交变电流中的电容和电感优化训练题(附答案)


1.有两个电容器的电容分别为C1=5 μF和C2=3 μF,分别加上峰值一定的交变电源,在下列各种情况下,哪一种情况下通过电容器的电流最大(  )
A.在C1上所加交变电流的频率为50 赫兹
B.在C2上所加交变电流的频率为50 赫兹
C.在C1上所加交变电流的频率为60 赫兹
D.在C2上所加交变电流的频率为60 赫兹
解析:选C.电容器对电流的阻碍作用的大小,即为容抗.容抗的大小是由电容器电容C和交变电流的频率共同决定的.交变电流的频率越高,电容器的电容越大,电容器的容抗就越小,电流就越大.
因此要使通过电容器的电流最大则必须频率最高,电容最大.
2.由一电阻极小的导线绕制而成的线圈接在交流电源上,如果电源电压的峰值保持一定,下面哪种情况下通过线圈的电流最小(  )
A.所加电源的频率为50 Hz
B.所加电源的频率为100 Hz
C.所加电源的频率为50 Hz,减少线圈的匝数
D.在线圈中放入铁芯,所加电源频率为100 Hz
解析:选D.线圈的自感系数越大,交流电的频率越高,电感线圈对交流电的阻碍作用就越大.
3.关于电子技术中的扼流圈,下列说法不正确的是(  )
A.扼流圈是利用电感线圈对交流电的阻碍作用来工作的
B.高频扼流圈的作用是允许低频交流通过,而阻碍高频交流通过
C.低频扼流圈的作用是不仅要阻碍高频交流通过,还要阻碍低频交流通过
D.高频扼流圈的电感比低频扼流圈的电感大
解析:选D.扼流圈是利用变化的电流通过线圈时,感应出感应电动势,从而来阻碍电流的变化的,故A正确.高频扼流圈是“通低频、阻高频”,故B正确;低频扼流圈是“阻高频、阻低频、通直流”,故C正确;高频扼流圈比低频扼流圈自感系数小,故D错.
4.某信号源中有直流成分、交流高频成分和交流低频成分,为使放大器仅得到交流低频成分,如图3-3-7所示,电路中可行的是(  )

图3-3-7
解析:选D.信号中含有三种成分,去掉直流成分用隔直电容即可,因此排除A、B.而C中交流高低频成分均进入放大器,需加入另一旁路电容C2,所以D正确.
5. 如图3-3-8所示,从AO输入的信号中,有直流电和交流电两种成分.


图3-3-8
(1)现在要求信号到达BO两端只有交流电,没有直流电,需要在AB端接一个什么元件?该元件的作用是什么?
(2)若要求信号到达BO端只有直流电,而没有交流电,则应在AB端接入一个什么元件?该元件的作用是什么?
解析:根据电容和电感对直流电和交流电的作用原理进行分析.
(1)因为BO端不需要直流电,只需要交流电,故根据电容C有“通交流、隔直流”作用,应在AB端接入一个电容器C.该电容器对直流电有阻隔作用,对交流电有通过作用.
(2)因为BO端不需要交流电,只需要直流电,故根据电感L有“通直流、阻交流”的作用,应在AB端接入一个低频扼流圈.
答案:(1)电容器 通交流、隔直流
(2)低频扼流圈 通直流、阻交流

一、单项选择题
1.在交流电路中,要减小电容器的容抗,可以(  )
A.减小两极板的正对面积   B.减小极板间的距离
C.适当增大交变电流的电压 D.减小交变电流的频率
解析:选B.容抗与交流电压的大小无关,f减小,容抗增大,C、D错误;极板正对面积减小,C减小,容抗增大,A错误;两极间距离减小,C增大,容抗减小,B正确.
2.下列说法中正确的是(  )
A.电感对交流的阻碍作用是因为电感存在电阻
B.电容对交流的阻碍作用是因为电容器的电阻
C.感抗、容抗和电阻一样,电流通过它们做功时都是电能转化为内能
D.在交变电路中,电阻、感抗、容抗可以同时存在
解析:选D.交变电流通过线圈时,在线圈上产生自感电动势,对电流的变化起到阻碍作用,A错;交流电通过电容器时,电容器两极间的电压与电源电压相反,阻碍了电流的流动,B错;电流通过它们做功时.只有在电阻上产生热,在线圈上产生磁场能,在电容器上产生电场能,C错,故D正确.
3.关于电容器对交变电流的容抗,以下说法正确的是(  )
A.电容器内部是绝缘的,直流和交流都不能“通过”电容器
B.电容器接到交流上时,由于不断充电、放电,所以电容器对交流无影响
C.直流电的周期可认为很长,因此电容器对其容抗可以忽略
D.电容器有“隔直通交”,“通高频,阻低频”的作用
解析:选D.电容器内部是绝缘的,所以直流不能通过电容器,但是对交流,由于电容器不断充、放电,所以电流能够通过电容器,但对变化的电流又有阻碍作用,A、B错;直流的周期可认为无限大,频率极小,电容器对直流的容抗很大,C错;电容器具有“隔直通交,阻低通高”的作用,D对.
4.如图3-3-9所示,交流电源的电压有效值跟直流电源的电压相等,当将双刀双掷开关接到直流电源上时,灯泡的实际功率为P1,而将双刀双掷开关接在交流电源上时,灯泡的实际功率为P2,则(  )


图3-3-9
A.P1=P2 B.P1>P2
C.P1<P2 D.不能比较
解析:选B.电感对直流电没有阻碍,但对交流电有阻碍作用,所以P1>P2,B正确.
5.当电容器接到交流电源的两端时,下列说法不正确的是(  )
A.实际上自由电荷没有通过两极板间的绝缘介质
B.实际上自由电荷通过了两极板间的绝缘介质
C.实际上是电容器交替地进行了充电和放电
D.电路中有了电流,表现为交流“通过”了电容器
解析:选B.实际上自由电荷没有通过电容器两极板间的绝缘介质,当电荷向电容器极板上聚集时,电路中形成充电电流;电荷离开极板时,形成放电电流,电容器交替进行充电和放电,电路中就会形成交变电流,好像交流“通过”了电容器.
6.下列关于电容器、电感线圈在电路中的作用的说法不正确的是(  )
A.交流电的频率越高,电流“通过”电容器的能力越强
B.交流电的频率越高,电流“通过”电感线圈的能力越弱
C.电容器在电路中的作用是通直流阻交流
D.电感线圈在电路中的作用是通低频阻高频
解析:选C.交流电的频率越高,电容器容抗越小,电流“通过”电容器的能力越强,A正确;交流电的频率越高,电感线圈的感抗越大,电流“通过”电感线圈的能力越弱,B正确;电容器的作用是“通交流,隔直流”,电感线圈的作用是“通低频,阻高频”,C错误,D正确.
7.在图3-3-10所示电路中,L为电感线圈,灯泡电阻为R,电流表内阻为零,电压表内阻无限大,交流电源的电压u=2202sin100πt 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3-3-10
A.电流表示数增大 B.电压表示数减小
C.灯泡变暗 D.灯泡变亮
解析:选C.由u=2202sin 100πt V,
可得电源原来的频率为f=ω2π=100π2π Hz=50 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R是一定的.电流减小时,实际消耗的电功率P=I2R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U=UL+UR,因UR=IR,故电流I减小时,UR减小.因电源电压有效值保持不变,故UL=U-UR,UL增大,选项B错误.

8.如图3-3-11所示,输入端的输入电压既有直流成分,又有交变电流成分(L的直流电阻等于R),以下说法中正确的是(  )

图3-3-11
A.直流成分只能通过L
B.交变电流成分只能从R通过
C.通过R的既有直流成分,又有交变电流成分
D.通过L的交变电流成分比通过R的交变电流成分必定要多
解析:选C.交流和直流都可以通过电阻R,也可以通过电感器,A、B错,C对.但是电感器有通直流,阻交流的作用,所以通过L的交流成分比通过R的交流成分必定要少,D错.
9.在收音机线路中,经天线接收下来的电信号既有高频成分,又有低频成分,经放大后送到下一级,需要把低频成分和高频成分分开,只让低频成分输送到再下一级,可以采用如图3-3-12所示电路,其中a、b应选择的元件是(  )


图3-3-12
A.a是电容较大的电容器,b是低频扼流圈
B.a是电容较大的电容器,b是高频扼流圈
C.a是电容较小的电容器,b是低频扼流圈
D.a是电容较小的电容器,b是高频扼流圈
解析:选D.电容器具有“通高频、阻低频”的作用,这样的电容器电容较小,所以a处为电容较小的电容器,电感线圈在该电路中要求起到“通低频,阻高频”的作用,b处接一个高频扼流圈.D对.
10.(2011年江苏模拟)用电流传感器可以清楚地演示一些电学元件对电路中电流的影响,如图3-3-13甲所示,在AB间分别接入电容器、电感线圈、定值电阻.闭合开关时,计算机显示的电流随时间变化的图象分别如图乙a、b、c所示,则下列判断中正确的是(  )

图3-3-13
A.AB间接入定值电阻显示图象a
B.AB间接入电容器显示图象b
C.AB间接入电感线圈显示图象c
D.AB间接入电感线圈显示图象b
解析:选D.a图象电流瞬间增大后恢复为零,这是接入了电容,充电时有瞬间电流而后不再通电;b图电流逐渐增大到某一数值,这是接入了电感线圈,闭合开关时对电流增大有阻碍作用但电流还是增大,只是时间上被延缓了;c图电流瞬间增大后保持不变,这是接入了定值电阻,所以正确选项为D.
二、非选择题
11.如图3-3-14所示的甲、乙、丙三种电路是电子技术中的常用电路,a、b是输入端,其中高频成分用“?”表示,低频成分用“~”表示,直流成分用“-”表示,则甲、乙、丙负载R上得到的电流的主要特征各是什么?

图3-3-14
解析:甲:低频成分;因电容器有隔直流作用,C较大时,低频易通过.
乙:低频成分;因电容C对高频有旁路作用,C较小,通高频,阻低频.
丙:直流成分;因电容C有旁路作用和隔直作用,C较大,C越大时,容抗越小,低频成分越容易通过旁路.
答案:见解析
12.如图3-3-15所示是电视机电源部分的滤波装置,当输入端输入含有直流成分、交流低频成分的电流后,能在输出端得到较稳定的直流电,试分析其工作原理及各电容和电感的作用.


图3-3-15

解析:当含有多种成分的电流输入到C1两端,由于C1的“通交流,隔直流”功能,电流中的交流成分被衰减,而线圈L有“通直流,阻交流”功能,直流成分电流顺利通过L,一小部分交流通过L,到达C2两端时,C2进一步滤除电流中残余的交流成分,这样就在输出端得到较稳定的直流电,这个直流电供电视机内芯正常工作.
答案:见解析