2019-2020学年粤教版选修3-2 2.5电容器对交变电流的作用 达标作业（解析版)

2.5电容器对交变电流的作用
达标作业（解析版)
1．如图所示，当交流电源的电压（有效值）U=220V，频率f=50Hz，3只灯泡L1、L2、L3的亮度相同（L无直流电阻），若将交流电源的频率变为f=100Hz，电压有效值不变，则（　　）
A．灯比原来亮
B．灯比原来亮
C．灯比原来暗
D．灯和原来一样亮
2．如图所示，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(　　)
A．x是电容器， y是电感线圈
B．x是电感线圈， y是电容器
C．x是二极管， y是电容器
D．x是电感线圈， y是二极管
3．如图所示的电路中，AB支路由带铁芯的线圈和电流表A1 串联而成，流过的电流为I1，CD支路由电阻R和电流表A2串联而成，流过的电流为I2，已知这两支路的电阻值相同，则在接通S和断开S的时候，观察到的现象是( )
A．接通S的瞬间I1I2
B．接通S的瞬间I1C．接通S的瞬间I1=I2，断开的瞬间I1D．接通S的瞬间I1>I2，断开的瞬间I1=I2
4．在电路图中常用来表示电感器、电容器的字母分别是（ ）
A．L，C
B．R，L
C．C，L
D．C，R
5．如图所示的电路中，正弦交流电源的电压有效值为220V，则交流电压表的示数（）
A．等于220V
B．大于220V
C．小于220V
D．等于零
6．如图所示，某电子电路的输入端输入的电流既有直流成分，又有交流低频成分和交流高频成分，若通过该电路只把交流的低频成分输送到下一级，那么关于该电路中各元件的作用，下列说法中正确的是(　　)
A．L在此的功能为通直流，阻交流，是高频扼流圈
B．L在此的功能为通高频，阻低频，是低频扼流圈
C．C1在此的功能为通交流，隔直流，叫隔直电容
D．C2在此的功能为通低频，阻高频，叫高频旁路电容
7．如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数之比为10：1，原线圈两端接入一正弦交流电源；副线圈电路中的电容器C和电阻R为负载，交流电压表和交流电流表均为理想电表，则下列说法正确的是（ ）
A．若电压表的示数为6V，则输入电压的峰值为60V
B．电流表A的示数为流经电阻R的电流
C．若输入电压U=100V，则电容器C的耐压值至少为10V
D．若输入电压的峰值保持不变，将其频率变大，则变压器的输入功率也将增大
8．如图甲所示为理想变压器的示意图，其原、副线圈的匝数比为10∶1，V为交流电压表，C和L分别为电容器和带铁芯的电感线圈，D1、D2均为灯泡. 若发电机向原线圈输入如图乙所示的正弦交流电，则下列说法中正确的是(　　)
A．输入电压的表达式u＝311 sin100πtV
B．仅增大输入电压的频率，D1亮度变亮，D2亮度变暗
C．仅拔出电感线圈L的铁芯，D1亮度变亮，D2亮度变暗
D．t＝0.005s时，电压表示数为22V，发电机的线圈平面与磁场方向垂直
9．如图所示，甲、乙、丙三个图中的小灯泡完全相同，甲、乙图中的带铁芯线圈L相同(电阻不计)，乙、丙图中的交流电源相同，且有效值与甲图中的直流电源(内阻不计)所提供的路端电压相等。下列叙述正确的是
A．闭合开关瞬间，甲图中的灯泡立即达到最亮
B．甲图中的灯泡比乙、丙图中的灯泡亮
C．增大交流电频率时，乙、丙图中的灯泡都变亮
D．减小交流电频率时，丙图中的灯泡将变暗
10．如图所示的电路中，A、B、C三灯亮度相同，电源为220V,50Hz的交流电源，以下叙述中正确的是(　　)
A．改接220V,100Hz的交流电源时，A灯变暗，B灯变亮，C灯亮度不变
B．改接220V,100Hz的交流电源时，A灯变亮，B灯变暗，C灯亮度不变
C．改接220V的直流电源时，A灯熄灭，B灯变亮，C灯变暗
D．改接220V的直流电源时，A灯熄灭，B灯变亮，C灯亮度不变
11．如图所示，当交流电源的电压为220V，频率为时，三只灯泡,、、亮度相同，若保持交流电源的电压不变,只将其频率变为,则( )
A．、、的亮度都比原来亮
B．只有的亮度比原来亮
C．只有的亮度比原来亮
D．的亮度不变
12．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，采用了如图所示的电路，其中、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，稳定后的两个灯泡亮度相同.该同学在如下操作中能观察到的实验现象是（）
A．当开关置于1、2时，稳定后，亮，不亮
B．当开关置于3、4时，频率增大且稳定后变亮，变暗
C．当开关从置于1、2的稳定状态下突然断开时，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时，不会立即熄灭
13．如图所示，四只相同的灯泡D1、D2、D3、D4分别与自感线圈L1、L2和电容器C1、C2串联，再并联接入电路中，自感线圈的电阻不计，交流电源电压220 V，频率50 Hz。若电容C1>C2，则灯泡D3的亮度______D4的亮度；若灯泡D1的亮度大于D2的亮度，则自感系数L1______L2。（选填“大于”“小于”或“等于”）
14．如图所示的交流电路中，如果电源电动势的最大值不变，交流电的频率增大时，可以观察到电灯的亮度______ ，电灯的亮度______ ，电灯的亮度______ ．
参考答案
1．D
【解析】
三个支路电压相同，当交流电频率变大时，电感的感抗增大，电容的容抗减小，电阻所在支路对电流的阻碍作用不变，所以流过L1的电流变大，流过L2的电流变小，流过L3的电流不变。由上分析可知，L1灯比原来亮，L2灯比原来暗，L3灯和原来一样亮，故ABC错误，D正确；故选D。
点睛：解决本题的关键知道电感和电容对交流电的阻碍作用的大小与什么因素有关．记住感抗和容抗的两个公式可以帮助定性分析．XL=2πLf，XC=．
2．B
【解析】
【详解】
两端加直流电压时，甲灯正常发光，乙灯完全不亮，说明乙支路为开路，即与乙灯串联的元件Y可能是电容器，当A、B两端加上有效值和直流电压相等的交流电压时，甲灯发出微弱的光，乙灯能正常发光，因为电感线圈是通直流阻交流，所以与甲灯串联的元件X是电感线圈，因为电容器是隔直流通交流，所以与乙灯串联的元件Y是电容器，故B正确，ACD错误；故选B。
3．B
【解析】
接通S的瞬间线圈产生电磁感应现象阻碍电流增加，会使得线圈这条支路电流较小I14．A
【解析】
【详解】
在电路中常用仪器中有电阻器、电容器以及电感等,电阻器的符号为R,电容器的符号为C;电感器的符号为L;?所以A选项是正确的,BCD错误.?
故选A
5．C
【解析】
【详解】
虽然交变电流能通过电容器，但受到阻碍作用，电容器与电阻串联，根据串联电路的分压规律可知，电阻两端电压小于电源电压，故电压表的示数小于220V，选项C正确.
故选C
6．C
【解析】
【详解】
AB、L在此的功能为通直流、阻交流,通低频,阻高频,将低频的交流成分送到下一级,叫低频扼流圈,自感系数很大,故AB错误,C、C1在此的功能为通交流,隔直流,使直流不能到达下一级电路,叫隔直电容,所以C选项是正确的.D、C2与输出电路并联,起到通高频,阻低频,使高频成分能通过,低频成分到达下一级, C2又叫高频旁路电容,故D错；
故选C
【点睛】
电路的输入端输入的电流既有直流成份,又有交流低频成分和交流高频成分,要只把交流的低频成分输送到下一级,该电路要隔直流,通低频,阻高频,根据电感和电容的特性进行判断.
7．CD
【解析】A．电压表示数为有效值，则输出电压为峰值，则输入电压为峰值，故A错误；
B．由于电容器通交流，故电流表A的示数为流经电阻R的电流与通过电容器的电流之和。故B错误；
C．输入电压为100V时，输出电压峰值为，电容器耐压值对应峰值，为。故C正确；
D．当电流频率增大时，通过电容器的电流变大，则输入端的电流也增大，输入功率增大，故D正确。
故选：CD
8．AB
【解析】
【分析】
电压表测的是电流的有效值，根据电压与匝数成正比求解，根据图乙所示图象求出交变电流的峰值、角频率初位相，然后写出交变电流的瞬时值表达式，电容通高频阻低频，则频率越大，阻碍作用越小，电感线圈通低频阻高频，则频率越大，阻碍作用越大；电动势最大时，发电机的线圈平面与磁场方向平行。
【详解】
A. 根据乙图可知，原线圈电压的最大值为311V，ω=2π/T=100πrad/s，则电压u的表达式u=311sin100πt(V)，故A正确；
B.原线圈电压不变，线圈匝数不变，仅增大电压u的频率，电压表示数不变，则电容通高频阻低频，D1亮度变亮；电感线圈通低频阻高频，则频率越大，阻碍作用越大，所以D2变暗，故B正确；
C.仅拔出电感线圈L的铁芯，自感系数减小，D1亮度变暗，D2亮度也变暗，故C错误；
D. 根据乙图可知，原线圈电压的最大值为311V，则有效值U1= V=220V，根据理想变压器电压与匝数成正比得：n1：n2=U1：U2=10：1，解得：U2=22V，所以电压表示数为22V不变，t＝0.005s时，电动势最大，发电机的线圈平面与磁场方向平行，故D错误；
故选：AB
9．BD
【解析】
【分析】
线圈对电流的变化有阻碍作用，具有通直阻交的特点，阻碍作用随频率的增大而增大，而电容器的阻碍作用随频率的增大而减小，由此即可得出结论；
【详解】
A、闭合开关瞬间，电流从无到有，线圈产生自感电动势阻碍电流的增大，随着电流稳定，自感电动势消失，电流逐渐增大，则甲图中灯泡逐渐变亮，逐渐达到最亮，故选项A错误；
B、根据电感线圈对电流的阻碍作用可知，电感线圈对交流电的阻碍作用更大，同时电容器对交变电流也有阻碍作用，所以接直流的电路中的灯泡更亮一些，故B正确；
C、增大交流电频率时，线圈的感抗增大，电容器的容抗减小，故乙图灯变暗，丙图灯变亮，故选项C错误；
D、减小交流电频率时，电容器的容抗增大，则丙图中的灯泡将变暗，故选项D正确。
【点睛】
解决本题的关键掌握知道感抗和容抗，并且知道感抗和容抗分别与什么因素有关。
10．BD
【解析】
【分析】
三个支路电压相同，当交流电频率变化时，会影响电感的感抗和电容的容抗，从而影响流过各个支路的电流；
【详解】
AB、三个支路电压相同，当交流电频率变大时，电感的感抗增大，电容的容抗减小，电阻所在支路对电流的阻碍作用不变，所以流过A灯泡所在支路的电流变大，流过灯泡B所在支路的电流变小，流过灯泡C所在支路的电流不变，故灯泡A变亮，灯泡B变暗，灯泡C亮度不变，故B正确，A错误；
CD、改接220V的直流电源时，电容器隔直流，电感线圈通低频，所以A灯熄灭，B灯变亮，C灯亮度不变，故D正确，C错误；
故选BD。
【点睛】
关键知道电感和电容对交流电的阻碍作用的大小与什么因素有关，记住感抗和容抗的两个公式可以帮助定性分析。
11．BD
【解析】
【分析】
三个支路电压相同，当交流电频率变化时，会影响电感的感抗和电容的容抗，从而影响流过电感和电容的电流。
【详解】
三个支路电压相同，当交流电频率变大时，电感的感抗增大，电容的容抗减小，电阻所在支路对电流的阻碍作用不变，所以流过L1的电流变大，亮度比原来亮；流过L2的电流变小，亮度比原来暗；流过L3的电流不变，亮度不变，故B、D正确，A、C错误；
故选BD。
【点睛】
关键知道当交流电频率变大时，电感的感抗增大，电容的容抗减小，电阻所在支路对电流的阻碍作用不变。
12．AD
【解析】
【分析】
电感的特性是：通直流、阻交流；阻高频、通低频．电容的特性是：隔直流、阻交流；通高频、阻低频．也可以用感抗公式和容抗公式来分析，更方便．
【详解】
当开关置于1、2时，接的是直流电，稳定后，电感的感抗减小，L1变亮，电容的容抗无穷大，也就是不通电，L2不亮．故 A正确．当开关置于3、4时，稳定后，若只增加交流电的频率，感抗变大，L1变暗，容抗变小，L2变亮，故B错误．当开关置于1、2稳定状态下突然断开，由于电感产生的自感电动势对电流的阻碍作用，L1中的电流会慢慢减小，因此L1不会立即熄灭．故C错误，D正确．故选AD．
【点睛】
电容和电感对交流的影响可以根据感抗和容抗的公式，在理解的基础上进行记忆．基础题．
13．大于 小于
【解析】
【详解】
第一空. 电容越小对交流电阻碍作用越强，因为C1>C2，所以灯泡D3的亮度大于D4的亮度；
第二空. 电感自感系数越大对交流电的阻碍作用越强，因为灯泡D1的亮度大于D2的亮度，所以L1小于L2。
14． 变暗 变亮 不变
【解析】感抗为，容抗为．
当频率f增大时，感抗变大，容抗变小．
感抗变大，对交流电的阻碍作用变大，所以变暗．
容抗变小，对交流电的阻碍作用变小，所以变亮．
而电阻器的对交流电的阻碍作用不随频率改变，所以亮度不变．
所以变暗、变亮、不变．
【点睛】还可以根据电容器和电感线圈的特性分析选择电容器内部是真空或电介质，隔断直流能充电、放电，能通交流，具有隔直通交、通高阻低的特性电感线圈可以通直流，通过交流电时产生自感电动势，阻碍电流的变化，具有通直阻交，通低阻高的特性．