第18练 电容器充放电 浙江省（单独招生考试）《电工基本电路装接与分析》（高教版） 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，精心编制了浙江省（单独招生考试）《电工基本电路装接与分析》（高教版）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。 本卷是浙江省（单独招生考试）《电工基本电路装接与分析》（高教版）一课一练的第18练，内容为：充放电过程、时间常数与安全放电。 浙江省（单独招生考试）一课一练 《电工基本电路装接与分析》（高教版） 第18练 第一节 电容器充放电 一、单项选择题 1. 电路中含有一个电阻和一个电容器，电阻突然被一个等值电阻替换，对电容器充电过程有何影响（ ） A. 充电时间不变 B. 充电速度加快 C. 充电速度减慢 D. 电容器立即放电 【答案】A 【解析】时间常数τ=RC，由于电阻被等值电阻替换，R值不变，电容器的充电时间常数τ也不变，因此充电过程的速度保持不变。 2. 在电路中，如果一个电容为3μF的电容器充电电压为12V，求充电的时间常数（ ） A. 2ms B. 4ms C. 6ms D. 8ms 【答案】B 【解析】充电时间常数（τ）等于电容除以充电电流，即τ=C/I=3μF/3mA=4ms。 3. 如图所示，先接通S给电容器充电，然后断开S。当增大两极板间距离时，电容器所带电荷量Q、电容C、两板间电压U的变化情况是（ ） A. Q变小，C不变，U不变 B. Q变小，C变小，U不变 C. Q不变，C变小，U变大 D. Q不变，C变大，U变小 【答案】C 【解析】电容器充电完成后断开，两极板所带电荷量保持不变，由可知，增大两极板间距时，变小，根据可知，两极板间的电压变大。故C正确。 4. 下列哪个操作不会影响电容器的充电时间（ ） A. 改变电压大小 B. 改变电容器电容 C. 改变电路中的电阻 D. 改变电路中的电感 【答案】B 【解析】改变电容器的电容会影响充电时间，而改变电压大小、电路中的电阻和电感都会影响充电时间。 5. 当一个电容器充电时，充电电流与时间的关系可以用以下哪种曲线描述？（ ） A. 直线上升曲线 B. 直线下降曲线 C. 指数增长曲线 D. 指数衰减曲线 【答案】D 【解析】充电电流随着时间呈指数衰减，因为随着电容器电压接近电源电压，电流逐渐减小。 二、填空题 6. 放电时，电容器内储存的电能会______。 【答案】减小 【解析】放电时，电容器内储存的电能会逐渐减小。 7. 已知某电容器电容，如图所示。 （1）若电容电压由开始按50V/s直线上升，则； （2）若电容器电压为220V恒定不变，则。 【答案】① 5mA ② 0 8. 使用万用表电阻挡对大电容量的电容器进行检测之前必须先完成______处理。（填“整形”“引脚识别”或“放电”） 【答案】放电 【解析】使用万用表电阻挡检测大电容量电容器前，必须先对电容器进行放电处理。电容器即使已经断电，仍可能残留电荷，若直接接入万用表，可能造成读数不准，甚至损坏仪表；先放电可确保检测安全。因此应填“放电”。 9. 有一个50μF的电容器，通过电阻R放电，放电过程中，电阻吸收了5J的能量，放电时的最大电流为0.5A，电容器未放电时存储了______电场能量。 【答案】5J 【解析】已知电阻吸收了的能量5J，所以电容器未放电时存储的电场能量就是5J。 三、综合应用题 10. 某维修人员检修一台直流控制柜。断电后，柜内滤波电容器仍可能储存电能。已知电容器电容量为4700 μF，初始电压为48 V，并联的放电电阻阻值为2.2 kΩ。电容器按指数规律放电，放电电压公式为 。求：（1）计算该放电回路的时间常数，并求电容器经过3个时间常数后的电压。（2）若将经过5个时间常数作为检修前的初步放电等待时间，计算等待时间和此时电容器的剩余电压，并判断仅经过3个时间常数是否适合直接触摸电容器两端。（3）计算刚开始放电时电阻中的电流和电阻消耗的功率。现有额定功率为1 W和2 W的电阻，选择合适的放电电阻，并写出检修时的安全放电措施。 【答案】（1）电容量换算为 。时间常数 。经过3个时间常数的时间为 ，电压 。（2）等待时间 。剩余电压 。经过3个时间常数后仍有约2.39 V，不适合直接触摸。（3）初始放电电流 。初始功率 。应选用额定功率为2 W的电阻。检修前应断开电源，使用绝缘放电工具或放电电阻放电，等待足够时间后用万用表确认电压接近零值，严禁直接短接电容器两端。 【解析】（1）先将电容量换算为法拉，再用 求时间常数，并代入指数放电公式求电压。（2）5个时间常数后电压仅约为初始值的0.67%，但仍须测量确认，不能仅凭等待时间触摸。（3）按欧姆定律和功率公式计算初始值，1 W电阻功率裕量不足，应选2 W电阻并规范放电。 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 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，精心编制了浙江省（单独招生考试）《电工基本电路装接与分析》（高教版）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。 本卷是浙江省（单独招生考试）《电工基本电路装接与分析》（高教版）一课一练的第18练，内容为：充放电过程、时间常数与安全放电。 浙江省（单独招生考试）一课一练 《电工基本电路装接与分析》（高教版） 第18练 第一节 电容器充放电 一、单项选择题 1. 电路中含有一个电阻和一个电容器，电阻突然被一个等值电阻替换，对电容器充电过程有何影响（ ） A. 充电时间不变 B. 充电速度加快 C. 充电速度减慢 D. 电容器立即放电 2. 在电路中，如果一个电容为3μF的电容器充电电压为12V，求充电的时间常数（ ） A. 2ms B. 4ms C. 6ms D. 8ms 3. 如图所示，先接通S给电容器充电，然后断开S。当增大两极板间距离时，电容器所带电荷量Q、电容C、两板间电压U的变化情况是（ ） A. Q变小，C不变，U不变 B. Q变小，C变小，U不变 C. Q不变，C变小，U变大 D. Q不变，C变大，U变小 4. 下列哪个操作不会影响电容器的充电时间（ ） A. 改变电压大小 B. 改变电容器电容 C. 改变电路中的电阻 D. 改变电路中的电感 5. 当一个电容器充电时，充电电流与时间的关系可以用以下哪种曲线描述？（ ） A. 直线上升曲线 B. 直线下降曲线 C. 指数增长曲线 D. 指数衰减曲线 二、填空题 6. 放电时，电容器内储存的电能会______。 7. 已知某电容器电容，如图所示。 （1）若电容电压由开始按50V/s直线上升，则； （2）若电容器电压为220V恒定不变，则。 8. 使用万用表电阻挡对大电容量的电容器进行检测之前必须先完成______处理。（填“整形”“引脚识别”或“放电”） 9. 有一个50μF的电容器，通过电阻R放电，放电过程中，电阻吸收了5J的能量，放电时的最大电流为0.5A，电容器未放电时存储了______电场能量。 三、综合应用题 10. 某维修人员检修一台直流控制柜。断电后，柜内滤波电容器仍可能储存电能。已知电容器电容量为4700 μF，初始电压为48 V，并联的放电电阻阻值为2.2 kΩ。电容器按指数规律放电，放电电压公式为 。求：（1）计算该放电回路的时间常数，并求电容器经过3个时间常数后的电压。（2）若将经过5个时间常数作为检修前的初步放电等待时间，计算等待时间和此时电容器的剩余电压，并判断仅经过3个时间常数是否适合直接触摸电容器两端。（3）计算刚开始放电时电阻中的电流和电阻消耗的功率。现有额定功率为1 W和2 W的电阻，选择合适的放电电阻，并写出检修时的安全放电措施。 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 学科网（北京）股份有限公司 $