山东省（春季高考）电气技术类 《电工技术基础与技能》项目十一任务一 45分钟专题训练卷

山东省（春季高考）电气技术类《电工技术基础与技能》45分钟专题训练卷专辑，共155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电气技术类理论知识，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电气技术类高考的学生。 与本专辑配套的还有山东省春季高考考试《电子技术基础与技能》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 山东省（春季高考）电气技术类 《电工技术基础与技能》 项目十一：电容 任务一：电容器的充电 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. 电容器的充电过程中，电容器两端的电压会？（ ） A. 保持不变 B. 增加 C. 减少 D. 先增加后减少 2. 电容器充电过程中，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 3. 电路如图所示，电容两端的电压为（ ） A. 9V B. 0 C. 1 D. 10V 4. 一个电容器在充电过程中，如果电源电压突然减小，那么电容器上的电压会怎样变化（ ） A. 逐渐减小至零 B. 保持不变 C. 瞬间减少至零 D. 逐渐增加至最大值 5. 在电容器充电过程中，电容器上的电压与时间的关系一般呈现怎样的曲线（ ） A. 指数增长 B. 线性增长 C. 指数下降 D. 阶梯增长 6. 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 - 7. 如图所示，已知，充过电，电压为，未充过电。若将S合上，则电容器两端的电压为（ ） A. B. C. D. 8. 当一个电容器充电至其稳态值时，电流的变化关系是什么（ ） A. 一直增加直至充满 B. 一直保持恒定 C. 先快后慢，最终稳定 D. 先减少后增加，最终稳定 9. 将未充电的电容器经电阻接到直流电源后，在充电过程中，电容器两端电压的变化规律是（ ） A. 由零逐渐增大并趋近电源电压 B. 由电源电压逐渐减小至零 C. 始终保持零且电流逐渐减小 D. 始终保持恒定且电流逐渐增大 10. 电源的电动势E、电容量为、电容连接成图所示的电路先将开关S接到1处，充满电后再将开关接至2处，则充电后带电量是（ ） A. B. C. D. 11. RC电路在充电过程中，5τ后电容器的电压大约是初始电压的多少（ ） A. 50% B. 100% C. 63% D. 99% 12. 在电阻电容充电电路中，电源电压为12 V，电阻为2 kΩ，电容为500 μF。接通电源经过一个时间常数后，电容器两端电压约为（ ） A. 4.4 V B. 6.0 V C. 7.6 V D. 10.4 V 13. 一只原来未充电的电容器通过限流电阻接入直流电源的瞬间，电容器两端的电压应为（ ） A. 接近零伏 B. 接近电源电压 C. 高于电源电压 D. 随电阻阻值而定 14. 电路如图所示，已知C=20μF，C=5μF，电容在500V的电压充电后，当S闭合后两端电压为（ ） A. 100 V B. 400 V C. 500 D. 250 V 15. 在电容器充电开始到结束的过程中，其两端电压，充电电流。（ ） A. 增大，增大 B. 增大，减小 C. 减小，增大 D. 减小，减小 16. 电容器的充电时间与电阻值成什么关系（ ） A. 正比 B. 反比 C. 无关 D. 对数关系 17. 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 18. 如果一个电容器的电容增加，那么充电所需的时间会：（ ） A. 增加 B. 减少 C. 保持不变 D. 先增加后减少 19. 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 20. 在一个RC电路中，增加电阻的值会如何影响电容充电的速度（ ） A. 取决于电容的值 B. 减少 C. 不变 D. 增加 二、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 21. 论述电容器的充电过程有什么规律？ 22. 简述什么是充电 23. 在由直流电源、电阻和电容器组成的串联充电电路中，闭合开关后，简述电容器电压和充电电流从开始充电到充电结束的变化过程。 三、计算题（本大题共3小题，每题6分，共18分） 24. 在直流稳压电源 、电阻 、电容 串联的充电电路中，开关接通前电容器未带电。求：（1）电路的时间常数 。（2）接通电源后经过 时电容器两端的电压 。（3）此时充电电流 的大小。 25. 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。 26. 某自动控制装置采用 直流电源给电容器充电，充电电阻 ，电容 。当电容器电压达到 时，电压检测电路动作。开关闭合前电容器完全放电。求：（1）该充电电路的时间常数 。（2）开关闭合 后，电容器两端电压 及充电电流 。（3）电压检测电路从开关闭合到动作所需的时间 。 四、综合应用题（本大题共3小题，每题10分，共30分） 27. 某自动化设备的控制柜中，24 V 直流电源通过限流电阻为储能电容器充电。已知电容器电容量为 ，限流电阻阻值为 ，电容器初始未充电，忽略电源内阻。（1）计算该充电电路的时间常数，并求通电 后电容器两端电压和充电电流。（2）若控制系统要求电容器电压达到 后才能投入工作，通电 时是否满足要求？（3）若需缩短电容器的充电时间，应如何调整限流电阻？说明调整时应注意的问题。 28. 电容器A和B的电容分别为，，分别充电到，，然后用导线把它们连接起来。求下列两种连接方式中迁移的电荷量： （1）正向连接，如图（a）所示； （2）反向连接，如图（b）所示。 29. 某设备的通电延时指示电路采用电阻和电容器组成充电支路。电源电压为 ，充电电阻为 ，电容器电容量为 ，电容器初始电压为零。指示电路要求电容器电压达到 后，后续控制部分才能动作。（1）计算该电路的时间常数，并求电容器充电 后的端电压和所储存的电荷量。（2）计算充电 后电容器的端电压，判断后续控制部分能否动作。（3）维修时发现通电较长时间后电容器端电压始终为零，写出两项应重点检查的故障原因。 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）电气技术类《电工技术基础与技能》45分钟专题训练卷专辑，共155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电气技术类理论知识，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电气技术类高考的学生。 与本专辑配套的还有山东省春季高考考试《电子技术基础与技能》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 山东省（春季高考）电气技术类 《电工技术基础与技能》 项目十一：电容 任务一：电容器的充电 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. 电容器的充电过程中，电容器两端的电压会？（ ） A. 保持不变 B. 增加 C. 减少 D. 先增加后减少 【答案】B 【解析】电容器充电过程中，两端的电压会增加。 2. 电容器充电过程中，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】B 【解析】电容器充电过程中，内部电荷会增加。 3. 电路如图所示，电容两端的电压为（ ） A. 9V B. 0 C. 1 D. 10V 【答案】A 4. 一个电容器在充电过程中，如果电源电压突然减小，那么电容器上的电压会怎样变化（ ） A. 逐渐减小至零 B. 保持不变 C. 瞬间减少至零 D. 逐渐增加至最大值 【答案】C 【解析】电容器两端电压不能发生突变。电源电压突然减小时，电容器两端电压在瞬间仍保持变化前的数值，随后通过电路放电而逐渐减小，最终趋近于新的电源电压。现有选项均不符合该过程。 5. 在电容器充电过程中，电容器上的电压与时间的关系一般呈现怎样的曲线（ ） A. 指数增长 B. 线性增长 C. 指数下降 D. 阶梯增长 【答案】A 【解析】在充电过程中，电容器上的电压一般呈现指数增长的曲线，最终趋近于电源电压。 6. 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】D 【解析】RC电路充电时，电容器电压随时间按指数规律上升。由充电公式可得：V(t) = V0(1 - )，其中V0为电源电压，τ = RC为时间常数。当t增大时，逐渐趋近于0，因此电容器电压逐渐趋近于V0。现有选项中没有该正确公式。 7. 如图所示，已知，充过电，电压为，未充过电。若将S合上，则电容器两端的电压为（ ） A. B. C. D. 【答案】C 8. 当一个电容器充电至其稳态值时，电流的变化关系是什么（ ） A. 一直增加直至充满 B. 一直保持恒定 C. 先快后慢，最终稳定 D. 先减少后增加，最终稳定 【答案】C 【解析】RC电路充电时，充电电流由初始最大值开始，随后先快速减小、再缓慢减小，最终趋近于零并稳定。因此选项C正确。 9. 将未充电的电容器经电阻接到直流电源后，在充电过程中，电容器两端电压的变化规律是（ ） A. 由零逐渐增大并趋近电源电压 B. 由电源电压逐渐减小至零 C. 始终保持零且电流逐渐减小 D. 始终保持恒定且电流逐渐增大 【答案】A 【解析】未充电电容器接入直流电源后，极板上逐渐积累异种电荷，电容器两端电压由零开始升高，最终趋近于电源电压。 10. 电源的电动势E、电容量为、电容连接成图所示的电路先将开关S接到1处，充满电后再将开关接至2处，则充电后带电量是（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】当开关S接到1处时:C1充电，此时C，两端的电压等于电源电动势B。。根据电容的定义式Q= CU（Q为电荷量，C为电容，U为电压），可得C1的电荷量Q1= C1E。当开关S接到2处时:C1与C2并联，并联后总电容C2。。由于电荷守恒，并联前后总电荷量不变，仍为Q1=CE。并联后总电压 此时C2两端的电压也为 ，则C2的电荷量 故选C。 11. RC电路在充电过程中，5τ后电容器的电压大约是初始电压的多少（ ） A. 50% B. 100% C. 63% D. 99% 【答案】D 【解析】RC电路充电时，电容器电压为uC(t) = U(1 - )。当t = 5τ时，uC(5τ) = U(1 - ) ≈ U(1 - 0.0067) ≈ 0.993U，约为稳态值（电源电压）的99%。因此选D。 12. 在电阻电容充电电路中，电源电压为12 V，电阻为2 kΩ，电容为500 μF。接通电源经过一个时间常数后，电容器两端电压约为（ ） A. 4.4 V B. 6.0 V C. 7.6 V D. 10.4 V 【答案】C 【解析】时间常数为电阻与电容的乘积，数值为1 s。充电经过一个时间常数时，电容器电压约为电源电压的63%，因此电压约为12×0.63，即7.6 V。 13. 一只原来未充电的电容器通过限流电阻接入直流电源的瞬间，电容器两端的电压应为（ ） A. 接近零伏 B. 接近电源电压 C. 高于电源电压 D. 随电阻阻值而定 【答案】A 【解析】电容器两端电压不能发生突变。未充电时其初始电压为零，因此刚接通电源的瞬间，电容器两端电压仍接近零伏。 14. 电路如图所示，已知C=20μF，C=5μF，电容在500V的电压充电后，当S闭合后两端电压为（ ） A. 100 V B. 400 V C. 500 D. 250 V 【答案】B 15. 在电容器充电开始到结束的过程中，其两端电压，充电电流。（ ） A. 增大，增大 B. 增大，减小 C. 减小，增大 D. 减小，减小 【答案】B 【解析】电容器充电过程中，电容器两端电压逐渐增大；随着两端电压升高，充电电流逐渐减小，直至充电结束时电流趋近于零，故选B。 16. 电容器的充电时间与电阻值成什么关系（ ） A. 正比 B. 反比 C. 无关 D. 对数关系 【答案】A 【解析】在电容C和达到规定充电程度的判据不变时，电容器的充电快慢由时间常数τ决定，τ = RC。由于τ与电阻R成正比，达到相同充电程度所需的充电时间也与电阻值成正比。因此选A。 17. 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 18. 如果一个电容器的电容增加，那么充电所需的时间会：（ ） A. 增加 B. 减少 C. 保持不变 D. 先增加后减少 【答案】A 【解析】在电阻R不变且按相同充电程度判断充电结束时，充电时间由时间常数τ = RC决定。电容C增大时，时间常数τ增大，电容器达到相同充电程度所需时间增加。因此选A。 19. 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。 20. 在一个RC电路中，增加电阻的值会如何影响电容充电的速度（ ） A. 取决于电容的值 B. 减少 C. 不变 D. 增加 【答案】D 【解析】RC 电路的时间常数为 τ=RC。当电容 C 不变时，增加电阻 R 会使时间常数 τ 增大。电容器充电电压为 UC=E(1-)，在相同时间内，RC 越大，UC 上升越慢，因此电容器充电速度减少。故选 B。 二、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 21. 论述电容器的充电过程有什么规律？ 【答案】给初始未带电的电容器通过电阻施加直流电压时，电容器开始充电。在理想 RC 充电电路中，充电过程具有以下规律：①开关闭合瞬间，电容器两端电压不能突变，故 UC(0)=0，充电电流最大，iC(0)=E/R。②随着电容器极板上异性电荷逐渐积累，电容器两端电压逐渐升高，充电电流逐渐减小。其变化规律为 UC=E(1-)，iC=(E/R)。③当充电时间足够长时，电容器两端电压趋近于电源电压 E，充电电流趋近于零，电容器相当于开路，电路进入稳定状态。时间常数 τ=RC，τ 越大，充电过程越慢。 【解析】电容器的充电规律应以理想串联 RC 电路为条件。电容器电压不能突变，因此初始未充电时 UC(0)=0，电阻承担全部电源电压，初始充电电流为 iC(0)=E/R。充电后，电容器储存的电荷增多，UC 按 UC=E(1-) 指数上升；电阻上的电压 E-UC 逐渐减小，所以充电电流 iC=(E/R) 指数下降。经过足够长时间后，UC 趋近 E，iC 趋近 0，充电结束。 22. 简述什么是充电 【答案】使电容器两极板带上等量异性电荷的过程叫做电容器的充电。 【解析】电容器接入电源后，在外电路作用下，电子从一个极板转移到另一个极板，使两个极板分别带上等量、异种电荷。这个使电容器两极板建立电荷和电压的过程，称为电容器的充电。充电过程中，两极板电荷量大小相等，记为 ±Q。 23. 在由直流电源、电阻和电容器组成的串联充电电路中，闭合开关后，简述电容器电压和充电电流从开始充电到充电结束的变化过程。 【答案】（1）刚闭合开关时，电容器两端电压为零，充电电流最大。 （2）随着电容器极板上电荷逐渐积累，电容器两端电压逐渐升高，充电电流逐渐减小。 （3）充电稳定后，电容器两端电压接近电源电压，充电电流接近零。 【解析】电容器充电时，电荷不断在极板上积累，形成的电压会阻碍后续电荷继续移动。因此电容器电压逐渐升高，而回路中的充电电流逐渐减小，最终达到稳定状态。 三、计算题（本大题共3小题，每题6分，共18分） 24. 在直流稳压电源 、电阻 、电容 串联的充电电路中，开关接通前电容器未带电。求：（1）电路的时间常数 。（2）接通电源后经过 时电容器两端的电压 。（3）此时充电电流 的大小。 【答案】（1）。（2）。（3）。 【解析】电容器初始未带电，属于零初始电压的 RC 充电过程。①时间常数 τ=RC=10×103×100×10-6=1 s。②当 t=1τ=1 s 时，UC=E(1-)≈12×0.6321=7.59 V。③此时电阻两端电压为 UR=E-UC=12-7.59=4.41 V，因此充电电流 iC=UR/R=4.41/(10×103) A≈0.441 mA。 25. 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 26. 某自动控制装置采用 直流电源给电容器充电，充电电阻 ，电容 。当电容器电压达到 时，电压检测电路动作。开关闭合前电容器完全放电。求：（1）该充电电路的时间常数 。（2）开关闭合 后，电容器两端电压 及充电电流 。（3）电压检测电路从开关闭合到动作所需的时间 。 【答案】（1）。（2）；。（3）；；。 【解析】电容初始电压为零，采用RC充电公式。τ=RC=1.034 s；t=2 s时，UC=24(1-)≈20.53 V，iC=(24-UC)/4.7 kΩ≈0.738 mA。令UC=18 V，得t=-1.034ln0.25≈1.43 s。 四、综合应用题（本大题共3小题，每题10分，共30分） 27. 某自动化设备的控制柜中，24 V 直流电源通过限流电阻为储能电容器充电。已知电容器电容量为 ，限流电阻阻值为 ，电容器初始未充电，忽略电源内阻。（1）计算该充电电路的时间常数，并求通电 后电容器两端电压和充电电流。（2）若控制系统要求电容器电压达到 后才能投入工作，通电 时是否满足要求？（3）若需缩短电容器的充电时间，应如何调整限流电阻？说明调整时应注意的问题。 【答案】（1）时间常数为 。通电 后，。充电电流为 。（2），大于 ，满足投入工作要求。（3）可适当减小限流电阻，使时间常数减小，从而缩短充电时间；同时应校核初始充电电流，防止电源、电阻或电容器因冲击电流过大而损坏。 【解析】τ=RC=1.0 s。通电1.0 s时，UC=24(1-)≈15.17 V，i=(24/1000)≈8.83 mA。3.0 s时UC=24(1-)≈22.81 V，大于22 V，满足要求。减小R可减小τ，但须校核初始冲击电流及器件功率、电流承受能力。 28. 电容器A和B的电容分别为，，分别充电到，，然后用导线把它们连接起来。求下列两种连接方式中迁移的电荷量： （1）正向连接，如图（a）所示； （2）反向连接，如图（b）所示。 【答案】（1） （2） 【解析】两个电容器充电后，由于电压不同，所以连接后必有电荷迁移。解题时要掌握 图4-1 三点要领：①电荷迁移的结果是最终达到两个电容器的电压相等；②由于最终电压相等，故两个电容器属于并联关系；③迁移过程中遵守电荷量守恒定律。 解：（1）正向连接。 连接前上的电荷量为： 。 连接前上的电荷量为： 。 连接后电容器两端的电压为 连接后、上的电荷量分别为 上移去的电荷量和上移入的电荷量分别为 所以导线中迁移的电荷量为。 （2）反向连接。 连接前上的电荷量为 连接前上的电荷量为 连接后电容器两端的电压为 连接后、上的电荷量分别为 上移去的电荷量和上移入的电荷量分别为 所以导线中迁移的电荷量为。 29. 某设备的通电延时指示电路采用电阻和电容器组成充电支路。电源电压为 ，充电电阻为 ，电容器电容量为 ，电容器初始电压为零。指示电路要求电容器电压达到 后，后续控制部分才能动作。（1）计算该电路的时间常数，并求电容器充电 后的端电压和所储存的电荷量。（2）计算充电 后电容器的端电压，判断后续控制部分能否动作。（3）维修时发现通电较长时间后电容器端电压始终为零，写出两项应重点检查的故障原因。 【答案】（1）时间常数为 。充电 后，。电荷量为 。（2），大于 ，后续控制部分能够动作。（3）应重点检查充电电阻或连接导线是否开路；检查电容器是否反接、击穿短路或严重漏电。 【解析】τ=RC=4.4 s。充电2.0 s时，UC=12(1-)≈4.38 V，Q=CUC≈9.64×10-3 C。充电10 s时UC≈10.76 V，大于10 V，可动作。端电压长期为零，应检查充电电阻、导线或端子开路，以及电容器击穿短路或严重漏电。 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 $