第8卷 电容（B卷） 山东省（春季高考）《电工技术基础与技能》（高教版·第4版） 单元过关卷

山东省（春季高考）机械类 《电工技术基础与技能》（高教版·第4版） 电容（B卷） 单元过关卷 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. 1 法拉等于多少皮法（ ）​ A. 1012​ B. 109​ C. 106​ D. 1015​ 【答案】A 【解析】因为1F=1012pF，所以1法拉等于1012皮法，选A。 2. 2μF 电容储存的电荷量为 8μC，其两端电压为（ ）​ A. 2V​ B. 4V ​ C. 6V​ D. 8V​ 【答案】B 【解析】根据Q=CU，电容两端电压U=Q/C=8μC÷2μF=4V，选B。 3. 电路如图所示电源电动势30V，10V，内阻均不计，电阻，，，，电容C=4μF。下列结论正确的是（ ） A. 电容器带电，所带电荷量为1.492x1C B. 电容器两极板间无电位差，也不带电 C. 电容器N极板的电位比M极板电位高 D. 电容器两极板电位均为零 【答案】A 【解析】如图示： 所以电容器两极板间有电位差，带电 电容器N极板的电位比M极板电位低 电容器两极板电位均不为零 4. 电解电容器是常用的_____电容器。（ ） A. 普通 B. 无极性 C. 特殊 D. 有极性 【答案】D 【解析】电解电容器的两个电极有正负极性，使用时不能反接，因此属于有极性电容器，选D。 5. 下列关于电容器的电容量说法中，正确的是（ ） A. 电容器不带电时，其电容量为零 B. 电容器带电荷量越多，其电容量越大 C. 电容器两极板间电压越低，其电容量越小 D. 电容器的电容量只由它本身的性质决定 【答案】D 【解析】电容量由电容器的结构、介质材料和尺寸等自身性质决定，与是否带电及带电多少无关，因此选D。 6. 一个电容器外壳上标有“224”字样，则该电容器的标称容量为（ ） A. 224pF B. 224μF C. 0.22pF D. 0.22μF 【答案】D 【解析】电容标注“224”表示22×104pF=220000pF=0.22μF，因此选D。 7. 如图所示，E=10V，R=2Ω，C=1μF，则电容器两端的电压（ ） A. 9V B. 0V C. 1V D. 10V 【答案】D 8. 在某电路中，需要接入10μF、耐压为800V的电容器，现只有10μF、耐压为400V的电容器若干，为达到上述要求，需将（ ） A. 2个10μF的电容器串联后接入电路 B. 2个10μF的电容器并联后接入电路 C. 4个10μF的电容器先两两并联后，再串联接入电路 D. 无法达到上述要求，不能使用10μF、耐压为400V的电容器 【答案】C 【解析】2个的电容器串联后，其总电容为，故A错误。2个的电容器并联后，其总电容为，耐压为，故B错误。4个的电容器先两两并联后，再串联接入电路，其总电容，耐压为，故C正确，D错误。 9. 三个电容分别为 2μF、3μF、6μF 的电容器串联，总电容为（ ）​ A. 1μF​ B. 2μF​ C. 3μF​ D. 11μF​ 【答案】A 【解析】串联电容的倒数和为1/C=1/2+1/3+1/6=1，所以总电容C=1μF，选A。 10. 如图所示的电路中，已知R1=200 Ω，R2=500 Ω，电容C1=1 μF，若a、b两点的电位相等，则 C2等于（ ） A. 2μF B. 5μF C. 0.4μF D. 2.5Μf 【答案】C 11. 将100个容量相等的电容器进行并联，若每个电容器的耐压值为16V，则总的等效电容C的耐压值等于（ ） A. 0.16V B. 16V C. 160V D. 1600V 【答案】B 【解析】电容器并联时各电容器两端电压相等，等效电容的耐压值仍为单个电容器的耐压值16V，选B。 12. 某电容器的耐压值为25V，若将其接入电压为20V的直流电路中（ ） A. 一定能正常工作 B. 可能会损坏 C. 要看电容值大小才能确定 D. 无法判断 【答案】A 【解析】因为接入的直流电压20V低于电容器的耐压值25V，所以一般情况下能正常工作。 13. 在某一电路中，需要接入一只16μF、耐压800V的电容器。现只有16μF、耐压450V的电容器数只，为要达到上述要求需将（ ） A. 2只16μF电容器串联后接入电路 B. 2只16μF电容器并联后接入电路 C. 4只16μF电容器先两两并联，再串联接入电路 D. 3只16μF电容器串联后再与第4只16μF电容器并联 【答案】C 【解析】两两并联后每组电容为32μF，再将两组串联，等效电容为16μF，耐压值为900V，满足800V要求，因此选C。 14. C1=1μF、C2=2μF、C3=3μF 串联，总电容约为（ ）​ A. 0.55μF​ B. 1μF​ C. 6μF​ D. 12μF​ 【答案】A 15. 在RC电路中，电容器充电过程中电压的变化符合哪个公式（ ） A. V(t) = V0 (1 - B. V(t) = V0 C. V(t) = V0 D. V(t) = V0 (1 + 【答案】A 【解析】充电初始时电容器电压为0，随着时间增加，电压逐渐上升并最终趋近于电源电压V0。RC电路中电容器充电电压为V(t)=V0(1-，其中τ=RC为时间常数。因此应选A。 16. 在一个由恒定电压源和定值电阻组成的RC充电电路中，接通瞬间增大电容的值，电路中的初始电流如何变化（ ） A. 增加 B. 减少 C. 不变 D. 取决于电阻的值 【答案】C 【解析】RC串联充电电路接通瞬间，电容器初始电压为0，相当于短路，初始电流为I0=U/R，与电容C无关。因此在电源电压和电阻均不变、考查接通瞬间初始电流的条件下，增大电容值，初始电流不变，应选C。需要注意的是，增大C会使时间常数τ=RC增大，从而使充电过程变慢。 17. 在图所示的电路中，电容器A的电容F，电容器B的电容F。在开关、都断开的情况下，分别给电容器A、B充电。充电后，M点电位比N点电位高5V，O点电位比P点电位低5V。然后把、都接通，接通后M点电位比N点电位高（ ） A. 10V B. 5V C. 2.5V D. 0 【答案】C 【解析】根据C=得库仑 库仑 S1，S2 闭合，两个电容器并联，异性电荷中和： Q=库仑 C=40uF 2.5V 18. 在RC电路中，若电阻值减半，电容充电的时间常数τ将如何变化（ ） A. 不变 B. 减半 C. 加倍 D. 减少四倍 【答案】B 【解析】时间常数τ = RC。若电阻值减半，时间常数也随之减半，因此电容充电过程加快。 19. 对于RC电路，以下哪个描述是错误的（ ） A. 时间常数越大，电容充放电越慢 B. 电容器充电速度随时间呈指数减少 C. 电阻值对电容充放电速度无影响 D. 电容完全充电所需时间理论上是无限长 【答案】C 【解析】电阻值是影响电容充放电速度的关键因素之一，通过时间常数τ = RC表达，其中R是电阻，C是电容。 20. 放电过程中，电容器内的电场能量会转化为：（ ） A. 磁场能量 B. 动能 C. 热能 D. 势能 【答案】C 【解析】放电过程中，电容器内的电场能量会转化为热能。 二、简答题（本大题共5小题，每题3分，共15分） 21. 在下列情况下，空气平行板电容器的电容、两极板间的电压、电容器的带电荷量各有什么变化？ （1）充电后保持与电源相连，将极板面积增大一倍； （2）充电后保持与电源相连，将两极板间距离增大一倍； （3）充电后与电源断开，再将两极板间距离增大一倍； （4）充电后与电源断开，再将极板面积缩小一半； （5）充电后与电源断开，再在两极板间插入相对介电常数增大一倍的电介质。 【答案】（1）充电后保持与电源相连，将极板面积增大一倍，则C增大一倍，电压U不变，电容器的带电荷量Q增大一倍； （2）充电后保持与电源相连，将两极板间距离增大一倍，则C减小一半，电压U不变，电容器的带电荷量Q减少一半； （3）充电后与电源断开，再将两极板间距离增大一倍，则C减小一半，电容器的带电荷量Q不变，电压U增大一倍； （4）充电后与电源断开，再将极板面积缩小一半，则C减小一半，电容器的带电荷量Q不变，电压U增大一倍； （5）充电后与电源断开，再在两极板间插入相对介电常数增大一倍的电介质，则C增大一倍，电容器的带电荷量Q不变，电压U缩小一半。 【解析】平行板电容器的电容为C=εA/d，电荷量、电压和电容满足Q=CU。电容器与电源相连时，电压U由电源决定并保持不变；电容器与电源断开后，电荷量Q保持不变。 （1）保持与电源相连，极板面积A增大一倍：C=εA/d增大一倍；U不变；由Q=CU可知Q增大一倍。 （2）保持与电源相连，极板间距离d增大一倍：C=εA/d减小一半；U不变；Q=CU减小一半。 （3）与电源断开，极板间距离d增大一倍：C减小一半；Q不变；由U=Q/C可知U增大一倍。 （4）与电源断开，极板面积A缩小一半：C减小一半；Q不变；由U=Q/C可知U增大一倍。 （5）与电源断开，插入相对介电常数加倍的电介质：在极板几何尺寸不变时，C=εrε_0A/d增大一倍；Q不变；由U=Q/C可知U减小一半。 22. 简述什么是隔直电容？ 【答案】使交流成分通过，而阻碍直流成分通过，做这种用途的电容器称为隔直电容。 【解析】电容器具有隔直通交的特性。对于直流电压，电容器充电完成后相当于开路，直流分量不能持续通过；对于随时间变化的交流信号，电容器能够不断充放电，交流分量可以通过。因此，在电路中用于隔离直流分量、让交流分量通过的电容器称为隔直电容。 23. 电路如图所示，已知、耐压为，、耐压为，、耐压为，求： （1）等效电容； （2）电容器组安全工作时能承受的总电压。 【答案】（1） （2） 【解析】（1）设等效电容为，由题意可知，与并联后再与串联，则有 ， 解得。 （2）易知，所能带的电荷量的最大值最小，所以为了保证电容器组安全工作，两端的电压取耐压，则， 极板上所带的电荷量 ， 与所带的总电荷量与所带的电荷量相同，即， 与两端的电压相等，即， 代入数据可解得，， 所以，电容器组安全工作时能承受的总电压。 24. 两只电容器，，将两电容器串联在150V的电源上，求两电容器上的电压分别是多少？ 【答案】， 【解析】解： ， 25. 某人在进行电子电路维修时，第一次需要耐压为50V、电容为10μF的电容器，第二次需要耐压为10V、电容为200μF的电容器。如果当时他手中只有耐压为10V、电容为50μF的电容器若干个，那么他怎样做才能满足要求？ 【答案】5个“50μF，10V”电容器串联，可满足“10μF，50V”的要求。 4个“50μF，10V”的电容器并联，可满足“200μF，10V”电容器的要求。 【解析】对于5个相同的50μF、10V电容器串联，等效电容为C串=50/5=10μF；在理想情况下各电容器分担相同电压，总耐压为5×10V=50V，因此可满足耐压50V、电容10μF的要求。 对于4个相同的50μF、10V电容器并联，等效电容为C并=4×50μF=200μF；并联电路的耐压仍为单个电容器的耐压10V，因此可满足耐压10V、电容200μF的要求。 三、计算题（本大题共3小题，每题5分，共15分） 26. 某直流脉冲电源的储能模块由电容器 和 串联组成，已知 ，，两端接入 直流电压。求：（1）该串联电容器组的等效电容；（2）两电容器所带电荷量及各自两端的电压；（3）该电容器组储存的电场能。 【答案】（1）等效电容为 。（2）两电容器所带电荷量均为 ； 两端电压为 ， 两端电压为 。（3）电容器组储存的电场能为 。 【解析】（1）串联等效电容为 。（2）串联电荷相等，，故 ，。（3）。 27. 电路如图所示，已知F，F，电源U=500V，先将开关S扳向A点，对充电，再将S扳向B点。 （1）当与连接后两极板间的电压各是多少； （2）每个电容器所带的电荷量是多少。 【答案】（1）q=C，C=F，400V （2）q1=C，q2=C 28. 某设备的控制电路采用电容器储存脉冲能量。电容器 充电至 后与电源断开，再将一个未充电的电容器 与 并联连接。求：（1）连接前 所带的电荷量和储存的电场能；（2）并联连接稳定后两电容器两端的电压；（3）连接稳定后两电容器储存的总电场能，并计算连接过程中损失的电场能。 【答案】（1） 所带电荷量为 ，储存的电场能为 。（2）并联后两电容器两端的电压为 。（3）并联后总电场能为 ，连接过程中损失的电场能为 。 【解析】（1），。（2）电源断开后电荷守恒，。（3），损失能量为 。 四、综合应用题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 29. 某数控机床的直流控制电路采用电容器组进行滤波储能。电容器 与 并联后，再与 串联，接在 直流电源两端。忽略漏电和导线电阻。（1）计算该电容器组的等效电容和电源提供的电荷量。（2）计算 、、 两端的电压，并求电容器组储存的总电场能。（3）电源断开后，在电容器组两端接入 放电电阻。计算放电开始瞬间的电流，并判断放电 后电容器组两端电压是否低于安全值 。 【答案】（1）并联部分等效电容为。串联后的等效电容为 。电源提供的电荷量为。（2）串联电路中各部分电荷量相等，因此。所以 ，。总电场能为 。（3）放电开始瞬间的电流为。放电时间常数为。，故。，达到安全值要求。 【解析】、并联得F，再与串联，F，故Q= C。串联电荷相等， V；总能量W=½ J。放电时τ=RCeq=0.30 s，0.12 A，0.60 s后U=240≈32.5 V<50 V，达到安全要求。 30. 某自动化冲床的电磁执行器采用电容器储能。维修人员将 和 并联后，通过 电阻接入 直流电源充电；充电完成后切断电源，并通过 电阻放电。假设电容器初始不带电，忽略漏电。（1）计算并联电容器组的等效电容、充电时间常数，以及充电 时电容器两端的电压和充电电流。（2）充电完成后，计算电容器组储存的电场能。放电 后，计算电容器两端电压和剩余电场能。（3）从设备安全维护角度，说明切断电源后不能立即触摸电容器接线端子的原因，并提出两项规范处理措施。 【答案】（1）并联等效电容为。充电时间常数为。因 ，所以。充电电流为。（2）充电完成时的电场能为 。放电时间常数为。因 ，放电后电压为。剩余电场能为 。（3）电源断开后，电容器仍可储存电荷和电场能，接线端子可能存在较高电压，直接触摸会造成触电或设备损坏。处理措施：先接入规定的放电电阻充分放电；使用合格电压表确认端电压降至安全值后再检修。 【解析】并联得F，充电τc=RcC_{eq}=1.10 s。t=τc时，Uc=48(1−≈30.3 V，Ic=(48−30.3)/2000≈8.85 mA。充满能量½≈0.634 J。放电τd=RdC_{eq}=0.66 s，t=τd时U_d=48≈17.7 V，Wd≈0.086 J。断电后电容仍可能带电，须先用规定放电电阻充分放电，再用合格电压表确认安全后检修。 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）机械类 《电工技术基础与技能》（高教版·第4版） 电容（B卷） 单元过关卷 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. 1 法拉等于多少皮法（ ）​ A. 1012​ B. 109​ C. 106​ D. 1015​ 2. 2μF 电容储存的电荷量为 8μC，其两端电压为（ ）​ A. 2V​ B. 4V ​ C. 6V​ D. 8V​ 3. 电路如图所示电源电动势30V，10V，内阻均不计，电阻，，，，电容C=4μF。下列结论正确的是（ ） A. 电容器带电，所带电荷量为1.492x1C B. 电容器两极板间无电位差，也不带电 C. 电容器N极板的电位比M极板电位高 D. 电容器两极板电位均为零 4. 电解电容器是常用的_____电容器。（ ） A. 普通 B. 无极性 C. 特殊 D. 有极性 5. 下列关于电容器的电容量说法中，正确的是（ ） A. 电容器不带电时，其电容量为零 B. 电容器带电荷量越多，其电容量越大 C. 电容器两极板间电压越低，其电容量越小 D. 电容器的电容量只由它本身的性质决定 6. 一个电容器外壳上标有“224”字样，则该电容器的标称容量为（ ） A. 224pF B. 224μF C. 0.22pF D. 0.22μF 7. 如图所示，E=10V，R=2Ω，C=1μF，则电容器两端的电压（ ） A. 9V B. 0V C. 1V D. 10V 8. 在某电路中，需要接入10μF、耐压为800V的电容器，现只有10μF、耐压为400V的电容器若干，为达到上述要求，需将（ ） A. 2个10μF的电容器串联后接入电路 B. 2个10μF的电容器并联后接入电路 C. 4个10μF的电容器先两两并联后，再串联接入电路 D. 无法达到上述要求，不能使用10μF、耐压为400V的电容器 9. 三个电容分别为 2μF、3μF、6μF 的电容器串联，总电容为（ ）​ A. 1μF​ B. 2μF​ C. 3μF​ D. 11μF​ 10. 如图所示的电路中，已知R1=200 Ω，R2=500 Ω，电容C1=1 μF，若a、b两点的电位相等，则 C2等于（ ） A. 2μF B. 5μF C. 0.4μF D. 2.5Μf 11. 将100个容量相等的电容器进行并联，若每个电容器的耐压值为16V，则总的等效电容C的耐压值等于（ ） A. 0.16V B. 16V C. 160V D. 1600V 12. 某电容器的耐压值为25V，若将其接入电压为20V的直流电路中（ ） A. 一定能正常工作 B. 可能会损坏 C. 要看电容值大小才能确定 D. 无法判断 13. 在某一电路中，需要接入一只16μF、耐压800V的电容器。现只有16μF、耐压450V的电容器数只，为要达到上述要求需将（ ） A. 2只16μF电容器串联后接入电路 B. 2只16μF电容器并联后接入电路 C. 4只16μF电容器先两两并联，再串联接入电路 D. 3只16μF电容器串联后再与第4只16μF电容器并联 14. C1=1μF、C2=2μF、C3=3μF 串联，总电容约为（ ）​ A. 0.55μF​ B. 1μF​ C. 6μF​ D. 12μF​ 15. 在RC电路中，电容器充电过程中电压的变化符合哪个公式（ ） A. V(t) = V0 (1 - B. V(t) = V0 C. V(t) = V0 D. V(t) = V0 (1 + 16. 在一个由恒定电压源和定值电阻组成的RC充电电路中，接通瞬间增大电容的值，电路中的初始电流如何变化（ ） A. 增加 B. 减少 C. 不变 D. 取决于电阻的值 17. 在图所示的电路中，电容器A的电容F，电容器B的电容F。在开关、都断开的情况下，分别给电容器A、B充电。充电后，M点电位比N点电位高5V，O点电位比P点电位低5V。然后把、都接通，接通后M点电位比N点电位高（ ） A. 10V B. 5V C. 2.5V D. 0 18. 在RC电路中，若电阻值减半，电容充电的时间常数τ将如何变化（ ） A. 不变 B. 减半 C. 加倍 D. 减少四倍 19. 对于RC电路，以下哪个描述是错误的（ ） A. 时间常数越大，电容充放电越慢 B. 电容器充电速度随时间呈指数减少 C. 电阻值对电容充放电速度无影响 D. 电容完全充电所需时间理论上是无限长 20. 放电过程中，电容器内的电场能量会转化为：（ ） A. 磁场能量 B. 动能 C. 热能 D. 势能 二、简答题（本大题共5小题，每题3分，共15分） 21. 在下列情况下，空气平行板电容器的电容、两极板间的电压、电容器的带电荷量各有什么变化？ （1）充电后保持与电源相连，将极板面积增大一倍； （2）充电后保持与电源相连，将两极板间距离增大一倍； （3）充电后与电源断开，再将两极板间距离增大一倍； （4）充电后与电源断开，再将极板面积缩小一半； （5）充电后与电源断开，再在两极板间插入相对介电常数增大一倍的电介质。 22. 简述什么是隔直电容？ 23. 电路如图所示，已知、耐压为，、耐压为，、耐压为，求： （1）等效电容； （2）电容器组安全工作时能承受的总电压。 24. 两只电容器，，将两电容器串联在150V的电源上，求两电容器上的电压分别是多少？ 25. 某人在进行电子电路维修时，第一次需要耐压为50V、电容为10μF的电容器，第二次需要耐压为10V、电容为200μF的电容器。如果当时他手中只有耐压为10V、电容为50μF的电容器若干个，那么他怎样做才能满足要求？ 三、计算题（本大题共3小题，每题5分，共15分） 26. 某直流脉冲电源的储能模块由电容器 和 串联组成，已知 ，，两端接入 直流电压。求：（1）该串联电容器组的等效电容；（2）两电容器所带电荷量及各自两端的电压；（3）该电容器组储存的电场能。 27. 电路如图所示，已知F，F，电源U=500V，先将开关S扳向A点，对充电，再将S扳向B点。 （1）当与连接后两极板间的电压各是多少； （2）每个电容器所带的电荷量是多少。 28. 某设备的控制电路采用电容器储存脉冲能量。电容器 充电至 后与电源断开，再将一个未充电的电容器 与 并联连接。求：（1）连接前 所带的电荷量和储存的电场能；（2）并联连接稳定后两电容器两端的电压；（3）连接稳定后两电容器储存的总电场能，并计算连接过程中损失的电场能。 四、综合应用题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 29. 某数控机床的直流控制电路采用电容器组进行滤波储能。电容器 与 并联后，再与 串联，接在 直流电源两端。忽略漏电和导线电阻。（1）计算该电容器组的等效电容和电源提供的电荷量。（2）计算 、、 两端的电压，并求电容器组储存的总电场能。（3）电源断开后，在电容器组两端接入 放电电阻。计算放电开始瞬间的电流，并判断放电 后电容器组两端电压是否低于安全值 。 30. 某自动化冲床的电磁执行器采用电容器储能。维修人员将 和 并联后，通过 电阻接入 直流电源充电；充电完成后切断电源，并通过 电阻放电。假设电容器初始不带电，忽略漏电。（1）计算并联电容器组的等效电容、充电时间常数，以及充电 时电容器两端的电压和充电电流。（2）充电完成后，计算电容器组储存的电场能。放电 后，计算电容器两端电压和剩余电场能。（3）从设备安全维护角度，说明切断电源后不能立即触摸电容器接线端子的原因，并提出两项规范处理措施。 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 $