2013年电工学试题库及答案.docx
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1、2013电工学考试题库第1章 直流电路 习题参考答案一、 填空题:1. 任何一个完整的电路都必须有 电源 、 负载 和 中间环节 3个基本部分组成。具有单一电磁特性的电路元件称为 理想 电路元件,由它们组成的电路称为 电路模型 。电路的作用是对电能进行 传输 、 分配 和 转换 ;对电信号进行 传递 、 存储 和 处理 。2. 反映实际电路器件耗能电磁特性的理想电路元件是 电阻 元件;反映实际电路器件储存磁场能量特性的理想电路元件是 电感 元件;反映实际电路器件储存电场能量特性的理想电路元件是 电容 元件,它们都是无源 二端 元件。3. 电路有 通路 、 开路 和 短路 三种工作状态。当电路中
2、电流、端电压U0时,此种状态称作 短路 ,这种情况下电源产生的功率全部消耗在 内阻 上。4.从耗能的观点来讲,电阻元件为 耗能 元件;电感和电容元件为 储能 元件。5. 电路图上标示的电流、电压方向称为 参考方向 ,假定某元件是负载时,该元件两端的电压和通过元件的电流方向应为 关联参考 方向。二、 判断题:1. 理想电流源输出恒定的电流,其输出端电压由内电阻决定。 (错)2. 电阻、电流和电压都是电路中的基本物理量。 (错)3. 电压是产生电流的根本原因。因此电路中有电压必有电流。 (错)4. 绝缘体两端的电压无论再高,都不可能通过电流。 (错)三、选择题:(每小题2分,共30分)1. 当元件
3、两端电压及通过元件的电流取关联参考方向时,即为假设该元件(A)功率;当元件两端电压及通过电流取非关联参考方向时,即为假设该元件(B)功率。A、吸收; B、发出。2. 一个输出电压几乎不变的设备有载运行,当负载增大时,是指( C )A、负载电阻增大; B、负载电阻减小; C、电源输出的电流增大。3. 当电流源开路时,该电流源内部( C )A、有电流,有功率损耗; B、无电流,无功率损耗; C、有电流,无功率损耗。4. 某电阻元件的额定数据为“1K、2.5W”,正常使用时允许流过的最大电流为( A )A、50mA; B、2.5mA; C、250mA。四、计算题1.1已知电路如题1.1所示,试计算a
4、、b两端的电阻。解: (1)在求解电阻网络的等效电阻时,应先将电路化简并转化为常规的直流电路。该电路可等效化为:(b)先将电路图化简,并转化为常规直流电路。 就本题而言,仔细分析发现25和5电阻被短路,则原图可化为:1.2 根据基尔霍夫定律,求图1.2所示电路中的电流I1和I2;解:本题所涉及的基本定律就是基尔霍夫电流定律。基尔霍夫电流定律对电路中的任意结点适用,对电路中的任何封闭面也适用。本题就是KCL对封闭面的应用。对于节点a有:I1+2-7=0对封闭面有:I1+I2+2=0解得: I1=7-2=5(A) , I2=-5-2=-7(A) 1.3 有一盏“220V 60W”的电灯接到。(1)
5、试求电灯的电阻;(2)当接到220V电压下工作时的电流;(3)如果每晚用三小时,问一个月(按30天计算)用多少电?解: 由题意:根据 R=U2/P 得:电灯电阻 R=U2/P=2202/60=807()根据 I=U/R或P=UI得:I=P/U=60/220=0.273(A)由 W=PT 得W=606060330 =1.944102 (J)在实际生活中,电量常以“度”为单位,即“千瓦时”。对60W的电灯,每天使用3小时,一个月(30天)的用电量为:W=60/1000330=5.4(KWH)1.4 根据基尔霍夫定律求图1.3图所示电路中的电压U1、U2和U3。解:根据基尔霍夫电压定律,沿任意回路绕
6、行一周,回路中各元件上电压的代数和等于零。则对abcka回路: 2-U2-2=0U2=0对cdpkc回路:-4-U1+U2=0U1=-4(V)对 eghce回路:-U3-10+5+U2=0 U3=-5(V)1.5 已知电路如图1.4所示,其中E1=15V,E2=65V,R1=5,R2=R3=10。试用支路电流法求R1、R2和R3三个电阻上的电压。解:在电路图上标出各支路电流的参考方向,如图所示,选取绕行方向。应用KCL和KVL列方程如下代入已知数据得解方程可得I1=-7/4(A),I233/8(A),I319/8(A)。三个电阻上的电压电流方向选取一至,则三个电阻上的电压分别为:U1=I1R1
7、=-=-35/4(V)U2=I2R2=165/4(V)U3=I3R3=38/4(V)1.6 试用支路电流法,求图1.5所示电路中的电流I1、I2、 I3、I4和I5。(只列方程不求解)解:在电路图上标出各支路电流的参考方向,如图所示,三回路均选取顺时针绕行方向。应用KCL和KVL列方程如下如给定参数,代入已知,联立方程求解即可得到各支路电流。1.7 试用支路电流法,求图1.6电路中的电流I3。解:此图中有3支路,2节点,但有一支路为已知,所以只需列两个方程即可。外回路选取顺时针绕行方向。应用KCL和KVL列方程如下I2=5(A)所以:I1=-2(A),I3=3(A)1.8 应用等效电源的变换,
8、化简图1.7所示的各电路。解:1.9 试用电源等效变换的方法,求图1.8所示电路中的电流I。解:利用电源等效变换解题过程如下:由分流公式可得:I=5(A)1.10 试计算题1.9图中的电流I。解: 由于题目中没有要求解题方法,所以此题可用电压源及电流源等效变换、支路电流法、叠加原理、戴维南定理等方法进行求解,下面用戴维南定理求解。(1)先计算开路电压,并将电流源化成电压源,如下图。(A)UOC=-2+12-62/3=6(V)(2)再求等效电阻Rab将恒压源和恒流源除去,得电路如图。()(3)由戴维南定理可知,有源二端网络等效为一个电压源,如图。(A)1.11 已知电路如图1.10所示。试应用叠
9、加原理计算支路电流I和电流源的电压U。解:(1)先计算18V电压源单独作用时的电流和电压,电路如图所示。(A)(V)(2)再计算6A电流源单独作用时的电流和电压,电路如图所示。(A)(V)(3)两电源同时作用的电流和电压为电源分别作用时的叠加。(A)(V)1.12 电路图1.11所示,试应用叠加原理,求电路中的电流I1、I2及36电阻消耗的电功率P。解:(1)先计算90V电压源单独作用时的电流和电压,电路如图所示。(A)(A)(A)(2)再计算60V电压源单独作用时的电流和电压,电路如图所示。(A)(A)(A)(3)两电源同时作用的电流和电压为电源分别作用时的叠加。(A)(A)(A) (4)3
10、6电阻消耗的电功率为(W)1.13 电路如图1.8所示,试应用戴维南定理,求图中的电流I解:(1)先计算开路电压,并将12A、6电流源化成电压源,如下图。由于此电路仍为复杂电路,因此求开路电压仍可用所有分析计算方法计算,现用支路电流法进行求解,设各支路电流及参考方向如图所示。由KCL和KVL得:解得:I1=8/9(A),I24/9(A),I3-4/3(A)(V)(2)再求等效电阻Rab将恒压源和恒流源除去,得电路如图。()(3)由戴维南定理可知,有源二端网络等效为一个电压源,如图。(A)1.14 电路如图1.12所示,试应用戴维南定理,求图中的电流I。解:(1)先计算开路电压,并将3A、6电流
11、源化成电压源,如下图。由于此电路仍为复杂电路,因此求开路电压仍可用所有分析计算方法计算,现用支路电流法进行求解,设各支路电流及参考方向如图所示。由KCL和KVL得:解得:I1=4/3(A),I2-1/2(A),I35/6(A)(V)(2)再求等效电阻Rab将恒压源除去,得电路如图。Rab=4612=2()(3)由戴维南定理可知,有源二端网络等效为一个电压源,如图。(A)1.15 电路如图1.11所示,试应用戴维南定理,求图中的电压U。解:(1)先计算开路电压,如下图。UOC=-116+1=-15(V)(2)再求等效电阻Rab将恒压源和恒流源除去,得电路如图。Rab=1()(3)由戴维南定理可知
12、,有源二端网络等效为一个电压源,如图。(A)U=4I=4()=-12(V)1.16 电路如图1.11所示,如果I3=1A,试应用戴维南定理,求图中的电阻R3。解:(1)先计算开路电压,如下图。(A)(V)(2)再求等效电阻RAB将恒压源除去,得电路如图。()(3)由戴维南定理可知,有源二端网络等效为一个电压源,如图。当I3=1A时,则所以 R3=80-4=76()1.17 电路如图1.14所示,已知15欧电阻的电压降为30V,极性如图1.14所示。试计算电路中R的大小和B点的电位。解:设R电阻上的电压和电流如图所示。由KCL可知I2=2+5=7(A) ,I=I2-2-3=2(A), (A)由K
13、VL得,(绕行方向选顺时针方向)U-100+30+5I2=0U=100-30-35=35 (V)()1.18 试计算图1.15中的A点的电位:(1)开关S打开;(2)开关S闭合。解:(1)当开关S打开时,将电位标注的电路复原为一般电路,如图(a)所示。由KVL得(3+3.9+20)I=12+12I=0.892(mA)UA=-20I+12=-5.84(V)(2)当开关S闭合时,将电位标注的电路复原为一般电路,如图(b)所示。由KVL得(3.9+20)I=12I=0.502(mA)UA=-20I+12=1.96(V)第二章 正弦交流电路 习题参考答案一、填空题:1. 表征正弦交流电振荡幅度的量是它
14、的 最大值 ;表征正弦交流电随时间变化快慢程度的量是 角频率 ;表征正弦交流电起始位置时的量称为它的 初相 。三者称为正弦量的 三要素 。2. 电阻元件上任一瞬间的电压电流关系可表示为 u = iR ;电感元件上任一瞬间的电压电流关系可以表示为 ;电容元件上任一瞬间的电压电流关系可以表示为。由上述三个关系式可得, 电阻 元件为即时元件; 电感 和 电容 元件为动态元件。3. 在RLC串联电路中,已知电流为5A,电阻为30,感抗为40,容抗为80,那么电路的阻抗为 50 ,该电路为 容 性电路。电路中吸收的有功功率为 450W ,吸收的无功功率又为 600var 。二、 判断题:1. 正弦量的三
15、要素是指最大值、角频率和相位。 (错)2. 电感元件的正弦交流电路中,消耗的有功功率等于零。 (对)3. 因为正弦量可以用相量来表示,所以说相量就是正弦量。 (错)4. 电压三角形是相量图,阻抗三角形也是相量图。 (错)5. 正弦交流电路的视在功率等于有功功率和无功功率之和。 (错)6. 一个实际的电感线圈,在任何情况下呈现的电特性都是感性。 (错)7. 串接在正弦交流电路中的功率表,测量的是交流电路的有功功率。 (错)8. 正弦交流电路的频率越高,阻抗越大;频率越低,阻抗越小。 (错)三、选择题:1. 某正弦电压有效值为380V,频率为50Hz,计时始数值等于380V,其瞬时值表达式为( B
16、 )A、V;B、V;C、V。2. 一个电热器,接在10V的直流电源上,产生的功率为P。把它改接在正弦交流电源上,使其产生的功率为P/2,则正弦交流电源电压的最大值为( D )A、7.07V; B、5V; C、14V; D、10V。3. 提高供电电路的功率因数,下列说法正确的是( D )A、减少了用电设备中无用的无功功率; B、减少了用电设备的有功功率,提高了电源设备的容量;C、可以节省电能; D、可提高电源设备的利用率并减小输电线路中的功率损耗。4. 已知A,A,则( C )A、i1超前i260; B、i1滞后i260; C、相位差无法判断。5. 电容元件的正弦交流电路中,电压有效值不变,频率
17、增大时,电路中电流将( A )A、增大; B、减小; C、不变。6. 在RL串联电路中,UR=16V,UL=12V,则总电压为( B )A、28V; B、20V; C、2V。7. RLC串联电路在f0时发生谐振,当频率增加到2f0时,电路性质呈( B )A、电阻性; B、电感性; C、电容性。8. 正弦交流电路的视在功率是表征该电路的( A )A、电压有效值及电流有效值乘积; B、平均功率; C、瞬时功率最大值。四、计算题2.1 把下列正弦量的时间函数用相量表示:(1) u10sin314t伏 (2) i5sin(314t60)安解:(1)=10/0 (V) (2)=5/60 =5/18060
18、=5/120 (A)2.2 已知工频正弦电压uab的最大值为311V,初相位为60,其有效值为多少?写出其瞬时值表达式;当t=0.0025S时,Uab的值为多少?解: 有效值(V) 瞬时值表达式为 (V)当t=0.0025S时,(V)2.3 用下列各式表示RC串联电路中的电压、电流,哪些是对的,哪些是错的?(1) i= (2) I= (3) = (4) I=(5) U=UR+UC (6) =+ (7)=j (8)= j解:在R、C串联电路中,总阻抗而 所以 (1)、(2)、(3)、(5)、(7)、(8)均是错的,(4)、(6)是对的。2.4 图2.1中,U1=40V,U2=30V,i=10si
19、n314t A,则U为多少?并写出其瞬时值表达式。解:由电路图可知,电压u1及电流i同方向,而电压u2超前电流i90,所以(V)电压u超前电流i的电度角(V)2.5 图2.2所示电路中,已知u100sin(314t+30)伏,i22.36sin(314t+19.7)安, i210sin(314t+83.13)安,试求: i1、Z1、Z2并说明Z1、Z2的性质,绘出相量图。解:由题知,(A) (A) (V) 所以(A)即(A)()()Z1为感性负载,Z2为容性负载。2.6 图2.3所示电路中,XC=XL=R,并已知电流表A1的读数为3A,试问A2和A3的读数为多少?解:由图可以看出,电容及电感并
20、联连接,由于电容电流落后两端电压900,而电感电流超前两端电压900,因为XC=XL,所以通过电容的电流及通过电感的电流大小相等,方向相反,故而电流表A2的读数为0A。由上分析可知,电压u的有效值为3R,故电感两端电压亦为3R。因为XL=R,所以电流表A3的读数为3A。2.7 有一R、L、C串联的交流电路,已知R=XL=XC=10,I=1A,试求电压U、UR、UL、UC和电路总阻抗。解: (V) (V) (V)()(V)2.8 电路如图2.4所示,已知=2rad/s,求电路的总阻抗Zab。解:=2rad/s () ()()2.9 电路如图2.5所示,已知R=20,=10/0A,XL=10,的有
21、效值为200V,求XC。解: 由题意可知: (V) (A)(A) (V) (V) 又因U1=200故有 则得: XC=5.36(),或XC=74.6()2.10 图2.6所示电路中,uS=10sin314tV,R1=2,R2=1,L=637mH,C=637F,求电流i1, i2和电压uc。解:=314rad/s ()()()()(A)(V)(A)则 i1=1.816sin(314t+68.7)(A)i2=1.86sin(314t+68.7)(A)uc=9.32sin(314t-21.3)(V)2.11 图2.7所示电路中,已知电源电压U=12V,=2000rad/s,求电流I、I1。解:当=2
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