广州市第五十六中学2019-2020学年高中物理粤教版选修3-2：2.5电容器对交变电流的影响 课时作业（含解析）

2.5电容器对交变电流的影响
课时作业（含解析)
1．如图所示，把电阻R、电感线圈L、电容器C分别串联一个灯泡后并联在电路中。接入交流电源后，三盏灯亮度相同。若保持交流电源的电压不变，使交变电流的频率减小，则下列判断正确的是（　　）
A．灯泡L1将变暗
B．灯泡L2将变暗
C．灯泡L3将变暗
D．灯泡亮度都不变
2．在如图所示的交流电路中，保持电源电压一定，当交变电流的频率增大时，各交流电压表的示数将（　　）
A．V1、V3增大，V2减小
B．V1不变，V2减小，V3增大
C．V1不变，V2增大，V3减小
D．V1、V2、V3都不变
3．如图所示，在电路两端加上正弦交变电流，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(　　)
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
4．如图所示，把电阻、电感、电容并联到某一交流电源上，三个电流表示数相同，保持电源电压不变，而将频率增大，则三个电表的示数、、的大小关系是（　　）
A．
B．
C．
D．
5．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
6．如图所示，某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器件的作用，有下列说法正确的是（　　）
A．C1
在此的功能为通直流，阻交流，电容应尽可能小一些
B．C1
在此的功能为通低频，阻高频，电容应尽可能小一些
C．C2
在此的功能为通高频，阻低频，电容应尽可能小一些
D．C2
在此的功能为通高频，阻低频，电容应尽可能大一些
7．如图所示的电路中，A、B、C三灯泡亮度相同，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灯变亮，B灯变暗，C灯亮度不变
B．改接220V，100Hz的交流电源时，A灯变暗，B灯变亮，C灯变亮
C．改接220V的直流电源时，A灯熄灭，B灯变暗，C灯亮度不变
D．改接220V的直流电源时，A灯熄灭，B灯变亮，C灯变暗
8．如图，三只白炽灯泡L1、L2、L3分别与线圈L、电阻R、电容器C串联后接在同一个交流电源上，供电电压瞬时值为u1=Umsinωt，此时三只灯泡的亮度相同．现换另一个电源供电，供电电压瞬时值为u2=Umsin，则三只灯泡的亮度变化是（
）
A．L1变亮，L2不变，L3变暗
B．L1变暗，L2不变，L3变亮
C．L1变亮，L2变亮，L3变暗
D．L1变暗，L2变亮，L3变亮
9．如图，交流电源的电动势有效值与直流电源的电动势相等，两电源的内阻均可忽略，三个灯泡是完全相同的，分别与定值电阻、电感器和电容器相接。当S接1时三个灯泡的亮度相同，那么S接2时
A．三个灯泡亮度相同
B．甲灯比乙灯亮，丙灯不亮
C．甲灯比乙灯暗，丙灯不亮
D．甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮
10．如图的交流电路中，若把发电机转子的转速减小一半，并且把电枢线圈的匝数增加一倍，其他条件不变，可以观察到三盏电灯亮度的变化情况是（　　）
A．、、亮度都不变
B．变亮、变暗、不变
C．变暗、变亮、不变
D．变暗，不变、变亮
11．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”）
12．如图所示电路，当在a、b两端加上直流电压时，L1正常发光，L2不亮；当a、b两端加上同样电压的交变电流时，L1发光亮度变暗，而L2正常发光.则A、B分别为________和________.
13．如图所示，从AO输入的信号中，有直流电流和交变电流．
(1)现要求信号到达BO两端没有直流电压，需要在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？
参考答案
1．B
【解析】
若保持交流电源的电压不变，使交变电流的频率减小，对电阻没有影响，而电容器对其阻碍变大，线圈对其阻碍变小。所以灯泡L1将变亮，灯泡L2将变暗，灯泡L3将亮度不变。故B正确ACD错误。
故选B。
2．C
【解析】
根据题意可知电源电压不变，当交流电的频率增加时，电感L的感抗增大，电容C的容抗减小，电阻不变，则有V1不变，V2增大，V3减小，故A、B、D错误，C正确；
故选C。
3．C
【解析】
交流电频率减小，灯1变亮，阻抗变小，说明M是电感线圈；灯2变暗，阻抗变大，说明N为电容器．灯3亮度不变，说明L为电阻，故C正确，ABD错误．
故选C。
4．D
【解析】
电感线圈的特点是通低频阻高频，电容器的特点是通高频阻低频，所以当频率增大时通过线圈的电流减小，通过电容器的电流增大，而通过电阻的电流不变，D正确，ABC错误。
故选D。
5．D
【解析】
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．根据感抗和容抗的大小分析对高频和低频的阻碍．
【详解】
电感器对直流无阻碍，对交流电有阻碍作用，根据XL=2πLf知，自感系数很小，频率越低，感抗越小，所以阻碍作用为：通低频，阻高频．电容器对交流无阻碍，对直流电有阻碍作用，根据Xc=．知电容C越小，频率越低，容抗越大，所以阻碍作用为：通高频，阻低频．因此电路的主要作用是阻高频、通低频，输出低频交流电和直流电，故D正确，ABC错误；故选D．
6．C
【解析】
AB．C1在此的功能为通交流，阻直流，电容应尽可能大一些，让各种频率的交流成份通过，故AB错误；
CD．C2在此的功能为通高频，阻低频，电容应尽可能小一些，只上频率较高的交流成份通过，故C正确，D错误
故选C。
7．A
【解析】
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A正确、B错误；
CD．改接220
V的直流电源时，电容器隔直流，电感线圈对直流电无阻碍作用，所以A灯熄灭，B灯变亮，C灯亮度不变，故C、D错误。
故选A。
8．A
【解析】
线圈阻交流通直流，通低频阻高频，当交变电流的频率变小时，线圈的感抗变小，通过L1的电流变大，故L1变亮；电阻与电源的频率无关，当电源频率变小时，电阻所在支路电灯L2的亮度不变；电容器通交流阻直流，通高频阻低频，当交变电流的频率变小时，电容器的容抗变大，故通过L3的电流变小，故L3变暗．故A正确，BCD错误。
故选A．
9．C
【解析】
根据电容器具有通交隔直的特性，电感有通直阻交的特性，而交流对电阻R没有影响。根据电感和电容的特性进行判断。
【详解】
当单刀双掷开关S接1时，即为交流，三个灯亮度相同，说明电感L的感抗与电阻R相同。当S接2时，电感L没有感抗，电容器具有隔断直流的作用，而交流与直流对电阻R没有影响，所以丙灯不亮，甲灯亮度不变，乙灯亮度增加，即甲灯比乙灯暗，故C正确，ABD错误。
故选C。
10．B
【解析】
发电机转子的转速减小一半，即角速度减小一半，根据
可知交流电压的最大值和有效值不变；而
可知角速度减小，频率减小，感抗为
容抗为
当频率减小时，感抗变小，容抗变大。感抗变大，对交流电的阻碍作用变大，所以变亮。容抗变小，对交流电的阻碍作用变小，所以变暗。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。所以变亮、变暗、不变。故ACD错误，B正确。
故选B。
11．大于
小于
【解析】
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．
12．电感线圈
电容器
【解析】
本题考查电感线圈和电容器的作用，电容器有隔直流通交流的作用，电感线圈通直流，阻碍交流的作用；
13．(1)电容器C；该电容器对直流电有阻隔作用，对交流电有通过作用。
(2)电感线圈L；该线圈对交流电有阻碍作用，对直流电有通过作用。
【解析】(1)因为BO两端不需要直流电，只需要交流电，根据电容器有“通交流，隔直流”的作用，应在AB间接入一个电容器C，该电容器对直流电有阻隔作用，对交变电流有通过作用．
(2)因为BO两端不需要交流电，只需要直流电，根据电感有“通直流，阻交流”的作用，应在A、B间接入一个电感线圈L，该线圈对交流电有阻碍作用，对直流电有通过作用．
本题答案是：(1)电容器C；该电容器对直流电有阻隔作用，对交流电有通过作用。
(2)电感线圈L；该线圈对交流电有阻碍作用，对直流电有通过作用。