2022年_学年高中物理第章交变电流与发电机学案探究电阻电感和电容的作用同步备课学案沪科版.docx

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1、名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -学案 4 探究电阻、电感和电容的作用 目标定位 1. 知道电阻器对沟通电的阻碍作用与对直流电的阻碍作用相同 .2. 能懂得电感器、电容器对交变电流形成阻碍作用的缘由 .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. 能够分析简洁电路中的电容器、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 回答以下问题 A、B 是规格相同的灯泡 ：图 1 1 当开关 S 扳向沟通电源时,两只灯泡的亮度是否相同？这说明什么问题？2 把开关 S 扳向直流电源和沟通电源,比较这两种情

2、形下灯泡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,这说明电阻器对沟通电有阻碍作用2 开关 S 扳向直流电源和沟通电源,两种情形下灯泡 A 的亮度相同, 这说明电阻器对沟通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在沟通电路中,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,再把它们接到沟通电源上,取直流电源的电压与沟通电压的有效值相等细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页,共 11 页

3、 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -图 2 1 对比两种情形下灯泡的亮度有什么不同？说明白什么？2 乙图中换用自感系数更大的线圈或调换频率更高的沟通电源,了什么？灯泡的亮度有何变化？说明答案 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仍是调换频率更高的沟通电源,灯泡均变得更暗, 说明线圈的自感系数越大,沟通电的频率越高,线圈对沟通电的阻碍作用越大 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,

4、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 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,阻沟通；2 通低频,阻高频XL表示,XL2 fL . 所以感抗的两个打算因素：例 1 多项 如图 3 所示试验电路中, 如直流电压和沟通电压的有效值相等,S 为双刀双掷开关,下面表达正确选项 图 3 A当 S 掷向 a、b 时灯较亮,掷向c、d 时灯较暗 第 2 页,共 11 页 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - -

5、 - - - - - - - - - - -B当 S 掷向 a、b 时灯较暗,掷向 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,当沟通电频率减小时,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,观看灯泡的发光情形图 4 1 分析电容器能通沟通的缘由2 如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？说明白什么？

6、3 在图乙中,转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 把沟通电源接到电容器两个极板上后,当电源电压上升时,电源给电容器充电,电荷向电容器极板上集合,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,似乎是沟通“ 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

7、容器极板上积存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3电容器对交变电流的阻碍作用的大小用容抗XC表示, XC1 2 fC,所以打算容抗的两个因素：细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页,共 11 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -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：通沟通,隔直流,通高频,阻低频例 2 多项 如图 5 所示,接在沟通

8、电源上的灯泡正常发光,以下说法正确选项 图 5 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 答案 ACD 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 解析 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

9、关,仍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性质有关外,仍与交变电流的频率有关,频率越高, 感抗越大 填“ 大” 或“ 小” 3电阻无论对直流仍是沟通,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的沟通电路上,三只灯泡亮度恰好相同如保持沟通电压不 第 4 页,共 11 页 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学

10、习资料 - - - - - - - - - - - - - - -变,将交变电流的频率增大到60 Hz ,就发生的现象是 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 暗又由于电阻在直流和沟通电路中起相同的作用,故 L1 亮度不变,所以选 D. 1 对感抗的懂得 多项 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,沟通电源的电压 u220 2sin 100 t V 如保持电

11、压的有效值不变,只将电源频率改为 100 Hz ,以下说法正确选项 图 7 A电流表示数增大B电压表示数增大 第 5 页,共 11 页 - - - - - - - - - C灯泡变暗D灯泡变亮答案BC 解析由 u 220 2sin 100 t V ,可得电源原先的频率f 2 100 Hz 50 Hz,当电源频率由原先的50 Hz 增为 100 Hz时,线圈的感抗增大,在电压不变的情形下,电路中的电流减小,选项A 错误；灯泡的电阻值R 是肯定的,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,

12、就电源电压的有效值为UULUR,因 UR IR,故电流 I 减小时,细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -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 对容抗的懂得 如图 8 所示,白炽灯和电容器串联后接在沟通电源的两端,当沟通电源的 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 电容器的电容是由电容器本身的特性打算的,与外加的沟通电源的频率无关,选项 A、解析 B 错误当沟通电源的频率增大时,电容

13、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, 电源内阻忽视 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、丙三个支路均有沟通电通过,开关 S接 B 时,电路处于直流 工作状态,电容 C“ 隔直流、通沟通” ；电感 L“ 阻沟通、通直流” ；R对沟通、直流有相同 的阻抗可判定此时电路中 I 丙0,I 甲不变, I 乙增大；又由于灯泡亮度与功率 P

14、I 2R 成正 比,所以只有丙灯不亮,乙灯最亮细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页,共 11 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -题组一 对感抗的懂得1一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一沟通电源相连接,如图该灯将 图 1 A变亮 B变暗C对灯的亮度没影响 D无法判定答案 B 1 所示一铁棒插进线圈后,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转变了电感线圈的自感系数,使自感系数

15、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 多项 如图 2 所示,输入端ab的输入电压既有直流成分,又有沟通成分,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沟通成分只能从 R通过C通过 R的既有直流成分又有沟通成分D通过 L 的直流成分比通过R的直流成分要大 第 7 页,共 11 页 - - - - - - - - - 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,而线圈对沟通有阻碍作用,因此也有沟通成分通过R,B 错误, C正确； 由于 R对沟通也有阻碍作用,所以也有沟通成分通过L,A 错误；由于线圈的直流电阻一般都很小

16、,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懂得3 多项 对交变电流通过电容器的懂得正确选项 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -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

17、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,分别加在峰值肯定的沟通电源上,在以下各种情形下,哪一种情形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,电流越简洁通过电容器C1C2, 100 Hz50 Hz ,所以 C正确5 多项 如图 3 所示,甲、乙两图中用沟通

18、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,就以下说法正确选项 图 3 A灯 L1比灯 L2 亮 B灯 L3也能发光,但亮度最暗细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 8 页,共 11 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -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,说明沟通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

19、 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,通沟通” ,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的沟通电源时,甲灯发出柔弱的光,乙灯能正常发光,就以下判定正确选项 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y“ 隔直流” ,由a、bB与

20、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” ,元件接沟通电源时的现象可知,元件 x“ 阻沟通” , 元件 y“ 通沟通” , 依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沟通电,保持电压有效值不变,使频率增大,发觉各灯的亮暗情形是：灯L1 变亮,灯 L2变暗,灯 L3不变,就 M、N、L 中所接元件可能是 图 5 细心整理归纳

21、 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 9 页,共 11 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -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,有直流和沟通成分的电流通过,为了尽量削减 R2 上的沟通成分,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

22、 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 多项 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运算机帮助试验系统中的电流传感器 相当于电流表 与始终流电源、滑动变阻器、开关串联后,分别将 AB、BC、CD接入电路,闭合开关,运算机显示的电流随时间变化的图像分别如图a、b、c 所示,就以下判定中正确选项 第 10 页,共 11 页 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - -

23、- - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -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 第 11 页,共 11 页 - - - - - - - - - 解析依据 a 图可知, 有瞬时充电电流,稳固后电路中无电流,说明 AB间是电容器, 充电完毕,电路为开路,故A 正确依据b 图可知,阻碍电流的增大,但是最终稳固后电流恒定,符合电感线圈的特点,所以BC间是电感线圈,故B正确依据c 图,接通电路后,电流立刻达到稳固值,说明CD间是定值电阻,故C错误, D正确细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -