山东省（春季高考）电气技术类 《电工技术基础与技能》项目十六任务三 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》 项目十六：瞬态过程 任务三：瞬态过程的概念 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. 只要电路中发生________，电路必定产生瞬态过程。（ ） A. 开关动作 B. 动态元件储能变化 C. 电路结构变化 D. 电源电压变化 2. 下列关于换路定律的有关描述，错误的是（ ） A. 换路时，电感中的电流不发生突变 B. 换路时，电容中的电流不发生突变 C. 换路定律对于某些理想化的电路是不成立的 D. 利用换路定律可以确定发生过渡过程的初始值 3. 在如图所示的电路中，，，。开关断开前电路已处于稳态，当时开关断开，则换路后的为（ ） A. B. C. D. 4. 关于换路，下列说法正确的是（ ） A. 电容元件上的电流不能跃变 B. 电感元件上的电流能跃变 C. 电容元件上的电压能跃变 D. 电感元件上的电流不能跃变 5. 下列各式中错误的是（ ） A. B. C. D. 6. 常见的储能元件有（ ） A. 电阻和电容 B. 电容和电感 C. 电阻和电感 D. 二极管和三极管 7. 在如图所示的电路中，是两个额定电压均为6V的灯泡，变压器的匝数比为1:1，其内阻可忽略不计。当开关S闭合时，会出现的现象是（ ） A. 亮，不亮 B. 不亮，亮 C. 立刻变亮，闪亮后逐渐熄灭 D. 逐渐变亮，闪亮后逐渐熄灭 8. 换路定律适用于哪种类型的电路元件（ ） A. 电阻元件 B. 电容元件 C. 电感元件、电容元件 D. 全部电路元件 9. 由三要素法求解一阶动态电路的步骤，顺序正确的是（ ） ①从图中求出或； ②从，图中求出初始条件，即； ③从t=∞图中求出稳态值，即； ④从等效戴维宁电路中求电阻，即R； ⑤求时间常数； ⑥列微分方程； ⑦依照 求出。 A. ①②③④⑤⑦ B. ②④⑤⑥①③ C. ④③②①⑤⑥⑦ D. ⑥⑤④①②③⑦ 10. 如图所示电路中，已知，则下列说法正确的是（ ） A. S闭合瞬间，G的指针指向负刻度方向偏转 B. 由于电桥平衡，故S闭合瞬间，G的指针不发生偏转 C. S闭合瞬间，G的指针向正刻度方向偏转 D. S闭合，电路达稳态时，G的指针停留在负刻度上 11. 下列物理量中，换路时不能跃变的量是（ ） A. 电容电流 B. 电感电压 C. 电阻电压 D. 电容储能 12. 在一个 RLC 串联电路中，当系统达到稳态后，阻尼比对系统响应有什么影响（ ） A. 不影响 B. 决定系统振荡频率 C. 确定系统应回复到稳定状态的速度 D. 决定系统最大电压值 13. 开关在电路中的作用主要体现在哪个方面（ ） A. 改变电阻值 B. 控制电路的电流路径 C. 增加电路的电容 D. 降低电路的电感 14. 在图所示电路中，已知，，，则该电路换路后的时间常数为（ ） A. B. C. D. 15. 电路开关从闭合状态突然断开，在含电感和电容的电路中，以下哪个描述是正确的（ ） A. 电感电流会立即降至零 B. 电容电压会立即升高 C. 电感电流和电容电压均不会立即改变 D. 电感电流和电容电压均会立即改变 16. 下列表达式错误的是（ ） A. B. C. D. 17. 电路如图所示，若开关闭合前，电路处于稳态，则开关闭合后，电流i的初始值为（ ） A. 0 B. 1mA C. 2 mA D. 3mA 18. 下列哪种电路参数在换路瞬间不能突变（ ） A. 电阻 B. 电感两端的电压 C. 电容两端的电压 D. 开关 19. 在电路中，瞬态过程是指什么（ ） A. 电流与电压之间的瞬时关系 B. 系统达到稳定状态前的暂时行为 C. 电容器、电感器的交流特性 D. 电路中的阻抗匹配 20. 以下关于开关在RC电路中作用的描述，哪个是错误的（ ） A. 开关控制电路中的电流流动 B. 开关可以直接改变电容器的电荷量 C. 开关断开可以阻止电容器放电 D. 开关的状态影响电路的时间常数 二、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 21. 名词解释： 过渡过程 22. 简述换路定律的内容。 23. 某直流电路中，开关S原处于稳定闭合状态。t＝0时将开关断开，电路中的电感电流和电容电压随时间发生变化。简述瞬态过程的含义，并说明换路瞬间电感和电容应遵循的换路定律。 三、计算题（本大题共3小题，每题6分，共18分） 24. 某直流控制电路中，电阻 与电容 串联后接至 直流电源。合闸前电容未充电， 时闭合开关。求：（1）时间常数 及 时电容两端电压。（2） 时电容电压和充电电流。（3）此时电容中储存的电能。 25. 某继电器线圈可等效为电阻 和电感 串联，接入 直流电源。合闸前线圈无电流， 时闭合开关。求：（1）电路时间常数及 时线圈电流。（2） 时线圈电流和电感两端电压。（3）此时电感储存的磁场能量。 26. 某设备的保持电路中，电容 原已充至 。 时，开关将该电容经电阻 接至 直流电源，规定电流方向为由电源流向电容。求：（1）换路瞬间电容电压、初始充电电流和时间常数。（2） 时电容电压及充电电流。（3）电容电压首次达到 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. 某自动控制柜中的延时吸合电路采用电阻—电容充电方式。电源电压为24 V，充电电阻为3 kΩ，电容为200 μF。合上电源开关前，电容已完全放电。合上开关后开始计时。（1）计算该电路的时间常数，并计算合闸后0.60 s时电容两端电压和充电电流。（2）判断合闸瞬间电容两端电压及充电电流的数值。（3）若需在检修前使电容电荷尽快释放，说明应采取的安全措施。 28. 某直流检测装置在正常运行时，100 μF电容被充电至12 V。设备停机后，转换开关将电容接入2 kΩ泄放电阻，电容开始放电。设电容放电前已充满电。（1）计算放电电路的时间常数、放电0.40 s后电容两端电压和此时电容已释放的电能。（2）判断切换到放电回路瞬间，电容两端电压和放电电流的大小。（3）维修人员发现切换后电容电压立即降为0 V，分析可能的故障原因，并提出一项检查措施。 29. 某输送设备的直流继电器线圈可等效为电感0.60 H和电阻12 Ω串联，接入48 V直流电源。合上控制开关前线圈中无电流，合闸后线圈开始建立磁场。（1）计算电路时间常数，并计算合闸后0.10 s时线圈电流和电感两端电压。（2）判断合闸瞬间线圈电流和电感两端电压的数值，并说明依据。（3）设备运行中若直接断开线圈回路，说明可能产生的现象及应采取的保护措施。 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 $ 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》 项目十六：瞬态过程 任务三：瞬态过程的概念 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. 只要电路中发生________，电路必定产生瞬态过程。（ ） A. 开关动作 B. 动态元件储能变化 C. 电路结构变化 D. 电源电压变化 【答案】B 【解析】电路中产生瞬态过程的内因是动态元件储能发生变化，故B正确。 2. 下列关于换路定律的有关描述，错误的是（ ） A. 换路时，电感中的电流不发生突变 B. 换路时，电容中的电流不发生突变 C. 换路定律对于某些理想化的电路是不成立的 D. 利用换路定律可以确定发生过渡过程的初始值 【答案】B 【解析】换路定律指出，在正常的集总参数电路中，电容两端电压不能突变，即；电感中的电流不能突变，即。电容电流由确定，在换路瞬间可以发生跃变，因此B项错误。对于含有理想冲激源等特殊理想化电路，换路定律可能不适用；利用换路定律可以确定过渡过程的初始值。故选B。 3. 在如图所示的电路中，，，。开关断开前电路已处于稳态，当时开关断开，则换路后的为（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】根据换路定律可知，换路时，电容元件上的电压不会发生跃变，则开关断开瞬间， ，可得，故D正确。 4. 关于换路，下列说法正确的是（ ） A. 电容元件上的电流不能跃变 B. 电感元件上的电流能跃变 C. 电容元件上的电压能跃变 D. 电感元件上的电流不能跃变 【答案】D 【解析】在电路换路时，只有电容元件上的电压和电感元件中的电流不能跃变，电路中其他部分的电压和电流都可能跃变。故D正确。 5. 下列各式中错误的是（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】换路瞬间，电容元件两端的电压和储存的电场能与电感元件中的电流和储存的磁场能不能跃变，而电容元件中的电流和电感元件两端的电压可以跃变，则有，，，。故B错误。 6. 常见的储能元件有（ ） A. 电阻和电容 B. 电容和电感 C. 电阻和电感 D. 二极管和三极管 【答案】B 【解析】电感和电容是常见的储能元件。故B正确。 7. 在如图所示的电路中，是两个额定电压均为6V的灯泡，变压器的匝数比为1:1，其内阻可忽略不计。当开关S闭合时，会出现的现象是（ ） A. 亮，不亮 B. 不亮，亮 C. 立刻变亮，闪亮后逐渐熄灭 D. 逐渐变亮，闪亮后逐渐熄灭 【答案】D 8. 换路定律适用于哪种类型的电路元件（ ） A. 电阻元件 B. 电容元件 C. 电感元件、电容元件 D. 全部电路元件 【答案】C 【解析】换路定律是指在电路发生换路（如开关的通断、电路参数的突然改变等）后的瞬间，电感元件中的电流和电容元件两端的电压不能发生突变。 9. 由三要素法求解一阶动态电路的步骤，顺序正确的是（ ） ①从图中求出或； ②从，图中求出初始条件，即； ③从t=∞图中求出稳态值，即； ④从等效戴维宁电路中求电阻，即R； ⑤求时间常数； ⑥列微分方程； ⑦依照 求出。 A. ①②③④⑤⑦ B. ②④⑤⑥①③ C. ④③②①⑤⑥⑦ D. ⑥⑤④①②③⑦ 【答案】A 【解析】用三要素法求解一阶电路瞬态过程的步骤：（1）确定初始值。①画出时刻的等效电路。确定换路前电路的状态或。②画出时刻的等效电路。若，，在此电路中电容用电压为的电压源代替，电感用电流为的电流源代替；若或，则电容视为短路，电感视为开路。画出时的等效电路后，即可按一般电阻性电路来求解各变量的初始值。（2）确定稳态值。画出时刻的等效电路，在此电路中，电容视为开路，电感视为短路，可按一般电阻性电路来求各变量的稳态值。（3）确定时间常数。电路中，；电路中，。其中等于将电路中所有独立源置零后，从电容或电感两端看进去的等效电阻（戴维宁等效电路中的戴维宁等效电阻）。（4）依照 求出。故A正确。 10. 如图所示电路中，已知，则下列说法正确的是（ ） A. S闭合瞬间，G的指针指向负刻度方向偏转 B. 由于电桥平衡，故S闭合瞬间，G的指针不发生偏转 C. S闭合瞬间，G的指针向正刻度方向偏转 D. S闭合，电路达稳态时，G的指针停留在负刻度上 【答案】A 11. 下列物理量中，换路时不能跃变的量是（ ） A. 电容电流 B. 电感电压 C. 电阻电压 D. 电容储能 【答案】D 【解析】换路时，电容元件两端的电压、电场能和电感元件中的电流、磁场能不能跃变，而电阻两端的电压与电流、电容元件中的电流和电感元件两端的电压都可以跃变。故D符合题意。 12. 在一个 RLC 串联电路中，当系统达到稳态后，阻尼比对系统响应有什么影响（ ） A. 不影响 B. 决定系统振荡频率 C. 确定系统应回复到稳定状态的速度 D. 决定系统最大电压值 【答案】A 【解析】题干限定系统已经达到稳态，说明暂态过程已经结束。对于已达到的稳态，阻尼比不再影响系统的瞬态变化过程，因此选项A正确。阻尼比会影响系统过渡过程中的衰减速度和振荡特性，C项描述的是过渡过程而非达到稳态后的情况。故选A。 13. 开关在电路中的作用主要体现在哪个方面（ ） A. 改变电阻值 B. 控制电路的电流路径 C. 增加电路的电容 D. 降低电路的电感 【答案】B 【解析】开关主要用于控制电路中的电流路径，通过开启或关闭来改变电路的状态和行为。 14. 在图所示电路中，已知，，，则该电路换路后的时间常数为（ ） A. B. C. D. 【答案】A 15. 电路开关从闭合状态突然断开，在含电感和电容的电路中，以下哪个描述是正确的（ ） A. 电感电流会立即降至零 B. 电容电压会立即升高 C. 电感电流和电容电压均不会立即改变 D. 电感电流和电容电压均会立即改变 【答案】C 【解析】根据换路定律，换路瞬间电感电流不能突变，即 iL(0^+)=iL(0^-)；电容电压不能突变，即 uC(0^+)=uC(0^-)。因此，电感电流和电容电压均不会立即改变，选C。 16. 下列表达式错误的是（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】电容储能公式为 WC=1/2·CU2，A项正确。换路瞬间电容电压不能突变，故 uC(0^+)=uC(0^-)，B项正确。电感储能公式为 WL=1/2·LI2，C项正确。换路瞬间不能突变的是电感电流，而不是电感电压；电感电压可以发生突变。因此D项错误，选D。 17. 电路如图所示，若开关闭合前，电路处于稳态，则开关闭合后，电流i的初始值为（ ） A. 0 B. 1mA C. 2 mA D. 3mA 【答案】A 18. 下列哪种电路参数在换路瞬间不能突变（ ） A. 电阻 B. 电感两端的电压 C. 电容两端的电压 D. 开关 【答案】C 【解析】换路定律指出，换路瞬间电容电压不能突变，即 uC(0^+)=uC(0^-)；电感中不能突变的是电流，而非电感两端电压。电阻和开关不属于由换路定律直接约束的连续状态量。因此选C。 19. 在电路中，瞬态过程是指什么（ ） A. 电流与电压之间的瞬时关系 B. 系统达到稳定状态前的暂时行为 C. 电容器、电感器的交流特性 D. 电路中的阻抗匹配 【答案】B 【解析】瞬态过程是系统在初始时刻或外部条件发生变化时，电流和电压暂时性的行为，因此选项 B 正确 20. 以下关于开关在RC电路中作用的描述，哪个是错误的（ ） A. 开关控制电路中的电流流动 B. 开关可以直接改变电容器的电荷量 C. 开关断开可以阻止电容器放电 D. 开关的状态影响电路的时间常数 【答案】B 【解析】开关控制电流的流向，但不能直接改变电容器的电荷量。电容器的电荷变化是由电流经过时间积分产生的。 二、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 21. 名词解释： 过渡过程 【答案】过渡过程是电路发生换路后，电压、电流等电路变量由换路前的稳定状态过渡到换路后新的稳定状态所经历的暂态变化过程，也称为瞬态过程。 【解析】电路换路后，电感和电容等储能元件中的能量需要重新调整，电路变量通常不会立即达到新的稳定值，而是随时间变化并逐渐趋于稳定。电路从原稳定状态到新稳定状态之间的这段变化过程称为过渡过程或瞬态过程。 22. 简述换路定律的内容。 【答案】设t=0为换路瞬间，则以t=0-表示换路前一瞬间，t=0+表示换路后一瞬间，换路的时间间隔为零。从t=0-到t=0+瞬间，电容元件上的电压和电感元件中的电流不能跃变，这称为换路定律。 用公式表示为， 【解析】设 t=0 为换路时刻，t=0^- 表示换路前一瞬间，t=0^+ 表示换路后一瞬间。由于电容电压若突变，需要无穷大的瞬时电流；电感电流若突变，需要无穷大的瞬时电压，因此在通常的有限激励电路中，换路瞬间有 uC(0^+)=uC(0^-)、iL(0^+)=iL(0^-)。这就是换路定律。 23. 某直流电路中，开关S原处于稳定闭合状态。t＝0时将开关断开，电路中的电感电流和电容电压随时间发生变化。简述瞬态过程的含义，并说明换路瞬间电感和电容应遵循的换路定律。 【答案】（1）瞬态过程是电路发生换路后，电压和电流由原稳定状态过渡到新稳定状态的变化过程。（2）换路瞬间，电感电流不能突变，即 。（3）换路瞬间，电容电压不能突变，即 。 【解析】（1）换路使电路储能状态发生调整，在达到新的稳定状态前会经历暂态变化。（2）电感电流突变会产生很大的感应电压。（3）电容电压突变需要瞬间改变电荷量，实际电路中通常不能实现。 三、计算题（本大题共3小题，每题6分，共18分） 24. 某直流控制电路中，电阻 与电容 串联后接至 直流电源。合闸前电容未充电， 时闭合开关。求：（1）时间常数 及 时电容两端电压。（2） 时电容电压和充电电流。（3）此时电容中储存的电能。 【答案】（1），。（2），。（3） 。 【解析】RC充电时间常数τ=RC=0.20 s。电容电压连续，初始未充电，故uC(0+)=0。充电时uC=24(1-e^-t/τ)，i=(24/2000)e^-t/τ；t=τ时得15.17 V、4.41 mA。储能W=1/2CuC2=0.0115 J。 25. 某继电器线圈可等效为电阻 和电感 串联，接入 直流电源。合闸前线圈无电流， 时闭合开关。求：（1）电路时间常数及 时线圈电流。（2） 时线圈电流和电感两端电压。（3）此时电感储存的磁场能量。 【答案】（1），。（2），。（3）。 【解析】RL电路时间常数τ=L/R=0.050 s。电感电流连续，合闸前无电流，故iL(0+)=0。通电时iL=(24/8)(1-e^-t/τ)，uL=24e^-t/τ；t=0.10 s=2τ，得2.59 A、3.25 V。磁场能量W=1/2LiL2=1.34 J。 26. 某设备的保持电路中，电容 原已充至 。 时，开关将该电容经电阻 接至 直流电源，规定电流方向为由电源流向电容。求：（1）换路瞬间电容电压、初始充电电流和时间常数。（2） 时电容电压及充电电流。（3）电容电压首次达到 所需的时间。 【答案】（1），，。（2），。（3），，。 【解析】（1）电容电压不能突变，因此换路瞬间有 。初始时电阻两端电压为 ，故初始充电电流为 。时间常数为 。（2）电容由初始电压 向稳态电压 充电，其电压响应为 。代入 、，得 。充电电流为 ，因此 。（3）令 ，有 ，解得 ，所以 。 四、综合应用题（本大题共3小题，每题10分，共30分） 27. 某自动控制柜中的延时吸合电路采用电阻—电容充电方式。电源电压为24 V，充电电阻为3 kΩ，电容为200 μF。合上电源开关前，电容已完全放电。合上开关后开始计时。（1）计算该电路的时间常数，并计算合闸后0.60 s时电容两端电压和充电电流。（2）判断合闸瞬间电容两端电压及充电电流的数值。（3）若需在检修前使电容电荷尽快释放，说明应采取的安全措施。 【答案】（1）时间常数为：。电容电压为：。充电电流为：。（2）合闸瞬间电容电压为0 V，充电电流为：。（3）应先断开电源，再通过合适的放电电阻对电容放电，确认电容两端电压接近0 V后进行检修，禁止直接用导线短接电容。 【解析】（1）合闸前电容完全放电，故 ，合闸后为零初始条件的RC充电过程。时间常数为 。电容电压为 ，所以 。充电电流为 ，所以 。（2）电容电压不能突变，故 。此时电容相当于初始未充电状态，电阻两端电压为 ，因此 。（3）检修前应先断开电源，再经合适的放电电阻使电容放电；确认电容两端电压接近 后方可检修。不得直接用导线短接电容，以免产生过大的瞬时放电电流、电弧或元件损坏。 28. 某直流检测装置在正常运行时，100 μF电容被充电至12 V。设备停机后，转换开关将电容接入2 kΩ泄放电阻，电容开始放电。设电容放电前已充满电。（1）计算放电电路的时间常数、放电0.40 s后电容两端电压和此时电容已释放的电能。（2）判断切换到放电回路瞬间，电容两端电压和放电电流的大小。（3）维修人员发现切换后电容电压立即降为0 V，分析可能的故障原因，并提出一项检查措施。 【答案】（1）时间常数为：。放电0.40 s后，电容电压为：。初始储能为： 。此时剩余能量为：。已释放电能为：。（2）切换瞬间电容电压为：。放电电流大小为：，其方向为由电容正极经泄放电阻流向电容负极。（3）电容电压立即降为0 V，可能是电容两端被短路，例如转换开关接线错误或电容内部击穿短路。可先断开电源，使用万用表检查电容两端及转换开关相关触点是否存在低阻短接。 【解析】放电时间常数τ=RC=0.20 s，uC=12e^-t/τ。0.40 s=2τ时，uC=1.62 V；初始能量7.20 mJ，剩余能量7.20e^-4=0.132 mJ，释放7.07 mJ。电容电压不能突变，故切换瞬间为12 V，放电电流大小为12/2000=6.0 mA。若电压立即为零，应检查开关接线、电容击穿等短路通路。 29. 某输送设备的直流继电器线圈可等效为电感0.60 H和电阻12 Ω串联，接入48 V直流电源。合上控制开关前线圈中无电流，合闸后线圈开始建立磁场。（1）计算电路时间常数，并计算合闸后0.10 s时线圈电流和电感两端电压。（2）判断合闸瞬间线圈电流和电感两端电压的数值，并说明依据。（3）设备运行中若直接断开线圈回路，说明可能产生的现象及应采取的保护措施。 【答案】（1）时间常数为：。稳态电流为：。合闸后0.10 s时，线圈电流为：。电感两端电压为：。（2）合闸瞬间线圈电流为：；电感两端电压为：。依据是电感电流不能突变，合闸瞬间电阻上的电压为0，因此电源电压全部加在电感两端。（3）直接断开线圈回路时，电感为维持原电流会产生较高的反向感应电压，可能使开关触点产生电弧、烧蚀触点或损坏绝缘和电子元件。应在线圈两端并联续流二极管（直流线圈且极性正确）或采用RC吸收、压敏电阻等吸收保护措施。 【解析】（1）RL串联电路合闸后的时间常数为 ，稳态电流为 。电流建立规律为 ，故 。电感电压为 ，故 。（2）电感电流不能突变，且合闸前线圈电流为0，因此 。此时电阻电压 ，由KVL可知电源电压全部加在电感上，所以 。（3）断开线圈回路时，电感电流试图维持原方向和原大小，会在断口处产生较高的反向感应电压，可能引起电弧、触点烧蚀或元件损坏。应采用续流二极管、RC吸收电路或压敏电阻等措施限制感应过电压。 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 $