【物理】2020届一轮复习人教版电感和电容对交变电流的影响学案

【物理】2020届一轮复习人教版电感和电容对交变电流的影响学案

‎3　电感和电容对交变电流的影响 知识内容 选考要求 课时要求 电感和电容对交变电流的影响 b ‎1.知道电感器和电容器对交变电流有阻碍作用.‎ ‎2.知道电感器和电容器对交变电流的阻碍作用与哪些因素有关.‎ ‎3.能利用电感器、电容器的特点定性分析简单的问题.‎ 一、电感器对交变电流的阻碍作用 ‎1.在交流电路中，若绕制电感器的导线的电阻忽略不计，电感器对交流有(填“有”或“没有”)阻碍作用.‎ ‎2.线圈的自感系数越大，交流电的频率越高，电感对交变电流的阻碍作用越大.‎ ‎3.电感线圈在电路中的作用：通直流，阻交流；通低频，阻高频.‎ 二、电容器对交变电流的阻碍作用 ‎1.电容器接到交流电源两端时，交替地进行充电和放电，电路中就有了电流，表现为交流“通过”了电容器.‎ ‎2.电容器的电容越大，交流电的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用越小.‎ ‎3.电容器在电路中的作用：通交流，隔直流；通高频，阻低频.‎ ‎1.判断下列说法的正误.‎ ‎(1)线圈的匝数越多，对同一个交变电流的阻碍作用就越大.(　√　)‎ ‎(2)线圈对交变电流的阻碍作用随着交变电流的频率的变大而减小.(　×　)‎ ‎(3)电流“通过”电容器，并不是电荷穿过电容器两极板间的绝缘层到达另一极板，而是电容器不断地充放电的表现.(　√　)‎ ‎(4)电容器的电容越大，对同一交变电流的阻碍作用就越大.(　×　)‎ ‎2.在频率为f的交变电流电路中，如图1所示，当开关S依次分别接通R、C、L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，保持其他条件不变，则通过R的电流有效值________，通过C的电流有效值________，通过L的电流有效值________.(选 填“变大”“变小”或“不变”)‎ 图1‎ 答案　不变　变大　变小 一、电感器对交变电流的阻碍作用 如图所示，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，再把它们接到有效值等于直流电源电压的交流电源上.‎ ‎(1)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.‎ 交变电流通过电感器时，由于电流时刻在变化，在线圈中就会产生自感电动势，而自感电动势总是阻碍原电流的变化，故电感器对交变电流产生阻碍作用.‎ 例1　(多选)如图2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2‎ 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 解析　线圈对直流无阻碍作用，对交变电流有阻碍作用，当交流电频率减小时，阻碍作用变小，灯变亮；有铁芯时阻碍作用大，故铁芯抽出时灯变亮.‎ 二、电容器对交变电流的阻碍作用 如图甲、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.‎ ‎(1)观察灯泡的发光情况，并分析原因.‎ ‎(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？说明了什么？‎ 答案　(1)题图甲中的灯泡不亮，题图乙中的灯泡亮.题图甲中的电源是直流电源，电容器在电路中相当于断路，电路中没有电流，灯泡不亮.题图乙中的电源是交流电源，把交流电源接到电容器两个极板上后，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，灯泡就亮了，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)电容越大，灯泡越亮；频率越高，灯泡越亮.说明了电容器的电容和交变电流的频率都对电容器对交变电流的阻碍作用有影响.‎ ‎1.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，而电容器两极板上积累的电荷抗拒自由电荷的定向移动，从而使电容器对交变电流有阻碍作用.‎ ‎2.电容器在电路中常见的作用有两种：‎ 隔直电容器：通交流，隔直流.‎ 高频旁路电容器：通高频，阻低频.‎ 例2　如图3所示，电路由交流电源供电，最大电压保持不变，如果交变电流的频率升高，‎ 则下列说法中正确的是(　　)‎ 图3‎ A.电容器上的电荷量最大值增大 B.电容器对交变电流的阻碍作用增大 C.电路中灯泡的亮度变亮 D.电路中灯泡的亮度变暗 答案　C 解析　当交变电流的频率升高时，电容器对交变电流的阻碍作用减小，灯泡的亮度变亮，灯泡两端的电压变大，故选项C正确，选项B、D错误；由Q＝CU可知，选项A错误.‎ 例3　(多选)(2018·台州市高二检测)图4甲、乙两图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上得到的电流特征是(　　)‎ 图4‎ 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 解析　当交变电流加在电容器上时，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正确，B错误；题图乙中交流高频成分能通过电容器，电容器阻碍交流低频成分，R得到的是低频成分，C正确，D错误.‎ 三、电阻、电感、电容的对比 例4　(多选)如图5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(　　)‎ 图5‎ 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灯变亮，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 答案　AC 解析　增加交流电源的频率时，线圈的阻碍作用增大，电容的阻碍作用减小，电阻的阻碍作用不变，故A灯变亮，B灯变暗，C灯亮度不变，故A正确，B错误；改接直流电源时，电容器相当于断路，A灯熄灭，线圈无感抗，B灯更亮，电阻R阻碍作用不变，C灯亮度不变，故C正确，D错误.‎ ‎1.电阻对交流、直流有相同的阻碍作用，交流频率变化时，阻碍作用不变.‎ ‎2.电感器通直流、阻交流，通低频、阻高频.‎ ‎3.电容器通交流、隔直流，通高频、阻低频.‎ ‎4.在分析电流变化时，把电感、电容的阻碍作用类比于导体的电阻，再用欧姆定律分析.‎ ‎1.(电感器对交变电流的影响)(多选)(2017·温州中学高二上学期期中)在如图6所示的电路中，L为电感线圈，灯泡的电阻值为R，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的电压u＝220sin100πt (V).若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为100Hz，下列说法正确的是(　　)‎ 图6‎ 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 解析　由u＝220sin100πt (V)，可得电源原来的频率f＝＝Hz＝50Hz，当电源频率由原来的50Hz增为100Hz时，线圈对交流电的阻碍作用变大，在电压不变的情况下，电路中的电流减小，选项A错误；灯泡的电阻值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，选项C正确，D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，故UR减小，因电源电压的有效值保持不变，故UL＝U－UR增大，电压表示数增大，选项B正确.‎ ‎2.(电感器对交变电流的影响)(2017·衢州市高二检测)电感对交变电流影响的说法中，正确的是(　　)‎ A.电感对交变电流没有阻碍作用 B.电感对交变电流阻碍作用跟线圈自感系数L有关 C.电感对交变电流的阻碍作用跟交变电流的频率无关 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 答案　B 解析　电感对交流电有影响，其阻碍作用的大小和线圈的自感系数L、交流电的频率f有关，L越大，f越高，阻碍作用越大，故选项B正确，A、C、D均错误.‎ ‎3.(电容器对交变电流的影响)如图7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7‎ 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相对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 解析　当发电机转速增大时，交变电流的频率增大，电容器对交变电流的阻碍作用减小，电流表A的示数增大，A项正确，B项错误；在平行板电容器间换用相对介电常数较小的电介质时，电容器的电容减小，电容器两极板间距离增大时电容也减小，当电容减小时，对交变电流的阻碍作用增大，电流表A的示数减小，C、D项错误.‎ ‎4.(电阻、电感、电容的对比)(多选)如图8所示的电路中，a、b两端连接的交流电源中既含高频交流，又含低频交流，L是一个高频扼流圈，C是一个100pF的电容器，R是负载电阻，下列说法正确的是(　　)‎ 图8‎ A.L的作用是“通低频，阻高频”‎ B.C的作用是“通低频，隔高频”‎ C.C的作用是“通高频，阻低频”‎ D.通过R的电流中，低频交流所占的百分比远远大于高频交流所占的百分比 答案　ACD 解析　因为L是一个高频扼流圈，“通低频，阻高频”，A选项正确；C是一个电容较小的电容器，所以对低频交流的阻碍作用较大，故选项C正确，B错误；根据分析可知通过电阻R的电流中，低频交流所占百分比远远大于高频交流所占的百分比，选项D正确.‎