通用版2018-2019版高中物理第2章交变电流与发电机2.3探究电阻电感和电容的作用学案沪科版选修3 .doc

2.3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图1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)：(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.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3A当S掷向a、b时灯较亮，掷向c、d时灯较暗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3电容器对交变电流的阻碍作用的大小用容抗XC表示，XC，所以决定容抗的两个因素：(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5A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的交流电源上，三只灯泡亮度恰好相同若保持交流电压不变，将交变电流的频率增大到60 Hz，则发生的现象是()图6A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u220sin (100t) 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7A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解析由u220sin (100t) V，可得电源原来的频率f 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，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8A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(对感抗的理解)(多选)如图9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9A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