课题15 电容的基本概念 河南省（春季高考）《电工技术基础与技能》45分钟训练卷

2027版河南省（春季高考）电子与信息大类《电工技术基础》45分钟专题训练专辑，共63份试卷。试卷命题与春季高考紧密相关，精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固电子技术理论知识，熟悉高考题型和命题规律，提高解题能力和应试技巧，为春季高考取得优异成绩打下坚实的基础，本训练卷适用于即将参加电子信息大类高考的学生。与本专辑配套的还有河南省（春季高考）电子与信息大类《电子技术基础》45分钟专题训练专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 《电工技术基础与技能》 模块三 观察电容器的充放电现象 课题15 电容的基本概念 时间：45分钟 总分：100分 班级___________姓名__________学号__________成绩________ 一、选择题（每题2分，共30分） 1. 电容器是一种能够（　 ）的元件。 A. 储存电荷 B. 产生电荷 C. 消灭电荷 D. 放大电荷 2. 电容的国际单位是（　 ） A. 法拉（F） B. 欧姆（Ω） C. 伏特（V） D. 安培（A） 3. 电容量的常用单位中，1μF等于（ 　） A. 10⁻⁶F B. 10⁻³F C. 10⁻⁹F D. 10⁻¹²F 4. 电容器的基本结构是（ 　） A. 两块相互绝缘的导体 B. 两块相互接触的导体 C. 一块导体和一块绝缘体 D. 两块相互接触的绝缘体 5. 电容器的电容量与（ 　） A. 极板面积成正比，与极板间距离成反比 B. 极板面积成反比，与极板间距离成正比 C. 极板面积无关 D. 极板间电压有关 6. 平行板电容器的电容量为C，若将极板面积增大为原来的2倍，极板间距离不变，则电容量变为（ 　） A. C/2 B. C C. 2C D. 4C 7. 平行板电容器的电容量为C，若将极板间距离增大为原来的2倍，极板面积不变，则电容量变为（ 　） A. C/2 B. C C. 2C D. 4C 8. 电容器能够储存电荷的根本原因是（　 ） A. 极板上有自由电子 B. 极板间的绝缘介质能阻止电荷中和 C. 极板面积很大 D. 极板间的距离很小 9. 电容器在充电过程中，极板上的电荷量（ 　） A. 逐渐增多 B. 逐渐减少 C. 保持不变 D. 先增多后减少 10. 电容器在充电过程中，电路中的电流（　 ） A. 逐渐增大 B. 逐渐减小 C. 保持不变 D. 先减小后增大 11. 电容器在充电完成后，电路中的电流（　 ） A. 最大 B. 为零 C. 保持不变 D. 为负值 12. 下列关于电容器在直流电路中的特性，说法正确的是（ 　） A. 电容器对直流电有导通作用 B. 电容器在直流电路中相当于开路 C. 电容器在直流电路中相当于短路 D. 电容器对直流电有放大作用 13. 电容器在交流电路中的特性是（ 　） A. 不能通过交流电 B. 能通过交流电，但不能通过直流电 C. 能通过直流电，但不能通过交流电 D. 对直流电和交流电的作用相同 14. 一个电容器的电容为10μF，两端电压为20V时，极板上储存的电荷量为（ 　） A. 2C B. 0.02C C. 200μC D. 0.2C 15. 在两个极板间加入绝缘介质后，电容器的电容量将（ 　） A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 不确定 二、判断题（每小题2分，共20分。正确打“√”，错误打“×”） 1. 电容器的电容量与极板上的电荷量成正比，与两极板间的电压成反比。（ 　） 2. 电容的单位法拉（F）是很大的单位，常用微法（μF）和皮法（pF）作为辅助单位。（　 ） 3. 电容器是由两块金属极板和中间的绝缘介质组成的。（　 ） 4. 在电压不变的情况下，增大电容器的极板面积，电容量减小。（　 ） 5. 电容器在充电过程中，极板间的电压逐渐增大，最后等于电源电压。（　 ） 6. 电容器在直流电路中相当于短路。（ ） 7. 电容器在充电完成后，电路中的电流变为零。（ ） 8. 电容器能够“隔直通交”，即能够阻止直流电通过，而能够通过交流电。（ ） 9. 两极板间的距离越小，电容器的电容量越大。（ ） 10. 电容器的电容量与极板间所加的电压有关。（ ） 三、简答题（共12 分） 1. 请写出电容的定义、符号和单位，并写出平行板电容器电容的计算公式及各物理量的含义。（6 分） 2. 请简述电容器的工作过程（包括充电和放电），并说明电容器在直流电路和交流电路中的不同特性。（6 分） 四、计算题（共 18 分） 1. （8分）一个平行板电容器，极板面积为0.02m²，极板间距离为0.5mm，极板间介质的相对介电常数εᵣ=7（真空介电常数ε₀=8.85×10⁻¹²F/m）。 （1）求该电容器的电容量（单位：F和μF）；（6分） （2）若该电容器充电到电压U=100V，求极板上储存的电荷量Q。（2分） 2. （10分）一个电容器C=4μF，在t=0时开始充电，通过串联电阻R=2kΩ接到E=10V的直流电源上。已知充电过程中电流按指数规律下降。 （1）充电开始时（t=0）的电流I₀；（4分） （2）充电结束时电路中的电流（4分）； （3）该电容器充电完成后储存的电荷量Q。（2分） 五、综合应用题（共 20 分） 1. 某同学在电工实训中研究电容器的充电过程。实验电路如下：直流电源E=12V，电阻R=1kΩ，电容器C=100μF，开关S。开始时开关断开，电容器初始电荷为零。 请回答以下问题： （1）当开关S闭合瞬间，电路中的电流为多少？此时电容器两端的电压为多少？（6分） （2）随着充电时间的延长，电路中的电流和电容器两端的电压如何变化？（4分） （3）当充电完成后，电容器两端的电压为多少？电路中的电流为多少？（4分） （4）如果将电容器C由100μF换成200μF，其他条件不变，重新充电至完成，哪种情况下储存的电荷量更多？为什么？（6分） 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 $ 2027版河南省（春季高考）电子与信息大类《电工技术基础》45分钟专题训练专辑，共63份试卷。试卷命题与春季高考紧密相关，精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固电子技术理论知识，熟悉高考题型和命题规律，提高解题能力和应试技巧，为春季高考取得优异成绩打下坚实的基础，本训练卷适用于即将参加电子信息大类高考的学生。与本专辑配套的还有河南省（春季高考）电子与信息大类《电子技术基础》45分钟专题训练专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 《电工技术基础与技能》 模块三 观察电容器的充放电现象 课题15 电容的基本概念 时间：45分钟 总分：100分 班级___________姓名__________学号__________成绩________ 一、选择题（每题2分，共30分） 1. 电容器是一种能够（　 ）的元件。 A. 储存电荷 B. 产生电荷 C. 消灭电荷 D. 放大电荷 【答案】A 【解析】电容器是一种能够储存电荷的元件，其基本功能是在两极板间储存电场能。 2. 电容的国际单位是（　 ） A. 法拉（F） B. 欧姆（Ω） C. 伏特（V） D. 安培（A） 【答案】A 【解析】电容的国际单位是法拉（F），为了纪念英国物理学家法拉第而命名。 3. 电容量的常用单位中，1μF等于（ 　） A. 10⁻⁶F B. 10⁻³F C. 10⁻⁹F D. 10⁻¹²F 【答案】A 【解析】1μF = 10⁻⁶F。1pF = 10⁻¹²F，1nF = 10⁻⁹F。 4. 电容器的基本结构是（ 　） A. 两块相互绝缘的导体 B. 两块相互接触的导体 C. 一块导体和一块绝缘体 D. 两块相互接触的绝缘体 【答案】A 【解析】电容器由两块相互绝缘的导体（极板）组成，极板间填充绝缘介质。 5. 电容器的电容量与（ 　） A. 极板面积成正比，与极板间距离成反比 B. 极板面积成反比，与极板间距离成正比 C. 极板面积无关 D. 极板间电压有关 【答案】A 【解析】平行板电容器的电容量C与极板面积S成正比，与极板间距离d成反比，与介质的介电常数ε成正比。 6. 平行板电容器的电容量为C，若将极板面积增大为原来的2倍，极板间距离不变，则电容量变为（ 　） A. C/2 B. C C. 2C D. 4C 【答案】C 【解析】由C=εS/d可知，S增大为2倍，C也增大为2倍，即=2C。 7. 平行板电容器的电容量为C，若将极板间距离增大为原来的2倍，极板面积不变，则电容量变为（ 　） A. C/2 B. C C. 2C D. 4C 【答案】A 【解析】由C=εS/d可知，d增大为2倍，C变为原来的1/2，即=C/2。 8. 电容器能够储存电荷的根本原因是（　 ） A. 极板上有自由电子 B. 极板间的绝缘介质能阻止电荷中和 C. 极板面积很大 D. 极板间的距离很小 【答案】B 【解析】电容器能够储存电荷是因为极板间的绝缘介质（或空气）能阻止正负电荷中和，使电荷得以在极板上积累。 9. 电容器在充电过程中，极板上的电荷量（ 　） A. 逐渐增多 B. 逐渐减少 C. 保持不变 D. 先增多后减少 【答案】A 【解析】电容器在充电过程中，极板上的电荷量从零开始逐渐增多，最终达到稳定值Q=CU。 10. 电容器在充电过程中，电路中的电流（　 ） A. 逐渐增大 B. 逐渐减小 C. 保持不变 D. 先减小后增大 【答案】B 【解析】电容器在充电过程中，充电电流从最大值逐渐减小，最终趋近于零。充电开始时电流最大，结束时电流为零。 11. 电容器在充电完成后，电路中的电流（　 ） A. 最大 B. 为零 C. 保持不变 D. 为负值 【答案】B 【解析】充电完成后，电路中的电流为零。电容器相当于开路。 12. 下列关于电容器在直流电路中的特性，说法正确的是（ 　） A. 电容器对直流电有导通作用 B. 电容器在直流电路中相当于开路 C. 电容器在直流电路中相当于短路 D. 电容器对直流电有放大作用 【答案】B 【解析】电容器在直流电路中相当于开路（隔直作用），因为直流电不能通过电容器。 13. 电容器在交流电路中的特性是（ 　） A. 不能通过交流电 B. 能通过交流电，但不能通过直流电 C. 能通过直流电，但不能通过交流电 D. 对直流电和交流电的作用相同 【答案】B 【解析】电容器能通过交流电（通交作用），但不能通过直流电（隔直作用）。这是电容器的重要特性之一。 14. 一个电容器的电容为10μF，两端电压为20V时，极板上储存的电荷量为（ 　） A. 2C B. 0.02C C. 200μC D. 0.2C 【答案】C 【解析】Q = CU = 10×10⁻⁶F × 20V = 200×10⁻⁶C = 200μC。 15. 在两个极板间加入绝缘介质后，电容器的电容量将（ 　） A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 不确定 【答案】A 【解析】在两极板间加入绝缘介质（相对介电常数εᵣ＞1）后，电容量增大为原来的εᵣ倍。 二、判断题（每小题2分，共20分。正确打“√”，错误打“×”） 1. 电容器的电容量与极板上的电荷量成正比，与两极板间的电压成反比。（ 　） 【答案】× 【解析】电容量是电容器本身的性质，由极板面积、极板间距离和介质性质决定，与电荷量和电压无关。 2. 电容的单位法拉（F）是很大的单位，常用微法（μF）和皮法（pF）作为辅助单位。（　 ） 【答案】√ 【解析】法拉（F）是很大的单位，实际中常用微法（μF，10⁻⁶F）和皮法（pF，10⁻¹²F）。 3. 电容器是由两块金属极板和中间的绝缘介质组成的。（　 ） 【答案】√ 【解析】电容器由两块金属极板和中间的绝缘介质组成。介质可以是空气、云母、陶瓷等。 4. 在电压不变的情况下，增大电容器的极板面积，电容量减小。（　 ） 【答案】× 【解析】由C=εS/d可知，极板面积越大，电容量越大，而不是减小。 5. 电容器在充电过程中，极板间的电压逐渐增大，最后等于电源电压。（　 ） 【答案】√ 【解析】电容器在充电过程中，极板间的电压逐渐增大，最终等于电源电压。 6. 电容器在直流电路中相当于短路。（ ） 【答案】× 【解析】电容器在直流电路中相当于开路，而不是短路。 7. 电容器在充电完成后，电路中的电流变为零。（ ） 【答案】√ 【解析】充电完成后，电路中的电流变为零。 8. 电容器能够“隔直通交”，即能够阻止直流电通过，而能够通过交流电。（ ） 【答案】√ 【解析】电容器具有“隔直通交”的特性，即能够阻止直流电通过，而能够通过交流电。 9. 两极板间的距离越小，电容器的电容量越大。（ ） 【答案】√ 【解析】由C=εS/d可知，极板间距离越小，电容量越大。 10. 电容器的电容量与极板间所加的电压有关。（ ） 【答案】× 【解析】电容器的电容量是本身的固有参数，与所加电压无关。 三、简答题（共12 分） 1. 请写出电容的定义、符号和单位，并写出平行板电容器电容的计算公式及各物理量的含义。（6 分） 【答案】 （一）电容的定义（2分） 电容是表征电容器储存电荷能力的物理量。其定义是：电容器所带的电荷量Q与两极板间的电压U之比，即C = Q/U。用字母C表示，单位是法拉（F） 。 （二）平行板电容器电容的计算公式（4分） 其中： C——电容量，单位F ε——极板间介质的介电常数，（F/m）， 为相对介电常数， 为真空介电常数（8.85×10⁻¹²F/m） S——极板的正对面积，单位m² d——两极板间的距离，单位m 评分标准：定义完整：Q/U的关系1分，符号和单位1分；公式正确2分，各物理量含义2分 2. 请简述电容器的工作过程（包括充电和放电），并说明电容器在直流电路和交流电路中的不同特性。（6 分） 【答案】 （一）充电过程（2分） 将电容器接到电源两端，电源电压使电荷在电场力作用下定向移动，正电荷聚集在正极板，负电荷聚集在负极板。充电电流从最大值逐渐减小到零，极板电压从零逐渐增大到电源电压。充电完成后，电容器储存了电场能。 （二）放电过程（2分） 将充电后的电容器两极板用导线连接，正极板上的正电荷通过导线移向负极板，与负电荷中和。放电电流从最大值逐渐减小到零，极板电压逐渐减小到零，储存的电场能释放出来。 （三）在直流电路和交流电路中的特性（2分） 直流电路：电容器相当于开路（隔直），稳定后无电流通过。 交流电路：电容器能通过交流电（通交），因为交流电的电压不断变化，电容器不断进行充放电。 评分标准：充电过程完整2分；放电过程完整2分；直流特性1分，交流特性1分 四、计算题（共 18 分） 1. （8分）一个平行板电容器，极板面积为0.02m²，极板间距离为0.5mm，极板间介质的相对介电常数εᵣ=7（真空介电常数ε₀=8.85×10⁻¹²F/m）。 （1）求该电容器的电容量（单位：F和μF）；（6分） （2）若该电容器充电到电压U=100V，求极板上储存的电荷量Q。（2分） 【答案】 （1）求电容量（6分） 已知：S = 0.02m²，d = 0.5mm = 0.5×10⁻³m = 5×10⁻⁴m，εᵣ=7 （2）求电荷量（2分） 评分标准： 第（1）问：公式正确2分，单位换算正确2分，计算正确2分；第（2）问：公式正确1分，结果1分 2. （10分）一个电容器C=4μF，在t=0时开始充电，通过串联电阻R=2kΩ接到E=10V的直流电源上。已知充电过程中电流按指数规律下降。 （1）充电开始时（t=0）的电流I₀；（4分） （2）充电结束时电路中的电流（4分）； （3）该电容器充电完成后储存的电荷量Q。（2分） 【答案】 （1）充电开始时的电流（4分） t=0时，电容器电压为零，相当于短路，故： （2）充电结束时的电流（4分） 充电完成时，电容器相当于开路，电流为：I∞=0A （3）充电完成后储存的电荷量（2分） 评分标准： 第（1）问：公式正确2分，计算2分；第（2）问：结果正确4分；第（3）问：公式正确1分，结果1分 五、综合应用题（共 20 分） 1. 某同学在电工实训中研究电容器的充电过程。实验电路如下：直流电源E=12V，电阻R=1kΩ，电容器C=100μF，开关S。开始时开关断开，电容器初始电荷为零。 请回答以下问题： （1）当开关S闭合瞬间，电路中的电流为多少？此时电容器两端的电压为多少？（6分） （2）随着充电时间的延长，电路中的电流和电容器两端的电压如何变化？（4分） （3）当充电完成后，电容器两端的电压为多少？电路中的电流为多少？（4分） （4）如果将电容器C由100μF换成200μF，其他条件不变，重新充电至完成，哪种情况下储存的电荷量更多？为什么？（6分） 【答案】 （1）开关闭合瞬间（6分） 开关闭合瞬间，电容器尚未充电，其两端电压为零（3分）。 根据欧姆定律，电路中的电流为： 电容器两端电压：UC=0V（3分） （2）随着充电时间的延长（4分） 电流变化：充电电流从初始最大值（12mA）逐渐减小，最终趋近于零（2分）。 电压变化：电容器两端的电压从零逐渐增大，最终趋近于电源电压（12V）（2分）。 （3）充电完成后（4分） 电容器两端电压：UC=12V（等于电源电压）（2分） 电路中的电流：I=0A（2分） （4）电荷量的比较（6分） 100μF时： 200μF时： 结论：200μF电容器储存的电荷量更多（2分）。 原因：由公式Q = CU可知，在电压U相同的情况下，电容量C越大，储存的电荷量Q就越多（2分）。电容是表征电容器储存电荷能力的物理量，电容量大的电容器能储存更多的电荷（2分）。 评分标准： 第（1）问：闭合瞬间电流计算3分，电压判断3分；第（2）问：电流变化趋势2分，电压变化趋势2分；第（3）问：电压值2分，电流值2分；第（4）问：两种电容的电荷量计算各1分，结论2分，原因分析2分 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 $