53 电感和电容对交变电流的影响 1 同步练习学案Word版.docx

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53电感和电容对交变电流的影响1同步练习学案Word版

学案7电感和电容对交变电流的影响

【学习目标】

1.通过演示实验，了解电感器和电容器对交变电流的阻碍和导通作用.

2.知道感抗和容抗的物理意义以及与哪些因素有关.

3.能够分析简单电路中的电容器、电感器的作用．

一、电感器对交变电流的阻碍作用

[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？

[要点提炼]

1．感抗：

对交变电流的阻碍作用的大小．

2．影响感抗的因素：

线圈的自感系数越，交流的频率越，感抗越大．

3．注意：

电感器的感抗是由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．

4．扼流圈是利用对交变电流的阻碍作用制成的电感线圈．

（1）高频扼流圈

高频扼流圈的自感系数很小，只对高频交变电流有较大的阻碍作用，对低频交变电流的阻碍作用较小，对直流的阻碍作用更小．它具有“通流，通频、阻频”的作用．

（2）低频扼流圈

低频扼流圈的自感系数很大，即使交流的频率较低，它产生的感抗也很大．它具有“通

流，阻流”的作用．

二、电容器对交变电流的阻碍作用

[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？

[要点提炼]

1．容抗：

对交变电流的阻碍作用的大小．

2．影响容抗的因素：

电容器的电容越，交流的频率越，容抗越小．

3．注意：

电容器能通交变电流，并不是电荷真的穿过了电容器．

4．电容器在电路中的作用：

通流，阻流，通频，阻频.

三、电阻、感抗、容抗的对比

1．容抗的大小除了与电容自身的性质有关，还与交变电流的频率有关．频率越高，容抗越（填“大”或“小”）．

2．感抗的大小除了与电感线圈自身的性质有关外，还与交变电流的频率有关，频率越高，感抗越（填“大”或“小”）．

3．电阻无论对直流还是交流，阻碍作用相同，只取决于电阻本身．

一、对感抗的理解

例1

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

二、对容抗的理解

例2

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，灯泡变亮

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

三、电阻、感抗、容抗的对比

例3

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220V、50Hz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60Hz，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

四、电感器、电容器在电路中的应用

例4

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

1.（对感抗的理解）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＝220

sin（100πt）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

2．（对容抗的理解）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

3．（电阻、感抗、容抗的对比）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

题组一对感抗的理解

1．一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

2．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

题组二对容抗的理解

3．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）

4．有两个电容器的电容分别为C1＝5μF和C2＝3μF，分别加在峰值一定的交流电源上，在下列各种情况下，哪一种情况通过电容器的电流最大（）

A．在C1上所加交变电流频率为50HzB．在C2上所加交变电流的频率为50Hz

C．在C1上所加交变电流的频率为100HzD．在C2上所加交变电流的频率为100Hz

5．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

题组三电阻、感抗、容抗的对比

6.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

7.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

题组四电感器、电容器在电路中的应用

8.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ab间接入一个电容器

B．在ab间接入一个低频扼流圈

C．在ab间接入一个高频扼流圈

D．在ab间接入一个电容器或高频或低频扼流圈都可以

9．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．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

10．如图8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8

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

11．某一电学黑箱内可能有电容器、电感线圈、定值电阻等元件，在接线柱间以如图9所示的“Z”字形连接（两接线柱间只有一个元件）．为了确定各元件种类，小华同学把DIS计算机辅助实验系统中的电流传感器（相当于电流表）与一直流电源、滑动变阻器、开关串联后，分别将AB、BC、CD接入电路，闭合开关，计算机显示的电流随时间变化的图象分别如图a、b、c所示，则以下判断中正确的是（）

图9

A．AB间是电容器

B．BC间是电感线圈

C．CD间是电容器

D．CD间是定值电阻

学案4楞次定律

1．楞次定律：

感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化．

2．右手定则：

伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线垂直从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向．

3．下列说法正确的是（）

A．感应电流的磁场方向总是与引起感应电流的磁场方向相反

B．感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向可能相同，也可能相反

C．楞次定律只能判定闭合回路中感应电流的方向

D．楞次定律可以判定不闭合的回路中感应电动势的方向

4．如图1所示，一线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在匀强磁场中运动，已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ时（位置Ⅱ正好是细杆竖直位置），线圈内的感应电流方向（顺着磁场方向看去）是（）

图1

A．Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ位置均是顺时针方向

B．Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ位置均是逆时针方向

C．Ⅰ位置是顺时针方向，Ⅱ位置为零，Ⅲ位置是逆时针方向

D．Ⅰ位置是逆时针方向，Ⅱ位置为零，Ⅲ位置是顺时针方向

5．如图2所示，当导体棒MN在外力作用下沿导轨向右运动时，流过R的电流方向是（）

图2

A.由A→BB.由B→A

C．无感应电流D．无法确定

【概念规律练】

知识点一楞次定律的基本理解

1．如图3所示为一种早期发电机原理示意图，该发电机由固定的圆形线圈和一对用铁芯连接的圆柱形磁铁构成，两磁极相对于线圈平面对称，在磁极绕转轴匀速转动过程中，磁极中心在线圈平面上的投影沿圆弧

运动（O是线圈中心），则（）

图3

A．从X到O，电流由E经G流向F，先增大再减小

B．从X到O，电流由F经G流向E，先减小再增大

C．从O到Y，电流由F经G流向E，先减小再增大

D．从O到Y，电流由E经G流向F，先增大再减小

2．如图4所示，一均匀的扁平条形磁铁的轴线与圆形线圈在同一平面内，磁铁中心与圆心重合，为了在磁铁开始运动时线圈中能得到逆时针方向的感应电流，磁铁的运动方式应是（）

图4

A．N极向纸内，S极向纸外，使磁铁绕O点转动

B．N极向纸外，S极向纸内，使磁铁绕O点转动

C．磁铁在线圈平面内顺时针转动

D．磁铁在线圈平面内逆时针转动

知识点二右手定则

3.如图表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景，导体ab上的感应电流方向为a→b的是（）

4．如图5所示，导线框abcd与通电直导线在同一平面内，直导线通有恒定电流并通过ad和bc的中点，当线框向右运动的瞬间，则（）

图5

A．线框中有感应电流，且按顺时针方向

B．线框中有感应电流，且按逆时针方向

C．线框中有感应电流，但方向难以判断

D．由于穿过线框的磁通量为零，所以线框中没有感应电流

【方法技巧练】

一、增反减同法

5．某磁场磁感线如图6所示，有一铜线圈自图示A处落至B处，在下落过程中，自上向下看，线圈中的感应电流方向是（）

错误！

未找到引用源。

图6

A．始终顺时针B．始终逆时针

C．先顺时针再逆时针D．先逆时针再顺时针

6．电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图7所示，现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是（）

图7

A．从a到b，上极板带正电B．从a到b，下极板带正电

C．从b到a，上极板带正电D．从b到a，下极板带正电

二、来拒去留法

7．如图8所示，当磁铁突然向铜环运动时，铜环的运动情况是（）

图8

A．向右摆动B．向左摆动

C．静止D．无法判定

8．如图9所示，蹄形磁铁的两极间，放置一个线圈abcd，磁铁和线圈都可以绕OO′轴转动，磁铁如图示方向转动时，线圈的运动情况是（）

图9

A．俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同

B．俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相同

C．线圈与磁铁转动方向相同，但转速小于磁铁转速

D．线圈静止不动

三、增缩减扩法

9．如图10所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置于导轨上，形成一个闭合回路，一条形磁铁从高处下落接近回路时（）

图10

A．P、Q将相互靠拢B．P、Q将相互远离

C．磁铁的加速度仍为gD．磁铁的加速度小于g

10．如图11（a）所示，两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合，放在同一水平面内，线圈A中通以如图11（b）所示的交变电流，t＝0时电流方向为顺时针（如图箭头所示），在t1～t2时间段内，对于线圈B，下列说法中正确的是（）

图11

A．线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有扩张的趋势

B．线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有收缩的趋势

C．线圈B内有逆时针方向的电流，线圈有扩张的趋势

D．线圈B内有逆时针方向的电流，线圈有收缩的趋势

1．关于决定感应电流方向的因素以下说法中正确的是（）

A．回路所包围的引起感应电流的磁场的方向

B．回路外磁场的方向

C．回路所包围的磁通量的大小

D．回路所包围的磁通量的变化情况

2．如图12所示，螺线管CD的导线绕法不明，当磁铁AB插入螺线管时，闭合电路中有图示方向的感应电流产生，下列关于螺线管磁场极性的判断，正确的是（）

图12

A．C端一定是N极

B．B．D端一定是N极

C．C端的极性一定与磁铁B端的极性相同

D．因螺线管的绕法不明，故无法判断极性

3．如图13所示，通电螺线管两侧各悬挂一个小铜环，铜环平面与螺线管截面平行．当电键S接通瞬间，两铜环的运动情况是（）

图13

A．同时向两侧推开

B．同时向螺线管靠拢

C．一个被推开，一个被吸引，但因电源正负极未知，无法具体判断

D．同时被推开或同时向螺线管靠拢，因电源正负极未知，无法具体判断

4．如图14所示，金属环所在区域存在着匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里．当磁感应强度逐渐增大时，内、外金属环中感应电流的方向为（）

图14

A．外环顺时针、内环逆时针B．外环逆时针，内环顺时针

C．内、外环均为逆时针D．内、外环均为顺时针

5．如图15所示，A是用毛皮摩擦过的橡胶圆形环，由于它的转动，使得金属环B中产生了如图所示方向的感应电流，则A环的转动情况为（）

图15

A．顺时针匀速转动B．逆时针加速转动

C．逆时针减速转动D．顺时针减速转动

6．信用卡的磁条中有一个个连续的相反极性的磁化区，如图16，刷卡时，当磁条以某一速度拉过信用卡阅读器的检测头时，在检测头的线圈中产生感应电流，那么下列说法正确的是（）

图16

A．A、B、C三位置经过检测头时，线圈中有感应电流产生

B．A、B、C三位置经过检测头时，线圈中无感应电流产生

C．A、C两位置经过检测头时，线圈中感应电流方向相同

D．A、C两位置经过检测头时，线圈中感应电流方向相反

7．如图17所示，MN，PQ为同一水平面的两平行导轨，导轨间有垂直于导轨平面的磁场，导体ab，cd与导轨有良好的接触并能滑动，当ab沿轨道向右滑动时，则（）

图17

A．cd向右滑B．cd不动

C．cd向左滑D．无法确定

8．如图18所示，匀强磁场与圆形导体环平面垂直，导体ef与环接触良好，当ef向右匀速运动时（）

图18

A．圆环中磁通量不变，环上无感应电流产生

B．整个环中有顺时针方向的电流

C．整个环中有逆时针方向的电流

D．环的右侧有逆时针方向的电流，环的左侧有顺时针方向的电流

9．2000年底，我国宣布已研制成功一辆高温超导磁悬浮高速列车的模型车，该车的车速已达到500km·h－1，可载5人，如图19所示就是磁悬浮的原理图，图中A是圆柱形磁铁，B是用高温超导材料制成的超导线圈．将超导线圈B水平放在磁铁A上，它就能在磁力的作用下悬浮在磁铁A上方的空中．以下说法正确的是（）

图19

A．在B放入磁场的过程中，B中将产生感应电流．当稳定后，感应电流消失

B．在B放入磁场的过程中，B中将产生感应电流．当稳定后，感应电流仍存在

C．如A的N极朝上，B中感应电流的方向如图中所示

D．如A的N极朝上，B中感应电流的方向与图中所示的相反

10．圆形导体环用一根轻质细杆悬挂在O点，导体环可以在竖直平面里来回摆动，空气阻力和摩擦力均可不计．在图20所示的正方形区域里，有匀强磁场垂直于圆环的振动面指向纸内．下列说法中正确的有（）

图20

A．此摆振动的开始阶段机械能不守恒

B．导体环进入磁场和离开磁场时，环中电流的方向肯定相反

C．导体环通过最低点时，环中感应电流最大

D．最后此摆在匀强磁场中振动时，机械能守恒

11．在“研究电磁感应现象”的实验中，首先按图21甲接线，以查明电流表指针的偏转方向与电流方向之间的关系；当闭合开关S时，观察到电流表指针向左偏，不通电时电流表指针停在正中央．然后按图21乙所示，将电流表与副线圈B连成一个闭合回路，将原线圈A、电池、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合电路．

（1）S闭合后，将螺线管A（原线圈）插入螺线管B（副线圈）的过程中，电流表的指针将如何偏转？

（2）线圈A放在B中不动时，指针如何偏转？

（3）线圈A放在B中不动，将滑动变阻器的滑片P向左滑动时，电流表指针将如何偏转？

（4）线圈A放在B中不动，突然断开S，电流表指针将如何偏转？

图21

12．如图22是环保型手电筒的外形．环保型手电筒不需要任何化学电池作为电源，不会造成由废电池引起的环境污染．使用时只要将它摇动一分钟，手电筒便可持续照明好几分钟．手电筒内部有一永久磁铁，外层有一线圈，那么这种手电筒的原理是什么？

图22