知识讲解 电感和电容对交变电流的影响

1 电感和电容对交变电流的影响 【学习目标】 1． 通过实验，了解电感器和电容器对交流电的阻碍作用。 2． 知道感抗和容抗的物理意义及影响因素。 3． 通过猜想、假设、实验、交流合作与分析论证，体验科学探究过程。 【要点梳理】 要点一、电感对交变电流的阻碍作用 1．电感线圈对交变电流的阻碍作用。交变电流通过线圈时，由于电流时刻在变化，所以自感现象 就不断发生，而自感电动势总是阻碍电流变化的，这就是线圈的电感对交变电流的阻碍作用。 2．电感对交变电流阻碍作用的大小用感抗来表示。线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高， 产生的自感电动势就越大，电感对交变电流的阻碍作用就越大，感抗也就越大。 3．由影响感抗的因素“频率”可知：电感线圈对恒定电流 没有感抗作用，因此电感线圈 可以概括为“通直流，阻交流”。同时对频率越高的交变电流，感抗越大，即所谓“通低频，阻高频”。 由影响感抗的因素“自感系数”可知：要使低频扼流圈感抗大，就要用自感系数较大的线圈即匝数 较多并有铁芯的扼流圈来担任；高频扼流圈的自感系数要小得多，可以用匝数少且没有铁芯的扼流圈来 担任。 根据电感线圈匝数的不同，扼流圈可分为两种：（1）低频扼流圈：通直流，阻交流；（2）高频扼 流圈：通低频，阻高频。 要点二、电容器对交变电流的阻碍作用 1．交变电流能够“通过”电容器 电容器两极板间是绝缘材料，当电容器接到交流电源上时，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，极板上聚集的 电荷又放出，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，好像是交变电 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．电容器对交变电流的阻碍作用 对于导线中形成电流的自由电荷来说，当电源的电压推动它们向某一方向做定向运动时，电容器两 极板上积累的电荷会阻碍它们向这个方向运动，这就产生了电容对交变电流的阻碍作用。电容对交变电 流的这种阻碍作用的大小就称为容抗。 要点诠释： （1）容抗表示电容对交变电流阻碍作用的大小。 （2）容抗大小由电容器的电容和交变电流的频率决定。电容越大，交变电流的频率越高，容抗越 小。 （3）电容对交变电流阻碍作用的实质。当交变电流“通过”电容器时，给电容器充电或放电，使 电容器两极形成跟原电压相反的电压，阻碍电流，形成容抗。 （4）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；旁路电容器：通高频、 阻低频。 实际应用电路如图所示。 0I t ∆ = ∆ 2 要点三、直流电路和交流电路的区别 在直流电路中，电流的大小由电压和电阻决定，而在交流电路中，决定电流大小的除了电压和电阻 外，还与电感和电容对交变电流的阻碍作用有关，电路中电感线圈和电容器的两端均有电压，在交变电 流的频率不变时，纯电感电路中和纯电容电路中，电流大小跟电压成正比。 要点四、电阻、感抗、容抗的比较 电阻 感抗 容抗 产 生 的 原 因 定向移动的自由电 荷与不动的离子间的碰 撞 由于电感线圈的自感 现象阻碍电流的变化 电容器两极板上积累的电荷 对向这个方向定向移动的电荷的 反抗作用 在 电 路 中 的特点 对直流、交流均有 阻碍作用 只对变化的电流，如 交流有阻碍作用 不能通直流，只能通变化的 电流。对直流的阻碍作用无限大， 对交流的阻碍作用随频率的降低 而增大 决定因素 由导体本身（长短、 粗细、材料）决定，与 温度有关 由线圈本身的自感系 数和交流的频率 决定 （成正比） 由电容的大小和交流的频率 决定（成反比） 能量转化 电流通过电阻做功， 电能转化为内能 电能和磁场能往复转 化 电能与电场能往复转化 说明：电感、电容接到交流电源上时，电能与磁场能或电场能往复转化，所以电感、电容上不会消 耗电能，而电流通过电阻时，必然会产生焦耳热，从而造成电能的损耗。 要点五、电容器、电感器的应用 1．电容器的应用 （1）隔直电容器，如图甲所示，作用是“通交流、隔直流”。因为直流不能通过电容器，交变电流 能“通过”电容器。起这样作用的电容器电容要大些。 （2）高频旁路电容器。如图乙所示，作用是“通高频，阻低频”，因为对不同频率的交变电流，频 率越高，容抗越小，频率越低，容抗越大，即电容对低频交变电流阻碍作用大。对高频交变电流阻碍作 用小，起这样作用的电容器电容要小些。 f3 2．电感器的应用 （1）低频扼流圈：可起到“通直流、阻交流”的作用。 （2）高频扼流圈：可起到“通直流、通低频，阻高频”的作用。 3．电感和电容的组合应用 根据电感、电容对交变电流阻碍作用的特点，可以将二者结合到一起来完成一定的任务。 （1）如果将电容与负载并联，然后与电感串联，就能更好的起到滤掉电流中交流成分或高频成分 的作用。如图所示。 （2）如果将电感与负载并联，然后与电容串联，就能更好的起到滤掉电流中直流成分或低频成分 的作用。如图所示。 【典型例题】 类型一、电感对交变电流的阻碍作用 例 1．交变电流通过一段长直导线时，电流为 ，如果把这根长直导线绕成线圈，接入原电路，通 过线圈的电流为 ，则 （ ） A． B． C． D．无法比较 【答案】B 【解析】本题考查电感对交变电流的阻碍作用，关键要知道电感线圈对直流和交变电流的阻碍作用 有区别。 长直导线的自感系数很小，其对交变电流的阻碍作用可以看作是纯电阻，流经它的交变电流只受到 导线电阻的阻碍作用。当导线绕成线圈后，电阻值未变，但自感系数增大，对交变电流的阻碍作用不但 有电阻，而且有线圈的阻碍作用（感抗）。阻碍作用增大，电流减小。 【点评】直流电阻不计的线圈对直流无阻碍作用，相当于短路，对交变电流有阻碍作用。 例 2．一个灯泡通过一个粗导线绕成的线圈与一交流电源相连接，如图所示。一铁芯插进线圈之后， 该灯将（ ） I I＇ 'I I＞ 'I I＜ 'I I=4 A．变亮 B．变暗 C．对灯没影响 D．以上说法都不正确 【答案】B 【解析】本题考查感抗的决定因素和电路知识，解题的关键是知道线圈中插入铁芯使线圈的自感系 数变大。 线圈和灯泡是串联的，因此加在串联电路两端的总电压等于线圈上的电势差与灯泡上的电势差之和。 由墙上插孔所提供的 220 V 电压，一部分降落在线圈上，剩余的降落在灯泡上。如果一个大电压降落在 线圈上，则仅有一小部分电压降落在灯泡上。灯泡上电压变小，将使它变暗。什么原因使得电压降落在 线圈上呢?是由于它的电阻吗？由于线圈导线是粗的，其电阻很小。在线圈上产生电压降的主要原因是 其内部存在改变着的磁场。 在线圈内由于改变磁场而产生的感应电动势，总是反抗电流的变化，正是这种反抗变化的特性（电 惰性），使线圈产生了感抗。 【点评】感抗 ， 的大小与线圈的形状、长度、横截面积及有无铁芯均有关系。 例 3．在如图所示电路中， 为电感线圈， 为灯泡，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流 电源的电压 。若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为 ，下列说 法中正确的是（ ） 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】本题考查了感抗的决定因素、交变电流有效值等知识，解题关键是要清楚频率增大，感抗 增大。 由 ，可得电源原来的频率为 ，当电源频率由 原来的 增为 时，线圈的感抗增大；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 是一定的，电流减小时，实际消耗的电功率 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 ；设灯泡两端电压为 ，则电源电压的有 效值为 ，因 ，故电流 减小时， 减小。因电源电压有效值保持不变，故 增大，选项 B 正确。 2LX fLπ= L L R 220 2 sin100 Vu tπ= ⋅ 100 Hz 220 2 sin100 Vu tπ= 100 Hz 50Hz2 2f ω π π π= = = 50 Hz 100 Hz R 2P I R= LU RU L RU U U= + RU IR= I RU L RU U U= －5 【点评】感抗大小的决定式为 ， 为交变电流频率， 为电感（自感系数），感抗和 频率 、电感 成正比。 例 4．关于电子电路中的扼流圈，下列说法正确的是（ ） A．扼流圈是利用电感线圈对交流的阻碍作用来工作的 B．高频扼流圈的作用是允许低频交流通过，而阻碍高频交流通过 C．低频扼流圈的作用是不仅要阻碍高频交流通过，还要阻碍低频交流通过 D．高频扼流圈的电感比低频扼流圈的电感大 【答案】ABC 【解析】本题考查了高频扼流圈、低频扼流圈。扼流圈是利用变化的电流通过线圈时，感应出感应 电动势，从而来阻碍电流的变化的，故 A 正确。高频扼流圈是“通低频、阻高频”，故 B 正确；低频扼 流圈是“阻高频、阻低频、通直流”，故 C 正确；高频扼流圈比低频扼流圈自感系数小，故 D 错。 【点评】清楚高频扼流圈是“通低频、阻高频”，低频扼流圈是“通直流、阻交流”。 类型二、电容对交变电流的影响 例 5．如图所示的电路中，正弦交流电源电压的有效值为 ，则关于交流电压表的示数，以下 说法中正确的是（ ） A．等于 B．大于 C．小于 D．等于零 【答案】C 【解析】本题考查了电容器对交变电流的阻碍作用。 虽然交变电流能通过电容器，但也要受到阻碍作用，电容器与电阻串联，根据分压原理可知电阻两 端的电压小于电源电压，电压表测的是电阻两端的电压，C 正确。 【点评】交变电流不同于直流，交变电流能“通过”电容器，所以电压表有示数。 例 6．电路由交变电源供电，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（ ） A．电容器上的电荷量最大值增大 B．电容器容抗增大 2LX fLπ= f L f L 220 V 220 V 220 V 220 V6 C．电路中灯泡亮度变亮 D．电路中灯泡亮度变暗 【答案】C 【解析】电容器的容抗由电容器本身决定，B 错；当交变电流的频率升高时，电容器的容抗减小， 电容器电压减小， ， 的最大值减小，A 错；灯泡电压增大，灯泡的亮度变亮，故选项 C 正 确，选项 D 错误。 【点评】容抗表达式为 ，由此可知电容器的容抗和交变电流频率 、电容 成反比。 例 7．如图所示的电路， 为一交流发电机， 为平行板电容器，为使电流表 A 示数增大，可行 的办法是（ ） A．使发电机的转速增大 B．使发电机的转速减小 C．平行板电容器间换用介电常数较小的电介质 D．使电容器两板间距离增大 【答案】A 【解析】本题考查了容抗的决定因素及交变电流的频率。发电机转速增大，交变电流频率，增大， 容抗变小，电流增大，故 A 正确。电容器所充电介质的介电常数变小，板间距离增大，电容均变小， 容抗变大，电流变小，C、D 不正确。 【点评】容抗和交变电流频率 、电容 成反比；电容和电介质的介电常数成正比，和两板正对 面积成正比，和板间距离成反比。 例 8．如图所示的甲、乙、丙三种电路是电子技术中常用的电路， 是输入端，其中高频成分 用“ ”表示，低频成分用“～”表示，直流成分用“ ”表示，则甲、乙、 丙图中的负载 上得到的电流特征是什么？ 【答案】见解析 Q CU= Q 1 2CX fCπ= f C F C f C a b、 R7 【解析】本题考查电容对电流的阻碍作用。甲图： 上的电流是交流成分（低频），因为电容 有 隔直流作用。乙图： 上的电容是低频成分，因为电容 对高频成分有旁通作用，即通高频、阻低频。 丙图： 上的电流是直流成分，因为电容 对交流有旁通作用，即隔直流、通交流。 【点评】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；旁路电容器：通高频、 阻低频。 举一反三 【高清课堂：电感和电容对交变电流的影响 例 5】 【变式】下列甲、乙两图是电子技术中的常用电路， 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 上得到的电流特征是（ ） 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 类型三、电感、电容对交变电流的影响 例 9．（2015 西城教研）下列说法正确的是（ ） A．理想电感线圈、电容器和电阻接入电路后都要产生焦耳热 B．电感线圈、电容器和电阻都对交变电流起阻碍作用 C．电感线圈对变化的电流起阻碍作用 D．电容器能使交流“通过”的原因是电容器在交流电路中交替地进行充电和放电 【答案】BCD 【解析】本题考查了电阻、电感、电容在交流电路中的作用。对于直流，理想电感相当于导线，理 想电容相当于开路，不产生焦耳热，故 A 错误；对于交流，电感线圈有感抗，电容器有容抗，都对交 变电流有阻碍作用，故 B、C 正确；交变电流能通过电容器是因为交流电路中电容器的两极加上交变电 压，两极板上不断进行充、放电，电路中产生电流，表现为交变电流“通过”了电容器，故 D 正确。 【点评】电感和电容对交流的阻碍作用的大小不但跟电感、电容本身有关，还跟交流的频率有关。 这种关系可以简单概括为： 电感是“通直流、阻交流，通低频、阻高频”， 感抗 （参考公式）； 电容是“通交流、隔直流，通高频、阻低频”． 容抗 （参考公式）。 举一反三 R C R C R C a b、 R 2LX fLπ= 1 2CX fCπ=8 【高清课堂：电感和电容对交变电流的影响 例 4】 【变式】以下说法正确的是（ ） A、低频扼流圈对低频交流有很大的阻碍作用，而对高频交流的阻碍较小 B、高频扼流圈对高频交流有很大的阻碍作用，而对低频交流的阻碍较小 C、电容器的容抗是电容器本身的固有属性，与外界的条件无关 D、电容器在交流电路中“容抗”来阻碍电流变化，所以电容越大，阻碍越强 【答案】B 例 10．如图所示，当交流电源的电压有效值 ，频率 时， 只灯 的亮度相同（ 无直流电阻），若将交流电源的频率变为 ，则（ ） A． 灯比原来亮 B． 灯比原来亮 C． 灯和原来一样亮 D． 灯比原来亮 【答案】AC 【解析】本题综合考查了电容、电感对交变电流的阻碍作用。电容的容抗与交变电流的频率有关， 频率高、容抗小，即对高频交变电流的阻碍作用小，所以 A 项对。线圈对交变电流的阻碍作用随频率 升高而增加，所以 B 项错，电阻 中电流只与交变电流有效值及 值有关，所以 C 项正确。 【点评】电感、电容对交变电流的阻碍作用与交变电流的频率有关，而电阻对交变电流的阻碍作用 和交变电流频率无关，电阻 中的电流由交变电流有效值和 决定。 举一反三 【高清课堂：电感和电容对交变电流的影响 例 6】 【变式 1】两个相同的白炽灯泡 和 接到如图 4 所示的电路中，灯 与电容器串联，灯 与电 感线圈串联。当 间处接电压最大值为 、频率为 的正弦交流电源时，两灯都发光，且亮度相 同。更换一个新的正弦交流电源后，灯 的亮度低于灯 的亮度。新电源两极的电压最大值和频率可 能是（ ） 220 VU = 50 Hzf = 3 1 2 3L L L、 、 L 100 Hzf = 1L 2L 3L 3L R R R R 1L 2L 1L 2L a b、 mU f 1L 2L9 A. 最大值仍为 ，而频率大于 B. 最大值仍为 ，而频率小于 C. 最大值大于 ，而频率仍为 D. 最大值小于 ，而频率仍为 【答案】B 【高清课堂：电感和电容对交变电流的影响 例 1】 【变式 2】如图所示，理想变压器的输出端有三组次级线圈，分别接有电阻元件 、电感元件 和 电容元件 。若用 、 、 分别表示通过 、 和 的电流，则下列说法中正确的是（ ） A．若 接正弦式交流电，则 B．若 接正弦式交流电，则 C．若 接恒定电流，则 D．若 接恒定电流，则 【答案】B 例 11．“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。图为 音箱的电路图，高、低频混合电流由 端输入， 和 是线圈， 和 是电容器，则下列说法正 确的是（ ） mU f mU f mU f mU f R L C RI LI CI R L C M N、 R L C0 0 0I I I≠ ≠ =、 、 M N、 R L C0 0 0I I I≠ ≠ ≠、 、 M N、 R L C0 0 0I I I≠ ≠ ≠、 、 M N、 R L C0 0 0I I I≠ ≠ =、 、 a b、 1L 2L 1C 2C10 A．甲扬声器是高音扬声器 B． 的作用是阻碍低频电流通过乙扬声器 C． 的作用是阻碍低频电流通过甲扬声器 D． 的作用是减弱乙扬声器中的低频电流 【答案】BD 【解析】本题综合考查电感和电容在电路中所起的作用。甲扬声器中， 串联在电路中，对高频 电流的阻碍作用很大，对低频电流阻碍作用较小； 并联在电路中，对高频电流的阻碍作用小，可以 给高频电流提供通路，使低频电流通过扬声器传出，所以甲为低频扬声器。乙扬声器中， 串联在电 路中，对低频电流的阻碍作用很大，对高频电流阻碍作用很小； 并联在电路中，对低频电流的阻碍 作用小，可以给低频电流提供通路，使高频电流通过扬声器传出，所以乙为高频扬声器，故答案为 B、 D。 【点评】牢记电感线圈“通低频、阻高频”；电容器“通高频、阻低频”，解题时直接运用即可。 举一反三 【高清课堂：电感和电容对交变电流的影响 例 7】 【变式】“二分频”音箱内有高、低两个扬声器。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。图为音箱的电路简化图，高低频混合电流由 端输入， 是线圈， 是电容器，则( ) A、甲扬声器是高音扬声器 B、 的作用是阻碍低频电流通过乙扬声器 2C 1L 2L 1L 1C 2C 2L a b、 L C C11 C、 的作用是阻碍低频电流通过甲扬声器 D、乙扬声器的振幅一定大 【答案】B 例 12．（2016 南京模拟）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 灯立即熄灭，c 点电势低于 d 点电势 D．B 灯逐渐熄灭，c 点电势低于 d 点电势 【答案】C 【解析】开关 S 由断开变为闭合时，电容放电，右极板带正电，所以 S 闭合瞬间 A 灯有电流从 b 到 a，故 A、B 均错误；对于 B 灯所在的支路，由于电感，L 中的电流会慢慢减小，所以 B 灯逐渐熄灭， 由于原电流方向是由右向左，电感线圈阻碍电流减小，那么线圈中的电流方向也是从右向左，所以 c 点 的电势低于 d 点的电势，故 C 正确，D 错误。 故选 C。 【点评】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。 举一反三 【高清课堂：电感和电容对交变电流的影响 例 2】 【变式】如图所示，甲、乙是规格相同的灯泡， 两端加直流电压时，甲灯正常发光，乙灯完 全不亮；当 两端加上有效值和直流电压相等的交流电压时，甲灯发出微弱的光，乙灯能正常发光。 下列说法正确的有：（ ） L A B、 A B、12 A．与甲灯串联的元件 是电容器 B．与乙灯串联的元件 是电容器 C．与甲灯串联的元件 是电感线圈 D．与乙灯串联的元件 是电感线圈 【 答 案 】 BC X Y X Y13 【巩固练习】 一、选择题 1．电感对交变电流的影响的以下说法中，正确的是（ ） A．电感对交变电流有阻碍作用 B．电感对交变电流阻碍作用的大小叫感抗 C．电感对某一频率的交变电流的阻碍作用跟线圈的自感系数有关 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大 2．电容对交变电流的影响的以下说法中，正确的是（ ） A．交变电流能通过电容器 B．电容器具有通直流、阻交流的作用 C．电容器电容较小，它具有通高频、阻低频的功能 D．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．对交变电流通过电容器的正确理解是（ ） 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．对扼流圈的以下说法，正确的是（ ） A．扼流圈是利用电感阻碍交变电流的作用制成的 B．低频扼流圈用来“通低频、阻高频” C．高频扼流圈用来“通直流、阻交流” D．高频扼流圈对低频交变电流的阻碍作用小，对高频交变电流的阻碍作用很大 5．关于感抗，下列说法中正确的是（ ） A．感抗是由于电流变化时在线圈中产生了自感电动势，阻碍电流的变化 B．感抗的大小不仅与自感系数有关，还与电流的频率有关 C．感抗虽然对交变电流有阻碍作用，但不消耗能量 D．感抗是线圈的电阻产生的 6．如图所示，平行板电容器与灯泡串联，接在交流电源上，灯泡正常发光，则下列说法中正确的 是（ ） A．把电介质插入电容器，灯泡一定变亮 B．把电容器两极板间距离增大，灯泡一定变亮 C．把电容器两极板间距离增大，灯泡一定变暗 D．使交变电流频率增大，灯泡变暗 7．直流电源的电压与交流电压的有效值相同，电感线圈的直流电阻不计，则灯泡发光最亮的图是 （ ）14 8．下列说法中正确的是 （ ） A．电感对交流的阻碍作用是因为电感存在电阻 B．电容对交流的阻碍作用是因为电容器的电阻 C．感抗、容抗和电阻一样，电流通过它们做功时都是电能转化为内能 D．在交变电路中，电阻、感抗、容抗可以同时存在 9．（2016 西城二模）为研究电阻、电容和电感对交变电流的影响，李老师设计了一个演示实验， 装置如图所示。两个电路接在完全相同的交流电源上。a、b、c、d、e、f 为 6 只完全相同的小灯泡，a、 b 各串联一个电阻，c、d 各串联一个电容器，e、f 各串联一个相同铁芯匝数不同的线圈。电阻、电容、 线圈匝数的值如图所示。老师进行演示时，接上交流电源，进行正确的操作。下列对实验现象的描述及 分析正确的是（ ） A．a、b 灯相比，a 灯更亮，说明串联电阻不同，对交流电的阻碍作用不同 B．c、d 灯均不发光，说明电容器对交流电产生阻隔作用 C．c、d 灯均能发光，但 c 灯更亮，说明电容越大，对交流电的阻碍作用越小 D．e、f 灯均能发光，但 f 灯更亮，说明自感系数越大，对交流电的阻碍作用越小 10．如图所示，交流电源的电压有效值跟直流电压相等，当将双刀双掷开关接到直流电源上时，灯 泡的实际功率为 P1，而将双刀双掷开关接在交流电源上时，灯泡的实际功率为 P2，则（ ） A．P1=P2 B．P1＞P2 C．P1＜P2 D．不能比较15 11．（2015 枣庄校级模拟）图甲所示电路中，A1、A2、A3 为相同的电流表，C 为电容器，电阻 R1、R2、R3 的阻值相同，线圈 L 的电阻不计．在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化如图乙所 示，则在 t1～t2 时间内（　　） A． 电流表 A1 的示数比 A2 的小 B． 电流表 A2 的示数比 A3 的小 C． 电流表 A1 和 A2 的示数相同 D． 电流表的示数都不为零 12．(2015 北京西城区二模)在如图所示的电路中，L1、L2 是两个相同的小灯泡，A、B 处的虚线 框内各接有一个电学元件。a、b 两端分别与直流电源和交流电源相连接，且直流电源的电压与交流电 源电压的有效值相等。观察两种情况下灯泡的亮度。当接直流电源时，L1 不发光，L2 正常发光；当接 交流电源时，L1 发光，L2 明显变暗。则下列说法正确的是（ ） A．A 中接的是电阻，B 中接的是电容器 B．A 中接的是电感线圈，B 中接的是电阻 C．A 中接的是电感线圈，B 中接的是电容器 D．A 中接的是电容器，B 中接的是电感线圈 13．两位同学利用如图所示的装置做实验，第一位同学使金属棒 ab 在导轨上做匀速运动，第二位 同学使金属棒曲在导轨上做变速运动（导轨处于匀强磁场中），但两位同学对 ab 棒做的功一样多，若第 一位同学做实验时小灯泡消耗的电能为 E1，第二位同学做实验时小灯泡消耗的电能为 E2，则（ ） A．E1=E2 B．E1＞E2 C．E1＜E2 D．无法确定 二、填空题 14．（2015 望城县校级期末）如图所示，A、B、C 为三个相同的灯泡，a、b、c 为与之串联的三 个元件，E1 为直流电源，E2 为交流电源．当开关 S 接“1”时，A、B 两灯均正常发光，C 灯不亮．S 接 “2”时，A 灯仍正常发光，B 灯变暗，C 灯常发光．由此可知，a 元件应是 b 元件应是 c 元件应是 ．16 15．（2016 天水校级期中）二分频“音箱内有两个不同口径的扬声器，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和音频电流按高、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，图为音箱的电路图，高、低频 混 和 电 流 由 a 、 b 输 入 ， L1 和 L2 是 线 圈 ， C1 和 C2 是 电 容 器 ， 据 此 可 以 确 定 甲 扬 声 器 是 （高音扬声器或低音扬声器）。L2 的作用是 。 三、解答题 16．如图所示，从 AD 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？ 17．如图甲、乙两电路所示是电容器的两种不同连接方式，它们各在什么情况下采用？应该怎样选 用电容器？ 18．如图所示，分别将甲、乙两图中的双刀双掷开关依次接到电压相等的直流电源和交流电源上， 灯泡的明、暗有什么不同？为什么？17 18 【答案与解析】 【解析】 一、选择题 1．【答案】 ABCD 2．【答案】 ACD 3．【答案】 CD 【解析】解析：电容器能让交变电流通过，实际上是通过充、放电来完成的，定向移动的电荷并没 有从一极板到另一极板，但它的充、放电，就完成 r 交变电流通过的任务。 4．【答案】 AD 【解析】低频扼流圈用来通直流、阻交流，也不让低频电流通过（对低频电流阻碍作用很大）。而 高频扼流圈对高频电流阻碍作用很大，对低频电流阻碍作用较小。高频扼流圈的自感系数较小，低频扼 流圈的自感系数较大，故 A、D 正确。 5．【答案】 ABC 【解析】交变电流通过线圈时，由于电流时刻变化，在线圈中产生感应电动势。自感电动势总是阻 碍电流的变化，这就是产生感抗的原因，A 正确。频率越高，电流变化越快，自感电动势越大，线圈自 感系数越大，对电流变化的阻碍作用越大，感抗越大，B 正确。电感不是耗能元件，它储存的能量用来 与电路转换，并不消耗，C 正确。 6．【答案】 ACD 【解析】在电容器中插入电介质，电容器 C 增加，容抗减小，电流增加，电灯变亮；同理，当频 率增加时，容抗减小，电灯也变亮，而 B、c 两种做法中，将使电容器 C 减小，容抗增加，电灯将变暗， 故选项 A、C、D 正确。 7．【答案】 D 【解析】电容 C、电感 L 都对交变电流有阻碍作用，故 A、B 两图中灯不是最亮的；C 图中灯被短 路，灯泡不亮；D 图中电容 C 有隔直流作用，所以 D 中灯泡最亮。 8．【答案】 D 【解析】交变电流通过线圈时，在线圈上产生自感电动势，对电流的变化起到阻碍作用，A 错。交 变电流通过电容器时，电容器两极间的电压与电源电压相反，阻碍了电流的流动，B 错。电流通过它们 做功时，只有在电阻上产生热，在线圈上产生磁场能，在电容器上产生电场能，C 错，故 D 正确。 9．【答案】C 【解析】电阻对交流电的阻碍作用和对直流电的阻碍作用相同，a、b 灯相比，a 灯更亮的原因是 a 灯所在支路的电阻大，电流小，故 A 错误；电容器可以允许交流电通过，c 灯和 d 灯都会亮，故 B 错 误；电容越大，交流电越容易通过，即对交流电的阻碍作用越小，故 C 正确；线圈起阻碍交流电的作 用，且线圈的自感系数越大，对交流电的阻碍作用越强，故 e，f 两灯中，e 灯更亮，故 D 错误。 10．【答案】 B 【解析】接在直流源上时，线圈对直流没有阻碍作用，电能全部转化为小灯泡的内能。而当双刀双 掷开关接在交流电源上时，线圈对电流有阻碍作用，因此电能除转化成灯泡的内能外，还有一部分电能 在与磁场能往复转化。因此 P1＞P2，故 B 正确。 11．【答案】C 【解析】 由图可知副线圈电路中的磁通量的变化情况，则由电磁感应可得出产生的感应电流；根 据电容器及电感器的性质可得出各表的电流大小．19 原线圈中磁场如乙图所示均匀变化，故副线圈中的磁通量均匀变化，故副线圈中产生恒定的电流， 因线圈电阻不计，故线圈 L 对恒定电流没有阻碍作用，所以电流表 A1 和 A2 的读数相同，而电容器“通 交隔直”，所以电流表 A3 的读数为 0．故 ABD 错误，C 正确； 故选：C． 12．【答案】D 【解析】由题意可知，当直流电源时，L1 不发光，L2 正常发光，可知 A 处电路被阻断，所以 A 处 接的是电容器；当接交流电源时，A 处接的是电容器可通交流，所以 L1 发光，而 L2 明显变暗，可知接 通时，有反向电压加在 B 处，即 B 处接电感线圈，通交流电时，由于自感作用，使 L2 明显变暗；综上 所述，选 D。 故选：D 13．B 【解析】两位同学对棒 ab 做功一样，说明有相等的机械能转化为电路中的电能（忽略做功时克服 摩擦等因素）。第一位同学使金属棒做匀速运动，产生的电流为恒定电流，电感 L 消耗电能很少，绝大 多数电能为小灯泡所消耗；而第二位同学使金属棒做变速运动，电路中产生的感应电流是变化的电流， 由于 L 的感抗作用，有一部分电能消耗在 L 上（主要转化为磁能）。故 E1＞E2。 二、填空题 14．【答案 】 电 阻 ； 电 感 ； 电 容 器 。 【 解 析 】由题 意 ，当 开 关 S 接“1”直 流 电 源 时 ，A、B 两 灯 均 正 常 发 光 ，C 灯 不 亮 说 明 c 为 电 容 器 ； 当 接 “2”交 流 电 源 时 ， A 灯 仍 正 常 发 光 说 明 a 对 交 流 电 和 直 流 电 的 影 响 相 同 ， 则 a 为 电 阻 ； B 灯 变 暗 ， 说 明 对 交 流 电 的 阻 碍 作 用 比 直 流 电 阻 碍 作 用 大 ， 则 b 为 电 感 。 15．【答案】低音扬声器；过滤低频信号 【解析】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 频交流电通过甲扬声器，高频交流电通过乙扬声器。所以甲扬声器是低音扬声器。L2 的作用是让低频交 流电通过，减弱乙扬声器的低频电流。 三、解答题 16．【答案】 （1）电容器 C 该电容器对直流有阻隔作用，对交变电流有通过作用 （2）电感线 圈 L 该线圈对交变电流有阻碍作用，对直流有通过作用 17．【答案】见解析 【解析】交流电路中常包含有直流成分和交流成分，电容器在电路中有“通交流、隔直流”或“通 高频、阻低频”的作用。图甲中的 C1 串联在电路中，它的作用是“通交流、隔直流”，为了使交流成分 都能顺利地通过，容抗必须较小，应选用电容较大的电容器。图乙中的 C2 并联在电路中，如果输入端 输入的电流中包含有高频和低频两种交流成分，该电容器的作用是“通高频、阻低频”，即对高频电流 起旁路作用，而让需要的低频信号输入到下一级，一般选取电容较小的电容器；如果输人的电流是直流 和交流两种成分，该电容器的作用是滤去交流成分，把直流成分输入到下一级，这时要选用电容较大的 电容器。另外，选用电容器还必须注意它的耐压值，以防被击穿。 18．【答案】见解析 【解析】甲图中，电路中有一电感线圈，对交变电流有阻碍作用，所以 S 接直流电源时，灯泡亮些， S 接交流电源时，灯泡略暗些。乙图中，电路中有一电容器，在交变电压下通过电容器的交替充、放电20 过程表现为通路，所以 S 接直流电源时灯泡不亮，S 接交流电源时，灯泡发光。