《电容对直流电和交流电的不同作用》电容对直流电和交流电的不同作用 - 人教版高考物理复习物理知识点练习 - 读趣百科

《电容对直流电和交流电的不同作用》电容对直流电和交流电的不同作用

1多选题

(多选)如图所示，电阻为r的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度ω=100πrad/s匀速转动．t=0时刻线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则

(　　)

A
t=0时刻线圈中的感应电动势最大
B
1s内电路中的电流方向改变100次
C
滑片P下滑时，电压表的读数变大
D
开关K处于断开状态和闭合状态时，电流表的读数相同

题目答案

BC

答案解析

分析：

矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，线圈中产生正弦式交变电流，电压表测量的是R两端电压的有效值，根据闭合电路欧姆定律分析其读数是否变化；

图示位置没有任何一边切割磁感线，线圈中感应电动势和磁通量的变化率为零；线圈每经过中性一次，感应电流方向改变一次．

解答：

解：A、图示位置线圈中没有任何一边切割磁感线，线圈中感应电动势为零，故A错误．

B、由题意得：线圈转动的周期为 T=$\frac {2π}{ω}$=$\frac {2π}{100π}$=0.02s，频率f=$\frac {1}{T}$=50Hz．线圈每经过中性一次，感应电流方向改变一次，一周期内两次电流方向改变，所以1s内流过R的电流方向改变2×50次=100次．故B正确．

C、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，线圈中产生正弦式交变电流，感应电动势最大值为E_m=nBSω，线圈在磁场中匀速转动时产生的感应电动势最大值不变，有效值不变．滑片P下滑时，R增大，据闭合电路欧姆定律可知，通过R的电流有效值减小，线圈的内电压减小，则R的电压有效值增大，电压表的读数增大，故C正确．

D、开关K处于闭合状态时，由于交变电流能“通过”电容器，则电路中总的阻抗不同，电流的有效值不同，所以电流表的读数不同，故D错误．

故选：BC．

点评：

解决本题关键要掌握交变电流产生的原理，知道电压表测量电压的有效值．交流电路与直流电路都遵守闭合电路欧姆定律，只不过要注意电流与电动势的对应关系，电流有效值应对应电动势有效值．

纠错重做

2单选题

在交流电电路中，如果电源电动势的最大值不变，频率可以改变，在如图所示电路的a、b两点间逐次将图中的电路元件甲、乙、丙单独接入，当使交流电频率增加时，可以观察到下列论述的哪种情况(　　)

A
A$_1$读数不变，A$_2$增大，A$_3$减小
B
A$_1$读数减小，A$_2$不变，A$_3$增大
C
A$_1$读数增大，A$_2$不变，A$_3$减小
D
A$_1$，A$_2$，A$_3$读数均不变

题目答案

C

答案解析

分析：

当交流电的频率减小时，感抗减小，容抗增大，电阻R不变，分析灯泡亮度的变化．

解答：

解：据题，电源电动势的最大值不变，当交流电的频率增加时，电感L的感抗减小，电容C的容抗增大，电阻R不变，则流过A$_1$的电流增大，A$_3$的电流减小，A$_2$的电流不变，故C正确，ABD错误．

故选：C

点评：

本题考查对电容、电感对交变电流影响的理解和识记能力．基本题．

纠错重做

3多选题

(多选)在交流电电路中，如果电源电动势的最大值不变，频率可以改变，在如图所示电路的a、b两点间逐次将图中的电路元件(1)(2)(3)单独接入，当使交流电频率增加时，可以观察到下列论述的哪种情况(　　)

A
A$_1$的读数不变
B
A$_1$的读数增大
C
A$_2$不变，A$_3$减小
D
A$_2$不变，A$_3$增大

题目答案

BC

答案解析

分析：

当交流电的频率增大时，感抗增大，容抗减小，电阻R不变，分析电流表示数的变化，从而即可求解．

解答：

解：据题，电源电动势的最大值不变，当交流电的频率增加时，电感L的感抗增大，电容C的容抗减小，电阻R不变，则流过A$_1$的电流增大，A$_3$的电流减小，A$_2$的电流不变，故BC正确，AD错误．

故选：BC．

点评：

本题考查对电容、电感对交变电流影响的理解和识记能力，注意题目中频率如何变化是解题的关注点．

纠错重做

4单选题

如图所示，L是电阻不计的自感线圈，C是电容器，E为电源，在开关S闭合和断开时，关于电容器的带电情况，下列说法正确的是(　　)

A
S闭合瞬间，A板带正电，B板带负电
B
S保持闭合，A板带正电，B板带负电
C
S断开瞬间，A板带正电，B板带负电
D
由于线圈L的电阻不计，电容器被短路，上述三种情况下电容器均不带电

题目答案

A

答案解析

分析：

闭合S瞬间，电源给电容器充电，根据电势的高低判断出电容器两极板的电性；由于线圈L的直流电阻不计，S闭合电路稳定后，电容器被短路，两端电压为零．当断开S的瞬间，线圈中电流要减小，产生自感电动势，电容器充电，极板的电性变化．

解答：

解：A、S闭合瞬间，给电容器充电，且A与电源的正极相连，故A板带正电，B板带负电，故A正确；

B、S保持闭合，电容器支路断路，但两端的电压与并联的支路电压相同为零，故电容器不带电，故B错误；

C、S断开瞬间，由于线圈产生感应电流，电流的方向与原电流方向相同，故A带负电，B带正电，故C错误；

D、根据ABC可知，D错误；

故选：A

点评：

本题考查自感线圈的双重作用的理解：当电流稳定不变时，自感线圈是电阻不计的导线；当电流变化时，相当于一个电源．

纠错重做

5多选题

(多选)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

题目答案

CD

答案解析

分析：

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

解答：

解：A、设电压表的读数为U，根据电压有效值的概念应有：$\frac {_}{R}$•0.02=0+$\frac {($\frac {311}{$\sqrt {2}$}$_}{R}$•0.01，

解得U=110$\sqrt {2}$V≈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=$\frac {_}{R}$=$\frac {(110$\sqrt {2}$_}{484}$W=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．

点评：

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．

纠错重做

6多选题

(多选)两个相同的白炽灯泡L$_1$和L$_2$接到如图4所示的电路中，灯L$_1$与电容串联，灯L$_2$与电感线圈串联．当a、b间接电压最大值为U_m、频率为f的正弦交流电源时，两灯都发光，且亮度相同．更换一个电压最大值仍为U_m、频率为原来2倍的正弦交流电源后，关于灯L$_1$、L$_2$的亮度变化下列判断正确的是(　　)

A
L$_1$变亮
B
L$_1$变暗
C
L$_2$变亮
D
L$_2$变暗

题目答案

AD

答案解析

分析：

对于电容器来说能通交流隔直流，而频率越高越容易通过．对于线圈来讲通直流阻交流，通低频率交流阻高频率交流．

解答：

解：若保持交流电源的电压不变，使交变电流的频率减小，对电阻没有影响，而电容器对其阻碍变大，线圈对其阻碍变小．所以灯泡L$_1$将变亮，灯泡L$_2$将变暗，故AD正确，BC错误．

故选：AD

点评：

当电容器的电容越小，频率越低时，容抗越高；而线圈的自感系数越大，频率越高时，感抗越高．

纠错重做

7单选题

两个相同的白炽灯泡L$_1$和L$_2$接到如图所示的电路中，灯L$_1$与电容器串联，灯L$_2$与电感线圈串联．当a、b间接电压最大值为U_m、频率为f的正弦交流电源时，两灯都发光，且亮度相同．在a、b间更换一个新的正弦交流电源后，灯L$_1$的亮度低于灯L$_2$的亮度．新电源的电压最大值和频率可能是(　　)

A
最大值仍为U_m，而频率大于f
B
最大值仍为U_m，而频率小于f
C
最大值大于U_m，而频率仍为f
D
最大值小于U_m，而频率仍为f

题目答案

B

答案解析

分析：

对于电容器来说能通交流隔直流，而频率越高越容易通过．对于线圈来讲通直流阻交流，通低频率交流阻高频率交流．

解答：

解：当将a、b接在电压最大值为U_m、频率为f的正弦交流电源E$_1$两极之间时，两只灯泡都发光，且亮度相同．而更换一个新电源后，灯L$_1$的亮度低于灯L$_2$的亮度，则说明线圈的感抗比电容器的容抗小，那么新电源的频率小，最大电压值仍不变．故B正确，ACD错误；

故选：B．

点评：

当电容器的电容越小，频率越低时，容抗越高；而线圈的自感系数越大，频率越高时，感抗越高．

纠错重做

8单选题

如图，三个灯泡是相同的，而且耐压足够高，交、直流两电源的内阻忽略，电动势相等，当S接a时三个灯泡的亮度相同，那么S接b时(　　)

A
三个灯泡亮度相同
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

题目答案

D

答案解析

分析：

电容器具有通交隔直的特性，电感有通直阻交的特性，而交流对电阻R没有影响．根据电感和电容的特性进行判断．

解答：

解：当单刀双掷开关S接a时，三个灯亮度相同，说明电感L的感抗与电阻R相同，当S接b时，电感L没有感抗，电容器具有隔断直流的作用，而交流与直流对电阻R没有影响，所以丙灯不亮，灯甲亮度不变，乙灯亮度增加，故乙灯最亮．故ABC错误，D正确．

故选：D．

点评：

本题要抓住电容器与电感的特性：电容器具有通交流，隔直流，电感具有通直流、阻交流的特性．

纠错重做