内蒙古（对口招生）机电类 《电工技术基础与技能》项目五任务四 45分钟专题训练卷

内蒙古（对口招生）机电类《电工技术基础与技能》45分钟专题训练卷专辑，共205份试卷。试卷命题与高考紧密相关，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机电类理论知识，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机电类高考的学生。 与本专辑配套的还有内蒙古对口招生考试《机械基础》《机械制图》《电器及PLC控制技术》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 内蒙古（对口招生）机电类 《电工技术基础与技能》 项目五：电容 任务四：电容器的充电和放电 时间：45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2分，共40分） 1. 以下哪个应用领域最有可能使用双层超级电容器（ ） A. 电源管理系统 B. 传感器电路 C. 数字电路 D. 通信系统 2. 在含有电容器的电路中，电容器在充、放电过程中，流过电容器所在支路中的电流和电容器两端的电压各呈何种特性变化？电容器充放电的快慢与什么因素有关？（ ） A. 线性、非线性，电容器容量大小 B. 非线性、线性，时间常数τ C. 非线性、非线性，电容器容量大小 D. 非线性、非线性，时间常数τ 3. 电路如图所示，已知E=12V，，，F，30F，当S接通后，则在电容两极板间的电压为（ ） A. 2V B. 6V C. 1V D. 3V 4. 电容器充电时，电场能（ ） A. 逐渐增大 B. 逐渐减小 C. 保持不变 D. 先增大后减小 5. 一个电容器的时间常数为τ。如果电容的电容量加倍，新的时间常数是多少（ ） A. τ B. 2τ C. τ/2 D. τ/4 6. 一个平行板电容器的电容为2μF，充电电压为12V，求充电电流的大小（ ） A. 0.5A B. 1A C. 2A D. 6A 7. 在如图所示的电路中，，，在开关和都断开的情况下，分别给和充电。使，，然后接通和，则为（ ） A. 10V B. 5V C. 2.5V D. 0V 8. 充电电容器时，电容器内的电场能量主要来源于：（ ） A. 电压 B. 电流 C. 电荷 D. 电阻 9. 当一个电容器完全充电后，断开开关且电容器无放电通路时，会发生什么（ ） A. 电容器迅速放电 B. 电容器保持其电荷不变 C. 电容器电压立刻跌至零 D. 电容器电压缓慢增加 10. 在图中，已知，当单独对充电达端电压U后，闭合S与未充电的连成闭合回路，则两端的电压将变为（ ） A. B. C. D. U 11. 电容器在电路中的充电过程中，充电电流随时间的变化曲线通常呈现怎样的趋势（ ） A. 指数下降到零 B. 线性增加 C. 指数增加 D. 指数下降 12. 在充电过程中，电容器两端的电势差随时间的变化情况是：（ ） A. 先增大后减小 B. 逐渐减小 C. 保持不变 D. 逐渐增大 13. 电容器放电过程中，电容器内的电荷会？（ ） A. 保持不变 B. 增加 C. 减少 D. 先增加后减少 14. 在如图所示的电路中，，。将闭合，待电路稳定后，电容器C中容纳一定的电荷，然后将也闭合，则电容器C中的电荷将（ ） A. 增加 B. 减少 C. 不变 D. 无法判断 15. 在电容器放电的过程中，电容器的哪个物理量会保持不变？（ ） A. 电容 B. 电流 C. 电势差 D. 电阻 16. 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______密切有关。（ ） 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 17. 如图所示三个电容器、、，若，则它们的储能之比（ ） A. 2：1：6 B. 3：6：4 C. 4：6：3 D. 6：1：2 18. 将未充电的电容器经电阻接入直流电源后，在充电开始瞬间，电路中的充电电流通常（ ） A. 达到最大值后逐渐减小 B. 达到最小值后逐渐增大 C. 始终保持额定值不变 D. 先增大后保持不变 19. 某电容器经限流电阻接入直流电源进行充电，充电过程中电容器两端的电压将（ ） A. 由零逐渐升高并趋于电源电压 B. 由零逐渐降低并趋于零值 C. 保持电源电压并持续不变 D. 保持零电压并持续不变 20. 已充电的电容器通过电阻放电时，流过电阻的放电电流将（ ） A. 由小逐渐增大至稳定值 B. 由大逐渐减小至零值 C. 保持额定电流不变化 D. 由零逐渐增大至最大值 二、填空题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 当电容器充电时，电容器两端的电压______，电容器中的电荷______。 22. 电容器充电时，______的读数由大变小。 23. 当RC电路中的电容器充电时间达到______个时间常数后，电容器已经充满到约99.3%的最终充电量。 24. 电容器______的过程就是电容器聚集电荷的过程。 25. 电容器放电时，______ 电流方向与刚才充电方向相反。 26. 在电容器充电电路中，已知电容C＝1μF，在时间间隔为0.01s内，电容器上的电压从2V升高到12V，那么在这段时间内电容器的充电电流为______，如果在时间间隔0.1s内，电容器上的电压升高10V，则充电电流为______。 27. 电容器充电过程中，电流逐渐______，电压逐渐______。 28. 电容器放电时，开始______示为E，逐渐下降，直至为0。 29. 有一电容为50μF的电容器，通过电阻R放电，放电过程中，电阻吸收的能量为5J，放电时的最大电流为0.5A，那么电容器未放电前所储存的电场能量为______，刚放电时，电容两端的电压为______，电阻R的值为______。 30. 电容器通过电阻放电时，极板上储存的电荷量会随时间逐渐______。 三、判断题（本大题共10小题，每题1分，共10分） 31. 电容器充、放电时，电流的变化曲线一定是对称的。（ ） 32. 电容器放电的时间常数由电容器的电容和电路中的电阻共同决定。（ ） 33. 电容器充放电过程中，有充放电电流，所以有电荷通过电容器绝缘介质。（ ） 34. 电容器充电时，电流逐渐增大，电压也逐渐增大。（ ） 35. 图为RC电路的充电时，和i的时间变化曲线（ ） 36. 随着电容器端电压的增加，电流会越来越大。（ ） 37. 电容器的充电过程就是电容器存储电荷和电场能的过程。（ ） 38. 同一个电路中，电容充、放电的时间常数是一样的。（ ） 39. 在电容器充电过程中，电路中的电流是增大的有规律变化；而在放电过程中，电路中的电流是减小的有规律变化。（ ） 40. 电容器放电时，其两端的电压会逐渐减小到零。（ ） 四、简答题（本大题共4小题，每题5分，共20分） 41. 简述什么是放电 42. 如图所示电路，已知电阻，，，。求电容器两端的电压和极板上的电荷量。 43. 电容器的充电和放电过程中，时间常数的作用是什么？简要说明其在电容器充放电过程中的重要性。 44. 某设备的直流控制电路中，电容器通过电阻接入电源后充电，随后断开电源并通过另一电阻放电。简述电容器在充电和放电两个阶段中，电容器两端电压及电路电流的变化规律。 五、综合应用题（本大题共1小题，每题10分，共10分） 45. 某自动控制柜采用 12 V 直流电源、2.0 kΩ 限流电阻和 1000 μF 电容器组成延时充电电路。接通电源后，维修技师需检测电容器的充电状态。已知充电规律为 。（1）计算该电路的时间常数，并计算接通电源 1 s 后电容器两端电压及储存的电荷量。（2）接通电源 10 s 后，实测电容器两端电压为 11.9 V。判断电容器是否已基本充满电，并说明依据。（3）若接通电源较长时间后，电容器两端电压始终接近 0 V，分析两种可能原因，并提出相应检查措施。 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 $ 内蒙古（对口招生）机电类《电工技术基础与技能》45分钟专题训练卷专辑，共205份试卷。试卷命题与高考紧密相关，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机电类理论知识，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机电类高考的学生。 与本专辑配套的还有内蒙古对口招生考试《机械基础》《机械制图》《电器及PLC控制技术》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 内蒙古（对口招生）机电类 《电工技术基础与技能》 项目五：电容 任务四：电容器的充电和放电 时间：45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2分，共40分） 1. 以下哪个应用领域最有可能使用双层超级电容器（ ） A. 电源管理系统 B. 传感器电路 C. 数字电路 D. 通信系统 【答案】A 【解析】双层超级电容器常用于需要高能量存储和短时间放电的应用，如电源管理系统。 2. 在含有电容器的电路中，电容器在充、放电过程中，流过电容器所在支路中的电流和电容器两端的电压各呈何种特性变化？电容器充放电的快慢与什么因素有关？（ ） A. 线性、非线性，电容器容量大小 B. 非线性、线性，时间常数τ C. 非线性、非线性，电容器容量大小 D. 非线性、非线性，时间常数τ 【答案】D 【解析】电容器充、放电时，支路电流和电容器两端电压均按指数规律作非线性变化，变化快慢由时间常数τ＝RC决定。 3. 电路如图所示，已知E=12V，，，F，30F，当S接通后，则在电容两极板间的电压为（ ） A. 2V B. 6V C. 1V D. 3V 【答案】B 4. 电容器充电时，电场能（ ） A. 逐渐增大 B. 逐渐减小 C. 保持不变 D. 先增大后减小 【答案】A 【解析】电容器充电时，电荷量增加，电压升高，根据可得电场能逐渐增大。故选A。 5. 一个电容器的时间常数为τ。如果电容的电容量加倍，新的时间常数是多少（ ） A. τ B. 2τ C. τ/2 D. τ/4 【答案】B 【解析】时间常数为τ=RC。在电阻R保持不变时，电容量加倍为2C，则新的时间常数为τ'=R×2C=2RC=2τ。因此选B。 6. 一个平行板电容器的电容为2μF，充电电压为12V，求充电电流的大小（ ） A. 0.5A B. 1A C. 2A D. 6A 【答案】无法确定（题目缺少充电回路电阻、充电方式或充电时刻等条件）。 【解析】对于电阻R串联的RC充电电路，充电电流为i(t)=U/R×e^(-t/(RC))，初始电流为U/R。题目只给出C=2μF和U=12V，未给出R或充电时间，因而无法计算充电电流。 7. 在如图所示的电路中，，，在开关和都断开的情况下，分别给和充电。使，，然后接通和，则为（ ） A. 10V B. 5V C. 2.5V D. 0V 【答案】C 8. 充电电容器时，电容器内的电场能量主要来源于：（ ） A. 电压 B. 电流 C. 电荷 D. 电阻 【答案】A 【解析】电容器充电时，外部电源通过电压驱动电流做功，将能量储存在电容器的电场中。其储能为W=1/2CU2。因此，电场能量主要由电源电压提供，选A。 9. 当一个电容器完全充电后，断开开关且电容器无放电通路时，会发生什么（ ） A. 电容器迅速放电 B. 电容器保持其电荷不变 C. 电容器电压立刻跌至零 D. 电容器电压缓慢增加 【答案】B 【解析】电容器完全充电后，若断开开关使其与外电路隔离，且不存在放电通路，则电容器极板上的电荷不能经外电路流失，电容器两端电压也近似保持不变。实际电容器会因漏电和自放电而缓慢损失电荷。因此选B。 10. 在图中，已知，当单独对充电达端电压U后，闭合S与未充电的连成闭合回路，则两端的电压将变为（ ） A. B. C. D. U 【答案】C 11. 电容器在电路中的充电过程中，充电电流随时间的变化曲线通常呈现怎样的趋势（ ） A. 指数下降到零 B. 线性增加 C. 指数增加 D. 指数下降 【答案】D 【解析】在RC充电电路中，充电电流为i(t)=U/R×e^(-t/(RC))。电流在开始时最大，随后按指数规律逐渐减小，并在t趋于无穷大时趋近于零；不会在有限时间内恰好等于零。因此选D。 12. 在充电过程中，电容器两端的电势差随时间的变化情况是：（ ） A. 先增大后减小 B. 逐渐减小 C. 保持不变 D. 逐渐增大 【答案】D 【解析】充电过程中，电容器两端的电势差逐渐增大，直到等于电源电压。 13. 电容器放电过程中，电容器内的电荷会？（ ） A. 保持不变 B. 增加 C. 减少 D. 先增加后减少 【答案】C 【解析】电容器放电时，极板上的电荷经放电回路逐渐中和，电荷量的绝对值随时间减小。在RC放电电路中，q(t)=Q0e^(-t/(RC))，因此电容器上的电荷逐渐减少，选C。 14. 在如图所示的电路中，，。将闭合，待电路稳定后，电容器C中容纳一定的电荷，然后将也闭合，则电容器C中的电荷将（ ） A. 增加 B. 减少 C. 不变 D. 无法判断 【答案】B 15. 在电容器放电的过程中，电容器的哪个物理量会保持不变？（ ） A. 电容 B. 电流 C. 电势差 D. 电阻 【答案】A 【解析】电容器放电时，储存的电荷量逐渐减少，两端电压（电势差）逐渐降低，放电电流也随时间变化。电容C由电容器的结构和介质决定，在通常条件下保持不变。故选A。 16. 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______密切有关。（ ） 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 17. 如图所示三个电容器、、，若，则它们的储能之比（ ） A. 2：1：6 B. 3：6：4 C. 4：6：3 D. 6：1：2 【答案】A 18. 将未充电的电容器经电阻接入直流电源后，在充电开始瞬间，电路中的充电电流通常（ ） A. 达到最大值后逐渐减小 B. 达到最小值后逐渐增大 C. 始终保持额定值不变 D. 先增大后保持不变 【答案】A 【解析】未充电时电容器两端电压为零，电阻上分得的电压最大，因此充电电流最大。随着电容器两端电压逐渐升高，充电电流会逐渐减小。 19. 某电容器经限流电阻接入直流电源进行充电，充电过程中电容器两端的电压将（ ） A. 由零逐渐升高并趋于电源电压 B. 由零逐渐降低并趋于零值 C. 保持电源电压并持续不变 D. 保持零电压并持续不变 【答案】A 【解析】电容器充电时，极板上积累的电荷量逐渐增多，电容器两端电压逐渐升高。充电稳定后，电容器两端电压接近电源电压。 20. 已充电的电容器通过电阻放电时，流过电阻的放电电流将（ ） A. 由小逐渐增大至稳定值 B. 由大逐渐减小至零值 C. 保持额定电流不变化 D. 由零逐渐增大至最大值 【答案】B 【解析】放电开始时，电容器两端电压较高，放电电流较大。随着储存电荷逐渐减少，电容器两端电压降低，放电电流最终减小到零。 二、填空题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 当电容器充电时，电容器两端的电压______，电容器中的电荷______。 【答案】① 增加 ② 增加 【解析】在充电过程中，电容器接通电源后，电压逐渐增加，电容器内的电荷也逐渐增加。 22. 电容器充电时，______的读数由大变小。 23. 当RC电路中的电容器充电时间达到______个时间常数后，电容器已经充满到约99.3%的最终充电量。 【答案】5 【解析】RC电路充电时，电容器电荷量随时间的关系为Q=Q0(1-e^{-t/})，其中=RC。当t=5，Q=Q0(1-0.993Q0，即达到最终充电量的约99.3%。因此填5。 24. 电容器______的过程就是电容器聚集电荷的过程。 【答案】充电 【解析】电容器充电的过程就是电容器聚集电荷的过程。 25. 电容器放电时，______ 电流方向与刚才充电方向相反。 26. 在电容器充电电路中，已知电容C＝1μF，在时间间隔为0.01s内，电容器上的电压从2V升高到12V，那么在这段时间内电容器的充电电流为______，如果在时间间隔0.1s内，电容器上的电压升高10V，则充电电流为______。 【答案】① 1mA ② 0.1mA 【解析】由计算。第一段中；第二段中。 27. 电容器充电过程中，电流逐渐______，电压逐渐______。 【答案】① 减小， ② 增大 【解析】在充电开始时，电源与电容之间的电压差较大，所以充电电流较大。随着充电的进行，电容两端的电压不断升高，与电源电压的差值逐渐减小，因此充电电流逐渐减小，当电容两端电压等于电源电压时，充电电流减小到零。 Q=CU，随着电荷量的不断增加，电容C是定值，所以U会逐渐增大，直到电容两端电压等于电源电压，充电过程结束。 28. 电容器放电时，开始______示为E，逐渐下降，直至为0。 29. 有一电容为50μF的电容器，通过电阻R放电，放电过程中，电阻吸收的能量为5J，放电时的最大电流为0.5A，那么电容器未放电前所储存的电场能量为______，刚放电时，电容两端的电压为______，电阻R的值为______。 【答案】① 5J ② 447.2V ③ 894.4Ω 【解析】电阻吸收的能量等于电容器初始储能，故。由得 。刚放电时，故。 30. 电容器通过电阻放电时，极板上储存的电荷量会随时间逐渐______。 【答案】减少 【解析】放电过程中，电容器极板上的正、负电荷经外电路中和，极板所带电荷量逐渐减少，最终接近零。 三、判断题（本大题共10小题，每题1分，共10分） 31. 电容器充、放电时，电流的变化曲线一定是对称的。（ ） 【答案】错误 【解析】一般情况下，充、放电时的电流变化曲线不是对称的。故表述错误。 32. 电容器放电的时间常数由电容器的电容和电路中的电阻共同决定。（ ） 【答案】正确 【解析】电容器放电的时间常数 τ = RC，其中 R 为电路中的电阻， C 为电容器的电容。 33. 电容器充放电过程中，有充放电电流，所以有电荷通过电容器绝缘介质。（ ） 【答案】错误 【解析】充、放电电流是外电路中的传导电流，电容器绝缘介质中没有电荷穿过，只有电场变化形成的位移电流。 34. 电容器充电时，电流逐渐增大，电压也逐渐增大。（ ） 【答案】错误 【解析】电容器充电时，电流逐渐减小，电压逐渐增大。故表述错误。 35. 图为RC电路的充电时，和i的时间变化曲线（ ） 【答案】正确 36. 随着电容器端电压的增加，电流会越来越大。（ ） 【答案】错误 【解析】电容器电流，取决于端电压的变化率。充电时端电压逐渐增大，而电流通常逐渐减小。 37. 电容器的充电过程就是电容器存储电荷和电场能的过程。（ ） 【答案】正确 【解析】电容器是储存电荷和电场能的元件。电容器的充电过程，就是电容器储存电荷和电场能的过程，故正确。 38. 同一个电路中，电容充、放电的时间常数是一样的。（ ） 【答案】错误 【解析】时间常数由电容C和电容器所接回路的等效电阻R决定，即。充电与放电回路的等效电阻可能不同，时间常数不一定相同。 39. 在电容器充电过程中，电路中的电流是增大的有规律变化；而在放电过程中，电路中的电流是减小的有规律变化。（ ） 【答案】错误 【解析】电容器充电时，电路电流由大逐渐减小；放电时，电流的大小也由大逐渐减小。因此题述“充电电流增大”错误。 40. 电容器放电时，其两端的电压会逐渐减小到零。（ ） 【答案】正确 【解析】电容器经电阻放电时，其端电压满足 uC=U0。随着放电时间增加，指数项逐渐减小，电容器两端电压逐渐趋近于零。因此题干表述正确。 四、简答题（本大题共4小题，每题5分，共20分） 41. 简述什么是放电 【答案】电容器两极板所带正负电荷中和的过程叫做电容器的放电。 【解析】放电是电容器通过外电路释放原来储存电荷和电场能的过程。放电时，两极板上的正、负电荷经外电路运动并逐渐中和，电容器两端电压逐渐降低，直至接近零。 42. 如图所示电路，已知电阻，，，。求电容器两端的电压和极板上的电荷量。 【答案】8V 43. 电容器的充电和放电过程中，时间常数的作用是什么？简要说明其在电容器充放电过程中的重要性。 【答案】时间常数τ是表征电容器充、放电快慢的重要参数，τ=，其中为电容器所接回路的等效电阻。τ越大，充、放电过程越慢。对于初始未充电、经电阻由直流电源E充电的电路，uC(t)=E(1-)，i(t)=I0e^{-t/τ)。当t=τ时，电容器电压为uC=E(1-1/e)≈0.632E，充电电流降为初始电流的1/e≈36.8%。放电时，uC(t)=U0e^{-t/τ)，电压及电流大小均降为初始值的1/e。通常经过约5τ后，电容器电压已接近最终值，因此τ决定了电路响应和延时的时间尺度。 【解析】时间常数由电容器所接回路的等效电阻和电容量共同决定，即τ=。充电时，若电容器初始电压为0、最终充电电压为E，则uC(t)=E(1-)；代入t=τ，得uC=E(1-1/e)≈0.632E。此时充电电流i(t)=I0=I0/e。放电时，uC(t)=U0e^{-t/τ)，故t=τ时电压和电流大小均为初始值的1/e。由此可知，τ越大，电容器达到稳定状态所需时间越长。 44. 某设备的直流控制电路中，电容器通过电阻接入电源后充电，随后断开电源并通过另一电阻放电。简述电容器在充电和放电两个阶段中，电容器两端电压及电路电流的变化规律。 【答案】（1）充电开始时，电容器两端电压较低，充电电流较大。 （2）充电过程中，电容器两端电压逐渐升高，充电电流逐渐减小；充电稳定后，电流接近零。 （3）放电开始时，电容器两端电压较高，放电电流较大；随着电荷释放，电压和放电电流均逐渐减小，最终接近零。 【解析】本题考查电容器充、放电过程中的电压和电流变化。电容器在充电时逐步储存电荷，在放电时逐步释放电荷，两个过程中电流均由较大值逐渐减小。 五、综合应用题（本大题共1小题，每题10分，共10分） 45. 某自动控制柜采用 12 V 直流电源、2.0 kΩ 限流电阻和 1000 μF 电容器组成延时充电电路。接通电源后，维修技师需检测电容器的充电状态。已知充电规律为 。（1）计算该电路的时间常数，并计算接通电源 1 s 后电容器两端电压及储存的电荷量。（2）接通电源 10 s 后，实测电容器两端电压为 11.9 V。判断电容器是否已基本充满电，并说明依据。（3）若接通电源较长时间后，电容器两端电压始终接近 0 V，分析两种可能原因，并提出相应检查措施。 【答案】（1）。时间常数为 。。。（2）电容器已基本充满电。10 s 为 5 个时间常数，此时理论电压为 ，与实测值基本一致。（3）限流电阻或导线开路时，电容器不能获得充电电流，应检查电阻阻值和线路通断。电容器漏电或击穿时，电压不能建立，应断电后检测电容器绝缘性能，必要时更换。 【解析】C=0.001 F，τ=RC=2 s。1 s后uC=12(1-e^-0.5)≈4.72 V，Q=CuC≈4.72 mC。10 s=5τ，理论值约11.92 V，与实测11.9 V一致，已基本充满。若电压近0，查电阻、导线开路；再查电容漏电或击穿，必要时更换。 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 $