广东省阳东广雅学校2020学年高二物理下学期 第4周 电感器、电容器对交变电流的作用导学案

广东省阳东广雅学校2020学年高二物理下学期 第4周 电感器、电容器对交变电流的作用导学案

高二物理备课组第4周集体备课材料 ‎ 课时计划 第1节课 电感器、电容器对交变电流的作用 第2节课 认识传感器、传感器的原理 第3节课 传感器的应用 第4节课 动量守恒定律 导学案、课件、教学设计 第一节课电感器、电容器对交变电流的作用 一、电感器对交变电流的作用 ‎1．认识电感器 电感器由绝缘导线一圈紧靠一圈地绕制而成，又被称为电感线圈．它能把外部电路的电能储存在电感器内部的磁场中．‎ ‎2．电感器对交变电流的作用 ‎(1)电感器对恒定电流是导通的，对交变电流有阻碍作用．‎ ‎(2)电感器的自感系数越大，交变电流的频率越高，电感器对交变电流的阻碍作用就越大．‎ ‎(3)低频扼流圈和高频扼流圈 ‎①低频扼流圈：通直流、阻交流．‎ ‎②高频扼流圈：通直流、通低频、阻高频．‎ 二、电容器对交变电流的作用 ‎1．电容器仅让交变电流通过．‎ ‎2．电容器对交变电流的作用 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小．‎ ‎3．隔直电容器和高频旁路电容器 隔直电容器：通交流、隔直流．高频旁路电容器：通高频、阻低频．‎ 一、电感器对交变电流的作用 ‎[问题设计]‎ 如图1所示，把带铁芯的线圈L与小灯泡串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到交流电源上，取直流电源的电压与交流电压的有效值相等．‎ 图1‎ ‎(1)对比两种情况下灯泡的亮度有什么不同？说明了什么？‎ ‎(2)乙图中换用自感系数更大的线圈或调换频率更高的交流电源，灯泡的亮度有何变化？说明了什么？‎ 答案　(1)甲图中灯泡比乙图中灯泡更亮，说明电感器对交变电流有阻碍作用．‎ ‎(2)不论是换用自感系数更大的线圈还是调换频率更高的交流电源，灯泡均变得更暗，说明线圈的自感系数越大，交流电的频率越高，线圈对交流电的阻碍作用越大．‎ ‎[要点提炼]‎ ‎1．电感器的感抗是由变化的电流在线圈中产生的感应电动势引起的，与制成线圈导体的电阻无关．‎ ‎2．感抗的两个决定因素：‎ ‎(1)线圈的自感系数；(2)交变电流的频率．‎ ‎3．电感线圈在电路中的作用 ‎(1)通直流，阻交流；(2)通低频，阻高频．‎ 二、电容器对交变电流的作用 ‎[问题设计]‎ 如图2甲、乙所示，把灯泡和电容器串联起来，先把它们接到直流电源 上，再把它们接到交流电源上，观察灯泡的发光情况．‎ 图2‎ ‎(1)分析电容器能通交流的原因．‎ ‎(2)若把图乙中的电容器去掉，变成图丙所示电路，会发生什么现象？说明了什么？‎ ‎(3)在图乙中，改变电容器的电容和电源频率，灯泡亮度会有什么变化？‎ 答案　(1)把交流电源接到电容器两个极板上后，当电源电压升高时，电源给电容器充电，电荷向电容器极板上聚集，在电路中，形成充电电流；当电源电压降低时，电容器放电，电荷从极板上流出，在电路中形成放电电流．电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，好像是交流“通过”了电容器，但实际上自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质．‎ ‎(2)灯泡变得比乙中亮，说明电容器对交变电流有阻碍作用．‎ ‎(3)电容变大时，灯泡变亮；电源频率增大时，灯泡变亮．‎ ‎[要点提炼]‎ ‎1．电容器能通交变电流，并不是电荷真的穿过了电容器．‎ ‎2．电容器对交变电流的阻碍作用 电源电压推动自由电荷定向移动时，电容器极板上积累的电荷会阻碍自由电荷向此方向做定向运动，这就产生了电容器对交变电流的阻碍作用．‎ ‎3．决定容抗的两个因素：‎ 电容器的电容和交流电的频率．‎ ‎4．电容器在电路中的作用：‎ 通交流，阻直流，通高频，阻低频．‎ 一、对感抗的理解 例1　(双选)如图3所示实验电路中，若直流 电压和交变电压的有效值相等，S为双刀双掷开关，下面叙述正确的是(　　)‎ 图3‎ A．当S掷向a、b时灯较亮，掷向c、d时灯较暗 B．当S掷向a、b时灯较暗，掷向c、d时灯较亮 C．S掷向c、d，把电感线圈中的铁芯抽出时灯变亮 D．S掷向c、d，电源电压不变，而使频率减小时，灯变暗 答案　AC 二、对容抗的理解 例2　(双选)如图4所示，接在交流电源上的灯泡正常发光，以下说法正确的是 (　　)‎ 图4‎ A．把电介质插入电容器，灯泡变暗 B．增大电容器两极板间的距离，灯泡变亮 C．减小电容器两极板间的正对面积，灯泡变暗 D．使交变电流频率减小，灯泡变暗 答案　CD 三、电阻、感抗、容抗的对比 例3　(单选)如图5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(　　)‎ 图5‎ A．三灯亮度不变 B．三灯均变亮 C．L1不变、L2变亮、L3变暗 D．L1不变、L2变暗、L3变亮 答案　D 四、电感器、电容器在电路中的应用 例4　(单选)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，经放大后送到下一级，需要把低频成分和高频成分分开，只让低频成分输送到再下一级，可以采用如图6所示电路，其中a、b应选择的元件是 (　　)‎ 图6‎ 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 答案　D ‎1. (对感抗的理解)(双选)在如图7所示的电路中，L为电感线圈，R为灯泡的电阻值，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．若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为100 Hz，下列说法正确的是(　　)‎ 图7‎ 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 答案　BC ‎2．(对容抗的理解)(单选)如图8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 (　　)‎ 图8‎ A．电容器电容增大 B．电容器电容减小 C．灯变暗 D．灯变亮 答案　D ‎3.(电阻、感抗、容抗的对比)(单选)如图9所示，三个灯泡相同，而且足够耐压，电源内阻忽略．单刀双掷开关S接A时，三个灯亮度相同，那么S接B时(　　)‎ 图9‎ A．三个灯亮度相同 B．甲灯最亮，丙灯不亮 C．甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮 D．只有丙灯不亮，乙灯最亮 答案　D 题组一　对感抗的理解 ‎1．(单选)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1所示．一铁棒插进线圈后，该灯将(　　)‎ 图1‎ A．变亮 B．变暗 C．对灯的亮度没影响 D．无法判断 答案　B ‎2．(双选)如图2所示，输入端ab的输入电压既有直流成分，又有交流成分，以下说法中正确的是(L的直流电阻不为零)(　　)‎ 图2‎ A．直流成分只能从L通过 B．交流成分只能从R通过 C．通过R的既有直流成分又有交流成分 D．通过L的直流成分比通过R的直流成分要大 答案　CD 题组二　对容抗的理解 ‎3．(双选)对交变电流通过电容器的理解正确的是(　　)‎ A．交变电流能够使电容器极板间的绝缘介质变成导体 B．交变电流定向移动的电荷能通过电容器两极板间的绝缘介质 C．交变电流能够使电容器交替进行充电、放电，电路中就有了电流，表现为交变电流通过了电容器 D．交变电流通过了电容器，实际上自由电荷并没有通过电容器极板间的绝缘介质(击穿除外)‎ 答案　CD ‎4．(单选)有两个电容器的电容分别为C1＝5 μF和C2＝3 μF，分别加在峰值一定的正弦交流电源上，在下列各种情况下，哪一种情况电路的电流最大(　　)‎ A．在C1上所加交变电流的频率为50 Hz B．在C2上所加交变电流的频率为50 Hz C．在C1上所加交变电流的频率为100 Hz D．在C2上所加交变电流的频率为100 Hz 答案　C ‎5．(单选)如图3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的示数增大，可行的办法是 (　　)‎ 图3‎ A．使发电机F的转速增大 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 答案　A 题组三　电阻、感抗、容抗的对比 ‎6．(单选)如图4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(　　)‎ 图4‎ 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 答案　B ‎7．(单选)如图5所示，在电路两端加上正弦交流电，保持电压有效值不变，使其频率增大，发现各灯的亮暗情况是：灯L1变亮，灯L2变暗，灯L3不变，则M、N、L中所接元件可能是 (　　)‎ 图5‎ 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 答案　C 题组四　电感器、电容器在电路中的应用 ‎8．(单选)在电子技术中，从某一装置输出的电流既有高频成分又有低频成分，如果只需把低频成分输送到下一级装置，如图6所示，则下列做法合理的是(　　)‎ 图6‎ A．在a、b间接入一个电容器 B．在a、b间接入一个低频扼流圈 C．在a、b间接入一个高频扼流圈 D．在a、b间接入一个电容器或高频或低频扼流圈都可以 答案　C ‎9．(双选)如图7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 (　　)‎ 图7‎ 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 答案　AC ‎10．(双选) “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．图8为音箱的电路图，高、低频混合电流由a、b端输入，L1和L2是线圈，C1和C2是电容器，则(　　)‎ 图8‎ A．甲扬声器是高音扬声器 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 答案　BD ‎11．(双选)如图9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(　　)‎ 图9‎ 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 答案　CD ‎12．(单选)在频率为f的交变电流电路中，如图10所示，当开关S依次分别接通R、C、L所在的支路，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，则下列几种说法不正确的是(　　)‎ 图10‎ 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．流过R、C、L的电流有效值都不变 答案　D