2023年電工學試題庫和試題及答案

第1章直流電路習題參考答案填空題：1.任何一個完整的電路都必須有電源、負載和中間環(huán)節(jié)3個基本部分組成。具有單一電磁特性的電路元件稱為抱負電路元件，由它們組成的電路稱為電路模型。電路的作用是對電能進行傳輸、分派和轉換；對電信號進行傳遞、存儲和解決。2.反映實際電路器件耗能電磁特性的抱負電路元件是電阻元件；反映實際電路器件儲存磁場能量特性的抱負電路元件是電感元件；反映實際電路器件儲存電場能量特性的抱負電路元件是電容元件，它們都是無源二端元件。3.電路有通路、開路和短路三種工作狀態(tài)。當電路中電流、端電壓U＝0時，此種狀態(tài)稱作短路，這種情況下電源產(chǎn)生的功率所有消耗在內阻上。4.從耗能的觀點來講，電阻元件為耗能元件；電感和電容元件為儲能元件。5.電路圖上標示的電流、電壓方向稱為參考方向，假定某元件是負載時，該元件兩端的電壓和通過元件的電流方向應為關聯(lián)參考方向。判斷題：1.抱負電流源輸出恒定的電流，其輸出端電壓由內電阻決定。（錯）2.電阻、電流和電壓都是電路中的基本物理量。（錯）3.電壓是產(chǎn)生電流的主線因素。因此電路中有電壓必有電流。（錯）4.絕緣體兩端的電壓無論再高，都不也許通過電流。（錯）三、選擇題：（每小題2分，共30分）1.當元件兩端電壓與通過元件的電流取關聯(lián)參考方向時，即為假設該元件（A）功率；當元件兩端電壓與通過電流取非關聯(lián)參考方向時，即為假設該元件（B）功率。A、吸?。籅、發(fā)出。2.一個輸出電壓幾乎不變的設備有載運營，當負載增大時，是指（C）A、負載電阻增大；B、負載電阻減??；C、電源輸出的電流增大。3.當電流源開路時，該電流源內部（C）耗。4.某電阻元件的額定數(shù)據(jù)為“1KΩ、2.5W”，正常使用時允許流過的最大電流為（A）A、50mA；B、2.5mA；C、250mA。四、計算題1.1已知電路如題1.1所示，試計算a、b兩端的電阻。解:(1)在求解電阻網(wǎng)絡的等效電阻時，應先將電路化簡并轉化為常規(guī)的直流電路。該電路可等效化為：(b)先將電路圖化簡,并轉化為常規(guī)直流電路。就本題而言,仔細分析發(fā)現(xiàn)25Ω和5Ω電阻被短路,則原圖可化為:1.2根據(jù)基爾霍夫定律，求圖1.2所示電路中的電流I1和I2；解：本題所涉及的基本定律就是基爾霍夫電流定律?；鶢柣舴螂娏鞫蓪﹄娐分械娜我饨Y點合用，對電路中的任何封閉面也合用。本題就是KCL對封閉面的應用。對于節(jié)點a有:I1+2-7=0對封閉面有:I1+I2+2=0解得:I1=7-2=5(A),I2=-5-2=-7(A)1.3有一盞“220V60W”的電燈接到。（1）試求電燈的電阻；（2）當接到220V電壓下工作時的電流；（3）假如每晚用三小時，問一個月（按30天計算）用多少電？解:由題意:①根據(jù)R=U2/P得：電燈電阻R=U2/P=2202/60=807(Ω)②根據(jù)I=U/R或P=UI得:I=P/U=60/220=0.273(A)③由W=PT得W=60×60×60×3×30=1.944×102(J)在實際生活中，電量常以“度”為單位，即“千瓦時”。對60W的電燈，天天使用3小時，一個月(30天)的用電量為:W=60/1000×3×30=5.4(KWH)1.4根據(jù)基爾霍夫定律求圖1.3圖所示電路中的電壓U1、U2和U3。解:根據(jù)基爾霍夫電壓定律，沿任意回路繞行一周，回路中各元件上電壓的代數(shù)和等于零。則對abcka回路:2-U2-2=0U2=0對cdpkc回路：-4-U1+U2=0U1=-4(V)對eghce回路：-U3-10+5+U2=0U3=-5(V)1.5已知電路如圖1.4所示，其中E1=15V，E2=65V，R1=5Ω，R2=R3=10Ω。試用支路電流法求R1、R2和R3三個電阻上的電壓。解：在電路圖上標出各支路電流的參考方向，如圖所示，選取繞行方向。應用KCL和KVL列方程如下代入已知數(shù)據(jù)得解方程可得I1=-7/4（A），I2＝33/8（A），I3＝19/8（A）。三個電阻上的電壓電流方向選取一至，則三個電阻上的電壓分別為：U1=I1R1=-=-35/4（V）U2=I2R2==165/4（V）U3=I3R3==38/4（V）1.6試用支路電流法，求圖1.5所示電路中的電流I1、I2、I3、I4和I5。（只列方程不求解）解：在電路圖上標出各支路電流的參考方向，如圖所示，三回路均選取順時針繞行方向。應用KCL和KVL列方程如下如給定參數(shù)，代入已知，聯(lián)立方程求解即可得到各支路電流。1.7試用支路電流法，求圖1.6電路中的電流I3。解：此圖中有3支路，2節(jié)點，但有一支路為已知，所以只需列兩個方程即可。外回路選取順時針繞行方向。應用KCL和KVL列方程如下I2=5（A）所以：I1=-2（A），I3=3（A）1.8應用等效電源的變換，化簡圖1.7所示的各電路。解：1.9試用電源等效變換的方法，求圖1.8所示電路中的電流I。解：運用電源等效變換解題過程如下：由分流公式可得：I=5(A)1.10試計算題1.9圖中的電流I。解：由于題目中沒有規(guī)定解題方法，所以此題可用電壓源與電流源等效變換、支路電流法、疊加原理、戴維南定理等方法進行求解，下面用戴維南定理求解。（1）先計算開路電壓，并將電流源化成電壓源，如下圖。(A)UOC=-2+12-6×2/3=6(V)（2）再求等效電阻Rab將恒壓源和恒流源除去，得電路如圖。(Ω)（3）由戴維南定理可知，有源二端網(wǎng)絡等效為一個電壓源，如圖。(A)1.11已知電路如圖1.10所示。試應用疊加原理計算支路電流I和電流源的電壓U。解：（1）先計算18V電壓源單獨作用時的電流和電壓，電路如圖所示。(A)(V)（2）再計算6A電流源單獨作用時的電流和電壓，電路如圖所示。(A)(V)（3）兩電源同時作用的電流和電壓為電源分別作用時的疊加。(A)(V)1.12電路圖1.11所示，試應用疊加原理，求電路中的電流I1、I2及36Ω電阻消耗的電功率P。解：（1）先計算90V電壓源單獨作用時的電流和電壓，電路如圖所示。（A）（A）（A）（2）再計算60V電壓源單獨作用時的電流和電壓，電路如圖所示。（A）（A）（A）（3）兩電源同時作用的電流和電壓為電源分別作用時的疊加。（A）（A）（A）（4）36Ω電阻消耗的電功率為（W）1.13電路如圖1.8所示，試應用戴維南定理，求圖中的電流I解：（1）先計算開路電壓，并將12A、6Ω電流源化成電壓源，如下圖。由于此電路仍為復雜電路，因此求開路電壓仍可用所有分析計算方法計算，現(xiàn)用支路電流法進行求解，設各支路電流及參考方向如圖所示。由KCL和KVL得：解得：I1=8/9（A），I2＝4/9（A），I3＝-4/3（A）（V）（2）再求等效電阻Rab將恒壓源和恒流源除去，得電路如圖?！危é福?）由戴維南定理可知，有源二端網(wǎng)絡等效為一個電壓源，如圖。(A)1.14電路如圖1.12所示，試應用戴維南定理，求圖中的電流I。解：（1）先計算開路電壓，并將3A、6Ω電流源化成電壓源，如下圖。由于此電路仍為復雜電路，因此求開路電壓仍可用所有分析計算方法計算，現(xiàn)用支路電流法進行求解，設各支路電流及參考方向如圖所示。由KCL和KVL得：解得：I1=4/3（A），I2＝-1/2（A），I3＝5/6（A）（V）（2）再求等效電阻Rab將恒壓源除去，得電路如圖。Rab=4∥6∥12=2(Ω)（3）由戴維南定理可知，有源二端網(wǎng)絡等效為一個電壓源，如圖。(A)1.15電路如圖1.11所示，試應用戴維南定理，求圖中的電壓U。解：（1）先計算開路電壓，如下圖。UOC=-1×16+1=-15(V)（2）再求等效電阻Rab將恒壓源和恒流源除去，得電路如圖。Rab=1(Ω)（3）由戴維南定理可知，有源二端網(wǎng)絡等效為一個電壓源，如圖。(A)U=4I=4×()=-12(V)1.16電路如圖1.11所示，假如I3=1A，試應用戴維南定理，求圖中的電阻R3。解：（1）先計算開路電壓，如下圖。(A)(V)（2）再求等效電阻RAB將恒壓源除去，得電路如圖。(Ω)（3）由戴維南定理可知，有源二端網(wǎng)絡等效為一個電壓源，如圖。當I3=1A時，則所以R3=80-4=76（Ω）1.17電路如圖1.14所示，已知15歐電阻的電壓降為30V，極性如圖1.14所示。試計算電路中R的大小和B點的電位。解：設R電阻上的電壓和電流如圖所示。由KCL可知I2=2+5=7(A)，I=I2-2-3=2（A），(A)由KVL得，（繞行方向選順時針方向）U-100+30+5I2=0U=100-30-35=35(V)（Ω）1.18試計算圖1.15中的A點的電位：（1）開關S打開；（2）開關S閉合。解：（1）當開關S打開時，將電位標注的電路復原為一般電路，如圖（a）所示。由KVL得(3+3.9+20)×I=12+12I=0.892(mA)UA=-20I+12=-5.84(V)（2）當開關S閉合時，將電位標注的電路復原為一般電路，如圖（b）所示。由KVL得(3.9+20)×I=12I=0.502(mA)UA=-20I+12=1.96(V)第二章正弦交流電路習題參考答案一、填空題：1.表征正弦交流電振蕩幅度的量是它的最大值；表征正弦交流電隨時間變化快慢限度的量是角頻率ω；表征正弦交流電起始位置時的量稱為它的初相。三者稱為正弦量的三要素。2.電阻元件上任一瞬間的電壓電流關系可表達為u=iR；電感元件上任一瞬間的電壓電流關系可以表達為；電容元件上任一瞬間的電壓電流關系可以表達為。由上述三個關系式可得，電阻元件為即時元件；電感和電容元件為動態(tài)元件。3.在RLC串聯(lián)電路中，已知電流為5A，電阻為30Ω，感抗為40Ω，容抗為80Ω，那么電路的阻抗為50Ω，該電路為容性電路。電路中吸取的有功功率為450W，吸取的無功功率又為600var。判斷題：1.正弦量的三要素是指最大值、角頻率和相位。（錯）2.電感元件的正弦交流電路中，消耗的有功功率等于零。（對）3.由于正弦量可以用相量來表達，所以說相量就是正弦量。（錯）4.電壓三角形是相量圖，阻抗三角形也是相量圖。（錯）5.正弦交流電路的視在功率等于有功功率和無功功率之和。（錯）6.一個實際的電感線圈，在任何情況下呈現(xiàn)的電特性都是感性。（錯）7.串接在正弦交流電路中的功率表，測量的是交流電路的有功功率。（錯）8.正弦交流電路的頻率越高，阻抗越大；頻率越低，阻抗越小。（錯）三、選擇題：1.某正弦電壓有效值為380V，頻率為50Hz，計時始數(shù)值等于380V，其瞬時值表達式為（B）A、V；B、V；C、V。2.一個電熱器，接在10V的直流電源上，產(chǎn)生的功率為P。把它改接在正弦交流電源上，使其產(chǎn)生的功率為P/2，則正弦交流電源電壓的最大值為（D）A、7.07V；B、5V；C、14V；D、10V。3.提高供電電路的功率因數(shù)，下列說法對的的是（D）A、減少了用電設備中無用的無功功率；B、減少了用電設備的有功功率，提高了電源設備的容量；C、可以節(jié)省電能；D、可提高電源設備的運用率并減小輸電線路中的功率損耗。4.已知A，A，則（C）A、i1超前i260°；B、i1滯后i260°；C、相位差無法判斷。5.電容元件的正弦交流電路中，電壓有效值不變，頻率增大時，電路中電流將（A）A、增大；B、減??；C、不變。6.在RL串聯(lián)電路中，UR=16V，UL=12V，則總電壓為（B）A、28V；B、20V；C、2V。7.RLC串聯(lián)電路在f0時發(fā)生諧振，當頻率增長到2f0時，電路性質呈（B）A、電阻性；B、電感性；C、電容性。8.正弦交流電路的視在功率是表征該電路的（A）A、電壓有效值與電流有效值乘積；B、平均功率；C、瞬時功率最大值。四、計算題2.1把下列正弦量的時間函數(shù)用相量表達：(1)u＝10sin314t伏(2)i＝－5sin(314t－60o)安解：(1)=10/0o(V)(2)=－5/－60o=5/180o－60o=5/120o(A)2.2已知工頻正弦電壓uab的最大值為311V，初相位為－60°，其有效值為多少？寫出其瞬時值表達式；當t=0.0025S時，Uab的值為多少？解：∵∴有效值(V)瞬時值表達式為(V)當t=0.0025S時，(V)2.3用下列各式表達RC串聯(lián)電路中的電壓、電流，哪些是對的，哪些是錯的？（1）i=（2）I=（3）=（4）I=（5）U=UR+UC（6）=+（7）=－j（8）=j解：在R、C串聯(lián)電路中，總阻抗而所以（1）、（2）、（3）、（5）、（7）、（8）均是錯的，（4）、（6）是對的。2.4圖2.1中，U1=40V，U2=30V，i=10sin314tA，則U為多少？并寫出其瞬時值表達式。解：由電路圖可知，電壓u1與電流i同方向，而電壓u2超前電流i90o，所以(V)∵電壓u超前電流i的電度角∴(V)2.5圖2.2所示電路中，已知u＝100sin(314t+30o)伏，i＝22.36sin(314t+19.7o)安，i2＝10sin(314t+83.13o)安，試求：i1、Z1、Z2并說明Z1、Z2的性質，繪出相量圖。解：由題知，(A)(A)(V)所以(A)即(A)∵(Ω)(Ω)∴Z1為感性負載，Z2為容性負載。2.6圖2.3所示電路中，XC=XL=R，并已知電流表A1的讀數(shù)為3A，試問A2和A3的讀數(shù)為多少？解：由圖可以看出，電容與電感并聯(lián)連接，由于電容電流落后兩端電壓900，而電感電流超前兩端電壓900，由于XC=XL，所以通過電容的電流與通過電感的電流大小相等，方向相反，故而電流表A2的讀數(shù)為0A。由上分析可知，電壓u的有效值為3R，故電感兩端電壓亦為3R。由于XL=R，所以電流表A3的讀數(shù)為3A。2.7有一R、L、C串聯(lián)的交流電路，已知R=XL=XC=10Ω，I=1A，試求電壓U、UR、UL、UC和電路總阻抗。解：(V)(V)(V)∵(Ω)∴(V)2.8電路如圖2.4所示，已知ω=2rad/s，求電路的總阻抗Zab。解：∵ω=2rad/s∴(Ω)(Ω)∴(Ω)2.9電路如圖2.5所示，已知R=20Ω，=10/0oA，XL=10Ω，的有效值為200V，求XC。解：由題意可知：(V)(A)∴(A)(V)(V)又因U1=200故有則得：XC=5.36(Ω)，或XC=74.6(Ω)2.10圖2.6所示電路中，uS=10sin314tV，R1=2Ω，R2=1Ω，L=637mH，C=637μF，求電流i1，i2和電壓uc。解：ω=314rad/s（Ω）（Ω）（Ω）（Ω）(A)(V)(A)則i1=1.816sin(314t+68.7°)(A)i2=1.86sin(314t+68.7°)(A)uc=9.32sin(314t-21.3°)(V)2.11圖2.7所示電路中，已知電源電壓U=12V，ω=2023rad/s，求電流I、I1。解：當ω=2023rad/時s（Ω）（Ω）（Ω）（Ω）(A)(V)(A)2.12圖2.8所示電路中，已知R1＝40Ω，XL=30Ω，R2＝60Ω，Xc＝60Ω，接至220V的電源上．試求各支路電流及總的有功功率、無功功率和功率因數(shù)。解：設(V)則(A)同理(A)∵(A)∴(KW)(Var)2.13圖2.9所示電路中，求：(1)AB間的等效阻抗ZAB；(2)電壓相量AF和DF；(3)整個電路的有功功率和無功功率。解：(A)(V)(V)(A)(V)∴(W)(Var)2.14今有一個40W的日光燈，使用時燈管與鎮(zhèn)流器(可近似把鎮(zhèn)流器看作純電感)串聯(lián)在電壓為220V，頻率為50Hz的電源上。已知燈管工作時屬于純電阻負載，燈管兩端的電壓等于110V，試求鎮(zhèn)流器上的感抗和電感。這時電路的功率因數(shù)等于多少？解：∵P=40WUR=110(V)ω=314rad/s∴(A)∵∴(V)∴(Ω)(H)由于燈管與鎮(zhèn)流器是串聯(lián)的，所以第3章三相交流電路習題參考答案填空題：1.對稱三相負載作Y接，接在380V的三相四線制電源上。此時負載端的相電壓等于倍的線電壓；相電流等于1倍的線電流；中線電流等于0。2.有一對稱三相負載成星形聯(lián)接，每相阻抗均為22Ω，功率因數(shù)為0.8，又測出負載中的電流為10A，那么三相電路的有功功率為5280W；無功功率為3960var；視在功率為6600VA。假如負載為感性設備，則等效電阻是17.6Ω；等效電感量為(工頻下)42mH。判斷題：1.中線的作用就是使不對稱Y接負載的端電壓保持對稱。（對）2.三相電路的有功功率，在任何情況下都可以用二瓦計法進行測量。（錯）3.三相負載作三角形聯(lián)接時，總有成立。（錯）4.負載作星形聯(lián)接時，必有線電流等于相電流。（對）5.三相不對稱負載越接近對稱，中線上通過的電流就越小。（對）6.中線不允許斷開。因此不能安裝保險絲和開關，并且中線截面比火線粗。（錯）三、選擇題：1.三相對稱電路是指（C）三相電源對稱的電路；B、三相負載對稱的電路；C、三相電源和三相負載均對稱的電路。2.三相四線制供電線路，已知作星形聯(lián)接的三相負載中U相為純電阻，V相為純電感，W相為純電容，通過三相負載的電流均為10安培，則中線電流為（C）A、30安；B、10安；C、27.32安。3.有“220V、100W”“220V、25W”白熾燈兩盞，串聯(lián)后接入220V交流電源，其亮度情況是（B）A、100W燈泡最亮；B、25W燈泡最亮；C、兩只燈泡同樣亮。四、計算題3-1一臺三相交流電動機，定子繞組星形連接于UL=380V的對稱三相電源上，其線電流IL=2.2A，cosφ=0.8，試求每相繞組的阻抗Z。解：先由題意畫出電路圖（如下圖），以幫助我們思考。因三相交流電動機是對稱負載，因此可選一相進行計算。三相負載作星接時由于UL=380(V)，IL=2.2(A)則UP=220(V),Ip=2.2(A),（Ω）由阻抗三角形得（Ω）（Ω）所以Z=80+j60（Ω）3-2已知對稱三相交流電路，每相負載的電阻為R=8Ω，感抗為XL=6Ω。（1）設電源電壓為UL=380V，求負載星形連接時的相電流、相電壓和線電流，并畫相量圖；（2）設電源電壓為UL=220V，求負載三角形連接時的相電流、相電壓和線電流，并畫相量圖；（3）設電源電壓為UL=380V，求負載三角形連接時的相電流、相電壓和線電流，并畫相量圖。解：由題意：（1）負載作星接時因V，則（V）設（V）因相電流即線電流，其大小為：(A)(A)(A)此時的相量圖略。（2）負載作三角形連接時因V，則（V）設則相電流（A）（A）（A）線電流（A）（A）（A）此時的相量圖略。（3）負載作三角形連接時因V，則（V）設則相電流（A）（A）（A）線電流（A）（A）（A）此時的相量圖略。3-3．已知電路如下圖所示。電源電壓UL=380V，每相負載的阻抗為R＝XL＝XC＝10Ω。（1）該三相負載能否稱為對稱負載？為什么？（2）計算中線電流和各相電流，畫出相量圖；（3）求三相總功率。解：（1）三相負載不能稱為對稱負載，由于三相負載的阻抗性質不同，其阻抗角也不相同。故不能稱為對稱負載。（2）（V）則（V）設（V）則（V），（V）（A）（A）（A）所以：=（A）(3)由于B相負載為電容，C相負載為電感，其有功功率為0，故三相總功率即A相電阻性負載的有功功率。即（W）=4.84(KW)3-4.電路如圖3.2所示的三相四線制電路，三相負載連接成星形，已知電源線電壓380V，負載電阻Ra＝11Ω，Rb=Rc=22Ω，試求：（1）負載的各相電壓、相電流、線電流和三相總功率；（2）中線斷開，A相又短路時的各相電流和線電流；（3）中線斷開，A相斷開時的各線電流和相電流。解：（1）（V）則（V）設（V）則（V），（V）（A）（A）（A）所以：=（A）（2）中線斷開，A相又短路時的電路如圖所示；此時RB、RC上的電壓為電源線電壓，（A）（A）（3）中線斷開，A相斷開時的電路如圖所示，此時RB、RC二負載串聯(lián)后的電