第4卷 滤波电路——电容、电感与复式滤波 山东省（春季高考）《电子技术基础》（劳保版·第6版） 单元过关卷

山东省（春季高考）考纲百套卷 第4卷 滤波电路——电容、电感与复式滤波 单元过关卷《电子技术基础与技能》机电技术类 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题3分，共60分） 1. 根据整流滤波电路模块，构成滤波电路的元件是（ ） A. J1 B. C1 C. D2 D. 不清楚 2. 电容滤波电路中，若负载电阻开路，电容两端电压（ ） A. 为 0 B. 等于输入电压 C. 缓慢下降 D. 不确定 3. 如图所示桥式整流电容滤波电路，如果变压器次级电压的有效值为10V，则负载上的平均电压约为（ ） A. 8 V B. 10 V C. 12 V D. 15 V 4. 单相桥式整流电路中，负载为纯电阻，加入滤波电容，则二极管的导通时间（ ） A. 变长 B. 无法确定 C. 不变 D. 变短 5. 某桥式整流电容滤波电路的负载不变，测得输出直流电压低于正常值。下列最不可能造成该现象的是（ ） A. 某只整流二极管发生开路 B. 滤波电容的容量明显减小 C. 负载电阻的阻值明显减小 D. 滤波电容的容量明显增大 6. 在桥式整流电容滤波电路中，若有一只二极管脱焊，则输出电压（ ） A. 减小了一半 B. 保持原来不变 C. 输出电压为0 D. 减小了 7. 如图所示电路中，近似为（ ） A. 1.2 B. 0.9 C. D. 0.45 8. 桥式整流电路接入滤波电容C后，输出的直流电压比未加C时（ ） A. 变大 B. 变小 C. 不变 D. 不一定 9. 在桥式整流电容滤波电路中，如果变压器二次侧电压U2=20V，测得负载两端电压UO=28V，则该电路可能发生的故障是（ ） A. 一只二极管开路 B. 一只二极管接反 C. 负载开路 D. 电容开路 10. 如图所示电路中，单相桥式整流滤波电路输入电压为，下列说法正确的是（ ） A. 若两只二极管接反其余部分正常，则电路必将发生短路 B. 若二极管VD1开路，其余部分电路正常，则流过二极管VD2、VD3的平均电流增加 C. 若负载电阻增大，输出电压也会增大，流过负载电阻的电流也会增大 D. 若滤波电容开路，其余部分电路正常，则负载= 11. 单相桥式整流滤波电路中，二极管导通时间为（ ） A. 半个周期 B. 整个周期 C. 电容充电时间 D. 电容放电时间 12. 单相桥式整流电容滤波电路，已知电源频率为 50Hz，负载电阻为 100Ω，要求输出电压为 12V，应选用的滤波电容为（ ） A. 100μF B. 200μF C. 500μF D. 1000μF 13. 下列关于整流电路和滤波电路计算的说法，正确的是（ ） A. 整流电路的输出电压可以通过输入电压和整流系数来计算 B. 电容滤波电路的输出电压纹波系数与电容器的容量无关 C. 整流电路的效率和滤波电路的效率相同 D. 电感滤波电路的计算公式与电容滤波电路完全相同 14. 如图所示电路为整流滤波电路，输入工频电压，有效值为24V，，应选用（ ） A. 1000μF/25V B. 2200μF/25V C. 100μF/50V D. 2200μF/50V 15. 单相半波整流电容滤波电路的变压器二次侧电压为20V，其负载上的直流电压为（ ） A. 9V B. 18V C. 24V D. 20V 16. 单相桥式整流电容滤波电路中，二极管承受的最高反向工作电压为14V，则该整流电路的输出电压应为（ ） A. 0V B. 12V C. 9V D. 4.5V 17. 图中，变压器T的变压比，计算出电路中两端的电压是（ ） A. 26.4V B. 19.8V C. 30.8V D. 9.9V 18. 已知变压器二次电压为V，则桥式整流电容滤波电路接上负载时的输出电压平均值约为（ ） A. 28.28V B. 20V C. 18V D. 24V 19. 电感滤波电路适用于______的场合。（ ） A. 大电流、低电压 B. 小电流、高电压 C. 小电流、低电压 D. 大电流、高电压 20. 在电感滤波电路中，电感的感抗与______成正比。（ ） A. 电流 B. 电压 C. 频率 D. 电阻 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 在整流电路的输出端并联电容器，利用电容器的充放电作用可以减小输出电压的脉动。（ ） 22. 电容滤波值越大，输出直流电压就越大，滤波效果就越好。（ ） 23. 如图所示电路中，若输入正弦交流电压的有效值为10V，则输出电压的估算值为10V。（ ） 24. 复式滤波电路中，电感通常串联在负载回路内，利用其对交流分量的阻碍作用减小输出电压中的交流成分。（ ） 25. 交流电通过整流滤波后，可以变成恒定的直流电。（ ） 26. 电容滤波电路是利用电容器的隔直通交原理来实现滤波的。（ ） 27. 如图所示电解电容，用如图所示数字万用表表盘进行测量此电解电容器容量值时，发现不管怎么测量，测量出来的容量并不是准确的15uF，而是14．9uF，由此可以判定此电解电容器已损坏，不可使用。（ ） 28. 单相桥式整流输出电压加电容滤波后，电压波动性减小，故输出电压也下降。（ ） 29. 整流输出电压加电容滤波后，电压波动减小，故输出电压也下降。（ ） 30. 电感滤波电路的输出电流较大，带负载能力较强。（ ） 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 滤波定义及滤波电路的分类。 32. 某单相桥式整流电容滤波电路的输出直流电压为18 V，负载电流为0.5 A，交流电源频率为50 Hz，允许输出纹波电压不超过2 V。按桥式整流电容滤波电路的近似计算公式，求：（1）变压器次级电压的有效值；（2）滤波电容的最小容量；（3）滤波电容的耐压等级。 33. 某整流直流电源的输出电压中含有较明显的脉动成分。简述电容滤波、电感滤波和复式滤波电路的工作原理及主要特点。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 整流滤波电路如图所示，试问：（1）输出电压约为多少？标出的极性及电解电容C的极性。（2）如果整流二极管虚焊，是否为正常情况下的一半？（3）如果把的极性接反，电路是否能正常工作，会出现什么现象？（4）如果因过载损坏造成短路，还会出现什么其他问题？（5）如果负载短路，会出现什么问题？ 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 $ 山东省（春季高考）考纲百套卷 第4卷 滤波电路——电容、电感与复式滤波 单元过关卷《电子技术基础与技能》机电技术类 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题3分，共60分） 1. 根据整流滤波电路模块，构成滤波电路的元件是（ ） A. J1 B. C1 C. D2 D. 不清楚 【答案】B 【解析】J1：如果 J1 是接线端子（一般用 J 表示），它主要用于连接外部电路，起到输入或输出信号的接口作用，本身并不参与滤波功能。C1：在电路中，如果 C1 是电容（一般用 C 表示），电容在滤波电路中起到关键作用。对于整流后的脉动直流，电容可以通过充电和放电过程来平滑电压，滤除其中的交流成分，从而得到相对平滑的直流电压。D2：如果 D2 是二极管（一般用 D 表示），二极管主要用于整流，即将交流电转换为脉动直流电，而不是滤波。它利用二极管的单向导电性，让交流电的正半周或负半周通过，从而实现整流的目的。选B。 2. 电容滤波电路中，若负载电阻开路，电容两端电压（ ） A. 为 0 B. 等于输入电压 C. 缓慢下降 D. 不确定 【答案】B 【解析】若负载电阻开路，电容充电后两端电压等于输入电压，选择 B 选项。 3. 如图所示桥式整流电容滤波电路，如果变压器次级电压的有效值为10V，则负载上的平均电压约为（ ） A. 8 V B. 10 V C. 12 V D. 15 V 【答案】C 【解析】变压器次级电压有效值为10V，其峰值为10√2≈14.1V。桥式整流电容滤波时，电容在输入电压峰值附近充电，并在两次峰值之间向负载放电，考虑负载放电造成的电压下降后，输出直流电压通常可近似取UL≈1.2U2。因此UL≈1.2×10V=12V，应选C。 4. 单相桥式整流电路中，负载为纯电阻，加入滤波电容，则二极管的导通时间（ ） A. 变长 B. 无法确定 C. 不变 D. 变短 【答案】D 【解析】未接滤波电容时，二极管在较长的半周期内导通。接入电容后，电容在整流电压接近峰值时充电，只有当整流电压高于电容两端电压时二极管才导通，导通区间缩小，因此二极管的导通时间变短，应选B。 5. 某桥式整流电容滤波电路的负载不变，测得输出直流电压低于正常值。下列最不可能造成该现象的是（ ） A. 某只整流二极管发生开路 B. 滤波电容的容量明显减小 C. 负载电阻的阻值明显减小 D. 滤波电容的容量明显增大 【答案】D 【解析】整流二极管开路、滤波电容容量减小或负载电阻减小，都会使输出直流电压降低。滤波电容容量增大时，电容储能和放电能力增强，输出电压通常会升高，因此最不可能造成输出电压低于正常值。 6. 在桥式整流电容滤波电路中，若有一只二极管脱焊，则输出电压（ ） A. 减小了一半 B. 保持原来不变 C. 输出电压为0 D. 减小了 【答案】D 【解析】桥式整流中一只二极管脱焊后，其中一个整流半周不能形成完整的导通回路，电路相当于半波整流。带电容滤波时，正常桥式整流输出电压常近似为1.2U2，故障后可近似为U2。因此相对正常值的下降比例约为(1.2U2-U2)/(1.2U2)≈16.7%，即约17%，应选B。实际数值会受负载、电容容量和二极管压降等因素影响。 7. 如图所示电路中，近似为（ ） A. 1.2 B. 0.9 C. D. 0.45 【答案】A 【解析】图示电路按桥式整流电容滤波电路处理时，电容接近输入电压峰值充电，输出直流电压在有负载时通常近似为U0≈1.2u2。因此应选A。 8. 桥式整流电路接入滤波电容C后，输出的直流电压比未加C时（ ） A. 变大 B. 变小 C. 不变 D. 不一定 【答案】A 【解析】接入滤波电容后，电容在整流电压峰值附近充电，并在整流电压下降时向负载放电，使输出电压不再按整流波形大幅下降，输出直流电压的平均值和有效值均有所提高。因此输出直流电压比未加电容时变大，应选A。 9. 在桥式整流电容滤波电路中，如果变压器二次侧电压U2=20V，测得负载两端电压UO=28V，则该电路可能发生的故障是（ ） A. 一只二极管开路 B. 一只二极管接反 C. 负载开路 D. 电容开路 【答案】C 【解析】变压器二次电压有效值为20V，其峰值为20√2≈28.3V。电容滤波且负载正常时，输出电压通常略低于峰值，测得28V接近峰值，说明负载电流很小，电容几乎没有放电，最可能是负载开路。因此应选C。 10. 如图所示电路中，单相桥式整流滤波电路输入电压为，下列说法正确的是（ ） A. 若两只二极管接反其余部分正常，则电路必将发生短路 B. 若二极管VD1开路，其余部分电路正常，则流过二极管VD2、VD3的平均电流增加 C. 若负载电阻增大，输出电压也会增大，流过负载电阻的电流也会增大 D. 若滤波电容开路，其余部分电路正常，则负载= 【答案】B 【解析】VD1开路后，原来由四只二极管交替组成的桥式整流通路有一个半周不能正常导通，剩余可导通的二极管承担更多的充电电流，VD2、VD3的平均电流会增加，所以B正确。两只二极管接反不一定必然造成短路；负载电阻增大时输出电压可能升高，但负载电流IL=UL/RL通常减小；滤波电容开路后输出为未经电容滤波的全波整流电压，平均值约为0.9U2而非U2。因此应选B。 11. 单相桥式整流滤波电路中，二极管导通时间为（ ） A. 半个周期 B. 整个周期 C. 电容充电时间 D. 电容放电时间 【答案】C 【解析】当接入滤波电容后，在交流电压的正半周，当u>uc（为电容两端电压）时，二极管导通，电容充电，充电时间很短。在交流电压的正半周峰值过后，当u<uc，二极管截止，电容通过负载放电。在交流电压的负半周，当|u|<uc时，二极管、导通，电容再次充电。二极管的导通时间小于半个周期，是电容充电时间。 12. 单相桥式整流电容滤波电路，已知电源频率为 50Hz，负载电阻为 100Ω，要求输出电压为 12V，应选用的滤波电容为（ ） A. 100μF B. 200μF C. 500μF D. 1000μF 【答案】D 【解析】C≥(3～5)T/2R，T = 1/f = 1/50 = 0.02s，C≥(3～5)×0.02/(2×100) = (300～500)μF，选择 D 选项。 13. 下列关于整流电路和滤波电路计算的说法，正确的是（ ） A. 整流电路的输出电压可以通过输入电压和整流系数来计算 B. 电容滤波电路的输出电压纹波系数与电容器的容量无关 C. 整流电路的效率和滤波电路的效率相同 D. 电感滤波电路的计算公式与电容滤波电路完全相同 【答案】A 【解析】整流电路的输出电压可以通过输入电压和整流系数来计算。电容滤波电路的输出电压纹波系数与电容器的容量有关，容量越大，纹波系数越小。整流电路和滤波电路的效率通常不同，因为它们在转换过程中会有不同的能量损失。电感滤波电路和电容滤波电路的计算公式不同，因为它们的工作原理不同。 14. 如图所示电路为整流滤波电路，输入工频电压，有效值为24V，，应选用（ ） A. 1000μF/25V B. 2200μF/25V C. 100μF/50V D. 2200μF/50V 【答案】D 【解析】滤波电容的选用：耐压应大于，容量，T为脉动电压的周期。（市电半波整流电路的T为0.02s，桥式整流电路为0.01s） 15. 单相半波整流电容滤波电路的变压器二次侧电压为20V，其负载上的直流电压为（ ） A. 9V B. 18V C. 24V D. 20V 【答案】D 【解析】本题考查单相半波整流电容滤波电路负载直流电压的计算，V2=VL，因此负载上的直流电压为20V。 16. 单相桥式整流电容滤波电路中，二极管承受的最高反向工作电压为14V，则该整流电路的输出电压应为（ ） A. 0V B. 12V C. 9V D. 4.5V 【答案】B 【解析】本题考查已知单相桥式整流电容滤波电路二极管最高反向工作电压，求电路的输出电压，根据条件可先计算出变压器二次侧电压V2=14/√2=10V，再计算输出电压VL=1.2V2=12V。 17. 图中，变压器T的变压比，计算出电路中两端的电压是（ ） A. 26.4V B. 19.8V C. 30.8V D. 9.9V 【答案】A 【解析】根据图示电路及变压器变比n=10，先由变比关系求出变压器次级电压，再按桥式整流电容滤波的近似关系UL≈1.2U2计算。由图中参数得到次级电压约为22V，因此UL≈1.2×22V=26.4V，应选A。 18. 已知变压器二次电压为V，则桥式整流电容滤波电路接上负载时的输出电压平均值约为（ ） A. 28.28V B. 20V C. 18V D. 24V 【答案】D 【解析】桥式整流电容滤波电路接上负载时的输出电压 19. 电感滤波电路适用于______的场合。（ ） A. 大电流、低电压 B. 小电流、高电压 C. 小电流、低电压 D. 大电流、高电压 【答案】A 【解析】电感对直流分量的阻碍较小，而对脉动交流分量呈现较大的感抗，适合串入负载回路抑制较大的负载脉动电流。因此电感滤波电路通常适用于大电流、低电压场合，应选B。 20. 在电感滤波电路中，电感的感抗与______成正比。（ ） A. 电流 B. 电压 C. 频率 D. 电阻 【答案】C 【解析】电感的感抗为XL=2πfL。在电感量L一定时，感抗XL与交流信号的频率f成正比，因此应选C。 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 在整流电路的输出端并联电容器，利用电容器的充放电作用可以减小输出电压的脉动。（ ） 【答案】正确 【解析】电容器在电压升高时储存电荷，在电压降低时释放电荷，能够补偿整流输出电压的变化，从而减小脉动。 22. 电容滤波值越大，输出直流电压就越大，滤波效果就越好。（ ） 【答案】正确 【解析】在负载和电源条件基本不变时，C·RL越大，电容在相邻充电峰值之间的放电程度越小，输出电压的纹波越小，电容两端的平均电压越接近整流电压峰值。因此输出直流电压通常增大，滤波效果变好，判断为正确。 23. 如图所示电路中，若输入正弦交流电压的有效值为10V，则输出电压的估算值为10V。（ ） 【答案】正确 【解析】按图示整流滤波电路的近似计算，输入正弦交流电压有效值为10V时，整流输出的平均电压约为0.9Ui，即约9V，工程估算时可取10V。因此题述估算值为10V是正确的。 24. 复式滤波电路中，电感通常串联在负载回路内，利用其对交流分量的阻碍作用减小输出电压中的交流成分。（ ） 【答案】正确 【解析】电感对直流分量的阻碍较小，对交流分量具有较大的感抗，串联在负载回路中能够抑制交流成分，因此可提高滤波效果。 25. 交流电通过整流滤波后，可以变成恒定的直流电。（ ） 【答案】错误 【解析】本题考查整流滤波电路的作用，通过整流滤波后，可以获得较为稳定的直流电，但该直流电中还含有较少的交流成份，后续还应加上稳压电路，才能得到恒定的直流电。 26. 电容滤波电路是利用电容器的隔直通交原理来实现滤波的。（ ） 【答案】错误 【解析】电容具有隔直通交特性，但电容滤波电路的主要工作过程是：在整流电压升高并接近峰值时，电容充电；在整流电压下降时，电容向负载放电，从而补偿整流电压的下降并减小纹波。仅说利用“隔直通交”原理不能准确说明电容滤波的工作原理，因此判断为错误。 27. 如图所示电解电容，用如图所示数字万用表表盘进行测量此电解电容器容量值时，发现不管怎么测量，测量出来的容量并不是准确的15uF，而是14．9uF，由此可以判定此电解电容器已损坏，不可使用。（ ） 【答案】错误 【解析】数字万用表测量电解电容器容量值时，发现测量值与标称值有出入是正常的，必竟误差不可避免，但测量值与标称值对比发现差距远超出误差范围，才能判定被测电解电容器质量有问题。 28. 单相桥式整流输出电压加电容滤波后，电压波动性减小，故输出电压也下降。（ ） 【答案】错误 【解析】接入电容后，电容在峰值附近充电并在谷值附近放电，能够减小输出电压的波动；同时输出电压的平均值通常升高并接近整流电压峰值，而不是下降。因此题述后半句错误，判断为错误。 29. 整流输出电压加电容滤波后，电压波动减小，故输出电压也下降。（ ） 【答案】错误 【解析】本题考查单相半波整流和单相桥式整流输出波形的特点，半波整流的脉动大于桥式整流的脉动。 30. 电感滤波电路的输出电流较大，带负载能力较强。（ ） 【答案】正确 【解析】电感对直流分量阻碍较小，能够通过较大的直流负载电流；同时电感对脉动交流分量具有较大阻抗，可减小输出电流的脉动。因此电感滤波电路通常适用于较大电流负载，带负载能力较强，判断为正确。 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 滤波定义及滤波电路的分类。 【答案】滤波是指将单向脉动的直流电变成平滑的直流电。滤波电路的分类：电容滤波电路、电感滤波电路、复式滤波电路。 【解析】滤波是利用电抗元件对直流分量和交流脉动分量呈现不同阻抗的特性，减小整流输出中的脉动成分，使单向脉动直流电变为较平滑的直流电。按主要滤波元件和结构不同，滤波电路可分为电容滤波电路、电感滤波电路和复式滤波电路。复式滤波电路是电容、电感等元件的组合，兼具多种滤波作用，滤波效果通常较好。 32. 某单相桥式整流电容滤波电路的输出直流电压为18 V，负载电流为0.5 A，交流电源频率为50 Hz，允许输出纹波电压不超过2 V。按桥式整流电容滤波电路的近似计算公式，求：（1）变压器次级电压的有效值；（2）滤波电容的最小容量；（3）滤波电容的耐压等级。 【答案】（1）变压器次级电压有效值约为15 V。（2）滤波电容的最小容量为2500 μF，实际可选用3300 μF。（3）电容器耐压应不低于25 V。 【解析】（1）桥式整流电容滤波时，输出直流电压近似为次级电压有效值的1.2倍，因此 。（2）桥式整流后的纹波频率为 ，滤波电容容量按 计算，实际应选用不小于计算值的标准容量。（3）变压器次级电压峰值为 ，因此电容器耐压应高于该峰值，实际选用25 V耐压等级。 33. 某整流直流电源的输出电压中含有较明显的脉动成分。简述电容滤波、电感滤波和复式滤波电路的工作原理及主要特点。 【答案】（1）电容滤波电路将电容器并联在负载两端，整流电压升高时电容充电，电压降低时电容向负载放电，从而减小输出电压的脉动。其电路简单、体积较小，但负载电流增大时输出电压下降较明显，冲击电流较大。 （2）电感滤波电路将电感器串联在负载回路中，利用电感对交流分量呈现较大阻抗、对直流分量阻碍较小的特性，使脉动电流受到抑制。其滤波效果较稳定，但电感体积较大、成本较高。 （3）复式滤波电路由电容、电感等元件组合构成，利用电容旁路交流分量和电感阻碍交流分量的作用，进一步降低输出电压的脉动。 （4）与单一滤波电路相比，复式滤波电路滤波效果较好，输出电压较平稳，但元件较多，电压损耗和成本也相应增加。 【解析】电容主要通过充放电平滑电压，电感主要利用交流阻抗抑制脉动电流，复式滤波综合两者作用，因此滤波效果更好，但结构和成本有所增加。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 整流滤波电路如图所示，试问：（1）输出电压约为多少？标出的极性及电解电容C的极性。（2）如果整流二极管虚焊，是否为正常情况下的一半？（3）如果把的极性接反，电路是否能正常工作，会出现什么现象？（4）如果因过载损坏造成短路，还会出现什么其他问题？（5）如果负载短路，会出现什么问题？ 【答案】（1） （2） （3）如果把的极性接反，二极管、将变压器副边半周短路，形成很大的短路电流，可能烧坏二极管、变压器，或将供电的保险丝烧坏。如果二极管是开路性损坏，则不会烧坏变压器。 （4）如果因过载损坏造成短路，将和（3）的情况接近，可能使也损坏；如果损坏后造成短路，将可能进一步烧坏变压器。 （5）如果负载短路，将会使变压器和整流二极管烧坏。 【解析】（1）在电容C足够大，即值足够大时，通常估算值为在图中，的极性及电解电容器的极性都是上正下负（图中已标出）。（2）如果整流二极管虚焊，就变成了对输入电压进行半波整流的电容滤波电路，虽然变压器副边电源只有一半在工作，因滤波电容很大，输出电压不是正常情况下的一半，而是（比正常工作时稍低些）。 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 $