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2019-2020年高中物理 第2章 第4節(jié) 電容器在交流電路中的作用課時(shí)作業(yè) 教科版選修3-2 1．電容器導(dǎo)通交流電的實(shí)質(zhì)是由于兩極板間的電壓在周期性地變化，使電容器反復(fù)地______和______，雖然電容器的兩極板間并沒(méi)有電流通過(guò)，但在連接電容器和電源的電路中卻形成__________． 2．電容器對(duì)交流電的阻礙作用稱為_(kāi)_________，它的大小跟__________有關(guān)，還跟交流電的______有關(guān)，即____________． 3．在電子技術(shù)中，在兩級(jí)電路間串聯(lián)一個(gè)電容器來(lái)阻止直流成分通過(guò)，這種電容器叫__________；在下級(jí)電路的輸入端并聯(lián)一個(gè)電容器，通過(guò)電容器濾除高頻干擾信號(hào)，這種電容器叫__________． 4．電容器對(duì)交變電流影響的以下說(shuō)法中正確的是(　　) A．電容器對(duì)交變電流有阻礙作用 B．電容器對(duì)交變電流的阻礙作用越小，容抗就越大 C．電容器具有“通直流、隔交流，通低頻、阻高頻”的作用 D．電容器的電容越大，交變電流的頻率越高，電容器對(duì)交變電流的阻礙作用就越小 5．如圖1甲、乙兩圖是電子技術(shù)中的常用電路，a、b是各部分電路的輸入端，其中輸入的交流高頻成分用“”表示，交流低頻成分用“～”表示，直流成分用“－”表示．關(guān)于兩圖中負(fù)載電阻R上得到的電流特征是(　　) 圖1 A．圖甲中R得到的是交流成分 B．圖甲中R得到的是直流成分 C．圖乙中R得到的是低頻成分 D．圖乙中R得到的是高頻成分 【概念規(guī)律練】 知識(shí)點(diǎn)一　電容器對(duì)交流電的導(dǎo)通作用 1．如圖2所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)打到直流電上，燈泡________，當(dāng)開(kāi)關(guān)打到交流電上，燈泡________． 圖2 2．對(duì)電容器能通交變電流的原因，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．當(dāng)電容器接到交流電源上時(shí)，因?yàn)橛凶杂呻姾赏ㄟ^(guò)電容器，電路中才有交變電流 B．當(dāng)電容器接到交流電源上時(shí)，電容器兩極板交替進(jìn)行充電和放電，電路中才有交變電流 C．在有電容器的交流電路中，沒(méi)有電荷定向移動(dòng) D．在有電容器的交流電路中，電容器不起作用 知識(shí)點(diǎn)二　電容器對(duì)交流電的阻礙作用 3．如圖3所示平行板電容器與燈泡串聯(lián)，接在交流電源上，燈泡正常發(fā)光，則(　　) 圖3 A．把電介質(zhì)插入電容器，燈泡一定變亮 B．把電容器兩極板間距增大，燈泡一定變亮 C．把電容器兩極板間距減小，燈泡一定變亮 D．使交流電頻率增大，燈泡變暗 4．有兩個(gè)電容分別為C1＝5 μF和C2＝3 μF的電容器，分別加在峰值一定的交流電源上，在下列各情況下，哪一種情況通過(guò)電容器的電流強(qiáng)度最大(　　) A．在C1上所加交變電流頻率為50 Hz B．在C2上所加交變電流頻率為50 Hz C．在C1上所加交變電流頻率為60 Hz D．在C2上所加交變電流頻率為60 Hz 【方法技巧練】 隔直電容和旁路電容的使用技巧 5．如圖4所示，(a)、(b)兩電路是電容器的兩種不同連接方式，它們各在什么情況下采用？應(yīng)該怎樣選用電容器？ 圖4 6．如圖5甲、乙所示，從某一裝置中輸出的電流既有交流成分，又有直流成分，現(xiàn)要把交流成分輸送給下一級(jí)，有關(guān)甲、乙圖的說(shuō)法正確的是(　　) 圖5 A．應(yīng)選用甲圖電路，其中C的電容要大 B．應(yīng)選用甲圖電路，其中C的電容要小 C．應(yīng)選用乙圖電路，其中C的電容要大 D．應(yīng)選用乙圖電路，其中C的電容要小 1．對(duì)交流電流通過(guò)電容器的理解正確的是(　　) A．交變電流能夠使電容器極板間的絕緣介質(zhì)變成導(dǎo)體 B．交變電流定向移動(dòng)的電荷通過(guò)電容器兩板間的絕緣介質(zhì) C．交變電流能夠使電容器交替進(jìn)行充電、放電，電路中就有了電流，表現(xiàn)為交變電流通過(guò)了電容器 D．交變電流通過(guò)了電容器，實(shí)際上自由電荷并沒(méi)有通過(guò)電容器極板間的絕緣介質(zhì)(擊穿除外) 2．如圖6所示，白熾燈和電容器串聯(lián)后接在交變電源的兩端，當(dāng)交變電源的頻率減小時(shí)(　　) 圖6 A．電容器電容增加 B．電容器電容減小 C．電燈變暗 D．電燈變亮 3．在圖7所示的電路中，C為電容器，L為燈泡，電流總內(nèi)阻為零，電壓表內(nèi)阻無(wú)窮大，若保持交流電源的電壓的有效值不變，只將電源頻率增大，下列說(shuō)法中正確的有(　　) 圖7 A．電流表示數(shù)增大 B．電壓表示數(shù)增大 C．燈泡變亮 D．燈泡變暗 4．如圖8所示的電路，F(xiàn)為一交流發(fā)電機(jī)，C為平行板電容器，為使電流表A的示數(shù)增加，可行的方法是(　　) 圖8 A．使發(fā)電機(jī)F的轉(zhuǎn)速增加 B．使發(fā)電機(jī)F的轉(zhuǎn)速減小 C．在平行板電容器間換用介電常數(shù)較小的電介質(zhì) D．使電容器兩極板間距離增大 題　號(hào) 1 2 3 4 答　案 5.電容對(duì)交變電流的阻礙作用稱為_(kāi)_______． 6．交變電流的頻率越高，電容器的電容越大，容抗越________，即XC＝________. 7．在電子技術(shù)中要把信號(hào)從前級(jí)輸出后送到后級(jí)，常常使用如圖9、10所示的兩個(gè)電路進(jìn)行信號(hào)的傳輸． 　　 　　　　圖9　　　　　　　　圖10 (1)圖9中電容器叫________，通過(guò)它的是________成分，它的電容一般較________． (2)圖10中電容器叫________，通過(guò)它的是________成分，它的電容一般較________． 圖11 8．如圖11所示為一高通濾波電路，已知電源電壓中既含有高頻的交流成分，還含有直流成分．為了在輸出電壓中保留高頻交流成分，去掉直流成分，試說(shuō)明電路中電容器的作用． 9．使用220 V交流電源的電器設(shè)備和電子儀器，金屬外殼和電源之間都有很好的絕緣，但是，有時(shí)候用手觸摸外殼仍感到“麻手”，用測(cè)試筆測(cè)試氖管也會(huì)發(fā)光，為什么會(huì)有這種現(xiàn)象？ 第4節(jié)　電容器在交流電路中的作用 課前預(yù)習(xí)練 1．充電　放電　交變電流 2．容抗　電容　頻率　XC＝ 3．隔直電容　旁路電容 4．AD 5．AC　[當(dāng)交變電流加在電容器上時(shí)，有“通交流、隔直流，通高頻、阻低頻”的特性，甲圖中電容器隔直流，R得到的是交流成分．A正確，B錯(cuò)誤；乙圖中電容器能通過(guò)交流高頻成分，阻礙交流低頻成分，R得到的是低頻成分，C正確，D錯(cuò)誤．] 課堂探究練 1．不亮　亮 解析　直流電不能通過(guò)電容器，故燈不亮；交流電能夠“通過(guò)”電容器，故燈泡亮． 2．B　[當(dāng)交變電壓加在兩極板間時(shí)，造成兩極板間的電壓在周期性地變化，當(dāng)電壓升高時(shí)，給電容器充電，電壓降低時(shí)電容器放電，在電路中形成充放電電流，即電路中有交變電流“通過(guò)”，選項(xiàng)B正確．] 點(diǎn)評(píng)　當(dāng)直流電路中接入電容器時(shí)，由于極板中間充滿了絕緣介質(zhì)，故充電后的電容器將阻隔直流電流；當(dāng)交流電路中接入電容器時(shí)，由于極板的電壓做周期性變化，電容器的帶電量也會(huì)周期性的增大或減小，電容器將會(huì)反復(fù)充電或放電，這也就是說(shuō)，電容器可以通交流． 3．AC　[在電容器中插入電介質(zhì)，電容增加，容抗減小，電流增加，燈泡變亮；同理，當(dāng)頻率增加時(shí)，容抗減小，燈泡也變亮；把電容器兩極板間距離增大，將使電容減小，容抗增加，燈泡將變暗．故正確答案為A、C.] 4．C　[交流電的頻率越高、電容器的電容越大，電容器對(duì)交變電流的阻礙作用越小．] 點(diǎn)評(píng)　電容器對(duì)交流的阻礙作用叫容抗，容抗大小的公式是XC＝. 5．(a)C1起隔直的作用，對(duì)下級(jí)輸入的是交流，應(yīng)選用電容較大的電容器．(b)C2起過(guò)濾高頻的作用：若對(duì)下級(jí)輸入直流，C2選用容量較大的；若對(duì)下級(jí)輸入低頻，C2選用容量小的． 解析　圖中的C1串聯(lián)在電路中，它的作用是“通交流、隔直流”，為了使交流成分都能順利地通過(guò)，容抗必須較小，應(yīng)選用電容較大的電容器． 圖中的C2并聯(lián)在電路中，如果輸入端輸入的電流中包含有高頻和低頻兩種交流成分，該電容器的作用是“通高頻、阻低頻”，即對(duì)高頻電流起旁路作用，而讓需要的低頻信號(hào)輸入到下一級(jí)，一般取電容較小的電容器；如果輸入的電流是直流和交流兩種成分，該電容器的作用是濾去交流成分，把直流成分輸入到下一級(jí)，這時(shí)要選用電容較大的電容器． 另外，選用電容器還須注意它的耐壓值，以防被擊穿． 6．C　[電容器在電路中要起到“隔直流、通交流”的作用，應(yīng)選乙圖電路．要使交流成分都順利通過(guò)電容器而輸送到下一級(jí)，則電容器的容抗要小，容抗與電容成反比，故C的電容要大．] 方法總結(jié)　要把電路中直流成分和交流成分中的交流成分輸送到下一級(jí)，電容器應(yīng)串聯(lián)在前后級(jí)電路中；要把高頻成分和低頻成分中的低頻成分輸送到下一級(jí)，電容器應(yīng)并聯(lián)在后級(jí)電路中． 課后鞏固練 1．CD　[電流能“通過(guò)”電容器，并非電荷真的通過(guò)電容器兩板間的電介質(zhì)，而是交變電流交替對(duì)電容器充放電，電容器中并未有電荷通過(guò)，但電路中有了電流，表現(xiàn)為交變電流通過(guò)了電容器．] 2．C　[電容器的電容是由電容器本身的特性所決定的，與外加的交變電源的頻率無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)A和B是錯(cuò)誤的．當(dāng)交變電源的頻率減小時(shí)，電容器充放電的速度減慢，電容器的容抗增大，電流減小，電燈變暗，故C對(duì)，D錯(cuò)．] 3．C 4．A　[當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速增加時(shí)，交變電流的頻率增大，容抗減小，電流表A的讀數(shù)增大，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；在平行板電容器間換用介電常數(shù)較小的電介質(zhì)時(shí)，電容器的電容減??；使電容器兩極板間距離增大時(shí)，電容也減小，當(dāng)電容減小時(shí)，容抗增大，對(duì)交變電流的阻礙作用增大，電流表A示數(shù)減小，C、D兩項(xiàng)均錯(cuò)誤．故正確答案為A.] 5．容抗 6．大　 7．(1)隔直電容　交流　大　(2)旁路電容　高頻　小 8．電容器串聯(lián)在電路中，能擋住電源中的直流成分，不使通過(guò)，相當(dāng)于斷路．但能讓交流成分通過(guò)，交流頻率越高，電容越大，容抗越小，交流成分越容易通過(guò)．因此在電阻R上只有交流成分的電壓降．如果再使電阻比容抗大得多，就可在電阻上得到較大的高頻電壓信號(hào)輸出． 9．與電源相連的機(jī)芯和金屬外殼可以看作電容器的兩個(gè)極板，電源中的交變電流能夠“通過(guò)”這個(gè)“電容器”．所以為了確保安全，電器設(shè)備和電子儀器的金屬外殼都應(yīng)該接地．