第21卷 瞬态过程（A卷） 湖南省（职教高考）《电工技术基础与技能》（高教版·第4版） 单元过关卷

湖南省（职教高考）电子电工类 《电工技术基础与技能》（高教版·第4版） 瞬态过程（A卷） 单元过关卷 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、填空题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 1. 在电路的稳态分析中，电压和电流的时间变化率为______。 【答案】零 【解析】稳态是指电路中的电压和电流不再随时间变化，因此它们的时间变化率均为零。 2. 在如图所示的电路中，开关S在1位置时，电路已处于稳定状态，则开关S拨至2位置并稳定后，V。 【答案】10 3. 在换路瞬间，当电容元件中的电流为有限值时，______不能跃变；当电感元件的电压为有限值时，______不能跃变。 【答案】① 电容电压 ② 电感电流 【解析】在换路瞬间，当电容元件的电流为有限值时，电容电压不能跃变；当电感元件的电压为有限值时，电感电流不能跃变。 4. 电路从换路前的______转变到换路后的______，必会经历一段时间的过渡过程，这个过程就是______。这是因为当换路时______元件所储存的______不能跃变。 【答案】① 稳定状态 ② 稳定状态 ③ 瞬态过程 ④ 储能 ⑤ 电场能或磁场能 【解析】电路从换路前的稳定状态转变到换路后的稳定状态，必会经历一段时间的过渡过程，这个过程就是瞬态过程。这是因为当换路时储能元件所储存的电场能或磁场能不能跃变。 5. 在图电路中，当开关S未闭合时，3个白炽灯都不亮。当开关S闭合后，白炽灯立刻______；白炽灯是______变亮的，经过一段时间达到与白炽灯同样的______；白炽灯的现象是______。 【答案】① 正常发光 ② 逐渐 ③ 亮度 ④ 突然亮一下后不亮了 6. 对于一阶RC电路，当R值一定时，C取值越大，换路时瞬态过程就进行得越______。 【答案】慢 【解析】在RC电路中，时间常数反映电容器充放电的速度，越大，充放电速度越慢，瞬态过程越长。当R值一定时，C取值越大，时间常数越大，换路时瞬态过程就进行得越慢。 7. 在RC电路中，电容两端电压的初始值等于______。 【答案】换路前电容两端的电压；若电容器初始未充电，则为0 【解析】电容电压不能跃变，因此换路后的初始值满足uC(0+)=uC(0−)，即等于换路前电容两端的电压。若电容器初始未充电，则uC(0−)=0，故初始电压为0；电源电压通常是电容充电后的稳态电压，不一定是初始电压。 8. 如图所示，S闭合瞬间，灯HL2______，而和铁芯线圈L串联的灯HL1______；先将S闭合，经过一段时间后，再断开S，则灯HL1______，灯HL2______。 【答案】① 立即亮 ② 逐渐亮 闪亮一下 ③ 逐渐熄灭 闪亮一下 ④ 逐渐熄灭 9. 当一个RC电路中的电容器放电到5%的初始电压时，经过______个时间常数。 【答案】3 【解析】RC电路放电时，电容电压满足uC(t)=U0。当电容器放电到初始电压的5%时，uC(t)/U0=0.05，因此。两边取自然对数，得t/τ=-ln(0.05)=2.9957≈3，所以经过约3个时间常数。 10. ______，电感相当于开路。 【答案】iL(0+)=iL(0–)=0 【解析】电感电流不能突变，且换路前后满足 iL(0+)=iL(0–)。当换路前电感电流为零时，换路后初始电流也为零，电感相当于开路。 二、单项选择题（本大题共15小题，每题3分，共45分） 11. 以下关于开关在RC电路中作用的描述，哪个是错误的（ ） A. 开关可以直接改变电容器的电荷量 B. 开关控制电路中的电流流动 C. 开关断开可以阻止电容器放电 D. 开关的状态影响电路的时间常数 【答案】A 【解析】开关控制电流的流向，但不能直接改变电容器的电荷量。电容器的电荷变化是由电流经过时间积分产生的。 12. 关于换路，下列说法正确的是（ ） A. 电感元件上的电流不能跃变 B. 电感元件上的电流能跃变 C. 电容元件上的电压能跃变 D. 电容元件上的电流不能跃变 【答案】A 【解析】换路瞬间，若电容电流和电感电压为有限值，则电容电压不能跃变；若电感电压为有限值，则电感电流不能跃变。因此“电感元件上的电流不能跃变”正确，选A。电感电流能跃变和电容电压能跃变均错误；电容电流在换路瞬间可能发生跃变，因此D错误。 13. 在如图所示的电路中，已知E=10V，，，当开关S断开瞬间，的大小为（ ） A. 5A B. 1.25A C. 0A D. 1A 【答案】D 【解析】开关断开之前， ，即，根据换路定律，开关断开瞬间两端电压为，所以开关断开瞬间，故正确。 14. 在仅含理想电阻和直流电源的电路中，开关从闭合状态突然断开，以下哪个描述是正确的（ ） A. A：电路中的电流会立即跌至零 B. B：电路中的电压会立即升高 C. C：电压、电流不会立即改变 D. D：电路的电阻会增加 【答案】A 【解析】题目限定电路仅含理想电阻和直流电源，不含电容、电感等储能元件。开关断开后，电路支路被切断，电流立即变为零，因此选A。电路电阻不会因开关断开而必然增加，电压也不一定立即升高；“电压、电流不会立即改变”是储能元件相关变量的特定性质，不能用于仅含电阻的电路。 15. 在一个RC电路中，如果电容器的初始电压为6V，电路中的电流为2A，电容器的电容量为3F，那么电路中的电阻值是多少（ ） A. 2Ω B. 3Ω C. 4Ω D. 6Ω 【答案】B 【解析】根据欧姆定律和电容器的充电公式，电阻值可通过 R = V / I 计算得出。 16. 在如图所示的电路中，是两个额定电压均为6V的灯泡，变压器的匝数比为1:1，其内阻可忽略不计。当开关S闭合时，会出现的现象是（ ） A. 亮，不亮 B. 不亮，亮 C. 立刻变亮，闪亮后逐渐熄灭 D. 逐渐变亮，闪亮后逐渐熄灭 【答案】D 17. 在一个RC电路中，如果电容器的初始电压为10V，电路中的电流为2A，电容器的电容量为5F，那么电路中的电阻值是多少（ ） A. 2Ω B. 3Ω C. 4Ω D. 5Ω 【答案】A 【解析】根据欧姆定律和电容器的充电公式，电阻值可通过 R = V / I 计算得出。 18. 电容器C原来已充电到C，当与电阻R接通瞬间（ ） A. 电容器两端的电压，充电电流 B. 电容器两端的电压，充电电流 C. 电容器两端的电压，充电电流 D. 电容器两端的电压，充电电流 【答案】C 【解析】电容器两端电压不能突变，接通瞬间仍保持原有电压，即。此时电阻两端电压为U，根据欧姆定律，充电电流，因此选C。 19. 在图电路中，当开关S闭合后，与电容串联的白炽灯（ ） A. 立即亮 B. 由亮逐渐变为不亮 C. 逐渐变亮 D. 由不亮逐渐变亮，再由亮逐渐变为不亮 【答案】B 20. 在一个 RLC 串联电路中，如果系统的阻尼比小于1，系统的振荡频率与自然频率之间的关系是什么（ ） A. 等于 B. 大于 C. 小于 D. 无关 【答案】B 【解析】在阻尼比小于1的情况下，系统会发生振荡，此时系统的振荡频率会略大于自然振荡频率，因为阻尼会导致振荡频率略高于理想情况，所以选项 B 正确 21. 在一个RC电路中，如果电容器的初始电压为12V，电路中的电流为3A，电容器的电容量为6F，那么电容器放电到3V所需的时间是多少（ ） A. 3秒 B. 2秒 C. 1秒 D. 4秒 【答案】A 【解析】根据电容器放电公式，时间常数 τ = R * C，而放电到3V所需的时间为约3个时间常数。 22. 如图所示的电路中，当开关S闭合瞬时会出现（ ） A. A灯和B灯同时亮 B. A灯和B灯都不亮 C. A灯先亮B灯后亮 D. B灯先亮A灯后亮 【答案】D 23. 一个电容器通过一个电阻充电。当电容器充电时间达到5个RC时间常数时，它的充电电压将达到其最终值的约多少（ ） A. 95% B. 68% C. 86% D. 63% 【答案】A 【解析】根据RC电路的充电过程，在5个RC时间常数后，电容器的电压将接近于其最终值，约为95%。 24. 在RC电路中，电压、电流初始值的计算方法为：（ ） A. A：根据电压分配定律计算 B. B：根据电流分配定律计算 C. C：依据初始条件、元件参数计算 D. D：无法计算，只能通过实验得到 【答案】C 【解析】RC电路中的初始电压和电流值可以通过初始条件和电路元件参数进行计算。 25. 一个RC电路中，电容器充电的时间常数（τ）是由哪些因素决定的？（ ） A. A：电容器的电压 B. B：电容器的电流 C. C：电容器的电容量、电阻值 D. D：电容器的电感 【答案】C 【解析】电容器充电的时间常数（τ）由电容器的电容量和电阻值决定。 三、计算题（本大题共5小题，每题5分，共25分） 26. 某直流控制电路中，12 V电源通过电阻 向初始未充电的电容器 充电。闭合开关后，求：（1）电路的时间常数；（2） 时电容器两端电压；（3） 时电路中的充电电流。 【答案】（1）。（2）。（3）。 【解析】充电过程中，，。代入和，可得电容电压和充电电流。 27. 某RC串联电路中，电容器初始电压为24 V，换路后通过放电，电容器容量为。规定放电电流方向为电容器电压降低的方向，求：（1）电路的时间常数；（2）换路后时的电容器电压；（3）此时的放电电流。 【答案】（1）。（2）。（3）。 【解析】放电过程中，电容电压按衰减，电流为。电容器电压不能突变，因此换路瞬间仍为24 V。 28. 如图所示，E=10V，，电源内阻不计。 （1）闭合开关S，求稳定后通过的电流。 （2）闭合开关S稳定后再断开，求这之间流过的总电量。 【答案】（1）闭合开关S，稳定后通过的电流 （2）闭合开关S，稳定后 然后将开关S断开，稳定后 这之间流过的总电量C 【解析】（1）闭合开关S，稳定后通过的电流 （2）闭合开关S，稳定后 然后将开关S断开，稳定后 这之间流过的总电量 C 29. 某直流电磁铁线圈可等效为电阻和电感串联。线圈初始电流为零，接入直流电源后开始励磁。求：（1）稳态电流和时间常数；（2）接通时的线圈电流；（3）此时电感两端电压。 【答案】（1）稳态电流，时间常数。（2）。（3）。 【解析】RL串联接通时，，。先求和，再代入计算。 30. 某继电器线圈的电阻为，电感为。线圈接在直流电源上足够长时间后，断开电源，并接入电阻组成放电回路。求：（1）断开电源前线圈中的稳态电流；（2）放电回路的时间常数；（3）断开电源后，线圈电流降至所需的时间；（4）此时电感两端感应电压的大小。 【答案】（1）断开前已达稳态，。（2）放电回路总电阻，故。（3），所以，得。（4）感应电压大小。 【解析】换路前线圈电流达到稳态，换路瞬间电流仍为。放电时总电阻为，电流按指数规律衰减；由求得感应电压。 四、综合应用题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 31. 在一套直流延时控制电路中，24 V 直流电源通过串联电阻给电容器充电。电阻 ，电容器 ，合闸前电容器未充电，忽略漏电流。合闸瞬间记为 。（1）求电路的时间常数，并计算 时电容器电压和充电电流。（2）控制器检测到电容器电压达到 20 V 时动作，求从合闸到控制器动作所需的时间，并判断 时是否已经动作。（3）若要求控制器在合闸后 达到 20 V，电容仍采用 ，求所需串联电阻值。 【答案】（1）时间常数为\[τ=RC=100\times103\times100\times10-6=10 s\] 时，\[uC=24(1-e-15/10)\approx18.65 V\]\[i=\frac{24}{100\times103}e-15/10\approx0.0558 mA\]（2）由\[uC=E(1-e-t/τ)\]得\[20=24(1-e-t/10)\]\[t=-10\ln(1-\frac{20}{24})=10\ln6\approx17.92 s\] 时电压约为 ，尚未动作。（3）\[t=RC\ln\frac{E}{E-uC}\]\[R=\frac{12}{100\times10-6\ln6}\approx61.45 kΩ\] 【解析】（1）串联RC充电时间常数为，电容电压按上升，电流按衰减。（2）令电压等于动作阈值求时间即可。（3）由充电时间公式反求电阻。 32. 某直流继电器线圈可等效为电阻和电感串联，线圈电阻为 ，电感量为 ，由 直流电源供电。合闸前线圈电流为零，合闸后电路达到稳定状态。断开电源时，线圈改接到串联放电电阻 上，忽略开关电弧影响。（1）合闸后，求电路时间常数，并计算 时的线圈电流和电感电压。（2）经过足够长时间后断开电源，并接入 的放电电阻。求断开瞬间的线圈电流，以及断开后 时的电流和放电电阻两端电压。（3）若可选放电电阻为 或 ，且线圈及开关允许的瞬时端电压不超过 ，比较两种方案的断开瞬时端电压，并选择合适方案。 【答案】（1）合闸稳态电流为\[I_\infty=\frac{24}{6}=4 A\]时间常数为\[τ=\frac{L}{R}=\frac{0.6}{6}=0.1 s\] 时，\[i=I_\infty(1-e-t/τ)=4(1-e-1.2)\approx2.80 A\]\[uL=24e-1.2\approx7.23 V\]（2）换路瞬间电感电流不能突变，因此\[i(0^+)=i(0^-)=4 A\]放电回路总电阻为\[RΣ=6+24=30 Ω\]\[τd=\frac{0.6}{30}=0.02 s\] 时，\[i=4e-0.04/0.02=4e-2\approx0.541 A\]\[uR_d=iRd\approx0.541\times24\approx12.99 V\]（3） 时，\[|u(0^+)|=i(0^+)(6+24)=4\times30=120 V\] 时，\[|u(0^+)|=4(6+54)=240 V\]应选择 放电电阻，因为其瞬时端电压为 ，低于允许值； 方案超过 。 【解析】（1）RL串联电路合闸时，电流按增长，电感电压按指数规律衰减。（2）换路定律要求电感电流连续，放电电流按衰减。（3）放电电阻越大，断开瞬时端电压越高，应优先满足电压限制。 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 $ 湖南省（职教高考）电子电工类 《电工技术基础与技能》（高教版·第4版） 瞬态过程（A卷） 单元过关卷 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、填空题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 1. 在电路的稳态分析中，电压和电流的时间变化率为______。 2. 在如图所示的电路中，开关S在1位置时，电路已处于稳定状态，则开关S拨至2位置并稳定后，V。 3. 在换路瞬间，当电容元件中的电流为有限值时，______不能跃变；当电感元件的电压为有限值时，______不能跃变。 4. 电路从换路前的______转变到换路后的______，必会经历一段时间的过渡过程，这个过程就是______。这是因为当换路时______元件所储存的______不能跃变。 5. 在图电路中，当开关S未闭合时，3个白炽灯都不亮。当开关S闭合后，白炽灯立刻______；白炽灯是______变亮的，经过一段时间达到与白炽灯同样的______；白炽灯的现象是______。 6. 对于一阶RC电路，当R值一定时，C取值越大，换路时瞬态过程就进行得越______。 7. 在RC电路中，电容两端电压的初始值等于______。 8. 如图所示，S闭合瞬间，灯HL2______，而和铁芯线圈L串联的灯HL1______；先将S闭合，经过一段时间后，再断开S，则灯HL1______，灯HL2______。 9. 当一个RC电路中的电容器放电到5%的初始电压时，经过______个时间常数。 10. ______，电感相当于开路。 二、单项选择题（本大题共15小题，每题3分，共45分） 11. 以下关于开关在RC电路中作用的描述，哪个是错误的（ ） A. 开关可以直接改变电容器的电荷量 B. 开关控制电路中的电流流动 C. 开关断开可以阻止电容器放电 D. 开关的状态影响电路的时间常数 12. 关于换路，下列说法正确的是（ ） A. 电感元件上的电流不能跃变 B. 电感元件上的电流能跃变 C. 电容元件上的电压能跃变 D. 电容元件上的电流不能跃变 13. 在如图所示的电路中，已知E=10V，，，当开关S断开瞬间，的大小为（ ） A. 5A B. 1.25A C. 0A D. 1A 14. 在仅含理想电阻和直流电源的电路中，开关从闭合状态突然断开，以下哪个描述是正确的（ ） A. A：电路中的电流会立即跌至零 B. B：电路中的电压会立即升高 C. C：电压、电流不会立即改变 D. D：电路的电阻会增加 15. 在一个RC电路中，如果电容器的初始电压为6V，电路中的电流为2A，电容器的电容量为3F，那么电路中的电阻值是多少（ ） A. 2Ω B. 3Ω C. 4Ω D. 6Ω 16. 在如图所示的电路中，是两个额定电压均为6V的灯泡，变压器的匝数比为1:1，其内阻可忽略不计。当开关S闭合时，会出现的现象是（ ） A. 亮，不亮 B. 不亮，亮 C. 立刻变亮，闪亮后逐渐熄灭 D. 逐渐变亮，闪亮后逐渐熄灭 17. 在一个RC电路中，如果电容器的初始电压为10V，电路中的电流为2A，电容器的电容量为5F，那么电路中的电阻值是多少（ ） A. 2Ω B. 3Ω C. 4Ω D. 5Ω 18. 电容器C原来已充电到C，当与电阻R接通瞬间（ ） A. 电容器两端的电压，充电电流 B. 电容器两端的电压，充电电流 C. 电容器两端的电压，充电电流 D. 电容器两端的电压，充电电流 19. 在图电路中，当开关S闭合后，与电容串联的白炽灯（ ） A. 立即亮 B. 由亮逐渐变为不亮 C. 逐渐变亮 D. 由不亮逐渐变亮，再由亮逐渐变为不亮 20. 在一个 RLC 串联电路中，如果系统的阻尼比小于1，系统的振荡频率与自然频率之间的关系是什么（ ） A. 等于 B. 大于 C. 小于 D. 无关 21. 在一个RC电路中，如果电容器的初始电压为12V，电路中的电流为3A，电容器的电容量为6F，那么电容器放电到3V所需的时间是多少（ ） A. 3秒 B. 2秒 C. 1秒 D. 4秒 22. 如图所示的电路中，当开关S闭合瞬时会出现（ ） A. A灯和B灯同时亮 B. A灯和B灯都不亮 C. A灯先亮B灯后亮 D. B灯先亮A灯后亮 23. 一个电容器通过一个电阻充电。当电容器充电时间达到5个RC时间常数时，它的充电电压将达到其最终值的约多少（ ） A. 95% B. 68% C. 86% D. 63% 24. 在RC电路中，电压、电流初始值的计算方法为：（ ） A. A：根据电压分配定律计算 B. B：根据电流分配定律计算 C. C：依据初始条件、元件参数计算 D. D：无法计算，只能通过实验得到 25. 一个RC电路中，电容器充电的时间常数（τ）是由哪些因素决定的？（ ） A. A：电容器的电压 B. B：电容器的电流 C. C：电容器的电容量、电阻值 D. D：电容器的电感 三、计算题（本大题共5小题，每题5分，共25分） 26. 某直流控制电路中，12 V电源通过电阻 向初始未充电的电容器 充电。闭合开关后，求：（1）电路的时间常数；（2） 时电容器两端电压；（3） 时电路中的充电电流。 27. 某RC串联电路中，电容器初始电压为24 V，换路后通过放电，电容器容量为。规定放电电流方向为电容器电压降低的方向，求：（1）电路的时间常数；（2）换路后时的电容器电压；（3）此时的放电电流。 28. 如图所示，E=10V，，电源内阻不计。 （1）闭合开关S，求稳定后通过的电流。 （2）闭合开关S稳定后再断开，求这之间流过的总电量。 29. 某直流电磁铁线圈可等效为电阻和电感串联。线圈初始电流为零，接入直流电源后开始励磁。求：（1）稳态电流和时间常数；（2）接通时的线圈电流；（3）此时电感两端电压。 30. 某继电器线圈的电阻为，电感为。线圈接在直流电源上足够长时间后，断开电源，并接入电阻组成放电回路。求：（1）断开电源前线圈中的稳态电流；（2）放电回路的时间常数；（3）断开电源后，线圈电流降至所需的时间；（4）此时电感两端感应电压的大小。 四、综合应用题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 31. 在一套直流延时控制电路中，24 V 直流电源通过串联电阻给电容器充电。电阻 ，电容器 ，合闸前电容器未充电，忽略漏电流。合闸瞬间记为 。（1）求电路的时间常数，并计算 时电容器电压和充电电流。（2）控制器检测到电容器电压达到 20 V 时动作，求从合闸到控制器动作所需的时间，并判断 时是否已经动作。（3）若要求控制器在合闸后 达到 20 V，电容仍采用 ，求所需串联电阻值。 32. 某直流继电器线圈可等效为电阻和电感串联，线圈电阻为 ，电感量为 ，由 直流电源供电。合闸前线圈电流为零，合闸后电路达到稳定状态。断开电源时，线圈改接到串联放电电阻 上，忽略开关电弧影响。（1）合闸后，求电路时间常数，并计算 时的线圈电流和电感电压。（2）经过足够长时间后断开电源，并接入 的放电电阻。求断开瞬间的线圈电流，以及断开后 时的电流和放电电阻两端电压。（3）若可选放电电阻为 或 ，且线圈及开关允许的瞬时端电压不超过 ，比较两种方案的断开瞬时端电压，并选择合适方案。 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 $