3.3 电容器的充放电与电场能（同步练习）-《电工基础》同步精品课堂（人邮版·第4版）

第三章 电容器 3.3 电容器的充放电与电场能 同步练习 一、单项选择题 1. 在电容器充电、放电实验中，如果增大电位器 R 的阻值，充电过程中（ ） A. 电流表读数增大，电压表读数增大 B. 电流表读数减小，电压表读数增大 C. 电流表读数增大，电压表读数减小 D. 电流表读数减小，电压表读数减小 2. 对于一个已充电的电容器，当它与一个电阻器连接成闭合回路时，以下说法正确的是（ ） A. 电路中瞬间有电流，之后电流逐渐增大 B. 电路中瞬间有电流，之后电流逐渐减小 C. 电路中一直有稳定的电流 D. 电路中始终没有电流 3. 已知两个电容器，电容分别为 C1 和 C2（C1 > C2），将它们分别充电到相同电压 U，那么储存电场能较多的是（ ） A. C1 B. C2 C. 两者一样多 D. 无法确定 4. 超级电容器在下列哪种应用场景中，主要利用了其充放电速度快的特点？（ ） A. 太阳能高速公路指示灯 B. 电站直流控制 C. 车辆应急启动装置 D. 计算机后备电源 5. 电容器在交流电路中，其电流与电压的相位关系是（ ） A. 电流超前电压90° B. 电流滞后电压90° C. 电流与电压同相 D. 电流与电压反相 6. 用电压表测量电容器两极板间电压时，以下说法正确的是（ ） A. 电压表应与电容器串联 B. 电压表的内阻越大，测量越准确 C. 测量时会使电容器快速放电 D. 测量时不需要考虑电容器的耐压值 7. 超级电容器在下列哪种应用场景中，主要利用其快速充放电的特性（ ） A. 太阳能路灯储能 B. 计算机后备电源 C. 车辆应急启动装置 D. 电站直流控制 8.电容器能够隔直流的原因是（ ） A. 直流电源无法给电容器充电 B. 电容器对直流电流有很大的阻碍作用 C. 充电结束后电路处于开路状态 D. 直流电流会被电容器吸收 二、填空题 1. 电容器的充电、放电就是指电容器____和____电荷的过程。 2. 当电容器接通直流电源时，充电结束后，电路处于____状态，这体现了电容器____直流的特性。 3. 电容器充电时，电源把自由电子由一个极板移到另一个极板上，克服极板对电子的作用力做功，使极板上储存的电荷量不断增加，此过程中电源消耗的能量转换为____能储存在电容器中。 4. 超级电容器又称超大容量电容器、____电容、储能电容等。 5. 超级电容器是靠____来存储电能的新型电化学装置，它具有____、效率高、对环境无污染等特点。 三、简答题 简答题：请简述电容器充电和放电过程中电流、电压的变化特点以及电容器储能和能量转换的原理。 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 $$ 第三章 电容器 3.3 电容器的充放电与电场能 同步练习 一、单项选择题 1. 在电容器充电、放电实验中，如果增大电位器 R 的阻值，充电过程中（ ） A. 电流表读数增大，电压表读数增大 B. 电流表读数减小，电压表读数增大 C. 电流表读数增大，电压表读数减小 D. 电流表读数减小，电压表读数减小 答案：B 解析：根据欧姆定律 I = U/R（在充电电路中可类比分析），增大 R 阻值，电流会减小；而充电过程中电源电压不变，随着电容充电，电容两端电压逐渐升高，且电容充电速度变慢，但最终会趋近于电源电压，所以电压表读数增大。故答案是 B。 2. 对于一个已充电的电容器，当它与一个电阻器连接成闭合回路时，以下说法正确的是（ ） A. 电路中瞬间有电流，之后电流逐渐增大 B. 电路中瞬间有电流，之后电流逐渐减小 C. 电路中一直有稳定的电流 D. 电路中始终没有电流 答案：B 解析：电容器放电时，电荷会从电容器极板流出，在刚连接的瞬间形成电流，随着放电进行，电容器极板上的电荷量逐渐减少，电压降低，根据欧姆定律，电流会逐渐减小，直到放电结束电流为 0。所以答案是 B。 3. 已知两个电容器，电容分别为 C1 和 C2（C1 > C2），将它们分别充电到相同电压 U，那么储存电场能较多的是（ ） A. C1 B. C2 C. 两者一样多 D. 无法确定 答案：A 解析：根据电容器电场能公式 W = 1/2CU²，当电压 U 相同时，电容 C 越大，储存的电场能 W 越大，因为 C1 > C2，所以 C1 储存的电场能较多，答案是 A。 4. 超级电容器在下列哪种应用场景中，主要利用了其充放电速度快的特点？（ ） A. 太阳能高速公路指示灯 B. 电站直流控制 C. 车辆应急启动装置 D. 计算机后备电源 答案：C 解析：车辆应急启动装置需要在短时间内提供较大电流，快速完成充电和放电过程来启动车辆，这就需要利用超级电容器充放电速度快的特点。太阳能高速公路指示灯主要利用其储能功能；电站直流控制可能更侧重于其稳定性和循环寿命等特点；计算机后备电源也主要是利用其储能功能在停电时维持计算机短暂运行。所以答案是 C。 5. 电容器在交流电路中，其电流与电压的相位关系是（ ） A. 电流超前电压90° B. 电流滞后电压90° C. 电流与电压同相 D. 电流与电压反相 答案：A 解析：在交流电路中，电容器的电流与电压的相位关系是电流超前电压90°，这是电容器的基本特性，答案选 A。 6. 用电压表测量电容器两极板间电压时，以下说法正确的是（ ） A. 电压表应与电容器串联 B. 电压表的内阻越大，测量越准确 C. 测量时会使电容器快速放电 D. 测量时不需要考虑电容器的耐压值 答案：B 解析：电压表应与电容器并联测量电压，A 错误；电压表内阻越大，对电路影响越小，测量越准确，B 正确；一般电压表内阻较大，测量时不会使电容器快速放电，C 错误；测量时必须考虑电容器的耐压值，防止损坏电容器，D 错误，答案选 B。 7. 超级电容器在下列哪种应用场景中，主要利用其快速充放电的特性（ ） A. 太阳能路灯储能 B. 计算机后备电源 C. 车辆应急启动装置 D. 电站直流控制 答案：C 解析：车辆应急启动装置需要在短时间内提供较大电流，利用超级电容器快速充放电特性可以满足这一需求。太阳能路灯储能、计算机后备电源更注重储能容量，电站直流控制对充放电速度要求相对不那么突出，答案选 C。 8.电容器能够隔直流的原因是（ ） A. 直流电源无法给电容器充电 B. 电容器对直流电流有很大的阻碍作用 C. 充电结束后电路处于开路状态 D. 直流电流会被电容器吸收 答案：C 解析：“当电容器接通直流电源时，仅仅在刚接通瞬间发生充电过程，充电结束后，电路处于开路状态，即‘隔直流’”，所以答案是 C。 二、填空题 1. 电容器的充电、放电就是指电容器____和____电荷的过程。 答案：储存、释放 解析：“电容器的充电、放电就是指电容器储存电荷和释放电荷的过程”。 2. 当电容器接通直流电源时，充电结束后，电路处于____状态，这体现了电容器____直流的特性。 答案：开路、隔 解析：“当电容器接通直流电源时，仅仅在刚接通瞬间发生充电过程，充电结束后，电路处于开路状态，即‘隔直流’”。 3. 电容器充电时，电源把自由电子由一个极板移到另一个极板上，克服极板对电子的作用力做功，使极板上储存的电荷量不断增加，此过程中电源消耗的能量转换为____能储存在电容器中。 答案：电场 解析：“整个充电过程是电源不断地搬运电荷的过程，所消耗的能量转换为电场能储存在电容器中”。 4. 超级电容器又称超大容量电容器、____电容、储能电容等。 答案：金 解析：“超级电容器又称超大容量电容器、金电容、黄金电容、储能电容、法拉电容、电化学电容器或双电层电容器(EDLC)”，所以此处应填“金”。 5. 超级电容器是靠____来存储电能的新型电化学装置，它具有____、效率高、对环境无污染等特点。 答案：极化电解液、充放电速度快（答案不唯一，也可填循环寿命长等其他文中提及的特点） 解析：“超级电容器是靠极化电解液来存储电能的新型电化学装置”以及其具有充放电速度快、效率高、对环境无污染等特点。 三、简答题 简答题：请简述电容器充电和放电过程中电流、电压的变化特点以及电容器储能和能量转换的原理。 答案： - 充电过程：电流由大逐渐变小，最后为 0；电压由 0 逐渐变大，最后等于电源电压 E。因为充电时，随着极板上电荷的积累，对电流的阻碍作用逐渐增大，导致电流减小，而电压不断上升直至与电源电压平衡。 - 放电过程：电流由大逐渐变小，最后为 0；电压由 E 逐渐变小，最后为 0。放电时，极板上的电荷逐渐减少，使得电流逐渐减小，电压也随之降低。 - 储能原理：电容器充电时，电源把自由电子由一个极板移到另一个极板上，克服极板对电子的作用力做功，将电能转换为电场能储存在电容器两极板之间的电场中。 - 能量转换：电容器本身只与电源进行能量交换，充电时储存能量，放电时释放能量，不损耗能量。与电阻器不同，电阻器是将电能不可逆地转换为热能。 解析：本题考查对电容器基本原理的综合理解。首先要明确充电和放电过程中电流、电压的变化规律，这可以从文中的实验现象及相关描述得出。对于储能和能量转换原理，需结合文中关于电容器充电时电源做功以及与电阻器的对比等内容进行阐述，以全面准确地回答问题。 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 $$