山东省（春季高考）电气技术类 《电工技术基础与技能》项目十一任务四 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 任务四：电容器的放电 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. 一个电容为6μF的电容器在电路中放电，放电电流为3mA，则电容器放电的时间常数为多少（ ） A. 2ms B. 3ms C. 4ms D. 6ms 【答案】无法确定（题目信息不足） 【解析】RC电路的放电时间常数为τ=RC。题干只给出电容C=6μF和放电电流I=3mA，未给出放电电阻R，或可用于求R的初始电压，因此无法计算时间常数。并且C/I的单位为F/A=s/V，不是时间单位。 2. 在RC电路中，时间常数τ增加的影响是什么（ ） A. 电容器充电和放电更慢 B. 电容器充电和放电速度不变 C. 电容器充电和放电更快 D. 电容器只能充电，不能放电 【答案】A 【解析】时间常数τ = RC越大，电容器充电和放电的速度越慢，因为电容器电压变化的指数衰减或增长更缓慢。 3. 如图所示，先接通S给电容器充电，然后断开S。当增大两极板间距离时，电容器所带电荷量Q、电容C、两板间电压U的变化情况是（ ） A. Q变小，C不变，U不变 B. Q变小，C变小，U不变 C. Q不变，C变小，U变大 D. Q不变，C变大，U变小 【答案】C 【解析】电容器充电完成后断开，两极板所带电荷量保持不变，由可知，增大两极板间距时，变小，根据可知，两极板间的电压变大。故C正确。 4. 电容器放电的过程中，哪个物理量是呈指数递减的（ ） A. 放电电压 B. 放电电流 C. 放电时间 D. 放电能量 【答案】A 【解析】在理想RC放电过程中，电容器电压为uC(t)=U0，放电电流的大小为i(t)=U0/R·，二者均呈指数递减。电容器储能W(t)=1/2CuC^2(t)=1/2CU0^2，也呈指数递减。因此A、B、D均符合，原题不能作为单项选择题。 5. 某同学从插座上拔出万能充电器后，充电器的指示灯继续亮了一会儿后才完全熄灭，此现象表明：（ ） A. 电容器正在充电 B. 电容器短路 C. 220V照明电还没完全消失 D. 电容器正在放电 【答案】D 【解析】拔下充电器后，电源已经断开，但充电器内储能电容中的电荷仍会经内部电路释放，使指示灯继续发亮一段时间。这说明电容器正在放电，故选D。 6. 当电容器通过一个恒定电流放电时，放电过程中电容器两端的电压：（ ） A. 增大 B. 减小 C. 保持不变 D. 按指数规律减小 【答案】B 【解析】电容器电流与电压变化率的关系为i=C·du/dt。恒定电流放电时，取放电电流大小为I，则du/dt=-I/C，为恒定负值，因此u(t)=U0-It/C。电容器两端电压随时间线性减小，故选B。 7. 电路如图所示，已知电容C1是电容C2的3倍，C1充过电，电压为U，C2未充电。如果将开关S闭合，那么电容C1两端的电压将是（ ） A. U/2 B. 3U/4 C. 2U/3 D. U 【答案】B 【解析】电路中总电压为U，C1和C2串联故，故选B。 8. 对于一个已充电的电容器，如果将其两极板短接，会发生（ ） A. 电流为零 B. 电容增大 C. 电压不变 D. 电流很大 【答案】D 【解析】已充电电容器两极板短接后，电容器经短接导线迅速放电。由于回路电阻很小，初始放电电流会很大，故选D。 9. RC电路放电过程中，电容两端电压的变化遵循哪个方程（ ） A. V(t) = V0 B. V(t) = V0 (1 - C. V(t) = V0 D. V(t) = V0 (1 + 【答案】A 【解析】在RC电路的放电过程中，电容两端的电压按照指数衰减的规律变化，满足方程V(t) = V0 ，其中V0是初始电压，τ是时间常数。 10. 在如图所示电路中，，，，。换路前电路已处于稳态。开关断开后，电容器放电过程的时间常数为（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】开关断开瞬间，电容器放电，，则时间常数。故B正确。 11. 电容器放电的过程中，放电电流的大小与哪个因素成反比（ ） A. 放电时间 B. 放电电压 C. 电容器电容 D. 放电能量 【答案】无法确定（题干条件不足，四个选项中无普遍正确项） 【解析】电容器放电电流与具体放电方式有关。对于初始电压为U0、放电电阻为R的RC放电电路，i(t)=U0/R·，其中初始电流i(0)=U0/R，与电容C无关。题干未说明放电电路和比较条件，不能得出电流与电容成反比的结论，因此无法从所给选项中确定唯一答案。 12. 在RC电路中，如果电阻R的值加倍，时间常数τ将如何变化（ ） A. 增加两倍 B. 不变 C. 减半 D. 减少四倍 【答案】A 【解析】时间常数τ由公式τ = RC计算，其中R是电阻，C是电容。如果电阻加倍，时间常数也将加倍，表示电容充电和放电速度变慢。 13. 在一个RC电路的放电过程中，若电阻值突然增加，电容两端电压的变化会如何（ ） A. 电压衰减速度减慢 B. 电压衰减速度加快 C. 电压立即跌至零 D. 电压不受影响 【答案】A 【解析】电阻增加导致时间常数增加（τ = RC），因此电容两端的电压衰减速度将减慢。 14. 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。 15. 一个电容为10μF的电容器在电路中放电，如果放电时间常数为5ms，则放电电流的大小是多少（ ） A. 0.5mA B. 4mA C. 2mA D. 1mA 【答案】D 【解析】由时间常数τ=RC，得放电电阻R=τ/C=5×10^-3/(10×10^-6)=500Ω。开始放电时，电容器两端电压为初始电压U0=0.50V，放电电流最大：I0=U0/R=0.50/500=1.0×10^-3A=1mA，故选D。 16. 当电容器初始电压一定时，刚接入放电电阻的瞬间，放电电流的大小取决于：（ ） A. 电容器的电容 B. 放电的时间 C. 放电电压 D. 放电电阻 【答案】D 【解析】刚接入放电电阻的瞬间，电容器两端电压等于初始电压U0。由I0=U0/R可知，在初始电压一定时，开始放电瞬间的电流大小由放电电阻R决定；R越小，I0越大。故选D。 17. 如图所示电路中，F，已充电，两极板之间的电压为100V，当开关S闭合时，电容器两端的电压变为（ ） A. 各为100V B. 各为50V C. 各为0V，因为向放电 D. 上电压为0V，上为100V 【答案】B 18. 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】电容器放电过程中，内部电荷会减少。 19. 对于RC电路，以下哪个描述是错误的（ ） A. 电阻值对电容充放电速度无影响 B. 电容器充电速度随时间呈指数减少 C. 时间常数越大，电容充放电越慢 D. 电容完全充电所需时间理论上是无限长 【答案】A 【解析】电阻值是影响电容充放电速度的关键因素之一，通过时间常数τ = RC表达，其中R是电阻，C是电容。 20. 电容器放电时，电压（ ） 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】电容器放电时，电压逐渐减小。故选B。 二、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 21. 简述电容器放电过程的规律。 【答案】已充电电容器经放电回路放电时，电容器极板上的电荷逐渐减少，电容器两端电压由初始值逐渐降低。若经电阻R放电，电压和电流均按指数规律衰减：uC=U0，i=(U0/R)。因此，刚开始放电时电流最大，随后逐渐减小并趋近于零；电容器储存的电能逐渐释放，最终放电完成后电压、电流均趋近于零。 【解析】设电容器初始电压为U0，经电阻R放电。根据RC放电规律，时间常数为τ=RC，电容器电压为uC=U0，放电电流大小为i=(U0/R)。开始放电时t=0，电压为U0、电流为U0/R；随着时间增加，极板电荷减少，电压和电流均逐渐减小；当t远大于τ时，电压和电流均趋近于零，储存电能转化为放电回路中的其他形式能量。 22. 简要解释RC电路中的瞬态过程是什么，并说明充电和放电过程中电容器电压的变化情况。 【答案】RC电路中的瞬态过程，是指电路接通、断开或状态突变后，电容器电压和电流由一个稳态值过渡到另一个稳态值的随时间变化过程。充电时，电容器电压由初始值逐渐升高，按指数规律趋近于电源电压（最终稳态电压）；放电时，电容器电压由初始值逐渐降低，按指数规律趋近于零。过程快慢由时间常数τ=RC决定，τ越大，充电和放电越慢。 【解析】RC电路发生开关切换等状态变化后，电容器电压不能突变，因而会经历瞬态过程。充电时，若电源电压为E，且电容器初始电压为0，则uC=E(1-)，电压逐渐接近E。放电时，若初始电压为U0，则uC=U0，电压逐渐接近0。时间常数τ=RC决定变化快慢，经过一个时间常数，充电电压达到最终值的约63.2%，放电电压降为初始值的约36.8%。 23. 某维修技师将已充电的电容器从直流电源上断开后，通过电阻负载进行放电。简述电容器放电过程中电容器两端电压、电路电流及储存电能的变化规律。 【答案】（1）电容器两端电压由初始值逐渐下降，最终趋近于零。（2）放电电流在开始时较大，随后随电容器电压降低而逐渐减小，最终趋近于零。（3）电容器储存的电能在放电过程中逐渐释放，并主要转化为电阻负载上的热能。 【解析】（1）电容器通过负载放电时，极板电荷逐渐减少，端电压随之下降。（2）放电电流受电容器端电压和负载电阻影响，端电压降低会使电流减小。（3）电容器储能随电荷释放而减少，电能通过负载消耗。 三、计算题（本大题共3小题，每题6分，共18分） 24. 某直流电源给容量为 的电容器充电至 后，断开电源并接入阻值为 的放电电阻。忽略导线电阻。（1）计算电容器开始放电时储存的电荷量。（2）计算该放电回路的时间常数，并求放电 后电容器两端的电压。（3）计算放电 内放电电阻消耗的电能。 【答案】（1）。（2）；。（3） 。 【解析】（1）电容器初始电荷量由电容量与初始电压相乘求得。（2）放电电压按指数规律衰减，经过一个时间常数后约为初始值的 。（3）放出的电能等于电容器初始储能与该时刻剩余储能之差。 25. 在如图所示电路中，已知，此时不带电，电路已稳定。现将开关S由1转向2，待电路重新稳定后，试求、的端电压U。 【答案】S在1位置时的端电压等于的端电压。S置2后，发生电荷迁移，此时与仍视为并联，与无关。 当S置1时，有 ） ） 当S置2时，与并联，电路稳定后，有 ） ） 【解析】S在1位置时的端电压等于的端电压。S置2后，发生电荷迁移，此时与仍视为并联，与无关。 当S置1时，有 ） ） 当S置2时，与并联，电路稳定后，有 ） ） 26. 某设备断电后，需利用泄放电阻使滤波电容器安全放电。已知电容器容量为 ，初始电压为 ，要求在 内使电容器电压降至不高于 。设泄放电阻为纯电阻，忽略其他损耗。（1）计算泄放电阻允许的最大阻值。（2）现选用标称阻值为 的泄放电阻，计算 后电容器两端的电压，并判断是否满足安全要求。（3）计算接通泄放电阻瞬间的放电电流和电阻消耗的功率。若按初始功率选取电阻额定功率，判断选用 电阻是否合适。 【答案】（1） 。（2） ；，满足要求。（3）；。按初始功率选取时， 电阻合适。 【解析】（1）由电容放电规律反求电阻阻值，电阻不得大于计算值。（2） 小于允许最大阻值，电压下降速度满足安全要求。（3）放电初始时电流和功率最大，额定功率应大于初始功率。 四、综合应用题（本大题共3小题，每题10分，共30分） 27. 某变频器维修后，直流母线滤波电容的容量为 ，充电电压为 。维修技师通过 放电电阻对电容放电，认为电容电压按 变化。（1）计算该放电回路的时间常数，并计算放电 后电容两端的电压。（2）若技师在放电 后测得电容电压为 ，判断该测量结果是否与理论放电规律基本相符。（3）维修规程规定电容电压低于 方可进行后续作业。判断放电 后能否进行作业，并说明应采取的安全措施。 【答案】（1），。时间常数为 。。（2）理论值约为 ，实测值为 ，两者接近，测量结果基本相符。（3），仍高于 ，不能进行后续作业。应继续通过放电电阻放电，并使用万用表确认电压低于安全值后再操作。 【解析】R=10000Ω，C=0.001F，时间常数τ=RC=10s。20s后uC=300e^-2≈40.60V，实测42V接近理论值。15s后uC=300e^-1.5≈66.94V，高于60V，不能作业；应继续经电阻放电，并用万用表确认低于60V。 28. 某不间断电源控制板上的储能电容容量为 ，初始电压为 。为便于检修，电路采用 电阻进行放电，要求电容电压降至 以下。（1）计算采用 放电电阻时，电容电压降至 所需的最短时间。（2）若检修要求在 内完成放电，判断原放电电阻是否满足要求，并计算此时允许使用的最大放电电阻值。（3）若选用标准阻值 的放电电阻，计算放电初始瞬间该电阻消耗的功率，并说明电阻额定功率的选择原则。 【答案】（1），。由 得 。。（2），原放电电阻不满足要求。 。（3）。应选用额定功率不低于 、并具有足够脉冲承受能力的电阻。 【解析】由t=RCln(U0/uC)，电压降至12V需t=1500×0.0022×ln4≈4.57s。该时间大于3s，原电阻不满足要求；Rmax=3/[0.0022ln4]≈983.50Ω。910Ω电阻初始功率P=482/910≈2.53W，应选额定功率不低于3W且耐脉冲的电阻。 29. 某自动化设备停机后，维修人员需检查一只标称容量为 的电容器。该电容器原设计通过 电阻从 放电。通电测试后发现，断电 时电容实测电压为 。（1）按原设计参数计算断电 后的理论电容电压。（2）根据实测电压计算放电回路的等效电阻，并与标称电阻进行比较。（3）已知 电阻的允许误差为 ，判断放电回路是否存在异常，并提出检修措施。 【答案】（1），。。。（2）由 得 。，约为 。（3）标称电阻允许范围为 至 。等效电阻约为 ，放电回路存在异常。应断电并确认电容放电后，检查放电电阻阻值、焊点及连接线路，必要时更换电阻或修复接触不良部位。 【解析】τ=RC=2200×0.00047=1.034s，断电2s理论电压uC=24e^(-2/1.034)≈3.47V。由R=-t/[Cln(uC/U0)]，实测8V反算R≈3.87kΩ，超出2.2kΩ±5%的2.09～2.31kΩ范围。回路异常，应安全放电后检查电阻、焊点和线路，必要时更换或修复。 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 任务四：电容器的放电 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. 一个电容为6μF的电容器在电路中放电，放电电流为3mA，则电容器放电的时间常数为多少（ ） A. 2ms B. 3ms C. 4ms D. 6ms 2. 在RC电路中，时间常数τ增加的影响是什么（ ） A. 电容器充电和放电更慢 B. 电容器充电和放电速度不变 C. 电容器充电和放电更快 D. 电容器只能充电，不能放电 3. 如图所示，先接通S给电容器充电，然后断开S。当增大两极板间距离时，电容器所带电荷量Q、电容C、两板间电压U的变化情况是（ ） A. Q变小，C不变，U不变 B. Q变小，C变小，U不变 C. Q不变，C变小，U变大 D. Q不变，C变大，U变小 4. 电容器放电的过程中，哪个物理量是呈指数递减的（ ） A. 放电电压 B. 放电电流 C. 放电时间 D. 放电能量 5. 某同学从插座上拔出万能充电器后，充电器的指示灯继续亮了一会儿后才完全熄灭，此现象表明：（ ） A. 电容器正在充电 B. 电容器短路 C. 220V照明电还没完全消失 D. 电容器正在放电 6. 当电容器通过一个恒定电流放电时，放电过程中电容器两端的电压：（ ） A. 增大 B. 减小 C. 保持不变 D. 按指数规律减小 7. 电路如图所示，已知电容C1是电容C2的3倍，C1充过电，电压为U，C2未充电。如果将开关S闭合，那么电容C1两端的电压将是（ ） A. U/2 B. 3U/4 C. 2U/3 D. U 8. 对于一个已充电的电容器，如果将其两极板短接，会发生（ ） A. 电流为零 B. 电容增大 C. 电压不变 D. 电流很大 9. RC电路放电过程中，电容两端电压的变化遵循哪个方程（ ） A. V(t) = V0 B. V(t) = V0 (1 - C. V(t) = V0 D. V(t) = V0 (1 + 10. 在如图所示电路中，，，，。换路前电路已处于稳态。开关断开后，电容器放电过程的时间常数为（ ） A. B. C. D. 11. 电容器放电的过程中，放电电流的大小与哪个因素成反比（ ） A. 放电时间 B. 放电电压 C. 电容器电容 D. 放电能量 12. 在RC电路中，如果电阻R的值加倍，时间常数τ将如何变化（ ） A. 增加两倍 B. 不变 C. 减半 D. 减少四倍 13. 在一个RC电路的放电过程中，若电阻值突然增加，电容两端电压的变化会如何（ ） A. 电压衰减速度减慢 B. 电压衰减速度加快 C. 电压立即跌至零 D. 电压不受影响 14. 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. 15. 一个电容为10μF的电容器在电路中放电，如果放电时间常数为5ms，则放电电流的大小是多少（ ） A. 0.5mA B. 4mA C. 2mA D. 1mA 16. 当电容器初始电压一定时，刚接入放电电阻的瞬间，放电电流的大小取决于：（ ） A. 电容器的电容 B. 放电的时间 C. 放电电压 D. 放电电阻 17. 如图所示电路中，F，已充电，两极板之间的电压为100V，当开关S闭合时，电容器两端的电压变为（ ） A. 各为100V B. 各为50V C. 各为0V，因为向放电 D. 上电压为0V，上为100V 18. 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 19. 对于RC电路，以下哪个描述是错误的（ ） A. 电阻值对电容充放电速度无影响 B. 电容器充电速度随时间呈指数减少 C. 时间常数越大，电容充放电越慢 D. 电容完全充电所需时间理论上是无限长 20. 电容器放电时，电压（ ） A. 逐渐增大 B. 逐渐减小 C. 保持不变 D. 先减小后增大 二、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 21. 简述电容器放电过程的规律。 22. 简要解释RC电路中的瞬态过程是什么，并说明充电和放电过程中电容器电压的变化情况。 23. 某维修技师将已充电的电容器从直流电源上断开后，通过电阻负载进行放电。简述电容器放电过程中电容器两端电压、电路电流及储存电能的变化规律。 三、计算题（本大题共3小题，每题6分，共18分） 24. 某直流电源给容量为 的电容器充电至 后，断开电源并接入阻值为 的放电电阻。忽略导线电阻。（1）计算电容器开始放电时储存的电荷量。（2）计算该放电回路的时间常数，并求放电 后电容器两端的电压。（3）计算放电 内放电电阻消耗的电能。 25. 在如图所示电路中，已知，此时不带电，电路已稳定。现将开关S由1转向2，待电路重新稳定后，试求、的端电压U。 26. 某设备断电后，需利用泄放电阻使滤波电容器安全放电。已知电容器容量为 ，初始电压为 ，要求在 内使电容器电压降至不高于 。设泄放电阻为纯电阻，忽略其他损耗。（1）计算泄放电阻允许的最大阻值。（2）现选用标称阻值为 的泄放电阻，计算 后电容器两端的电压，并判断是否满足安全要求。（3）计算接通泄放电阻瞬间的放电电流和电阻消耗的功率。若按初始功率选取电阻额定功率，判断选用 电阻是否合适。 四、综合应用题（本大题共3小题，每题10分，共30分） 27. 某变频器维修后，直流母线滤波电容的容量为 ，充电电压为 。维修技师通过 放电电阻对电容放电，认为电容电压按 变化。（1）计算该放电回路的时间常数，并计算放电 后电容两端的电压。（2）若技师在放电 后测得电容电压为 ，判断该测量结果是否与理论放电规律基本相符。（3）维修规程规定电容电压低于 方可进行后续作业。判断放电 后能否进行作业，并说明应采取的安全措施。 28. 某不间断电源控制板上的储能电容容量为 ，初始电压为 。为便于检修，电路采用 电阻进行放电，要求电容电压降至 以下。（1）计算采用 放电电阻时，电容电压降至 所需的最短时间。（2）若检修要求在 内完成放电，判断原放电电阻是否满足要求，并计算此时允许使用的最大放电电阻值。（3）若选用标准阻值 的放电电阻，计算放电初始瞬间该电阻消耗的功率，并说明电阻额定功率的选择原则。 29. 某自动化设备停机后，维修人员需检查一只标称容量为 的电容器。该电容器原设计通过 电阻从 放电。通电测试后发现，断电 时电容实测电压为 。（1）按原设计参数计算断电 后的理论电容电压。（2）根据实测电压计算放电回路的等效电阻，并与标称电阻进行比较。（3）已知 电阻的允许误差为 ，判断放电回路是否存在异常，并提出检修措施。 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 $