山东省（春季高考）电气技术类 《电工技术基础与技能》项目十一任务二 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 任务二：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. 如果一个电容器连接到一个交流电源，它的电压会（ ） A. 保持不变 B. 随时间线性增加 C. 随时间线性减小 D. 周期性地变化 2. 给一电容充电，电压从2V充到4V，则（ ） A. 电容量增加一倍 B. 电容量减小一半 C. 电荷量增加一倍 D. 电荷量减小一半 3. 如图为电容器充电电路，下列说法正确的是（ ） A. 电子从电容器的A极板经电源到达B极板 B. 电流从电源正极经C到达电源的负极 C. 电子从电源负极经C到达电源的正极 D. 电流从电容器的A极板经电源到达B极板 4. 对于电容器的充电和放电过程，下列说法哪个是错误的？（ ） A. 充电时，电容器内的电荷逐渐增加 B. 放电时，电容器内的电荷逐渐减少 C. 放电时，电容器内的电压逐渐减小 D. 充电时，电容器内的电压保持不变 5. 在直流电路中，电容器的充电过程中电流如何变化（ ） A. 先增大后减小 B. 先减小后增大 C. 始终保持不变 D. 随时间呈现正弦变化 6. 在一个RC电路中，增加电容的值会如何影响电路中的电流（ ） A. 增加 B. 减少 C. 取决于电阻的值 D. 不变 7. 电路如图所示，电容两端的电压为（ ） A. 9V B. 0 C. 1 D. 10V 8. 一个电容器充电的过程中，当电容器的电压接近电源电压时，充电电流将会：（ ） A. 逐渐增大 B. 逐渐减小 C. 保持不变 D. 变得不规律 9. 在一个RC电路中，如果电阻的值增加，电容充电到达稳定状态所需的时间会如何（ ） A. 增加 B. 减少 C. 不变 D. 取决于电容的值 10. 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 11. 电容两端电压从 0 升至 U，充电过程中平均电流为 I，充电时间为 t，则电容值为（ ） A. It/U​ B. U/（It）​ C. ItU​ D. I/（Ut）​ 12. 充电电容器时，电容器两极的电压会：（ ） A. 逐渐下降 B. 逐渐上升 C. 保持不变 D. 波动变化 13. 一个电容器，当它接到220V直流电源上时，每个极板所带电荷量为q，若把它接到110V的直流电源上，则每个极板所带的电荷量为（ ） A. q B. 2q C. D. 14. 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. 15. 在一个包含电阻和电容器的RC电路中，如果电容器的初始电压为5V，电阻突然被去除，电容器两端电压将如何变化（ ） A. 电压立即跌至零 B. 电压保持不变 C. 电压会突然增加 D. 电压缓慢衰减至零 16. 在一个RC放电电路中，如果放电电阻突然减小，电容器两端电压的变化将如何（ ） A. 电压衰减速度加快 B. 电压衰减速度减慢 C. 电压立即增加 D. 电压立即减少 17. 电路如图所示，已知电容是电容的两倍，充过电，电压为U，未充电。如果将开关S闭合，那么电容两端的电压将是（ ） A. B. C. D. 18. 当一个电容器放电时，放电过程中电容器储存的能量主要转化为：（ ） A. 电流 B. 电压 C. 热能 D. 光能 19. 电容器放电过程中，电容器中的电荷量是如何变化的？（ ） A. 逐渐增加 B. 变化频繁 C. 保持不变 D. 逐渐减小 20. 将已充电的电容器通过电阻接入闭合回路，刚接通瞬间，正确的是（ ） A. 电容两端电压立即降为零 B. 回路中的电流立即变为零 C. 电容两端电压保持原有数值 D. 极板上的电荷立即完全消失 二、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 21. 简述平行板电容器的充电过程及其特点，并解释充电过程中电容器两端电压的变化情况。 22. 简述电容器充、放电过程。 23. 简述电容器的放电过程。 三、计算题（本大题共3小题，每题6分，共18分） 24. 某直流电源电压为24 V，通过阻值为20 kΩ的电阻给容量为100 μF、初始未充电的电容器充电。接通电源3 s后，求：（1）电路的时间常数。（2）电容器两端的电压及所带电荷量。（3）此时充电电流的大小。 25. 图所示电路中，已知E=18V，3kΩ，6kΩ，2kΩ，F，F，各电容原来均没有储能，试求下列两种情况下，各电容的端电压和储存的电场能量： （1）S与1相接，且电路稳定时； （2）然后将S扳至2，且电路稳定时。 26. 某控制电路中的220 μF电容器已充电至12 V，断开电源后通过10 kΩ电阻放电。经过4.4 s后，求：（1）该放电电路的时间常数。（2）电容器两端的剩余电压及放电电流的大小。（3）从开始放电到4.4 s时，电阻中消耗的电能。 四、综合应用题（本大题共3小题，每题10分，共30分） 27. 某自动控制柜采用电容充电延时电路实现接触器延时吸合。电源电压为24 V，限流电阻为6.0 kΩ，电容器容量为1000 μF，电容器初始电压为0 V。忽略电容器漏电和负载影响。（1）计算该电路的时间常数，并计算充电12 s后电容器两端的电压和储存的电荷量。（2）若比较器在电容器电压达到18 V时输出吸合信号，判断接触器能否在通电12 s内吸合，并计算理论延时时间。（3）实际检测发现，通电12 s后电容器电压仅为15 V。分析可能原因，并提出检查或改进措施。 28. 如图所示电路，下列几种情况下有无电流？若有电流，电阻R上电流方向如何？ （1）合上开关S瞬间。 （2）合上S后又将电容器C两极板间的距离增大。 29. 某设备断电保持电路中，2200 μF电容器原已充至12 V，断电后经4.7 kΩ电阻放电，为检测电路提供短时保持电压。检测电路的最低工作电压为3.0 V，忽略其他负载和电容器漏电。（1）计算该放电电路的时间常数，并计算断电后20.68 s时电容器电压、剩余储能及已释放的电能。（2）判断检测电路能否在断电后保持工作20.68 s，并计算电容器电压降至3.0 V所需的理论时间。（3）若要求断电后至少保持工作30 s，且电阻仍采用4.7 kΩ，应计算电容器容量至少应为多少，并说明选用电容器时还应注意的参数。 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 任务二：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. 如果一个电容器连接到一个交流电源，它的电压会（ ） A. 保持不变 B. 随时间线性增加 C. 随时间线性减小 D. 周期性地变化 【答案】D 【解析】当一个电容器连接到一个交流电源时，它的电压会周期性地变化，因为电容器会存储和释放电荷。 2. 给一电容充电，电压从2V充到4V，则（ ） A. 电容量增加一倍 B. 电容量减小一半 C. 电荷量增加一倍 D. 电荷量减小一半 【答案】C 【解析】电容器的电容量由其结构和介质决定，与所加电压无关。由 可知，在电容量 C 不变时，电压从2V增至4V，增大一倍，电荷量也增加一倍，故选C。 3. 如图为电容器充电电路，下列说法正确的是（ ） A. 电子从电容器的A极板经电源到达B极板 B. 电流从电源正极经C到达电源的负极 C. 电子从电源负极经C到达电源的正极 D. 电流从电容器的A极板经电源到达B极板 【答案】B 4. 对于电容器的充电和放电过程，下列说法哪个是错误的？（ ） A. 充电时，电容器内的电荷逐渐增加 B. 放电时，电容器内的电荷逐渐减少 C. 放电时，电容器内的电压逐渐减小 D. 充电时，电容器内的电压保持不变 【答案】D 【解析】充电时，电容器内的电压逐渐增加；放电时，电容器内的电压逐渐减小。 5. 在直流电路中，电容器的充电过程中电流如何变化（ ） A. 先增大后减小 B. 先减小后增大 C. 始终保持不变 D. 随时间呈现正弦变化 【答案】A 【解析】在直流RC充电电路中，刚接通电源时电容器两端电压为零，充电电流最大。随着电容器不断充电，其两端电压逐渐升高，电阻两端电压逐渐减小，充电电流随之逐渐减小，最终趋近于零。因此电流先大后小，故选A。 6. 在一个RC电路中，增加电容的值会如何影响电路中的电流（ ） A. 增加 B. 减少 C. 取决于电阻的值 D. 不变 【答案】A 【解析】串联RC电路充电时，电流为 。在电压U、电阻R及充电时刻t（t>0）不变时，增大电容C会增大时间常数RC，使指数项 增大，因此充电电流增大。故选A。 7. 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 8. 一个电容器充电的过程中，当电容器的电压接近电源电压时，充电电流将会：（ ） A. 逐渐增大 B. 逐渐减小 C. 保持不变 D. 变得不规律 【答案】B 【解析】当电容器电压接近电源电压时，由于电容器电压与电源电压的差异减小，电流也会逐渐减小。 9. 在一个RC电路中，如果电阻的值增加，电容充电到达稳定状态所需的时间会如何（ ） A. 增加 B. 减少 C. 不变 D. 取决于电容的值 【答案】A 【解析】增加电阻的值会增加充电时间常数，因此充电到达稳定状态所需的时间会增加。 10. 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 11. 电容两端电压从 0 升至 U，充电过程中平均电流为 I，充电时间为 t，则电容值为（ ） A. It/U​ B. U/（It）​ C. ItU​ D. I/（Ut）​ 【答案】A 【解析】充电过程中转移的电荷量为 。又因为电容器电荷量 ，所以 ，故选A。 12. 充电电容器时，电容器两极的电压会：（ ） A. 逐渐下降 B. 逐渐上升 C. 保持不变 D. 波动变化 【答案】B 【解析】充电电容器时，电容器两极的电压会逐渐上升。 13. 一个电容器，当它接到220V直流电源上时，每个极板所带电荷量为q，若把它接到110V的直流电源上，则每个极板所带的电荷量为（ ） A. q B. 2q C. D. 【答案】C 【解析】电容器的电容量不变，极板所带电荷量与外加电压成正比，即 。电压由220V降为110V，减小一半，因此电荷量也减小一半，为 ，故选C。 14. 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 15. 在一个包含电阻和电容器的RC电路中，如果电容器的初始电压为5V，电阻突然被去除，电容器两端电压将如何变化（ ） A. 电压立即跌至零 B. 电压保持不变 C. 电压会突然增加 D. 电压缓慢衰减至零 【答案】D 【解析】电容器两端电压不能发生突变。去除电阻后，若无其他放电回路且忽略漏电，电容器上的电荷无处释放，因此其两端电压保持初始值5 V不变，故选B。 16. 在一个RC放电电路中，如果放电电阻突然减小，电容器两端电压的变化将如何（ ） A. 电压衰减速度加快 B. 电压衰减速度减慢 C. 电压立即增加 D. 电压立即减少 【答案】A 【解析】RC放电时，电容器电压为uC=U0，时间常数为τ=RC。电阻R减小时，时间常数τ减小，在相同时间内指数项衰减更快，因此电容器两端电压的衰减速度加快，故选A。 17. 电路如图所示，已知电容是电容的两倍，充过电，电压为U，未充电。如果将开关S闭合，那么电容两端的电压将是（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】因为开关闭和C1给C2充电，所以两个电容为并联 所以 两个电容的电压相等 开关闭合前后电路中的电荷量不变 18. 当一个电容器放电时，放电过程中电容器储存的能量主要转化为：（ ） A. 电流 B. 电压 C. 热能 D. 光能 【答案】C 【解析】电容器储存的是电场能。放电时，电容器通过外电路形成电流，电场能主要在线路和电阻等元件中因焦耳热而转化为热能；若存在其他元件，也可能有少量能量转化为其他形式。故选C。 19. 电容器放电过程中，电容器中的电荷量是如何变化的？（ ） A. 逐渐增加 B. 变化频繁 C. 保持不变 D. 逐渐减小 【答案】D 【解析】在电容器放电过程中，电容器中的电荷量逐渐减小。 20. 将已充电的电容器通过电阻接入闭合回路，刚接通瞬间，正确的是（ ） A. 电容两端电压立即降为零 B. 回路中的电流立即变为零 C. 电容两端电压保持原有数值 D. 极板上的电荷立即完全消失 【答案】C 【解析】电容器两端电压不能突变，放电刚开始时仍保持原有电压，随后才逐渐降低。 二、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 21. 简述平行板电容器的充电过程及其特点，并解释充电过程中电容器两端电压的变化情况。 【答案】平行板电容器经电阻R接入恒定直流电源U0后开始充电。充电初期，极板上积累的电荷较少，电容器两端电压uC较低，充电电流较大；随着极板上异种电荷逐渐积累，极板间电场增强，uC逐渐升高，充电电流逐渐减小。理想RC充电电路中，电容器两端电压随时间的变化为，其中RC为时间常数。t=0时uC=0，t趋于无穷大时uC趋近于U_0，充电电流趋近于零，充电过程结束。 【解析】平行板电容器的充电本质是电源将电子从一块极板转移到另一块极板，使两极板分别带等量异种电荷并建立电场。对于初始未充电、经电阻R接入恒定电源U0的RC充电电路，有，充电电流为。因此，电容器电压按指数规律由0逐渐增大并趋近于电源电压，电流按指数规律由最大值逐渐减小至0；时间常数τ=RC决定充电快慢。 22. 简述电容器充、放电过程。 【答案】（1）电容器充电过程 电容器与电源相连，在电压的作用下，自由电子从电容器的正极板经导线、电源内部移动到负极板上，形成充电电流。刚开始充电时，电源的正极和与它相连的电容器极板间有较大的电压，此时充电电流较大。随着电容器正极板上自由电子的流失，其电位逐渐升高，与电源正极间的电压逐渐减小，电流也随之逐渐减小。当电容器正极板与电源正极的电位相等时，电流为零，充电过程结束。 （2）电容器放电过程 电容器与电路元件组成闭合回路，在电容器两极板间电压的作用下，自由电子就会沿回路开始移动，与电容器正极板上的电荷中和，形成放电电流。刚开始放电时，电容器两端电压较高，放电电流较大，随着电容器两极板上正、负电荷不断中和，两极板间的电压随之减小，电路中的电流随之减小。当电容器两极板间的正、负电荷完全中和后，两极板间电压为零，放电过程结束。 【解析】充电时，电容器接入电源后，电源使电子从与正极相连的极板移出，并在与负极相连的极板上积累，两极板带上等量异种电荷。随着电荷积累，电容器两端电压逐渐接近电源电压，充电电流逐渐减小，稳态时电流为零。放电时，已充电电容器经外电路形成闭合回路，电子由负极板经外电路流向正极板，使两极板上的异种电荷逐渐中和；电容器电压和放电电流均逐渐减小，最终电压和电流均为零。 23. 简述电容器的放电过程。 【答案】电容器放电是指已充电电容器通过外电路使两极板所带电荷量的绝对值逐渐减小的过程。电容器与电阻构成闭合RC放电回路时，电子由负极板经外电路流向正极板，常规电流由正极板经外电路流向负极板。若初始电压为U0，则电容器两端电压为，极板电荷量的绝对值为，放电电流的大小为。因此，放电过程中电压、电荷量和电流大小均按指数规律减小，最终趋近于零。 【解析】电容器放电需要经外电路形成闭合回路。对初始电压为U0、经电阻R放电的电容器，有。由可知，极板电荷量的绝对值也按指数规律减小；由可知，放电电流大小同样按指数规律减小。电流方向应结合所规定的电压和电流参考方向说明：外电路中的常规电流由电容器正极板流向负极板。 三、计算题（本大题共3小题，每题6分，共18分） 24. 某直流电源电压为24 V，通过阻值为20 kΩ的电阻给容量为100 μF、初始未充电的电容器充电。接通电源3 s后，求：（1）电路的时间常数。（2）电容器两端的电压及所带电荷量。（3）此时充电电流的大小。 【答案】（1）。（2）；。（3）。 【解析】（1）时间常数由电阻与电容的乘积确定，计算得2.0 s。（2）充电电压按指数规律上升，代入3 s后求得电压，再由求电荷量。（3）充电电流随时间指数衰减，代入时间常数和充电时间求得0.268 mA。 25. 图所示电路中，已知E=18V，3kΩ，6kΩ，2kΩ，F，F，各电容原来均没有储能，试求下列两种情况下，各电容的端电压和储存的电场能量： （1）S与1相接，且电路稳定时； （2）然后将S扳至2，且电路稳定时。 【答案】（1）12V，1.44×1J，0，0 （2）4V，1.6×1J，4V，3.2×1J 26. 某控制电路中的220 μF电容器已充电至12 V，断开电源后通过10 kΩ电阻放电。经过4.4 s后，求：（1）该放电电路的时间常数。（2）电容器两端的剩余电压及放电电流的大小。（3）从开始放电到4.4 s时，电阻中消耗的电能。 【答案】（1）。（2）；。（3） 。 【解析】（1）放电时间常数由决定，计算得2.2 s。（2）4.4 s为两个时间常数，电压按指数规律衰减，再由欧姆定律求放电电流。（3）电阻消耗的电能等于电容初始储能与该时刻剩余储能之差，计算得 J。 四、综合应用题（本大题共3小题，每题10分，共30分） 27. 某自动控制柜采用电容充电延时电路实现接触器延时吸合。电源电压为24 V，限流电阻为6.0 kΩ，电容器容量为1000 μF，电容器初始电压为0 V。忽略电容器漏电和负载影响。（1）计算该电路的时间常数，并计算充电12 s后电容器两端的电压和储存的电荷量。（2）若比较器在电容器电压达到18 V时输出吸合信号，判断接触器能否在通电12 s内吸合，并计算理论延时时间。（3）实际检测发现，通电12 s后电容器电压仅为15 V。分析可能原因，并提出检查或改进措施。 【答案】（1）时间常数为。充电12 s后，。电荷量为。（2）通电12 s时，电容器电压约为20.75 V，大于18 V，接触器能在12 s内吸合。，，。理论延时时间约为8.32 s。（3）可能是限流电阻阻值增大、电容器容量增大、电源电压偏低或电容器存在漏电及外接负载。应测量电源电压和电阻阻值，检测电容器漏电情况，并检查电容器两端是否存在异常并联负载。 【解析】（1）充电时间常数由电阻和电容的乘积决定，电容电压按指数规律上升。（2）将18 V代入充电公式可求得达到动作电压的时间。（3）实际电压偏低说明充电过程变慢或有效电源电压降低，应按电源、电阻和电容回路逐项检查。 28. 如图所示电路，下列几种情况下有无电流？若有电流，电阻R上电流方向如何？ （1）合上开关S瞬间。 （2）合上S后又将电容器C两极板间的距离增大。 【答案】（1）当闭合开关S的瞬间，电路接通，电容器充电，则电阻R中有由A到B的电流。 （2）合上S后又将电容器C两极板间的距离增大，则电容器的电容减小，又电容器两端的电压不变，根据可知电容器所带的电荷量要减小，所以电容器要放电，即电阻R中有由B到A的电流。 29. 某设备断电保持电路中，2200 μF电容器原已充至12 V，断电后经4.7 kΩ电阻放电，为检测电路提供短时保持电压。检测电路的最低工作电压为3.0 V，忽略其他负载和电容器漏电。（1）计算该放电电路的时间常数，并计算断电后20.68 s时电容器电压、剩余储能及已释放的电能。（2）判断检测电路能否在断电后保持工作20.68 s，并计算电容器电压降至3.0 V所需的理论时间。（3）若要求断电后至少保持工作30 s，且电阻仍采用4.7 kΩ，应计算电容器容量至少应为多少，并说明选用电容器时还应注意的参数。 【答案】（1）时间常数：。断电后时，电容器电压为；剩余储能为；已释放电能为。（2）不能保持工作20.68 s，因为此时电容器电压约为，低于最低工作电压。电容器电压降至所需理论时间为。（3）要求保持工作30 s时，理论最小电容量为 ，实际选用标称容量时应不小于该值并考虑容量允差，宜选择更大容量的标准值。还应注意额定电压、容量允差、漏电流、等效串联电阻（ESR）、工作温度范围及电解电容器的极性等参数。 【解析】放电规律为，。时，，剩余能量约，释放约，低于3 V，不能保持工作。降至3 V需。保持30 s时；选型还应考虑额定电压、允差、漏电流、ESR、温度和极性。 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 $