高考模拟理综物理选编电感和电容对交变电流的作用解析版

高考模拟理综物理选编电感和电容对交变电流的作用解析版

乐陵一中电感和电容对交变电流的作用 一、单选题（本大题共5小题，共30分）‎ 1. 在如图所示的电路中，L‎1‎、L‎2‎、L‎3‎是三盏相同的灯泡。当a、b两端接交流6V时，三盏灯的发光情况相同。若将a、b两端接直流6V时，稳定后观察到的现象是 A. 三盏灯的亮度相同 B. L‎1‎不亮，L‎2‎、L‎3‎的亮度相同 C. L‎1‎不亮，L‎2‎比L‎3‎亮 D. L‎1‎不亮，L‎3‎比L‎2‎亮 ‎·C ‎·【分析】‎ 三个支路电压相同，当交流电频率变化时，会影响电感的感抗和电容的容抗，从而影响流过电感和电容的电流，而直流不能通过电容器。‎ 解决本题的关键知道电感和电容对交流或直流电的阻碍作用的大小与什么因素有关，记住感抗和容抗的两个公式可以帮助定性分析，xL‎=2πLf，xC‎=‎‎1‎‎2πCf。‎ ‎【解答】‎ 三个三个支路电压相同，当通交流电时，电感的感抗与电容的容抗都会对交流电有影响，而电阻所在支路对电流的阻碍作用不变，‎ 当通入直流时，对于电阻没有影响，亮度不变；而对电容器来说，不能通过直流，所以灯L‎1‎不亮；对于线圈来说，阻碍减小，导致L‎2‎变得更亮，故C正确，ABD错误； 故选C。‎ 2. 如图2所示的交流电路中，灯L‎1‎、L‎2‎和L‎3‎均发光，如果保持交变电源两端电压的有效值不变，但频率减小，各灯的亮、暗变化情况为‎(‎　　‎‎)‎ A. 灯L‎1‎、L‎2‎均变亮，灯L‎3‎变暗 B. 灯L‎1‎、L‎2‎、L‎3‎均变暗 C. 灯L‎1‎不变，灯L‎2‎变暗，灯L‎3‎变亮 D. 灯L‎1‎不变，灯L‎2‎变亮，灯L‎3‎变暗 ‎·D ‎·解：输入的交流的频率减小，对电阻R没影响，L‎1‎灯亮度不变；电感线圈特点是通低频阻高频，频率减小，则电感的阻碍作用减小，所以L‎2‎灯的亮度变亮；电容器的特点是通高频阻低频，频率减小，则电容器的阻碍作用增大，所以L‎3‎灯更暗一些。故ABC错误，D正确 故选：D。 电感线圈对交流电的阻碍作用与交流电的频率、及自感系数成正比。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。进行分析。 对于电容和电感的特性可以利用感抗和容抗公式记忆：XL‎=2πfL，XC‎=‎‎1‎‎2πfC，L是电感，C是电容，f是频率 ‎ 3. 如图所示是“二分频”音箱内部电路，来自前级电路的电信号，被电容和电感组成的分频电路分成高频成分和低频成分，分别送到高、低音扬声器，下列说法正确的是‎(‎　　‎)‎ ‎ A. C‎1‎让低频成分通过 B. L‎2‎让高频成分通过 C. 扬声器BL‎1‎是低音扬声器 D. 扬声器BL‎2‎是低音扬声器 ‎·D ‎·解：A、C‎1‎的作用是阻碍低频电流通过BL‎1‎扬声器‎.‎故A错误．   B、L‎2‎的作用是阻碍高频电流通过BL‎2‎扬声器，是让低频交流电通过，故B错误．   CD、高频和低频交流电通入该电路，由于线圈通低频，阻高频，电容通高频，阻低频，所以低频交流电通过BL‎2‎扬声器，高频交流电通过BL‎1‎扬声器‎.‎所以BL‎2‎扬声器是低音扬声器‎.‎故C错误，D正确． 故选：D． 电感器的特点：通直流，阻交流；通低频，阻高频‎.‎电容器的特点：通交流，隔直流；通高频，阻低频． 解决本题的关键掌握电感器和电容器的特点，电感器的特点：通直流，阻交流；通低频，阻高频‎.‎电容器的特点：通交流，隔直流；通高频，阻低频． ‎ 1. 如图所示，两个标有“6 V，2 W”的相同的灯泡A，B，分别与电容器C和自感线圈L相连后接在6 V电源的两端，已知自感线圈的自感系数很大、内阻不计，电容器的耐压值足够大。则‎(‎   ‎)‎ ‎ A. 若电源是直流电源，闭合开关时，A灯缓慢地变亮 B. 若电源是直流电源，闭合开关稳定后再断开时，A灯会亮一下再熄灭 C. 若电源是交流电源，闭合开关稳定后，A灯不会亮 D. 若电源是交流电源，闭合开关稳定后，B灯可能会被烧坏 ‎·B ‎·【分析】‎ 电感器对电流的变化有阻碍作用，当电流增大时，会阻碍电流的增大，当电流减小时，会阻碍其减小，电容器在电路中电流变化时，也会发生充电和放电现象，此时可理解为有电流通过了电容器。 解决本题的关键知道电感器对电流的变化有阻碍作用，当电流增大时，会阻碍电流的增大，当电流减小时，会阻碍其减小。‎ ‎【解答】‎ AB.‎若电源是直流电源，S刚闭合后，线圈对电流没有影响，电容器C充电，相当于断路，A不亮，闭合开关稳定后再断开时，电容器放电，所以A灯会亮一下再熄灭，故A错误，B正确； CD.‎若电源是交流电源，闭合开关稳定后，A灯亮，B灯不会被烧坏，故CD错误。‎ 故选B。 ‎ 2. 如图所示电路中，L为电感线圈，C为电容器，当开关S由断开变为闭合时，则‎(‎　　‎‎)‎ A. A灯有电流通过，方向由a到b B. A灯中无电流通过，不可能变亮 C. B灯逐渐熄灭，c点电势低于d点电势 D. B灯立即熄灭，c点电势高于d点电势 ‎ ‎·C ‎·解：A、开关s由断开变为闭合时，电容放电，所以s闭合瞬间A灯有电流从b到a，故A错误； B、A灯有电流通过，故B错误； ‎ CD、s闭合瞬间，由于自感，L中的电流会慢慢减小，所以B灯逐渐熄灭，那么线圈中的电流方向是从右向左，所以c点的电势低于d点的电势，故C正确，D错误； 故选：C． 电容对直流电路相当于断路，电感线圈对直流电流相当于短路，从而即可求解． 本题考查了电容器和电感线圈对交变电流的导通和阻碍作用，注意电容器的充放电，及电感线圈的阻碍变化，而不是阻止． ‎ 二、多选题（本大题共4小题，共24分）‎ 1. ‎【加试题】如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为‎10:1‎，均为理想电表，R是光敏电阻‎(‎其阻值随光强增大而减小‎)‎，L是理想线圈，D是灯泡。原线圈接入如图乙所示的正弦交流电，下列说法正确的是 A. 交流电的频率为50Hz B. 电压表的示数为‎22‎2‎V C. 当光照增强时，A的示数变小 D. 若用一根导线来代替线圈L，则灯D变亮 ‎·AD ‎·【分析】 ‎ 由变压器原理可得变压器原、副线圈中的电流之比，输入、输出功率之比；和闭合电路中的动态分析类相似，可以根据R的变化，确定出总电路的电阻的变化，进而可以确定总电路的电流的变化的情况，在根据电压不变，来分析其他的原件的电流和电压的变化的情况。‎ 电路的动态变化的分析，总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况，再确定其他的电路的变化的情况，即先部分后整体再部分的方法。‎ ‎【解答】‎ A.原线圈接入题图乙所示的电源电压，T=0.02‎ s，所以频率为f=‎1‎T=50Hz，故A正确；‎ B.原线圈接入电压的最大值是‎220‎2‎V，所以原线圈接入电压的有效值是U=220‎ V，理想变压器原、副线圈匝数比为10：1，所以副线圈电压是22 V，所以电压表的示数为22 V，故B错误；‎ C.当光照增强时，R阻值随光强增大而减小，副线圈总电阻减小，根据P=‎U‎2‎R总，得副线圈输出功率增大，所以原线圈输入功率增大，所以电流表的示数变大，故C错误；‎ D.若用一根导线来代替线圈 L，导线对电流阻碍小于线圈对电流的阻碍作用，所以D变亮，故D正确。‎ 故选AD。‎ 2. 电路如图甲所示，电阻R的阻值为‎484Ω，C为电容器，L为直流电阻不计的自感线圈，开关S断开，当接上如图乙所示的电压u，下列说法正确的是‎(‎　　‎‎)‎ A. R上的电压应等于‎155.5V B. 电压表的示数为220 V C. 电阻R消耗的功率小于50W D. 为保证闭合开关S后电容器不被击穿，该电容器的耐压值不得小于311V ‎·CD ‎·解：A、设电压表的读数为U，根据电压有效值的概念应有：U‎2‎R‎⋅0.02=0+‎(‎‎311‎‎2‎‎)‎‎2‎R⋅0.01‎， 解得U=110‎2‎V≈155.5V，即电压表的示数应为‎155.5V，由于线圈的自感作用，电阻R两端的电压应小于‎155.5V，所以A错误； B、根据选项A分析可知B错误； C、当不考虑线圈的自感作用时，电阻R消耗的功率为P=U‎2‎R=‎(110‎‎2‎‎)‎‎2‎‎484‎W=50W，所以由于线圈的自感作用影响，电阻R消耗的功率一定小于50W，所以C正确； D、根据电源电压图象可知，电源的最大电压为311V，电容器的耐压值不能小于311V，所以D正确． 故选：CD． 本题A的关键是根据电压有效值的概念求出电压有效值，再根据线圈的自感作用即可求解；题B应明确电压表示数应是电压有效值；题C的关键是求出不考虑 应明确：‎①‎应根据电流的热效应定义来求交流电的有效值；‎②‎电容器的耐压值不能小于电压的最大值；‎③‎电压表示数应是电压有效值． ‎ 1. 如图，电路为演示自感现象的实验电路‎.‎实验时，先闭合开关S，稳定后设通过线圈L的电流为Il，通过小灯泡E的电流为I‎2‎，小灯泡处于正常发光状态，迅速断开开关S，则可观察到灯泡E闪亮一下后熄灭，在灯E闪亮短暂过程中‎(‎　　‎)‎ ‎ A. 线圈L中电流I‎1‎逐渐减为零 B. 线圈L两端a端电势高于b端 C. 小灯泡E中电流由Il逐渐减为零，方向与I‎2‎相反 D. 小灯泡E中电流由I‎2‎逐渐减为零，方向不变 ‎·AC ‎·解：A、迅速断开开关S时，线圈中电流开始减小，磁通量开始减小产生自感电动势，阻碍电流的减小，则线圈中电流I‎1‎逐渐减小为零‎.‎故A正确．     B、迅速断开开关S时，线圈产生自感电动势，相当于电源，b端相当正极，a相当于负极，b端电势高于a端‎.‎故B错误．    C、D，迅速断开开关S时，灯泡中原来的电流I‎2‎突然减小到零，线圈产生的感应电流流过灯泡，灯泡E中电流由Il逐渐减为零，方向与I‎2‎相反‎.‎故C正确，D错误． 故选AC 当灯泡处于正常发光状态，迅速断开开关S 时，灯泡中原来的电流突然减小到零，线圈中电流开始减小，磁通量减小产生感应电动势，产生自感现象，根据楞次定律分析线圈中电流的变化和电势高低． 自感现象是特殊的电磁感应现象，法拉第电磁感应定律和楞次定律同样适用． ‎ 1. 在图甲所示电路中，流过二极管D的电流iD如图乙所示，该电流可以看作是一个恒定电流和一个交变电流的叠加，流过电感和电容的电流分别为iL、iC‎.‎下列关于iL、iC随时间t变化的图象中，可能正确的是‎(‎　　‎‎)‎ A. B. C. D. ‎ ‎·B ‎·解：根据交流电路中电容的通高频阻低频和电感线圈的通低频阻高频作用可知，该电流可以看作是一个恒定电流和一个交变电流的叠加，因此恒定电流与低频交流容易通过电感，故B正确，D错误； 而恒定电流不能通过电容器，且低频率也不易通过，所以AC错误； 故选：B。 由题，电容器具有通高频、阻低频的作用。而电感线圈在该电路中通低频、阻高频，即可求解。 本题关键要掌握电感的感抗、电容的容抗与交变电压频率的关系，可根据XC‎=2πfL和XC‎=‎‎1‎‎2πfc进行识记。 ‎