第18练 电容器充放电 山东省（春季高考）机电技术类《电工技术基础与技能》（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，精心编制了山东省（春季高考）《电工技术基础与技能》（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。 本卷是山东省（春季高考）《电工技术基础与技能》（高教版·第4版）一课一练的第18练，内容为：电容器充电、放电特性及电压、电流变化规律。 山东省（春季高考）一课一练 《电工技术基础与技能》（高教版·第4版） 第18练 电容器充放电 一、单项选择题 1. 一电容器由电源E通过充电，然后用转换开关使其向放电。若，，充电时间常数为，放电时间常数为，应有（ ） A. B. C. D. 无法比较 【答案】B 【解析】充电和放电使用的是同一个电容器，因此两种过程的时间常数分别为和。由于，且电容量相同，所以，应选B。 2. 电路如图所示，已知C=20μF，C=5μF，电容在500V的电压充电后，当S闭合后两端电压为（ ） A. 100 V B. 250 V C. 500 D. 400 V 【答案】D 3. 当电容器放电完全后，两极之间的电压将：（ ） A. 降至零 B. 保持不变 C. 增加 D. 升至最大值 【答案】A 【解析】放电完全后，电容器两极之间的电压将降至零。 4. 在一个包含电阻和电容器的RC电路中，如果电容器的初始电压为5V，电阻突然被去除，电容器两端电压将如何变化（ ） A. 电压立即跌至零 B. 电压保持不变 C. 电压缓慢衰减至零 D. 电压会突然增加 【答案】C 【解析】移除电阻后，电容器开始通过任何剩余的电路元件（如果有的话）放电，电压按指数规律衰减至零。 二、填空题 5. 电容器在充电过程中，充电电流逐渐______，两端电压逐渐增大；在放电过程中，放电电流逐渐减小，两端电压逐渐______。（均选填“增大”或“减小”） 【答案】① 减小 ② 减小 【解析】在电容器充电过程中，电容器两极板上的电荷量逐渐增多，电容器的端电压逐渐升高，电容器与电源间的电压逐渐减小，充电电流逐渐减小；在电容器放电过程中，电容器极板上的电荷量逐渐减少，电容器的端电压随之减小，放电电流也随之逐渐减小。 6. 如图所示，电容器充放电实验电路图中，HL的电阻为R，S扳到位置1对C充电，充电刚开始瞬间，读数为______，读数为______，读数为______；充电完毕后，读数为______，读数为______，读数为______。接着S扳到位置2，开始放电瞬间，读数为______；放电完毕后，各表读数均相同，为______。 【答案】① E ② ③ 0 ④ 0 ⑤ 0 ⑥ E ⑦ ⑧ 0 7. 充电电容器的充电曲线呈______关系，放电电容器的放电曲线呈______关系。 【答案】① 指数型 ② 指数型 【解析】充电时，电容器充电曲线呈指数型，放电时，电容器放电曲线同样呈指数型。 8. =RC称为______，单位是秒（s），它反映电容器的______速率。 【答案】① 时间常数 ② 充放电 【解析】时间常数，单位为秒（s），表示电阻和电容共同决定的充放电快慢。时间常数越大，电容器充放电越慢；时间常数越小，充放电越快，因此第二空应填“充放电”。 三、简答题 9. 简述电容器放电过程的规律。 【答案】当已充电电容器被短路时，产生放电电流。放电电流起先大，然后逐渐减少到0。放电电流的方向与充电电流的方向相反。因为： （1）开关闭合时，已充电的电容器通过电阻、LED灯进行放电。在开关闭合瞬间，由于电容器两端电压为E， 此时流经电阻、LED灯的放电电流为最大值，其方向与充电电流方向相反，用“-”表示。 （2）在放电过程中，已充电的电容器通过电阻、LED 灯连接，负极板上的负电荷通过开关、导线、 LED灯、电阻移到正极板上，与正电荷中和，形成放电电流。随着放电的继续，电容器上的电荷不断被中和，电容器两端电压逐渐下降，放电电流也随之减小。 （3）放电完毕，电压和电流均为零，此时放电过程结束，电路处于稳定状态。 【解析】电容器放电时，电容器通过电阻等负载构成放电回路。刚开始放电时，电容器两端电压最大，放电电流也最大；随着放电进行，电容器所带电荷逐渐减少，两端电压按指数规律下降，放电电流也随之逐渐减小。放电电流方向与充电电流方向相反。经过足够长时间后，电容器两端电压和放电电流均趋近于零，放电过程结束。 四、综合应用题 10. 某自动化设备的延时控制电路采用串联电阻和电容器实现启动延时。设备接通直流电源后，电源电压为24 V，电阻R为200 kΩ，电容C为100 μF，电容器初始电压为0。忽略线路和仪表的影响，按指数规律计算。（1）求该电路的时间常数，并计算接通电源40 s后电容器两端的电压和充电电流。（2）电容器充满电后断开电源，并通过原电阻放电。计算放电10 s后电容器两端的电压，并判断此时放电电流与刚开始放电时相比如何变化。（3）若要求设备的延时时间缩短，应如何调整电阻或电容？说明调整时对充放电速度的影响。 【答案】（1）时间常数： 为 ，代入数据得 为 ，计算得 为20 s。充电40 s时， 为 。电容电压 为 ，计算得 约为20.75 V；充电电流 为 ，计算得 约为0.0162 mA。（2）放电10 s时， 为 ，计算得 约为14.55 V。放电电流逐渐减小，刚开始放电时最大。（3）可减小电阻值或减小电容量，使时间常数减小，电容器充电和放电速度加快，延时时间缩短。 【解析】（1）时间常数由电阻与电容量的乘积决定。40 s相当于两个时间常数，利用充电电压和电流公式计算即可。（2）放电电压按指数规律衰减，放电电流随电压降低而减小。（3）减小电阻或电容量均可减小时间常数，使充放电加快。 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，精心编制了山东省（春季高考）《电工技术基础与技能》（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。 本卷是山东省（春季高考）《电工技术基础与技能》（高教版·第4版）一课一练的第18练，内容为：电容器充电、放电特性及电压、电流变化规律。 山东省（春季高考）一课一练 《电工技术基础与技能》（高教版·第4版） 第18练 电容器充放电 一、单项选择题 1. 一电容器由电源E通过充电，然后用转换开关使其向放电。若，，充电时间常数为，放电时间常数为，应有（ ） A. B. C. D. 无法比较 2. 电路如图所示，已知C=20μF，C=5μF，电容在500V的电压充电后，当S闭合后两端电压为（ ） A. 100 V B. 250 V C. 500 D. 400 V 3. 当电容器放电完全后，两极之间的电压将：（ ） A. 降至零 B. 保持不变 C. 增加 D. 升至最大值 4. 在一个包含电阻和电容器的RC电路中，如果电容器的初始电压为5V，电阻突然被去除，电容器两端电压将如何变化（ ） A. 电压立即跌至零 B. 电压保持不变 C. 电压缓慢衰减至零 D. 电压会突然增加 二、填空题 5. 电容器在充电过程中，充电电流逐渐______，两端电压逐渐增大；在放电过程中，放电电流逐渐减小，两端电压逐渐______。（均选填“增大”或“减小”） 6. 如图所示，电容器充放电实验电路图中，HL的电阻为R，S扳到位置1对C充电，充电刚开始瞬间，读数为______，读数为______，读数为______；充电完毕后，读数为______，读数为______，读数为______。接着S扳到位置2，开始放电瞬间，读数为______；放电完毕后，各表读数均相同，为______。 7. 充电电容器的充电曲线呈______关系，放电电容器的放电曲线呈______关系。 8. =RC称为______，单位是秒（s），它反映电容器的______速率。 三、简答题 9. 简述电容器放电过程的规律。 四、综合应用题 10. 某自动化设备的延时控制电路采用串联电阻和电容器实现启动延时。设备接通直流电源后，电源电压为24 V，电阻R为200 kΩ，电容C为100 μF，电容器初始电压为0。忽略线路和仪表的影响，按指数规律计算。（1）求该电路的时间常数，并计算接通电源40 s后电容器两端的电压和充电电流。（2）电容器充满电后断开电源，并通过原电阻放电。计算放电10 s后电容器两端的电压，并判断此时放电电流与刚开始放电时相比如何变化。（3）若要求设备的延时时间缩短，应如何调整电阻或电容？说明调整时对充放电速度的影响。 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 $