13.1 换路定律（同步练习） 《电工基础》（高教版·第2版）同步精品课堂

任务13.1 换路定律 同步练习 一、选择题 1.下列现象中，不属于电路瞬态过程的是（ ） A.电容放电时电压逐渐降低 B.电感断电后电流瞬间消失 C.灯泡接通电源后逐渐变亮 D.电池供电时电流保持稳定 2.换路定律的物理本质是（ ） A.电压不能突变 B.电流不能突变 C.能量不能突变 D.电阻不能突变 3.换路前电容已储能且处于稳态，换路瞬间电容相当于（ ） A.短路 B.开路 C.电压源 D.电流源 4.直流稳态电路中，电容相当于（ ） A.短路 B.开路 C.电阻 D.电感 5.下列关于换路瞬间的说法，正确的是（ ） A.电感电压不能跃变 B.电容电流不能跃变 C.电阻电流一定跃变 D.电源电压可能不变 6.电路发生换路后，瞬态过程持续的时间与（ ）有关 A.电源电压 B.电阻大小 C.电容或电感的参数 D.开关类型 7.换路瞬间，若电感在换路前有电流，其初始值iL(0₊)取决于（ ） A.电源电压 B.换路后电阻 C.换路前电流iL(0₋) D.电感的电感量 8.计算瞬态过程初始值时，将电容等效为电压源的依据是（ ） A.uC(0₊)为定值 B.电容电流为零 C.电容储能为零 D.电容电阻为零 9.下列属于换路后电感可能表现出的特性是（ ） A.电压为零 B.电流跃变 C.相当于短路 D.磁场能突变 10.某RC电路换路前电容未储能，换路后瞬间的电容电流取决于（ ） A.电容容量 B.电源电压和回路电阻 C.电容电压 D.换路时间 二、判断题 1.所有含有电容或电感的电路都会产生瞬态过程（ ） 2.换路瞬间，电容的电流可以跃变（ ） 3.电感在换路瞬间的电压一定不为零（ ） 4.电路瞬态过程的初始值计算只需用到换路定律（ ） 5.换路后，电容的电场能会逐渐变化直至达到新的稳态（ ） 三、简答题： 1.简述电路产生瞬态过程的两个必要条件。 2.换路瞬间，为何电容电压和电感电流不能跃变而其他量可能跃变？ 3.计算电路初始值的具体步骤是什么？ 4.举例说明换路定律在实际电路分析中的作用。 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 $ 任务13.1 换路定律 同步练习答案及解析 一、选择题 1.下列现象中，不属于电路瞬态过程的是（ ） A.电容放电时电压逐渐降低 B.电感断电后电流瞬间消失 C.灯泡接通电源后逐渐变亮 D.电池供电时电流保持稳定 答案：D 解析：瞬态过程是从一种稳态到另一种稳态的过渡，电池供电时电流稳定属于稳态，无过渡过程，故本题选D。 2.换路定律的物理本质是（ ） A.电压不能突变 B.电流不能突变 C.能量不能突变 D.电阻不能突变 答案：C 解析：换路定律中电容电压和电感电流不能跃变，其本质是电容的电场能和电感的磁场能不能突变，能量的积累或衰减需要时间，故本题选C。 3.换路前电容已储能且处于稳态，换路瞬间电容相当于（ ） A.短路 B.开路 C.电压源 D.电流源 答案：C 解析：换路前电容处于稳态且已储能，uC(0₋)为定值，根据换路定律uC(0₊)=uC(0₋)，此时电容相当于一个电压源，故本题选C。 4.直流稳态电路中，电容相当于（ ） A.短路 B.开路 C.电阻 D.电感 答案：B 解析：直流稳态时，电容充电完毕，电流为零，相当于开路，这与瞬态过程中换路瞬间的特性不同，故本题选B。 5.下列关于换路瞬间的说法，正确的是（ ） A.电感电压不能跃变 B.电容电流不能跃变 C.电阻电流一定跃变 D.电源电压可能不变 答案：D 解析：换路瞬间电源电压可能不变（如仅开关操作），电感电压和电容电流可能跃变，电阻电流是否跃变取决于电路，故本题选D。 6.电路发生换路后，瞬态过程持续的时间与（ ）有关 A.电源电压 B.电阻大小 C.电容或电感的参数 D.开关类型 答案：C 解析：瞬态过程持续时间由电路时间常数决定（RC电路为RC，RL电路为L/R），与电容或电感的参数直接相关，故本题选C。 7.换路瞬间，若电感在换路前有电流，其初始值iL(0₊)取决于（ ） A.电源电压 B.换路后电阻 C.换路前电流iL(0₋) D.电感的电感量 答案：C 解析：根据换路定律，电感电流初始值iL(0₊)等于换路前终了瞬间的电流iL(0₋)，与其他因素无关，故本题选C。 8.计算瞬态过程初始值时，将电容等效为电压源的依据是（ ） A.uC(0₊)为定值 B.电容电流为零 C.电容储能为零 D.电容电阻为零 答案：A 解析：换路后初始瞬间uC(0₊)为定值（由换路定律确定），此时电容可等效为输出该电压的电压源，用于电路分析，故本题选A。 9.下列属于换路后电感可能表现出的特性是（ ） A.电压为零 B.电流跃变 C.相当于短路 D.磁场能突变 答案：A 解析：换路后若电感电流不变（如直流稳态），其感应电压为零；电感电流不能跃变，磁场能也不能突变，稳态时才相当于短路，故本题选A。 10.某RC电路换路前电容未储能，换路后瞬间的电容电流取决于（ ） A.电容容量 B.电源电压和回路电阻 C.电容电压 D.换路时间 答案：B 解析：换路前电容未储能时uC(0₊)=0，换路后瞬间电容相当于短路，电流由电源电压和回路总电阻决定（I=U/R），故本题选B。 二、判断题 1.所有含有电容或电感的电路都会产生瞬态过程（ ） 答案：错误 解析：只有当电路发生换路（如开关操作、参数变化）时，含有储能元件的电路才会产生瞬态过程，若电路状态不变则处于稳态，无瞬态过程。 2.换路瞬间，电容的电流可以跃变（ ） 答案：正确 解析：换路定律仅限制电容电压不能跃变，电容电流可能跃变，例如未储能的电容换路瞬间相当于短路，电流可瞬间增大。 3.电感在换路瞬间的电压一定不为零（ ） 答案：错误 解析：若换路前后电感电流不变（如电感在直流稳态下换路且电流未变），其感应电压为零，因此换路瞬间电感电压可能为零。 4.电路瞬态过程的初始值计算只需用到换路定律（ ） 答案：错误 解析：初始值计算需先通过换路定律确定uC(0₊)和iL(0₊)，再结合基尔霍夫定律和欧姆定律推导其他电压、电流的初始值，并非仅用换路定律。 5.换路后，电容的电场能会逐渐变化直至达到新的稳态（ ） 答案：正确 解析：换路会导致电容电压变化，而电场能与电压平方成正比，因此电场能会随电压逐渐变化，直至达到新稳态下的能量值。 三、简答题： 1.简述电路产生瞬态过程的两个必要条件。 答案：电路产生瞬态过程需两个条件：一是电路中必须含有储能元件（电容或电感），它们能储存电场能或磁场能；二是发生换路，即电路状态改变（如开关通断、电源或参数变化），导致储能元件的能量发生变化，从而产生过渡过程。 2.换路瞬间，为何电容电压和电感电流不能跃变而其他量可能跃变？ 答案：因为电容储存的电场能为½CuC²，电感储存的磁场能为½LiL²，能量不能突变，故uC和iL不能跃变。而电阻电压、电容电流、电感电压等其他量，不直接决定储能多少，其变化不受能量不能突变的限制，因此可能跃变。 3.计算电路初始值的具体步骤是什么？ 答案：计算初始值步骤：①确定换路瞬间t=0₋，求出uC(0₋)和iL(0₋)；②根据换路定律得uC(0₊)=uC(0₋)、iL(0₊)=iL(0₋)；③将uC(0₊)等效为电压源，iL(0₊)等效为电流源，结合基尔霍夫定律和欧姆定律，计算其他电压、电流的初始值。 4.举例说明换路定律在实际电路分析中的作用。 答案：换路定律可用于分析电路换路后的初始状态，如日光灯启动时，电感镇流器的电流不能跃变，会产生高压点亮灯管；电容降压电路中，换路瞬间电容电压不变，可保护后续元件免受电压冲击，其为分析这类电路的瞬态特性提供了关键依据。 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 $