第13练 单一元件的单相正弦交流电路 江苏省（职教高考）机电类《电工电子技术与技能》（高教版·第4版）一课一练

编写说明：考虑到中职学生普遍基础知识相对薄弱的情况，我们依据支架式教学理念，精心编制了江苏省（职教高考）机电类《电工电子技术与技能》（高教版·第4版）一课一练。专辑里的每一份练习，都与课堂所授知识点紧密相关，题目围绕课堂所学知识点呈现。目的在于激发学生的学习兴趣，培养他们的学习自觉性，帮助学生扎实掌握课程的基本概念与基本方法，为他们后续的逐步提升奠定坚实基础。 本卷是江苏省（职教高考）机电类《电工电子技术与技能》（高教版·第4版）一课一练的第13练，内容涵盖1-3-2 单一元件的单相正弦交流电路。 江苏省（职教高考）机电类 一课一练 《电工电子技术与技能》（高教版·第4版） 第13练 第一单元 电路基础 第三章 交流电路 第二节 单一元件的单相正弦交流电路 一、判断题 1．电阻元件消耗的有功功率等于电压有效值与电流有效值的乘积即P=UI（ ） 2．在纯电感交流电路中电压的相位超前电流90°。电感元件不消耗有功功率只进行磁场能量的存储和释放因此其有功功率为零（ ） 二、单项选择题 3．感抗与频率成正比频率越高感抗越大。直流电路中f=0故XL=0电感相当于短路。（ ） A．正确描述了感抗的频率特性且直流等效结论也对 B．前半句正确但直流时电感相当于开路而非短路 C．前半句错误感抗与频率成反比 D．整个描述均错误频率与感抗无关 4．一个电容C=100μF的电容器接在频率f=50Hz的交流电源上其容抗约为（ ） A．318Ω B．31.8Ω C．3.18Ω D．0.318Ω 5．技术员用双踪示波器同时观察一个电容器两端的电压波形和流过电容器的电流波形时发现两个波形峰值出现的时间不一致。在纯电容电路中电压与电流波形的相位关系为（ ） A．电压与电流同相位 B．电流超前电压90° C．电压超前电流90° D．电压与电流相位差180° 6．一个线圈的电感L=0.2H电阻可忽略不计（视为纯电感）。当通过该线圈的交流电频率从50Hz增加到100Hz时感抗的变化为（ ） A．感抗不变仍为原值 B．感抗减小为原来的一半 C．感抗增大为原来的两倍 D．感抗增大为原来的四倍 三、填空题 7．在交流电路中单一参数元件包括____元件、____元件和____元件。纯电阻电路中电压与电流____相有功功率P=____。纯电感电路中电压____电流90°感抗XL=____。纯电容电路中电流____电压90°容抗XC=____。 8．电感元件的感抗XL与电源频率f成____比，频率越低感抗越____。电容元件的容抗XC与电源频率f成____比，频率越高容抗越____。在直流电路中频率f=0，此时电感的感抗为____，相当于____；电容的容抗为____，相当于____。 四、分析计算题 9．一个电感线圈L=0.3H电阻可忽略接在U=220V的交流电源上。请计算：（1）当电源频率为50Hz时线圈的感抗XL和电流I各为多少？（2）保持电压不变将频率提高到200Hz感抗和电流如何变化？变化了多少倍？（3）若频率保持50Hz但将电压降低至110V电流又为多少？从中概括感抗、频率和电流三者的关系。 10．一个电容器C=40μF接在U=220V的交流电源上。请计算：（1）f=50Hz时容抗XC和电流I各为多少？无功功率Q为多少？（2）频率提高到500Hz时容抗和电流如何变化？（3）将本题的电容与上题的电感(L=0.3H)在50Hz下比较谁的阻碍作用更大？如果在500Hz下比较结果又如何？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 编写说明：考虑到中职学生普遍基础知识相对薄弱的情况，我们依据支架式教学理念，精心编制了江苏省（职教高考）机电类《电工电子技术与技能》（高教版·第4版）一课一练。专辑里的每一份练习，都与课堂所授知识点紧密相关，题目围绕课堂所学知识点呈现。目的在于激发学生的学习兴趣，培养他们的学习自觉性，帮助学生扎实掌握课程的基本概念与基本方法，为他们后续的逐步提升奠定坚实基础。 本卷是江苏省（职教高考）机电类《电工电子技术与技能》（高教版·第4版）一课一练的第13练，内容涵盖1-3-2 单一元件的单相正弦交流电路。 江苏省（职教高考）机电类 一课一练 《电工电子技术与技能》（高教版·第4版） 第13练 第一单元 电路基础 第三章 交流电路 第二节 单一元件的单相正弦交流电路 一、判断题 1．电阻元件消耗的有功功率等于电压有效值与电流有效值的乘积即P=UI（ ） 【答案】A（正确） 【解析】纯电阻电路：u和i同相位，φ=0°，cosφ=1。有功功率P=UI=I²R=U²/R。电阻是耗能元件将电能全部转换为热能。 2．在纯电感交流电路中电压的相位超前电流90°。电感元件不消耗有功功率只进行磁场能量的存储和释放因此其有功功率为零（ ） 【答案】A（正确） 【解析】纯电感：电压超前电流90°（感抗XL=ωL=2πfL）。有功功率P=UIcos90°=0，无功功率Q=UI=I²XL。电感是储能元件仅交换能量不消耗。 二、单项选择题 3．感抗与频率成正比频率越高感抗越大。直流电路中f=0故XL=0电感相当于短路。（ ） A．正确描述了感抗的频率特性且直流等效结论也对 B．前半句正确但直流时电感相当于开路而非短路 C．前半句错误感抗与频率成反比 D．整个描述均错误频率与感抗无关 【答案】A 【解析】感抗XL=2πfL是频率的线性函数。频率越高感抗越大对高频电流阻碍强（通低频阻高频）。直流f=0时XL=0电感相当于短路。本题四个选项均为判断性描述选A是因为原文描述完全正确。 4．一个电容C=100μF的电容器接在频率f=50Hz的交流电源上其容抗约为（ ） A．318Ω B．31.8Ω C．3.18Ω D．0.318Ω 【答案】B 【解析】XC=1/(2πfC)=1/(2×3.14×50×100×10⁻⁶)=1/(3.14×10⁻²)=31.8Ω。容抗与频率成反比频率越高容抗越小。直流f=0时XC=∞电容相当于开路（隔直通交）。 5．技术员用双踪示波器同时观察一个电容器两端的电压波形和流过电容器的电流波形时发现两个波形峰值出现的时间不一致。在纯电容电路中电压与电流波形的相位关系为（ ） A．电压与电流同相位 B．电流超前电压90° C．电压超前电流90° D．电压与电流相位差180° 【答案】B 【解析】纯电容：电流i超前电压u90°（电流比电压先达到最大值）。容抗XC=1/(ωC)。有功功率P=UIcos(-90°)=0不消耗功率。无功功率Q=UI=I²XC。 6．一个线圈的电感L=0.2H电阻可忽略不计（视为纯电感）。当通过该线圈的交流电频率从50Hz增加到100Hz时感抗的变化为（ ） A．感抗不变仍为原值 B．感抗减小为原来的一半 C．感抗增大为原来的两倍 D．感抗增大为原来的四倍 【答案】C 【解析】XL=2πfL与f成正比。f加倍XL加倍：从2π×50×0.2=62.8Ω变为2π×100×0.2=125.6Ω。频率是影响感抗的唯一变量（L固定）。 三、填空题 7．在交流电路中单一参数元件包括____元件、____元件和____元件。纯电阻电路中电压与电流____相有功功率P=____。纯电感电路中电压____电流90°感抗XL=____。纯电容电路中电流____电压90°容抗XC=____。 【答案】电阻；电感；电容；同；UI；超前；2πfL；超前；1/(2πfC) 【解析】三种单一参数比较：R耗能（P>0Q=0），L储能（P=0Q>0），C储能（P=0Q>0）。感抗与f成正比，容抗与f成反比。直流下L短路C开路。 8．电感元件的感抗XL与电源频率f成____比，频率越低感抗越____。电容元件的容抗XC与电源频率f成____比，频率越高容抗越____。在直流电路中频率f=0，此时电感的感抗为____，相当于____；电容的容抗为____，相当于____。 【答案】正；小；反；小；0；短路；无穷大；开路 【解析】感抗∝f容抗∝1/f。直流下L短路C开路是电路分析的基础常识。耦合电容通交隔直滤波电容旁路交流均基于此。 四、分析计算题 9．一个电感线圈L=0.3H电阻可忽略接在U=220V的交流电源上。请计算：（1）当电源频率为50Hz时线圈的感抗XL和电流I各为多少？（2）保持电压不变将频率提高到200Hz感抗和电流如何变化？变化了多少倍？（3）若频率保持50Hz但将电压降低至110V电流又为多少？从中概括感抗、频率和电流三者的关系。 【答案】（1）50Hz时XL=2π×50×0.3=94.2Ω。I=220/94.2≈2.34A。（2）200Hz时XL'=2π×200×0.3=376.8Ω。I'=220/376.8≈0.584A。频率从50升到200Hz增为4倍感抗也增为4倍电流降为四分之一。感抗与频率成正比电流与感抗成反比。（3）50Hz110V时I=110/94.2≈1.17A。电压减半电流也减半符合欧姆定律I=U/XL。结论：对于给定电感感抗随频率成正比变化电流由电压和感抗共同决定遵守欧姆定律形式但感抗本身是频率的函数。 【解析】本题通过频率和电压两个变量的变化全面揭示感抗电路的特性：XL∝f、I=U/XL。三问分别考查频率变化、电压变化及规律总结训练学生从数据中归纳物理规律的能力。 10．一个电容器C=40μF接在U=220V的交流电源上。请计算：（1）f=50Hz时容抗XC和电流I各为多少？无功功率Q为多少？（2）频率提高到500Hz时容抗和电流如何变化？（3）将本题的电容与上题的电感(L=0.3H)在50Hz下比较谁的阻碍作用更大？如果在500Hz下比较结果又如何？ 【答案】（1）XC=1/(2π×50×40×10⁻⁶)=1/(0.01256)≈79.6Ω。I=220/79.6≈2.76A。Q=UI=220×2.76≈607var。（2）500Hz时XC'=79.6/10=7.96Ω频率升10倍容抗降为十分之一。I'=220/7.96≈27.6A。电流大幅增加因容抗随频率升高而减小这与感抗的变化趋势恰好相反。（3）50Hz时XL=94.2Ω>XC=79.6Ω电感的阻碍作用略大于电容。500Hz时XL=942ΩXC=7.96Ω。XL>>XC电感的阻碍作用远超电容。频率变化使电感和电容的阻抗朝相反方向变化：电感低频易过高频难过；电容低频难过高频易过。这一特性在滤波电路设计中至关重要。 【解析】本题将电感与电容对比分析深刻揭示两者阻抗频率特性的本质差异。三问层层递进：先分别计算再定量比较最后在频率变化中观察趋势相反的现象。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $