没有电荷通过,只会充电与放电,故选项D正确.
答案:ACD
2.(多选)关于电容器对交变电流的影响,以下说法正确的是(　　)
A.交变电流能通过电容器
B.电容器具有通直流、阻交流的作用
C.对电容较小的电容器,它具有通高频、阻低频的功能
D.电容器的电容越大,交变电流的频率越高,电容器对交变电流的阻碍作用就越大
解析:电容器对交变电流有阻碍作用,阻碍作用的大小用容抗表示,电容器的电容越大,交变电流的频率越高,电容器的容抗越小.电容器在交流电路中的作用:通交流,隔直流;通高频,阻低频.所以选项A、C正确.
答案:AC
3.(多选)如图所示,白炽灯和电容器串联后接在交流电源的两端,当交流电源的频率增加时(　　)
A.电流表示数增大
B.电压表示数增大
C.灯泡变暗
D.灯泡变亮
解析:由频率增大可知,容抗减小,电流增大,灯泡两端电压增大,电压表示数变小,灯泡功率增大而变亮,故A、D两项正确.
答案:AD
4.在如图所示电路中,u是有效值为220 V的交流电源,C是电容器,R是电阻.关于交流电压表的示数,下列说法正确的是(　　)
A.等于220 V　　　　　 B.大于220 V
C.小于220 V D.等于零
解析:电容器的容抗与电阻串联,根据串联分压原理可知电阻两端电压应小于电源电压.
答案:C
5.如图所示电路中,AB两端加交流电压u=141sin 157t V时,小灯泡发光.若AB间电压变换为如下四种情况时(小灯泡都没有被烧毁),可使小灯泡亮度增加的是(　　)
A.直流电压141 V
B.直流电压100 V
C.交流电压u=141sin 100t V
D.交流电压u=141sin 314t V
解析:电容器连在直流电路中相当于断路,故AB两端加直流电压时灯泡不亮,选项A、B不可以;根据电容的特点,通交流、隔直流,通高频、阻低频,即频率越高电容器阻碍作用越小,灯泡越亮,选项C中交流电压与题目中相比频率降低了,小灯泡会变暗,而选项D中频率升高,故选项D可以.
答案:D
6.(多选)如图所示,一平行板电容器和一个灯泡串联,接在交流电源上,灯泡正常发光,下列哪些情况中灯泡会变亮(灯不会烧毁)(　　)
A.电容器两极板间插入介电常数为εr的电介质
B.电容器两板间距增大
C.交变电流的频率增高
D.电容器两板正对面积减小
解析:电容器对电流有阻碍作用,容抗越大,则灯泡变暗,容抗小,则灯泡变亮,容抗大小与电容C有关,电容大,容抗小,由电容影响因素可知,当在电容器两极板间插入电介质时,可使C变大,选项A正确.而选项B、D中的操作将使C变小,故选项B、D错误.容抗大小与交变电流的频率有关,交变电流频率越高,容抗越小,故选项C正确.
答案:AC
7.(多选)如图所示,甲、乙两图中用交流电源,丙、丁两图中用直流电源,各电路图中灯泡、电容器、电压表示数都相同,则下列说法正确的是(　　)
A.灯L1比灯L2亮
B.灯L3也能发光,但亮度最暗
C.灯L2和L4亮度相同
D.灯L4比灯L1亮
解析:电压表示数相同,说明交流电压的有效值相同.甲图中电容器与灯L1串联,电容器对电流有阻碍作用;乙图中电容器与灯L2并联,交变电流全部流过灯L2;丙图中电容器与灯L3串联且是直流电源,电容器隔直通交,所以没有电流流过灯L3,灯L3不亮;丁图中电容器与灯L4并联,电流全部流过灯L4.综合以上分析,C、D两项正确.
答案:CD
8.如图所示的电路,F为一交流发电机,C为平行板电容器,为使电流表A的示数增加,可行的办法是(　　)
A.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.使电容器两极板间的距离增大
解析:本题考查电容器对交变电流的阻碍作用.本题的关键是理解容抗与交变电流的频率和电容器的电容都成反比.当发电机转速增加时,交变电流的频率增大,容抗减小,电流表A的读数增大,选项A正确,选项B错误;在平行板电容器间换用介电常数较小的电介质时,电容器的电容减小,使电容器两极板间距离增大时电容也减小,当电容减小时,容抗增大,对交变电流的阻碍作用增大,电流表A示数减小,选项C、D错误.
答案:A
9.(多选)电子技术中的常用电路如下图所示.a、b是电路的输入端,其中输入的高频电流用“”表示,低频电流用“~”表示,直流电流用“—”表示.对负载电阻R中通过的电流特征,以下说法正确的是(　　)
A.图甲中R通过的是交变电流
B.图乙中R通过的是高频电流
C.图乙中R通过的是低频电流
D.图丙中R通过的是直流电流
解析:交变电流可以通过电容器,而直流电不能通过,所以甲中R通过的是交变电流,选项A正确;由于乙图中的电容器的电容很小,容抗很大,能阻低频、通高频,R通过的是低频电流,选项B错误,选项C正确;丙图中的电容器的电容很大,能隔直流、通交流,R通过的是直流电流,选项D正确.
答案:ACD
能力提升
1.(多选)对交变电流能通过电容器,下列说法正确的有 (　　)
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,没有电荷通过电容器
解析:把电容器接在交变电流两端,当电源电压升高时,电容器充电,电路中形成充电电流;当电源电压降低时,电容器放电,电容器形成放电电流.在交流电源的一个周期内,电容器要交替进行充电、放电,反向充电、反向放电,电路中就有了持续的交变电流.所以,电容器两端加上交流电,电路中有了电流,但电荷却并没有通过电容器中的绝缘介质.
答案:BD
2.两个相同的灯泡L1和L2,分别与两个相同的电容器C1和C2连接,如图所示.图中甲电路两端加直流电压U1,乙电路两端加最大值为1.2U1的正弦交变电压U2,则此两灯泡的发光情况是(　　)
A.L1灯泡比L2灯泡亮
B.L1灯泡发光,L2灯泡不发光
C.L1灯泡不发光,L2灯泡发光
D.两灯亮度相同
解析:因题图甲中加的是直流电压,而电容器具有“隔直流”的作用,所以甲图中的灯泡没有电流通过,应不发光;而乙图电路两端加最大值1.2U1的正弦交流电压,电路中有电流通过,所以乙图中的灯泡发光.
答案:C
3.(多选)如图所示的电路为某电器中电路的一部分,当输入有直流成分、交流低频成分和交流高频成分的电流后,在其输出端得到可调大小的交流低频成分,那么有关各元器件的作用的说法中,正确的有(　　)
A.C1为高频旁路电容器,交流高频成分被该电容器短路
B.R为滑动变阻器,它的滑动片上下移动可以改变输出端电压的大小
C.C2为隔直电容器,交流低频成分通过该电容器输出
D.C1的电容较大、C2的电容较小
解析:因其输出端得到可调大小的交流低频成分,所以高频电流应被C1短路,C1应为高频旁路电容器,且电容较小;低频成分可以通过C2,直流电不能通过,应为隔直电容器.
答案:ABC
4.如图所示,甲、乙两电路是电容器的两种不同连接方式,它们各在什么情况下采用?应该怎样选用电容器?选择电容器时应注意什么?
答案:甲图中的C1串联在电路中,它的作用是“通交流、隔直流”,为了使交流成分都能顺利地通过,容抗必须较小,应选用电容较大的电容器.
乙图中的C2并联在电路中,如果输入端输入的电流中有高频和低频两种交流成分,该电容器的作用是“通高频、阻低频”,即对高频电流起旁路作用,而让需要的低频信号输入到下一级,一般选取电容较小的电容器;如果输入的电流包含直流和交流两种成分,该电容器的作用是滤去交流成分,把直流成分输入到下一级,这时要选用电容较大的电容器.
另外,选用电容器还须注意它的耐压值,以防被击穿.