高中物理人教版课上随堂练习选修3-2 5.3　电感和电容对交变电流的影响 Word版含解析

3　电感和电容对交变电流的影响
记一记
电感和电容对交变电流的影响
辨一辨
1.电感线圈的感抗的大小只取决于线圈的自感系数．(×)
2．绕制线圈的导线的电阻可以忽略时，线圈对交流没有阻碍作用．(×)
3．电感线圈中通入交变电流后，交变电流的瞬时值为0的瞬间，线圈仍然对交变电流有阻碍作用．(√)
4．直流电不能通过电容器．(√)
5．电容器的电容越大，容抗就越大．(×)
想一想
1.电感器为什么对交流有阻碍作用，对恒定直流则没有阻碍作用？
提示：交变电流通过线圈时，由于电流时刻都在变化，所以自感现象就不断地发生，而自感电动势总是要阻碍电流的变化，这就是电感线圈对交变电流的阻碍作用．恒定直流不随时间变化，没有自感电动势产生，则没有阻碍作用．
2．为什么交变电流的频率越高，电感器对交变电流的阻碍作用越大？
提示：交变电流的频率越高，电流的变化越快，自感电动势越大，对电流的阻碍作用越大．
3．交变电流“通过”电容器，真的有电荷流过电容器了吗？
提示：没有，交变电流“通过”电容器的实质是电容器不断充放电，并不是真正流过电容器．
思考感悟：　
　
　
　
练一练
1.关于电感对交变电流的影响的说法，正确的是(　　)
A．电感对交变电流无阻碍作用
B．电感对交变电流阻碍作用的大小叫感抗
C．电感对某一频率的交变电流的阻碍作用跟线圈的自感系数无关
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小
解析：电感对交变电流有影响，其阻碍作用的大小和线圈的自感系数L、交变电流的频率f有关，L越大、f越高，阻碍作用越大，故A、C、D三项错误，B项正确．
答案：B
2．一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一交流电源相连接，如图所示．一铁芯插进线圈之后，该灯泡将(　　)
A．变亮 B．变暗
C．没有影响 D．无法判断
解析：线圈的自感系数与线圈的长度、匝数以及是否有铁芯有关，同一线圈，插入铁芯时，自感系数增大，对交流的阻碍作用变大，即该灯泡将变暗，B项正确．
答案：B
3．关于容抗，下列说法中正确的是(　　)
A．电容器充电时，容抗小
B．电容器充电时，容抗大
C．电容器的电容和交变电流的频率一定时，容抗一定，与充、放电无关
D．以上说法都不对
解析：容抗只与电容器的电容大小和交变电流的频率有关，故C项正确．
答案：C
4．如图所示电路由交变电流供电，如果交变电流的频率升高，则(　　)
A．线圈的自感系数增大
B．线圈的感抗减小
C．电路中的电流增大
D．电路中的电流减小
解析：线圈的自感系数是线圈自身的属性，A项错误；交变电流的频率升高，电流的变化率增大，线圈的自感作用增大，感抗增大，线圈对电流的阻碍作用增大，电路中的电流减小，故B、C两项错误，D项正确．
答案：D
要点一 电感对交变电流的阻碍作用
1.(多选)关于感抗，下列说法中正确的是(　　)
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．感抗是线圈的电阻产生的
解析：交流通过线圈时，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，A项正确，D项错误；频率越高，电流变化越快，自感电动势越大，线圈自感系数越大，对电流变化的阻碍作用越大，感抗越大，B项正确；电感是储能元件，它储存的能量用来与电能相互转换，并不消耗，C项正确．
答案：ABC
2．关于电感对交变电流的影响，下列说法正确的是(　　)
A．电感不能通直流电流，只能通交变电流
B．电感对各种不同频率的交变电流的阻碍作用相同
C．同一个电感线圈对频率低的交变电流的阻碍较小
D．同一个电感线圈对频率高的交变电流的阻碍较小
解析：电感线圈可以通直流，A项错误；电感对不同频率的交变电流的阻碍作用不同，B项错误；同一电感线圈对高频交变电流阻碍作用大，D项错误，C项正确．
答案：C
3．(多选)在如图所示的电路中，L为电感线圈，R为灯泡的电阻，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的电压u＝220sin 100πt V．若保持电源电压有效值不变，只将电源频率改为100 Hz，下列说法正确的有(　　)
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u＝220sin 100πt V，可得电源原来的频率为f＝＝ Hz＝50 Hz.当电源频率由原来的50 Hz增为100 Hz时，线圈的感抗增大．在电压不变的情况下，电路中的电流减小，A项错误；灯泡的电阻R是一定的，电流减小时，实际消耗的电功率(P＝I2R)减小，灯泡变暗，C项正确，D项错误；电压表与电感线圈并联，其示数为线圈两端的电压UL；设灯泡两端电压为UR，则电源电压的有效值为U＝UL＋UR.因UR＝IR，电流I减小时，UR减小．因电源电压有效值保持不变，故UL＝U－UR增大，B项正确．
答案：BC
要点二 电容对交变电流的阻碍作用
4.(多选)对电容器能通过交变电流的原因，下列说法中正确的是(　　)
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：直流电不能通过电容器，将电容器接在交流电路中，由于电容器上电压改变，电容器充、放电交替进行，在电路上形成了电流，相当于交变电流“通过”了电容器．电容器通电实质是反复充、放电来实现的，实际并无电荷通过电容器．故B、D两项正确．
答案：BD
5．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大时(　　)
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的特性决定的，与外加的交流电源的频率无关，A、B两项错误；当交流电源的频率增加时，电容器充、放电的速度加快，电容器的容抗减小，电流增大，电灯变亮，C项错误，D项正确．
答案：D
6．如图所示的电路中，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(　　)
A．等于220 V
B．大于220 V
C．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项正确．
答案：C
7．直流电源的电压与交流电源电压的有效值相同，自感线圈的直流电阻不计，则灯泡发光最亮的是图中的(　　)
解析：电容C、电感L都对交流电有阻碍作用，故A、B两
图中灯泡不是最亮的；C图中灯泡被短路，不亮；D图中电容C有隔直流作用，所以D中灯泡最亮．
答案：D
8．(多选)如图甲、乙所示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，下列判断正确的是(　　)
A．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：电容器有“通交流、隔直流，通高频、阻低频”的特性，题图甲中电容器隔直流，R得到的是交流成分，A项正确，B项错误；题图乙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项正确，D项错误．
答案：AC
基础达标
1.对低频扼流圈的说法正确的是(　　)
A．自感系数很小，对直流有很大的阻碍作用
B．自感系数很大，对低频交流有很大的阻碍作用
C．自感系数很大，对高频交流有很小的阻碍作用
D．自感系数很大，对直流无阻碍作用
解析：低频扼流圈的自感系数较大，它对电流的阻碍作用是“通直流，阻交流”，即对低频交流有较大的阻碍作用，由于线圈本身有电阻，所以对直流也有阻碍作用，应选B.
答案：B
2．在交流电路中，要减小电容器的容抗，可以(　　)
A．减小两极板的正对面积
B．减小极板间的距离
C．适当增大交变电流的电压
D．减小交变电流的频率
解析：容抗与交变电流的电压无关，频率减小，容抗增大，C、D两项错误；极板正对面积减小，电容减小，容抗增大，A项错误；两板间距离减小，电容增大，容抗减小，B项正确．
答案：B
3．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：当发电机F的转速增加时，交变电流的频率增大，容抗减小，电流表A的示数增加，A项正确，B项错误；在平行板电容器间换用介电常数较小的电介质或使电容器两极板间距离增大时，电容减小，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，C、D两项错误．
答案：A
4．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，下列电路中可行的是(　　)
解析：信号中含有三种成分，去掉直流成分用隔直电容器即可，因此排除B项；而选项A中交流高、低频成分均进入了放大器，需加入另一旁路电容器，所以D项正确，A项错误；对选项C，电容器隔直后，低频部分从电感中通过，而高频部分进入放大器，故C项错误．
答案：D
5．如图所示，电路中完全相同的三只灯泡L1、L2、L3分别与电阻R、电感L、电容C串联，然后再并联到220 V、50 Hz的交流电路上，三只灯泡亮度恰好相同．若保持交变电压不变，将交变电流的频率增大到60 Hz，则发生的现象是(　　)
A．三只灯泡亮度不变
B．三只灯泡均变亮
C．L1亮度不变、L2变亮、L3变暗
D．L1亮度不变、L2变暗、L3变亮
解析：当交变电流的频率变大时，线圈的感抗变大，电容器的容抗变小，因此L3变亮，L2变暗，电阻在直流和交流电路中起相同的作用，故L1亮度不变，所以选D.
答案：D
6．如图所示， 线圈的自感系数L和电容器的电容C都很小(如L＝1 mH，C＝200 pF)，此电路的重要作用是(　　)
A．阻直流通交流，输出交流
B．阻交流通直流，输出直流
C．阻低频通高频，输出高频交流
D．阻高频通低频，输出低频交流和直流
解析：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，最终输出的是低频交流和直流．故D项正确．
答案：D
7．(多选)如图所示实验电路，直流电源电压与交流电源电压的有效值均为220 V，S为双刀双掷开关，下列哪个叙述正确(　　)
A．当S掷向a、b时，电阻R的电压为220 V
B．当S掷向a、b时，电阻R的电压为0
C．当S掷向c、d时，电阻R的电压为0
D．当S掷向c、d时，电阻R的电压小于220 V
解析：接直流电源时，电路稳定后没有电流，电阻两端电压为0，故A项错误，B项正确；接交流电源时，电路中有电流，R两端电压不为零，故C项错误；由于电容对交流电有容抗，与电阻R分压，因此R的电压小于220 V，D项正确．
答案：BD
8．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(　　)
A．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接直流电源时的现象可知，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，元件x是电感线圈，元件y是电容器，B项正确．
答案：B
9．两只相同的白炽灯L1、L2接到如图所示的电路中，灯L1与电容器串联，灯L2与电感器串联，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可能是(　　)
A．最大值仍为Um，而频率大于f
B．最大值仍为Um，而频率小于f
C．最大值小于Um，而频率仍为f
D．最大值大于Um，而频率仍为f
解析：灯L1的亮度大于灯L2的亮度，这是因为交变电流频率增大，容抗减小，灯L1变亮，又频率增大，感抗增大，灯L2变暗．
答案：A
10．有两个电容分别为C1＝5 μF，C2＝3 μF的电容器，分别加在峰值一定的交流电源上，下列情况下通过电容器的电流最大的是(　　)
A．在C1上加f＝50 Hz的交变电流
B．在C2上加f＝50 Hz的交变电流
C．在C1上加f＝60 Hz的交变电流
D．在C2上加f＝60 Hz的交变电流
解析：频率越大，电容器对交变电流的阻碍作用越小；电容越大，阻碍作用越小，故C项正确．
答案：C
11．如图所示，两个同学利用图示装置做实验，第一位同学使ab在导轨上匀速运动，第二位同学使ab在导轨上做变速运动，但两位同学对ab杆做的功一样多，第一位同学的方法使小灯泡消耗的电能为W1，第二位同学的方法使小灯泡消耗的电能为W2，它们相比较(　　)
A．W1＝W2 B．W1>W2
C．W1解析：匀速运动时，产生的感应电动势是恒定的，感应电流也是恒定的，线圈对恒定电流的阻碍作用几乎为零，所以通过小灯泡的电流大，消耗的电能多；当ab做变速运动时，产生的感应电动势是变化的，感应电流也是变化的，线圈对该电流有明显的阻碍作用，使通过小灯泡的电流减小，因此消耗的电能少，故B项正确．
答案：B
能力达标
12．在频率为f的交变电路中，如图所示，把开关S依次分别接通R、C、L支路，这时通过各支路的电流的有效值相等．若将交变电流的频率提高到2f，维持其他条件不变，则下列几种说法中不正确的是(　　)
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
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，感抗也就越大，因此，通过电感的电流有效值变小．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，通过电容器的电流有效值变大．
答案：D
13．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，我们采用如图所示的装置电路，其中代号a、b应选择的元件是(　　)
A．a是电容较大的电容器，b是低频扼流圈
B．a是电容较大的电容器，b是高频扼流圈
C．a是电容较小的电容器，b是低频扼流圈
D．a是电容较小的电容器，b是高频扼流圈
解析：电容器具有通高频、阻低频的作用，这样的电容器电容较小，所以a处接电容较小的电容器，电感线圈在该电路中要求起到通低频、阻高频的作用，b处接一个高频扼流圈，D项正确．
答案：D
14．音箱中有高音扬声器和低音扬声器，为了让特定扬声器得到较为纯粹的高频或低频信号，常常借助由电容器与电感器组成的分频器电路，信号通过图甲和乙所示的分频电路时，则关于扬声器发出的声音，下列说法中正确的是(　　)
A．甲图发出低音，乙图发出高音
B．甲图发出高音，乙图发出低音
C．甲图同时发出高音和低音
D．乙图同时发出高音和低音
解析：电容器具有“通交流，阻直流”及电感器“通直流，阻交流”的特性，图甲中高频的信号电流被电容器短路，也被电感阻隔，所以甲发出的是低音；图乙中，低频信号电流被电感短路，只有高频信号通过扬声器，故A项正确，B、C、D三项错误．
答案：A
15．用电压表检查如图所示的电路中的故障，测量Uad＝5.0 V，Uab＝0，Ubc＝5.0 V，Ucd＝0.则电路故障可能是(　　)
A．滑动变阻器R1断路
B．电容器C被击穿
C．电阻R2断路
D．电感线圈L断路
解析：当用电压表去判断电路故障时，如果电压表的两接线柱能与电源的两极接通，而与电压表两接线柱相并联的那部分电路没有完全短路，电压表就会有示数．即当电压表有示数时，电源两极与电压表两接线柱间的电路无断点．由题意Uad＝Ubc＝5.0 V可知ab、cd间为通路，A、C两项错误；若电容器被击穿，则Ubc将为零，B项错误．
答案：D