山东省（春季高考）电气技术类 《电工技术基础与技能》项目十一任务三 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 任务三：电容器的电场能 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. 电容为的电容器，其端电压由升高到时，电场能量的增量为多少？ A. B. C. D. 【答案】B 【解析】电容器储存的电场能量为。能量增量为 ，故选B。 2. 一个电容器的电容为4μF，充电到20V，其电场能为（ ） A. 4×1J B. 8×1J C. 1.6×1J D. 3.2×1J 【答案】B 【解析】电容器储存的电场能量为。，，所以，故选B。 3. 某电容器的电容为10μF，接在60V直流电源上充电后，保持电容不变，将电源电压调为120V。此时电容器储存的电场能为（ ） A. 0.018J B. 0.036J C. 0.072J D. 0.144J 【答案】C 【解析】电容器储存的电场能可按W为二分之一CU平方计算。代入电容10μF和电压120V，得到电场能为0.072J。 4. 两个电容器，和，，它们串联后接到电源上，充电完成后，和的电场能量之比:为（ ） A. 1:2 B. 2:1 C. 1:4 D. 4:1 【答案】A 【解析】两电容器串联后所带电荷量相等。由电场能量公式可知，电场能量与电容成反比。因此，故选A。 5. 电容器中的电场能量公式中，C代表什么？（ ） A. 电容器的电压 B. 电容器的电荷量 C. 电容器的电场强度 D. 电容器的电容 【答案】D 【解析】电容器中的电场能量公式中，（ C ） 代表电容器的电容。 6. 电容器两端电压升高的过程就是电容器中电场建立的过程，在此过程中，它从______吸取能量。（ ） A. 电容 B. 高次谐波 C. 电源 D. 电感 【答案】C 【解析】电容器两端电压升高的过程就是电容器中电场建立的过程，在此过程中，它从电源吸取能量转化为电场能，故C正确。 7. 电路如图所示，若E=8V，，C=0.5μF，则电容器C所带的电荷量为（ ） A. 0 B. C. D. 【答案】C 8. 在电容不变时，电容器中的电场能量与下列哪个量有关？（ ） A. 电容器的电压 B. 电容器的电荷 C. 电容器的形状 D. 电容器的介电常数 【答案】A 【解析】电容器的电场能量为。当电容不变时，电场能量与电压的平方成正比，因此电压越大，电场能量越大，故选A。 9. 在电容相同的情况下，哪种情况下电容器中的电场能量最大？（ ） A. 电容器电压较低 B. 电容器电压较高 C. 电容器电压为零 D. 电容器电压无影响 【答案】B 【解析】电容器的电场能量为。在电容相同的条件下，电场能量与电压的平方成正比，因此电压越高，电场能量越大，故选B。 10. 在电容器中，存储的电场能量与下列哪个因素有关？（ ） A. 电容器的电阻 B. 电容器的电荷量 C. 电容器的外电流 D. 电容器的导热性能 【答案】B 【解析】电容器储存的电场能量可表示为。在电容一定时，电场能量与电荷量的平方成正比，因此电荷量会影响电场能量，故选B。 11. 将30μF的电容器从电压100V充电到200V，增加了（ ）的电场能量。 A. 0.15J B. 0.6J C. 0.75J D. 0.45J 【答案】D 【解析】电容器储存的电场能量与端电压的平方成正比，电压变化时应计算前后能量之差。 ，故选D。 12. 两只电容器容量之比为2:1，把它们并联后接到电源上充电，充电完毕后它们的电场能之比是（ ） A. 1:2 B. 1:1 C. 2:1 D. 4:1 【答案】C 【解析】两电容器并联后，两端电压相同。由电场能量公式可知，在电压相同时，电场能量与电容成正比。因此，故选C。 13. 在电容器两端电压一定时，电容器中的电场能量由什么决定的？（ ） A. 电容器的电容 B. 电容器的电压 C. 电容器的电阻 D. 电容器的电感 【答案】A 【解析】电容器储存的电场能为W=1/2CU2。在电压U一定时，W与电容C成正比，因此电场能量由电容器的电容决定，故选A。 14. 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 15. 将60μF的电容器充电到200V，这时电容器储存的电场能是（ ） A. 1.5J B. 2J C. 2.4J D. 1.2J 【答案】D 【解析】电容器储存的电场能为W=1/2CU2。C=60μF=60×10^-6F，U=200V，因此W=1/2×60×10^-6×2002J=1.2J，故选D。 16. 电容器的能量存储与释放是通过什么方式实现的（ ） A. 磁场 B. 电场 C. 静电 D. 电流 【答案】B 【解析】电容器充电时，电源做的功以电场能的形式储存在极板间的电场中；放电时，储存的电场能释放并转化为其他形式的能量。因此电容器通过电场实现能量的储存和释放，故选B。 17. 两只容量均为C的电容器的串联等效电容为，并联等效电容为，将这样的与串入电路中，则各等效电容器两端的电压之比和所储存的电场能之比分别是（ ） A. 和 B. 和 C. 1和 D. 和 【答案】D 【解析】两只容量均为的电容器串联时，；并联时，。与串联后电荷量相等，故。由可得，故选D。 18. 相机闪光灯、加热设备是利用电容器的________作用实现的（ ） A. 温度补偿 B. 整流 C. 滤波 D. 储能 【答案】D 【解析】电容器可将电能储存为电场能，并在需要时快速释放能量。相机闪光灯和加热设备利用的是电容器的储能作用，故选D。 19. 某电容器接在稳定直流电源上，若将其两端电压由 升高到 ，则电容器储存的电场能将（ ） A. 减小为原来的二分之一 B. 增大为原来的四倍 C. 增大为原来的两倍 D. 保持原来的数值 【答案】B 【解析】电容器电场能 。电压增大为原来的2倍时，电场能增大为原来的4倍。 20. 容量为 的电容器充电至 后与电源断开，再与一个未充电的 电容器并联。连接稳定后，电路中转化为热的能量为（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】初始能量为0.5C1U12=0.10 J。并联后总电荷守恒，共同电压为40 V，末能量为0.04 J，故转化热能为0.06 J。 二、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 21. 简述电容能量特性。 【答案】①电容器储存的电场能为W=1/2CU2=/(2C)=1/2QU。②电容器充电时，电源做的功转化为储存在极板间电场中的能量；放电时，电场能释放并转化为其他形式的能量。③电容器与电源断开时，所带电荷量Q不变，W=/(2C)；电容器与恒压电源相连时，两端电压U不变，W=1/2CU2。④电容器两端电压不能突变；在电容不变时，电荷量也不能突变。 【解析】电容器的电场能可表示为W=1/2CU2、W=/(2C)或W=1/2QU。充电过程中，电源克服电场力做功，外界做功以电场能形式储存在极板间；放电时，电场能转化为电路中的其他能量。分析电容或极板间距变化时，应先判断约束条件：断开电源时Q不变，使用W=/(2C)；接在恒压电源上时U不变，使用W=1/2CU2。 22. 一只平行板电容器始终连接在恒压直流电源上。保持极板间距不变，将一块绝缘介质完全插入两极板之间。简述电容器电场能的变化情况，并说明能量的来源。 【答案】（1）插入绝缘介质后，电容器的电容增大，因电源电压保持不变，电容器储存的电场能增大。 （2）增加的能量由直流电源提供，电源在补充电荷的过程中向电容器输送能量。 【解析】在电压不变的条件下，电场能与电容成正比。绝缘介质使电容增大，因此电容器需要从电源获得额外能量。 23. 一只电容器接在恒压直流电源上充电后断开电源。简述电容器储存电场能的过程，并说明在电容器仍与电源相连时，增大两极板间距离对其电场能的影响。 【答案】（1）电容器充电时，电源将电荷从一个极板搬运到另一个极板，使两极板分别带上等量异种电荷，电源做的功以电场能的形式储存在极板间的电场中。（2）电容器与恒压电源相连时，增大极板间距离会使电容减小。（3）由于电压保持不变，电场能 ，电容减小时，电容器储存的电场能减小。 【解析】（1）电场能来源于充电过程中电源克服电场力所做的功。（2）平行板电容器极板距离增大时，电容减小。（3）恒压条件下电场能与电容成正比，因此电场能减小。 三、计算题（本大题共3小题，每题6分，共18分） 24. 一只电容器的电容为 ，接在 的直流电源两端并充电完毕。忽略漏电损耗，求：（1）该电容器储存的电场能。（2）若将电源电压升高到 ，电容器储存的电场能。（3）电压由 升高到 的过程中，电场能增加多少。 【答案】（1）。（2）。（3）。 【解析】（1）。（2）。（3）。 25. 如图所示电路中，U=10V，R1=40Ω，R2=60Ω，C=0.5uF，求电容器极板上所带电荷以及电容器储存的电场能量？ 【答案】（）=6V Q=CC E=CJ 26. 在电容器储能试验中，电容 的电容器先充电至 ，然后断开电源。电容 的电容器初始不带电。将两电容器正极相连、负极相连后，忽略导线电阻和电容器漏电，求：（1）连接前电容器 所带的电荷量。（2）两电容器连接后的共同电压。（3）连接前后电容器电场能减少多少，并说明减少的能量主要转化为何种能量。 【答案】（1）1.2×10^-3 C。（2）40 V。（3）电场能减少0.048 J，实际连接过程中主要转化为电容器等效串联电阻等寄生损耗产生的热能，少量可通过电磁辐射等形式释放。 【解析】（1）Q=C1U1=1.2×10^-3 C。（2）并联后电荷守恒，U=Q/(C1+C2)=40 V。（3）W前=0.072 J，W后=0.024 J，减少0.048 J，主要转化为寄生电阻发热，少量以电磁辐射释放。 四、综合应用题（本大题共3小题，每题10分，共30分） 27. 某储能控制柜采用一只容量为 的直流支撑电容器，正常工作电压为 。设备停机后，规定柜内残余电场能不得超过 。（1）计算该电容器在正常工作电压下储存的电场能。（2）若将充电电压降至 ，计算此时储存的电场能，并比较两种情况下电场能的大小。（3）判断设备刚停机时是否满足残余电场能要求，并说明应采取的安全措施。 【答案】（1）。（2）。正常工作电压下的电场能是 时的 倍。（3）不满足要求。刚停机时电场能为 ，应通过泄放电阻或放电回路使电容器充分放电，并确认电压降至安全值后再检修。 【解析】由W=0.5CU2，400 V时储能为400 J；200 V时为100 J。储能与电压平方成正比，前者为后者4倍。刚停机时400 J超过限值，应经泄放电阻或放电回路放电并验电后检修。 28. 某工厂的低压配电柜安装了一只容量为 的补偿电容器，接入频率为 、有效值为 的交流电源。该电容器介质允许承受的最大瞬时电压为 。（1）计算交流电压的最大值，并计算电容器在最大电压时储存的最大电场能。（2）判断该电容器的介质耐压是否满足要求。（3）说明交流电路中电容器的电场能为何会周期性变化。 【答案】（1）。 （约）。（2）满足要求。电压最大值为 ，小于允许瞬时电压 。（3）交流电压大小和方向随时间变化，电容器两端电压从零值到最大值周期性变化，因此电场能也在零值和最大值之间周期性变化。 【解析】交流电压最大值 。最大电场能 （约）。因 ，耐压满足要求。交流电压瞬时值周期性变化， 在零和最大值之间周期性变化（频率为电压频率的2倍）。 29. 某变频器直流母线安装容量为 的滤波电容器，正常停机瞬间电容器电压为 。维修规程规定，电场能降至 以下方可进行检修。现采用阻值为 的泄放电阻进行放电。（1）计算停机瞬间电容器储存的电场能，并计算电场能降至 时的电容器电压。（2）已知电容器放电规律为 ，计算电容器电压降至上述安全电压所需的最短时间。（3）计算放电开始瞬间泄放电阻的功率，并说明选择泄放电阻时还应关注的性能指标。 【答案】（1）W0=1/2 CU02=1/2×2.2×10^-3×3002=99 J。Us=)=95.35 V。（2）t=RC ln(U0/Us)=10000×2.2×10^-3×ln(300/95.35)=25.22 s。因此，至少需放电约25.22 s。（3）P0=U02/R=3002/10000=9 W。除额定功率外，还应校核电阻的脉冲能量承受能力和耐压能力。 【解析】初始储能W0=0.5CU02=99 J，10 J对应安全电压Us==95.35 V。RC=22 s，t=RCln(U0/Us)=25.22 s。初始功率P0=U02/R=9 W，还需校核电阻耐压及脉冲能量能力。 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 任务三：电容器的电场能 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. 电容为的电容器，其端电压由升高到时，电场能量的增量为多少？ A. B. C. D. 2. 一个电容器的电容为4μF，充电到20V，其电场能为（ ） A. 4×1J B. 8×1J C. 1.6×1J D. 3.2×1J 3. 某电容器的电容为10μF，接在60V直流电源上充电后，保持电容不变，将电源电压调为120V。此时电容器储存的电场能为（ ） A. 0.018J B. 0.036J C. 0.072J D. 0.144J 4. 两个电容器，和，，它们串联后接到电源上，充电完成后，和的电场能量之比:为（ ） A. 1:2 B. 2:1 C. 1:4 D. 4:1 5. 电容器中的电场能量公式中，C代表什么？（ ） A. 电容器的电压 B. 电容器的电荷量 C. 电容器的电场强度 D. 电容器的电容 6. 电容器两端电压升高的过程就是电容器中电场建立的过程，在此过程中，它从______吸取能量。（ ） A. 电容 B. 高次谐波 C. 电源 D. 电感 7. 电路如图所示，若E=8V，，C=0.5μF，则电容器C所带的电荷量为（ ） A. 0 B. C. D. 8. 在电容不变时，电容器中的电场能量与下列哪个量有关？（ ） A. 电容器的电压 B. 电容器的电荷 C. 电容器的形状 D. 电容器的介电常数 9. 在电容相同的情况下，哪种情况下电容器中的电场能量最大？（ ） A. 电容器电压较低 B. 电容器电压较高 C. 电容器电压为零 D. 电容器电压无影响 10. 在电容器中，存储的电场能量与下列哪个因素有关？（ ） A. 电容器的电阻 B. 电容器的电荷量 C. 电容器的外电流 D. 电容器的导热性能 11. 将30μF的电容器从电压100V充电到200V，增加了（ ）的电场能量。 A. 0.15J B. 0.6J C. 0.75J D. 0.45J 12. 两只电容器容量之比为2:1，把它们并联后接到电源上充电，充电完毕后它们的电场能之比是（ ） A. 1:2 B. 1:1 C. 2:1 D. 4:1 13. 在电容器两端电压一定时，电容器中的电场能量由什么决定的？（ ） A. 电容器的电容 B. 电容器的电压 C. 电容器的电阻 D. 电容器的电感 14. 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 15. 将60μF的电容器充电到200V，这时电容器储存的电场能是（ ） A. 1.5J B. 2J C. 2.4J D. 1.2J 16. 电容器的能量存储与释放是通过什么方式实现的（ ） A. 磁场 B. 电场 C. 静电 D. 电流 17. 两只容量均为C的电容器的串联等效电容为，并联等效电容为，将这样的与串入电路中，则各等效电容器两端的电压之比和所储存的电场能之比分别是（ ） A. 和 B. 和 C. 1和 D. 和 18. 相机闪光灯、加热设备是利用电容器的________作用实现的（ ） A. 温度补偿 B. 整流 C. 滤波 D. 储能 19. 某电容器接在稳定直流电源上，若将其两端电压由 升高到 ，则电容器储存的电场能将（ ） A. 减小为原来的二分之一 B. 增大为原来的四倍 C. 增大为原来的两倍 D. 保持原来的数值 20. 容量为 的电容器充电至 后与电源断开，再与一个未充电的 电容器并联。连接稳定后，电路中转化为热的能量为（ ） A. B. C. D. 二、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 21. 简述电容能量特性。 22. 一只平行板电容器始终连接在恒压直流电源上。保持极板间距不变，将一块绝缘介质完全插入两极板之间。简述电容器电场能的变化情况，并说明能量的来源。 23. 一只电容器接在恒压直流电源上充电后断开电源。简述电容器储存电场能的过程，并说明在电容器仍与电源相连时，增大两极板间距离对其电场能的影响。 三、计算题（本大题共3小题，每题6分，共18分） 24. 一只电容器的电容为 ，接在 的直流电源两端并充电完毕。忽略漏电损耗，求：（1）该电容器储存的电场能。（2）若将电源电压升高到 ，电容器储存的电场能。（3）电压由 升高到 的过程中，电场能增加多少。 25. 如图所示电路中，U=10V，R1=40Ω，R2=60Ω，C=0.5uF，求电容器极板上所带电荷以及电容器储存的电场能量？ 26. 在电容器储能试验中，电容 的电容器先充电至 ，然后断开电源。电容 的电容器初始不带电。将两电容器正极相连、负极相连后，忽略导线电阻和电容器漏电，求：（1）连接前电容器 所带的电荷量。（2）两电容器连接后的共同电压。（3）连接前后电容器电场能减少多少，并说明减少的能量主要转化为何种能量。 四、综合应用题（本大题共3小题，每题10分，共30分） 27. 某储能控制柜采用一只容量为 的直流支撑电容器，正常工作电压为 。设备停机后，规定柜内残余电场能不得超过 。（1）计算该电容器在正常工作电压下储存的电场能。（2）若将充电电压降至 ，计算此时储存的电场能，并比较两种情况下电场能的大小。（3）判断设备刚停机时是否满足残余电场能要求，并说明应采取的安全措施。 28. 某工厂的低压配电柜安装了一只容量为 的补偿电容器，接入频率为 、有效值为 的交流电源。该电容器介质允许承受的最大瞬时电压为 。（1）计算交流电压的最大值，并计算电容器在最大电压时储存的最大电场能。（2）判断该电容器的介质耐压是否满足要求。（3）说明交流电路中电容器的电场能为何会周期性变化。 29. 某变频器直流母线安装容量为 的滤波电容器，正常停机瞬间电容器电压为 。维修规程规定，电场能降至 以下方可进行检修。现采用阻值为 的泄放电阻进行放电。（1）计算停机瞬间电容器储存的电场能，并计算电场能降至 时的电容器电压。（2）已知电容器放电规律为 ，计算电容器电压降至上述安全电压所需的最短时间。（3）计算放电开始瞬间泄放电阻的功率，并说明选择泄放电阻时还应关注的性能指标。 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 $