第8卷 电容（B卷） 内蒙古自治区（职教高考）《电工技术基础与技能》（高教版·第4版） 单元过关卷

内蒙古自治区（职教高考）机电类 《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15小题，每题3分，共45分） 1. 电容器的主要作用是（ ） A. 存储电能 B. 调节电流 C. 改变电压 D. 控制电阻 【答案】A 【解析】电容器能够储存电荷和电能，主要作用是存储电能，因此选A。 2. 关于电容器，下列说法正确的是（ ） A. 固定、可变、云母、电解电容器是按容量是否可变来分类的 B. 电容器的实际容量就是标称容量 C. 可利用万用表R×10K挡判断电容器的质量 D. 一般情况下电解电容器正极的引线稍长一些 【答案】D 【解析】电解电容器具有极性，通常正极引线较长，故D正确。固定、可变、云母、电解是按不同分类标准划分的；电容器的实际容量与标称容量存在误差；用万用表R×10K挡可粗略判断电容器质量，但不能作为唯一判断依据。 3. 如图所示，各电容器的电容均为，当开关断开和闭合时，、间的等效电容分别是（ ） A. 和 B. 和 C. 和 D. 和 【答案】C 【解析】当开关断开时，、间的等效电容为；当开关闭合时，、间的等效电容为，故C正确。 4. 某电容器的电容为30μF，额定电压为200V，击穿电压为400V，对于该电容器，下列说法中正确的是（ ） A. 给电容器1C的电荷量，两极板间的电压为 B. 为使电容器两极板间的电压增加1V，所需要的电荷量是 C. 该电容器额定状态下能容纳的电荷量为 D. 该电容器两极板间能承受的最大电压为200V 【答案】B 【解析】电容器的电容为C=30μF=30×10^-6F。选项A中，若电荷量Q=1C，则两极板间电压U=Q/C=1/(30×10^-6)V≈3.33×104V，已超过击穿电压400V，故A错误。选项B中，两极板间电压增加1V时，电荷量的增加量为ΔQ=CΔU=30×10^-6×1C=3×10^-5C，故B正确。选项C中，额定电压为200V时，电容器所带电荷量Q=CU=30×10^-6×200C=6×10^-3C，不是1.2×10^-2C，故C错误。选项D中，电容器所能承受的最大电压为击穿电压400V，而不是额定电压200V，故D错误。因此选B。 5. 下列哪种情况可使平行板空气电容器的电荷量增大一倍（ ） A. 电容器充电后与电源断开，将极板面积增加一倍 B. 电容器充电后保持与电源相连，将两极板间的距离增加一倍 C. 电容器充电后保持与电源相连，将极板面积增加一倍 D. 电容器充电后与电源断开，将两极板间的距离增加一倍 【答案】C 【解析】平行板电容器的电容C=εS/d，与极板面积S成正比。充电后保持与电源相连时，电压U不变。将极板面积增加一倍，电容C增加一倍，由Q=CU可知，电荷量Q也增加一倍，因此选C。 6. 在如图所示的电路中，。若电压表的读数为0，则的电容等于（ ） A. 2.5μF B. 10μF C. 20μF D. 40μF 【答案】D 7. 一个电容器的电容为 10μF，两端加 5V 电压，所带电荷量为（ ）​ A. 50C​ B. 50μC​ C. 2C​ D. 2μC​ 【答案】B 【解析】由Q=CU=10μF×5V=50μC，因此选B。 8. 关于该电容器的使用，下列说法正确的是（ ） A. 电压是时，电容小于 B. 该电容器只有在电压时才能正常工作 C. 该电容器可在电压以下正常工作 D. 使用时只需考虑工作电压，不必考虑电容器的引出线与电源的哪个极相连 【答案】C 【解析】由题设可知，该电容器的额定电压（耐压）为300V，电容为5μF。选项A中，电容器的电容与电压无关，仍为5μF，不小于5μF，故A错误。选项B中，电容器并非只有在300V电压时才能正常工作，在低于额定电压的情况下也可以正常工作，故B错误。选项C中，该电容器可在不超过300V的电压下正常工作，故C正确。选项D中，若为有极性电容器，使用时必须注意引出线与电源正、负极的连接方向，不能反接，否则可能损坏电容器，故D错误。因此选C。 9. 如图所示，两个完全相同的空气平行板电容器串联接入直流电路中，若将中插入云母介质，则下列结论正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】B 10. 电容为4μF和8μF的两个电容器串联，总电容是（ ） A. 8/3μF B. 12μF C. 1/12μF D. 32μF 【答案】A 【解析】两个电容器串联时，串联总电容满足1/C=1/。代入F、F，得1/C=1/(4μF)+1/(8μF)=3/(8μF)，所以C=8/3μF。因此选A。 11. 两个电容器 C1=2μF，C2=3μF，并联后接在 10V 电源上，C1 所带电荷量为（ ）​ A. 20μC​ B. 30μC​ C. 50μC​ D. 100μC​ 【答案】A 【解析】并联电路中各电容器两端电压相等，C1两端电压为10V。由Q1=C1U=2μF×10V=20μC，因此选A。 12. 在如图所示的电路中，，则两端电压与两端电压之比是（ ） A. 1：4 B. 1：2 C. 2：1 D. 4：1 【答案】C 13. 两个相同的电容器C并联后，其总电容为（ ） A. C B. 2C C. C/2 D. 【答案】B 【解析】电容器并联时，总电容等于各电容器电容之和，两个相同的电容器C并联，总电容为C + C = 2C，所以选B。 14. 可使平行板电容器两极板间电压增大一倍的是（ ） A. 电容器充电完毕后与电源断开，将极板面积增大一倍 B. 电容器充电完毕后与电源断开，将两极板间距离增大一倍 C. 电容器充电完毕后与电源断开，将两极板间充满介电常数的电介质 D. 电容器充电完毕后与电源断开，将极板面积增加一倍，两极板间距离增加一倍 【答案】B 【解析】电容器与电源断开后，极板所带电荷量不变。将两极板间距离增大一倍时，电容减小为原来的一半，由U=Q/C可知两极板间电压增大一倍，因此选B。 15. 电容器充放电过程中，电容器中的电流及两端电压呈______变化，充放电的快慢与______因素有关。（ ） A. 线性，电容器的容量大小 B. 线性，时间常数 C. 非线性，电容器的容量大小 D. 非线性，时间常数 【答案】D 【解析】电容器充放电过程中，电流及电压呈指数规律变化，是非线性的；充放电的快慢由电路的组成决定，与时间常数有关。故选D。 答案：D 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 16. 超级电容器是指容量特别小的电容器。 （ ） 【答案】错误 【解析】超级电容器是指容量特别大的电容器。 17. 同等容量的电容器，哪个电容器的电压高，则哪个所带的电荷量越多。（ ） 【答案】正确 【解析】由Q=CU可知，在电容相同的条件下，电压越高，所带电荷量越多，因此判断正确。 18. 平行板电容器充电结束后保持与电源相连，增大两极板间的距离，会使电容器极板所带的电荷量增大。（ ） 【答案】错误 【解析】电容器与电源相连时，两端电压保持不变。增大极板间距离会使电容减小，由Q=CU可知极板所带电荷量减小，因此该说法错误。 19. 无论电容器的电压如何变化（小于击穿电压且不为零），它所带的电荷量与电压比值恒定不变。（ ） 【答案】正确 【解析】对于同一电容器，在电压小于击穿电压且不为零时，电容值保持不变，由Q=CU可知Q/U=C，因此比值恒定不变，判断正确。 20. 平行板电容器的电容与极板间的距离成正比（ ） 【答案】错误 【解析】根据平行板电容器的电容与极板间的距离成反比。故表述错误。 21. 电容器串联后，总电荷量等于各个电容器电荷量之和。（ ） 【答案】错误 【解析】电容器串联时，各电容器所带电荷量的大小相等，即……=，而串联电路的等效电容小于各个电容器的电容。因此，串联后不能说总电荷量等于各个电容器电荷量之和，题干表述错误。 22. 在电容并联电路中，总电容一定大于其中最大的那个电容。（ ） 【答案】正确 【解析】电容并联时，总电容等于各电容之和。各电容均为正值，因此总电容一定大于其中最大的电容，判断正确。 23. 在电容器充放电过程中，电路中的电流方向始终保持不变。（ ） 【答案】错误 【解析】充放电过程中电流方向会发生变化。故表述错误。 24. 电容器充电时，电容器两端的电压会逐渐减小。（ ） 【答案】错误 【解析】电容器充电时，电容器两端的电压会逐渐增加，直到达到电源电压。 25. 电容器充电完毕后，电路中的电流立即变为零。（ ） 【答案】错误 【解析】电容器充满电后，电路中的电流不会立即变为零，而是逐渐减小到零。 三、填空题（本大题共5小题，每题2分，共10分） 26. ______叫作电容器，组成电容的两个导体叫______，中间的绝缘物叫______。 【答案】① 被绝缘介质隔开的两个导体组成的整体 ② 极板 ③ 电介质（绝缘介质） 【解析】被绝缘介质隔开的两个导体组成的整体叫作电容器，组成电容器的两个导体叫极板，中间的绝缘物叫电介质或绝缘介质。 27. 电容的单位是______，用符号F表示。 【答案】法拉 【解析】电容的基本单位是法拉，符号为F。 28. 在如图所示的电路中，已知E=9V，，则上的电压为______V。 【答案】6 29. 对于电容器的充电过程，初始瞬间电流大小由______决定。 【答案】电源电压和电路电阻 【解析】电容器充电初始瞬间相当于短路，初始电流由电源电压和充电回路的电阻决定，通常为I=U/R。 30. 电容器的电场能量与电压平方成正比，与电容值成______。 【答案】正比 【解析】电容器电场能量W=1/2CU2，因此在电压一定时，能量与电容值成正比。 四、简答题（本大题共3小题，每题5分，共15分） 31. 现要设计一个直流稳压电源，负载要求500 mA、5V，采用桥式整流电路，请选择滤波电容。 【答案】不能仅凭题给条件唯一确定电容值。桥式全波整流滤波时，滤波电容应满足，其中，为交流电源频率，为允许的纹波电压。若交流频率为50 Hz、允许纹波电压为1 V，则，可选用6800~μF的电容。电容耐压应高于整流后电容两端的最高电压，并留有安全裕量；在整流峰值不超过约12 V时，可选耐压16 V的电容。 【解析】桥式整流属于全波整流，电容在每个交流周期的两个峰值附近得到补充充电，因此纹波频率为交流频率的2倍。近似有。题目给出的负载电流为，但没有给出交流频率和允许纹波电压，所以无法唯一确定电容量。若按50 Hz交流电源、允许纹波电压1 V计算，则 ，实际可选6800~μF等标准容量。电容耐压必须高于整流后电容两端的最高电压，并考虑电网波动和安全裕量，不能仅按输出电压5 V选择。 32. 电路如图所示，已知电源电动势，，，，，，，，C＝2μF。求电容器C所带的电荷量是多少库仑？ 【答案】 【解析】本题主要考查电容器在直流电路中处于稳定状态时的参数计算。要求电容器C所带电荷量，根据公式知道电容器的容量C，只需求出电容器两端电压U，就可得到结果。又因电容器处于直流电路中，电容器处于稳定状态，电容器两端的电压为电路中将该电容器断开时所得到的有源二端网络中两点间的开路电压。 将原电路中电容器C断开，得到有源二端网络，如图2-5-9所示，求。 图2-5-9 例5有源二端网络 Uab={E1-E2}{R1+R2+r1+r2}(R2 +r2)+E2=4-2/1+3+0.25+0.75× (3 +0.75)+2=3.5V 电容器C所带电荷量为 33. 有一真空电容器，其电容是 8.2μF，其间充满云母介质，将两极板间距离增大一倍后，求云母电容器的电容。 【答案】查表 4-2 可知云母的相对介电常数ε r = 7，则真空电容器的电容 云母电容器的电容 比较两式可得 【解析】初始为真空电容器，电容为，有。充满云母后，相对介电常数取，且极板间距离增大一倍，变为，因此新电容为。将两式相比可得。代入数据：。所以云母电容器的电容为。 五、综合应用题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 34. 某变频器直流母线电压为 600 V，维修人员拟采用电容器 和 串联组成滤波支路。已知 的电容量为 1000 μF，额定电压为 400 V； 的电容量为 2000 μF，额定电压为 250 V。忽略漏电流和线路损耗。（1）计算该串联支路的等效电容量、串联电荷量以及两只电容器两端的电压。（2）计算该支路储存的总电场能，并判断两只电容器的电压是否满足额定电压要求。（3）若该支路停机后需要检修，说明电容器放电时应采取的安全措施。 【答案】（1）串联电容的等效电容量为 。串联电荷量为。两端电压分别为 ； 。（2）总电场能为 。 两端电压约为 400 V，达到额定值； 两端电压约为 200 V，低于额定值。理想计算满足额定电压要求，但实际漏电流差异可能导致电压重新分配，长期使用不够安全。（3）停机后应先切断电源，使用符合要求的放电电阻进行放电，确认端电压降至安全值后再检修；严禁直接用导线短接电容器两端放电。 【解析】（1）串联电容器电荷量相等，先求等效电容量，再由电荷量和电容量分别求两端电压。（2）根据电场能公式计算总能量，实际应用还应考虑漏电流造成的电压不均衡。（3）电容器储能较大，必须通过放电电阻缓慢释放能量。 35. 某自动化生产线的控制模块需要在短时断电时维持继电器动作。现将三只相同的铝电解电容器并联组成储能电容组，每只电容量为 4700 μF，充电至 24 V。断电后，电容组通过 12 Ω 的继电器线圈放电，继电器最低工作电压为 12 V。忽略线圈电阻变化及其他损耗。（1）计算电容组的等效电容量，以及电压为 24 V 时储存的电场能。（2）计算电容组由 24 V 放电至 12 V 时释放的电场能，并计算放电所需时间。已知电容放电公式为 。（3）若继电器线圈功率按 24 W 计算，判断电容组理论上能否维持继电器动作 0.10 s，并说明实际应用时还应考虑的因素。 【答案】（1）并联电容的等效电容量为。24 V 时储存的电场能为 。（2）12 V 时剩余电场能为 。释放的电场能为。由，得。（3）0.10 s 内线圈所需能量为。由于 ，所以理想条件下能够维持继电器动作 0.10 s。实际还应考虑电容漏电、内阻、线圈功率变化和电路损耗，并留有储能余量。 【解析】（1）并联电容的电容量相加，再用电场能公式求储能。（2）先分别计算放电前后的能量，再用放电指数公式求时间。（3）比较电容释放能量与线圈消耗能量，实际使用需考虑内阻和损耗。 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 $ 内蒙古自治区（职教高考）机电类 《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15小题，每题3分，共45分） 1. 电容器的主要作用是（ ） A. 存储电能 B. 调节电流 C. 改变电压 D. 控制电阻 2. 关于电容器，下列说法正确的是（ ） A. 固定、可变、云母、电解电容器是按容量是否可变来分类的 B. 电容器的实际容量就是标称容量 C. 可利用万用表R×10K挡判断电容器的质量 D. 一般情况下电解电容器正极的引线稍长一些 3. 如图所示，各电容器的电容均为，当开关断开和闭合时，、间的等效电容分别是（ ） A. 和 B. 和 C. 和 D. 和 4. 某电容器的电容为30μF，额定电压为200V，击穿电压为400V，对于该电容器，下列说法中正确的是（ ） A. 给电容器1C的电荷量，两极板间的电压为 B. 为使电容器两极板间的电压增加1V，所需要的电荷量是 C. 该电容器额定状态下能容纳的电荷量为 D. 该电容器两极板间能承受的最大电压为200V 5. 下列哪种情况可使平行板空气电容器的电荷量增大一倍（ ） A. 电容器充电后与电源断开，将极板面积增加一倍 B. 电容器充电后保持与电源相连，将两极板间的距离增加一倍 C. 电容器充电后保持与电源相连，将极板面积增加一倍 D. 电容器充电后与电源断开，将两极板间的距离增加一倍 6. 在如图所示的电路中，。若电压表的读数为0，则的电容等于（ ） A. 2.5μF B. 10μF C. 20μF D. 40μF 7. 一个电容器的电容为 10μF，两端加 5V 电压，所带电荷量为（ ）​ A. 50C​ B. 50μC​ C. 2C​ D. 2μC​ 8. 关于该电容器的使用，下列说法正确的是（ ） A. 电压是时，电容小于 B. 该电容器只有在电压时才能正常工作 C. 该电容器可在电压以下正常工作 D. 使用时只需考虑工作电压，不必考虑电容器的引出线与电源的哪个极相连 9. 如图所示，两个完全相同的空气平行板电容器串联接入直流电路中，若将中插入云母介质，则下列结论正确的是（ ） A. B. C. D. 10. 电容为4μF和8μF的两个电容器串联，总电容是（ ） A. 8/3μF B. 12μF C. 1/12μF D. 32μF 11. 两个电容器 C1=2μF，C2=3μF，并联后接在 10V 电源上，C1 所带电荷量为（ ）​ A. 20μC​ B. 30μC​ C. 50μC​ D. 100μC​ 12. 在如图所示的电路中，，则两端电压与两端电压之比是（ ） A. 1：4 B. 1：2 C. 2：1 D. 4：1 13. 两个相同的电容器C并联后，其总电容为（ ） A. C B. 2C C. C/2 D. 14. 可使平行板电容器两极板间电压增大一倍的是（ ） A. 电容器充电完毕后与电源断开，将极板面积增大一倍 B. 电容器充电完毕后与电源断开，将两极板间距离增大一倍 C. 电容器充电完毕后与电源断开，将两极板间充满介电常数的电介质 D. 电容器充电完毕后与电源断开，将极板面积增加一倍，两极板间距离增加一倍 15. 电容器充放电过程中，电容器中的电流及两端电压呈______变化，充放电的快慢与______因素有关。（ ） A. 线性，电容器的容量大小 B. 线性，时间常数 C. 非线性，电容器的容量大小 D. 非线性，时间常数 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 16. 超级电容器是指容量特别小的电容器。 （ ） 17. 同等容量的电容器，哪个电容器的电压高，则哪个所带的电荷量越多。（ ） 18. 平行板电容器充电结束后保持与电源相连，增大两极板间的距离，会使电容器极板所带的电荷量增大。（ ） 19. 无论电容器的电压如何变化（小于击穿电压且不为零），它所带的电荷量与电压比值恒定不变。（ ） 20. 平行板电容器的电容与极板间的距离成正比（ ） 21. 电容器串联后，总电荷量等于各个电容器电荷量之和。（ ） 22. 在电容并联电路中，总电容一定大于其中最大的那个电容。（ ） 23. 在电容器充放电过程中，电路中的电流方向始终保持不变。（ ） 24. 电容器充电时，电容器两端的电压会逐渐减小。（ ） 25. 电容器充电完毕后，电路中的电流立即变为零。（ ） 三、填空题（本大题共5小题，每题2分，共10分） 26. ______叫作电容器，组成电容的两个导体叫______，中间的绝缘物叫______。 27. 电容的单位是______，用符号F表示。 28. 在如图所示的电路中，已知E=9V，，则上的电压为______V。 29. 对于电容器的充电过程，初始瞬间电流大小由______决定。 30. 电容器的电场能量与电压平方成正比，与电容值成______。 四、简答题（本大题共3小题，每题5分，共15分） 31. 现要设计一个直流稳压电源，负载要求500 mA、5V，采用桥式整流电路，请选择滤波电容。 32. 电路如图所示，已知电源电动势，，，，，，，，C＝2μF。求电容器C所带的电荷量是多少库仑？ 33. 有一真空电容器，其电容是 8.2μF，其间充满云母介质，将两极板间距离增大一倍后，求云母电容器的电容。 五、综合应用题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 34. 某变频器直流母线电压为 600 V，维修人员拟采用电容器 和 串联组成滤波支路。已知 的电容量为 1000 μF，额定电压为 400 V； 的电容量为 2000 μF，额定电压为 250 V。忽略漏电流和线路损耗。（1）计算该串联支路的等效电容量、串联电荷量以及两只电容器两端的电压。（2）计算该支路储存的总电场能，并判断两只电容器的电压是否满足额定电压要求。（3）若该支路停机后需要检修，说明电容器放电时应采取的安全措施。 35. 某自动化生产线的控制模块需要在短时断电时维持继电器动作。现将三只相同的铝电解电容器并联组成储能电容组，每只电容量为 4700 μF，充电至 24 V。断电后，电容组通过 12 Ω 的继电器线圈放电，继电器最低工作电压为 12 V。忽略线圈电阻变化及其他损耗。（1）计算电容组的等效电容量，以及电压为 24 V 时储存的电场能。（2）计算电容组由 24 V 放电至 12 V 时释放的电场能，并计算放电所需时间。已知电容放电公式为 。（3）若继电器线圈功率按 24 W 计算，判断电容组理论上能否维持继电器动作 0.10 s，并说明实际应用时还应考虑的因素。 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 $