《2022年2021_2021学年高中物理第2章交变电流与发电机学案4探究电阻电感和电容的作用同步备课学案沪科版 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年2021_2021学年高中物理第2章交变电流与发电机学案4探究电阻电感和电容的作用同步备课学案沪科版 .pdf（11页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、学案 4 探究电阻、电感和电容的作用 目标定位 1.知道电阻器对交流电的阻碍作用与对直流电的阻碍作用相同.2. 能理解电感器、电容器对交变电流形成阻碍作用的原因.3. 知道用感抗、 容抗来表示电感器、电容器对交变电流阻碍作用的大小.4. 能够分析简单电路中的电容器、电感器的作用一、电阻器对交变电流的作用阅读教材相关内容，结合图1 回答下列问题 (A、B是规格相同的灯泡) ：图 1 (1) 当开关S扳向交流电源时，两只灯泡的亮度是否相同？这说明什么问题？(2) 把开关S扳向直流电源和交流电源，比较这两种情况下灯泡A的亮度有没有变化，这又说明什么问题？答案(1)B比A更亮些，这说明电阻器对交流电有
2、阻碍作用(2) 开关S扳向直流电源和交流电源，两种情况下灯泡A的亮度相同， 这说明电阻器对交流的阻碍作用跟对直流的阻碍作用相同 要点总结 1电阻器对交变电流和直流电的阻碍作用是相同的2在交流电路中，电阻定律和欧姆定律都成立二、电感器对交变电流的作用如图 2所示，把带铁心的线圈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名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页，共 11 页 - - - - -
3、 - - - - 图 2 (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？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 要点总结 1感抗：电感器对交变电流的阻碍作用的大小2 电感器的感抗是由变化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3 电感器对交变电流的阻碍作用的大小用感抗XL表示，XL2fL.
4、所以感抗的两个决定因素：(1) 电感器的电感量( 自感系数 ) ；(2) 交变电流的频率4电感器在电路中的作用(1) 通直流，阻交流；(2) 通低频，阻高频例 1 ( 多选 ) 如图 3 所示实验电路中， 若直流电压和交流电压的有效值相等，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时灯较暗名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页，共 11 页 - - - - - - - - - B当S掷向a、b时灯较暗，掷向
5、c、d时灯较亮CS掷向c、d，把电感线圈中的铁心抽出时灯变亮DS掷向c、d，电源电压不变，而使频率减小时，灯变暗答案AC 解析线圈对恒定电流无感抗，对交变电流有感抗，当交流电频率减小时，感抗变小，灯变亮，并且是有铁心时感抗更大，故铁心抽出时灯变亮三、电容器对交变电流的作用如图 4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 4 (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？答案(1) 把交流电源接到电容器
6、两个极板上后，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，电荷从极板上流出，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) 灯泡变得比乙中亮，说明电容器对交变电流有阻碍作用(3) 电容变大时，灯泡变亮；频率增大时，灯泡变亮 要点总结 1容抗：电容器对交变电流的阻碍作用的大小2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时，电容器极板上积累的电荷会阻碍自由电荷向此方向做定向运动，这就产生了电容器对交变电流的阻碍作用
7、3电容器对交变电流的阻碍作用的大小用容抗XC表示，XC12fC，所以决定容抗的两个因素：名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页，共 11 页 - - - - - - - - - (1) 电容器的电容量；(2) 交变电流的频率4电容器能通交变电流，并不是电荷真的穿过了电容器5电容器在电路中的作用：通交流，隔直流，通高频，阻低频例 2 ( 多选 ) 如图 5 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 5 A把电介质插入电容器，灯泡
8、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，灯泡变暗答案ACD 解析把电介质插入电容器，电容变大，容抗变小，电容器对交变电流阻碍作用变小，所以灯泡变亮，故A正确；增大电容器两极板间的距离，电容变小，电容器对交变电流阻碍作用变大，所以灯泡变暗，故B错误；减小电容器两极板间的正对面积，电容变小，灯泡变暗，故 C正确；使交变电流频率减小，电容器对交变电流阻碍作用变大，灯泡变暗，故D正确四、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，容抗越小 ( 填“大”或“小”)2感抗的大小除了与电感线圈自身的
9、性质有关外，还与交变电流的频率有关，频率越高， 感抗越大 ( 填“大”或“小”)3电阻无论对直流还是交流，阻碍作用相同，只取决于电阻本身例 3 如图 6 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220 V 、50 Hz的交流电路上，三只灯泡亮度恰好相同若保持交流电压不名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页，共 11 页 - - - - - - - - - 变，将交变电流的频率增大到60 Hz，则发生
10、的现象是( ) 图 6 A三灯亮度不变B三灯均变亮CL1不变、L2变亮、L3变暗DL1不变、L2变暗、L3变亮答案D 解析当交变电流的频率变大时，线圈的感抗变大，电容器的容抗变小，因此L3变亮，L2变暗又因为电阻在直流和交流电路中起相同的作用，故L1亮度不变，所以选D. 1( 对感抗的理解 )( 多选 ) 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u2202sin (100 t) V 若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为100 Hz ，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灯泡变亮答案BC
11、 解析由u 220 2sin (100 t) V ，可得电源原来的频率f21002 Hz50 Hz，当电源频率由原来的50 Hz增为 100 Hz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；灯泡的电阻值R是一定的，电流减小时，实际消耗的电功率(PI2R)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UULUR，因URIR，故电流I减小时，名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - -
12、 - - - - - - - 第 5 页，共 11 页 - - - - - - - - - UR减小因电源电压的有效值保持不变，故ULUUR增大，选项B正确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灯变亮答案D 解析电容器的电容是由电容器本身的特性决定的，与外加的交流电源的频率无关，选项 A 、B 错误当交流电源的频率增大时，电容器充、放电的速度加快，电容器的容抗减小，电流增大，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
13、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，乙灯最亮答案D 解析开关S接A时，甲、乙、丙三个支路均有交流电通过，开关S接B时，电路处于直流工作状态，电容C“隔直流、通交流”；电感L“阻交流、通直流”；R对交流、直流有相同的阻抗可判断此时电路中I丙0，I甲不变，I乙增大；又因为灯泡亮度与功率(PI2R) 成正比，所以只有丙灯不亮，乙灯最亮名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - -
14、- - - - - - 第 6 页，共 11 页 - - - - - - - - - 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无法判断答案B 解析在线圈内由于磁场变化而产生的感应电动势，总是阻碍电流变化，正是这种阻碍变化的特性，使线圈产生了感抗加入铁心改变了电感线圈的自感系数，使自感系数增大，感抗增大，降落的电压增大，灯泡两端的电压减小，所以灯变暗2( 多选 ) 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
15、 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的直流成分要大答案CD 解析由于线圈L直流电阻不为零，所以有直流通过R，而线圈对交流有阻碍作用，因此也有交流成分通过R，B错误， C正确； 由于R对交流也有阻碍作用，所以也有交流成分通过L，A错误；因为线圈的直流电阻一般都很小，所以通过线圈的直流成分比通过R的要大，D正确题组二对容抗的理解3( 多选 ) 对交变电流通过电容器的理解正确的是( ) 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - -
16、- - - - - - - 第 7 页，共 11 页 - - - - - - - - - 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 ) 答案CD 解析电流能“通过”电容器，并非自由电荷真的通过电容器两极板间的绝缘介质，而是交变电流交替对电容器充、放电，电路中有了电流，表现为交变电流通过了电容器4有两个电容器的电容分别为C15 F 和C23 F，分别加在峰值一定的交流电
17、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50 Hz B在C2上所加交变电流的频率为50 Hz C在C1上所加交变电流的频率为100 Hz D在C2上所加交变电流的频率为100 Hz 答案C 解析电容越大，电流频率越大，容抗越小，电流越容易通过电容器C1C2,100 Hz50 Hz ，所以 C正确5( 多选 ) 如图 3 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 3 A灯L1比灯L2亮B灯L3也能发光，但亮度最暗名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - -
18、- - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 8 页，共 11 页 - - - - - - - - - C灯L2和L4亮度相同D灯L4比灯L1亮答案CD 解析电压表示数相同，说明交流电压的有效值相同甲图中电容器与灯L1串联，电容器对电流有阻碍作用；乙图中电容器与灯L2并联，电压表的示数为灯L2两端的电压；丙图中电容器与灯L3串联且是直流电源，电容器“隔直流，通交流”，所以没有电流流过灯L3，灯L3不亮；丁图中电容器与灯L4并联，电压表的示数为灯L4两端的电压综合以上分析，C 、D两项正确题组三电阻、感抗、容抗的对比
19、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是二极管答案B 解析由a、b接直流电流时的现象可知，元件x“通直流”，元件y“隔直流”，由a、b接交流电源时的现象可知，元件x
20、“阻交流”， 元件y“通交流”， 根据电容器和电感线圈的特点，元件x是电感线圈，元件y是电容器，选项B正确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 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 9 页，共 11 页 - - - - - - - - - AM为电阻，N为电容器，L为电感线圈BM为电感线圈，N为电容器，L为电阻CM为
21、电容器，N为电感线圈，L为电阻DM为电阻，N为电感线圈，L为电容器答案C 解析8如图 6 所示的电路，有直流和交流成分的电流通过，为了尽量减少R2上的交流成分，应( ) 图 6 A选用自感系数较大的线圈和电容较小的电容器B选用自感系数较小的线圈和电容较大的电容器C选用自感系数较小的线圈和电容较小的电容器D选用自感系数较大的线圈和电容较大的电容器答案D 9( 多选 ) 某一电学黑箱内可能有电容、电感线圈、定值电阻等元件，在接线柱间以如图7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
22、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像分别如图a、b、c 所示，则下列判断中正确的是( ) 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 10 页，共 11 页 - - - - - - - - - 图 7 AAB间是电容器BBC间是电感线圈CCD间是电容器DCD间是定值电阻答案ABD 解析根据 a 图可知， 有瞬时充电电流，稳定后电路中无电流，说明AB间是电容器， 充电完毕，电路为开路，故A正确根据b 图可知，阻碍电流的增大，但是最后稳定后电流恒定，符合电感线圈的特点，所以BC间是电感线圈，故B正确根据c 图，接通电路后，电流马上达到稳定值，说明CD间是定值电阻，故C错误， D正确名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 11 页，共 11 页 - - - - - - - - -