湖北工業(yè)大學(xué)大二電氣工程自動化專業(yè)電路原理試卷及答案3

湖北工業(yè)大學(xué)20xx-20xx學(xué)年第X學(xué)期

《電路原理》期末考試試卷（A卷）

（時間120分鐘）

年級院系專業(yè)姓名學(xué)號座位號

一、填空題（建議較易填空每空0.5分，較難填空每空1分）

1、態(tài)是指從一種態(tài)過渡到另一種態(tài)所經(jīng)歷的過程。

2、換路定律指出：在電路發(fā)生換路后的一瞬間，電感元件上通過的電流和電容元件上的端電

壓，都應(yīng)保持換路前一瞬間的原有值不變。

3、換路前，動態(tài)元件中已經(jīng)儲有原始能量。換路時，假設(shè)外鼓勵等于生，僅在動態(tài)元件能

量J乍用下所引起的電路響應(yīng)，稱為零輸入響應(yīng)。

4、只含有一個動態(tài)元件的電路可以用一階微分方程進(jìn)行描述,因而稱作一階電路。僅由外

鼓勵引起的電路響應(yīng)稱為一階電路的二^_響應(yīng)；只由元件本身的原始能量引起的響應(yīng)稱為一

階電路的冬輸入響應(yīng):既有外鼓勵、又有元件原始能量的作用所引起的電路響應(yīng)叫做一階電路

的全響應(yīng)。

5、一階RC電路的時間常數(shù)工=R￡；一階RL電路的時間常時間常數(shù)工的取值

決定于電路的結(jié)構(gòu)和電路參數(shù)。

6、一階電路全響應(yīng)的三要素是指待求響應(yīng)的」2^值、穩(wěn)態(tài)值和時間常數(shù)。

7、二階電路過渡過程的性質(zhì)取決于電路元件的參數(shù)。當(dāng)電路發(fā)生非振蕩過程的“過阻

尼狀態(tài)時，R>2@：當(dāng)電路出現(xiàn)振蕩過程的“欠阻尼〃狀態(tài)時，R<2后：當(dāng)電路為臨

界非振蕩過程的“臨界阻尼〃狀態(tài)時，R=2.時，電路出現(xiàn)

等幅振蕩。

8、在電路中，電源的突然接通或斷開，電源瞬時值的突然跳變，某一元件的突然接入或被移去等，

統(tǒng)稱為換路°

9、換路定律指出：一階電路發(fā)生的路時，狀態(tài)變量不能發(fā)生跳變。該定律用公式可表示為%（0+）=（（0?）

和4c（（）+）=〃￡（（）一）。

10、由時間常數(shù)公式可知，AC一階電路中，。一定時，農(nóng)值越大過渡過程進(jìn)行的時間就越一長；RL

一階電路中，L一定時，R值越大過渡過程進(jìn)行的時間就越

二、判斷以下說法的正確與錯誤（建議每題1分）

1、換路定律指出：電感兩端的電壓是不能發(fā)生躍變的，只能連續(xù)變化。（X）

2、換路定律指出：電容兩端的電壓是不能發(fā)生躍變的，只能連續(xù)變化。（V）

3、單位階躍函數(shù)除了在片0處不連續(xù)，其余都是連續(xù)的。（V）

4、一階電路的全響應(yīng)，等于其穩(wěn)態(tài)分量和暫態(tài)分量之和。(V)

5、一階電路中所有的初始值，都要根據(jù)換路定律進(jìn)行求解。（X）

6、RL一階電路的零狀態(tài)響應(yīng)，”按指數(shù)規(guī)律上升，"按指數(shù)規(guī)律衰減。

7、RC一階電路的零狀態(tài)響應(yīng)，/：按指數(shù)規(guī)律上升，"c按指數(shù)規(guī)律衰減。（V）

8、RL一階電路的零輸入響應(yīng)，〃L按指數(shù)規(guī)律衰減，"按指數(shù)規(guī)律衰減。

9、RC一階電路的零輸入響應(yīng)，按指數(shù)規(guī)律上升，，c按指數(shù)規(guī)律衰減。（X）

10、二階電路出現(xiàn)等幅振蕩時必有XL=XC，電路總電流只消耗在電阻上。（V

三、單項選擇題（建議每題2分）

1、動態(tài)元件的初始儲能在電路中產(chǎn)生的零輸入響應(yīng)中（B）

A、僅有穩(wěn)態(tài)分量B、僅有暫態(tài)分量C、既有穩(wěn)態(tài)分量，又有暫態(tài)分量

2,在換路瞬間，以下說法中正確的選項是（A）

A、電感電流不能躍變B、電感電壓必然躍變C、電容電流必然躍變

3、工程上認(rèn)為R=25。、L=50mH的串聯(lián)電路中發(fā)生暫態(tài)過程時將持續(xù)（C）

A、30~50msB、37.5~62.5msC、6~10ms

4、圖3.4電路換路前已達(dá)穩(wěn)態(tài)，在t=0時斷開開關(guān)S,

A、電路有儲能元件L,要產(chǎn)生過渡過程

B、電路有儲能元件且發(fā)生換路，要產(chǎn)生過渡過程

C、因為換路時元件L的電流儲能不發(fā)生變化，所以該電路

不產(chǎn)生過渡過程。

5、圖3.5所示電路已達(dá)穩(wěn)態(tài)，現(xiàn)增大R值，則該電路（B）

A、因為發(fā)生換路，要產(chǎn)生過渡過程

B、因為電容C的儲能值沒有變，所以不產(chǎn)生過渡過程

C、因為有儲能元件且發(fā)生換路，要產(chǎn)生過渡過程

6、圖3.6所示電路在開關(guān)S斷開之前電路已達(dá)穩(wěn)態(tài)，假設(shè)在1=0時

將開關(guān)S斷開，則電路中L上通過的電流乙（0+）為（A）

A、2A

B、0A

C、-2A

7、圖3.6所示電路，在開關(guān)S斷開時，電容C兩端的電壓

為（A）

A、10VB、0VC、按指數(shù)規(guī)律增加

四、簡答題〔建議每題3?5分）

1、何渭電路的過渡過程？包含有哪些元件的電路存在過渡過程?

答：電路由一種穩(wěn)態(tài)過渡到另一種穩(wěn)態(tài)所經(jīng)歷的過程稱過渡過程，也叫“暫態(tài)〃。含有動態(tài)元件的

電路在發(fā)生“換路"時一般存在過渡過程。

2、什么叫換路？在換路瞬間，電容器上的電壓初始值應(yīng)等于什么？

答：在含有動態(tài)元件L和C的電路中，電路的接通、斷開、接線的改變或是電路參數(shù)、電源的突然

變化等，統(tǒng)稱為“換路〃。根據(jù)換路定律，在換路瞬間，電容器上的電壓初始值應(yīng)保持換路前一瞬

間的數(shù)值不變。

3、在RC充電及放電電路中，怎樣確定電容器上的電壓初始值？

答：在RC充電及放電電路中，電容器上的電壓初始值應(yīng)根據(jù)換路定律求解。

4、”電容器接在直流電源上是沒有電流通過的〃這句話確切嗎？試完整地說明。

答：這句話不確切。未充電的電容器接在直流電源上時，必定發(fā)生充電的過渡過程，充電完畢后，

電路中不再有電流，相當(dāng)于開路。

5、RC充電電路中，電容器兩端的電壓按照什么規(guī)律變化？充電電流又按什么規(guī)律變化？RC放電電

路呢？

答：RC充電電路中，電容器兩端的電壓按照指數(shù)規(guī)律上升，充電電流按照指數(shù)規(guī)律下降，RC放電

電路，電容電壓和放電電流均按指數(shù)規(guī)律下降。

6、RL一階電路與RC一階電路的時間常數(shù)相同嗎？其中的R是指某一電阻嗎？

答：RC一階電路的時間常數(shù)T=RC,RL一階電路的時間常數(shù)t=L/R,其中的R是指動態(tài)元件C或L

兩端的等效電阻。

7、RL一階電路的零輸入響應(yīng)中，電感兩端的電壓按照什么規(guī)律變化？電感中通過的電流又按什么

規(guī)律變化？RL一階電路的零狀態(tài)響應(yīng)呢？

答：RL一階電路的零輸入響應(yīng)中，電感兩端的電壓和電感中通過的電流均按指數(shù)規(guī)律下降；RL一

階電路的零狀態(tài)響應(yīng)中，電感兩端的電壓按指數(shù)規(guī)律下降，電壓事通過的電流按指數(shù)規(guī)律上升。

8、通有電流的RL電路被短接，電流具有怎樣的變化規(guī)律？

答：通過電流的RL電路被短接，即發(fā)生換路時，電流應(yīng)保持換路前一瞬間的數(shù)值不變。

9、試說明在二階電路中，過渡過程的性質(zhì)取決于什么因素？

答：二階電路中，過渡過程的性質(zhì)取決于電路元件的參數(shù)：當(dāng)R〉2jZ7不時，電路“過阻尼〃；當(dāng)

R<2jZ7下時，電路“欠阻尼〃；當(dāng)R=2jZ7下時，電路“臨界阻尼"；當(dāng)R=0時，電路發(fā)生”等

幅振蕩〃。

10、怎樣計算RL電路的時間常數(shù)？試用物理概念解釋：為什么L越大、R越小則時間常數(shù)越大？

答：RL電路的時間常數(shù)T=L/R。當(dāng)R一定時，L越大，動態(tài)元件對變化的電量所產(chǎn)生的自感作用越

大，過渡過程進(jìn)行的時間越長；當(dāng)L一定時，R越大，對一定電流的阻礙作用越大，過渡過程進(jìn)行

的時間就越長。

五、計算分析題（根據(jù)實際難度定分，建議每題在6?12分范圍）

1、電路如圖5.1所示。開關(guān)S在1=0時閉合。貝I

ZL(o+)為多大？ZL(/)

解：開關(guān)閉合前，*0—)=0,開關(guān)閉合電路發(fā)生換路時，根據(jù)換路定律可知，電感中通過的電流應(yīng)

保持換路前一瞬間的數(shù)值不變，即/L(0+)=/L(0-)=0

“1”和“2”位置時的時間常數(shù)。

時將開關(guān)S

的電壓初始

4、求圖5.3所示電路中電容支路電流的全響應(yīng)。

解：換路后的穩(wěn)態(tài)值：〃c(8尸6V,時間常數(shù)T=RC==lps

所以電路全響應(yīng)：wc(/)=wc(oo)+[wc(0+)—wc(oo)]e4/T=6-2e-10000001V

第1章試題庫

一、填空題(建議較易填空每空0.5分，較難填空每空1分)

1、一系列最大值不同,成整數(shù)倍的正弦波，疊加后可構(gòu)成一個非正弦周期波。

2、與非正弦周期波頻率相同的正弦波稱為非正弦周期波的波；是構(gòu)成非正弦周期波的根本

成分；頻率為非正弦周期波頻率奇次倍的疊加正弦波稱為它的』—次諧波；頻率為非正弦周期波

頻率偶次倍的疊加正弦波稱為它的次諧波。

3、一個非正弦周期波可分解為無限多項諧波成分,這個分解的過程稱為分析，其數(shù)學(xué)

根底是傅里葉級數(shù)。

4、所謂諧波分析，就是對一個的非正弦周期信號，找出它所包含的各次諧波分量的

和頻率，寫出其傅里葉級數(shù)表達(dá)式的過程。

5、方波的諧波成分中只含有」成分的各應(yīng)次諧波。

6、如果非正弦波的后半周與波形的前半周具有對稱關(guān)系，就具有奇次對稱性，具有奇次對

稱性的周期信號只具有次諧波成分，不存在直流成分和偶次諧波成分,其波形對原

點(diǎn)_對稱。

7、假設(shè)非正弦周期信號波形的后半周完全重復(fù)前半周的變化，就具有偶次對稱性,這種非正弦

波除了含有直流成分以外,還包含一系列的」次諧波，這種特點(diǎn)的非正弦波的波形對q

軸_對稱。

8、頻譜是描述非正弦周期波特性的一種方式，一定形狀的波形與一定結(jié)構(gòu)的頻譜相對應(yīng)。非正弦

周期波的頻譜是「離散頻譜。

9、非正弦周期量的有效值與正弦.量的有效值定義相同,但計算式有很大差異，非正弦量的有效

值等于它的各次諧波有效值的平方和的開方。

10、只有同頻率的諧波電壓和電流才能構(gòu)成平均功率,不同」^的電壓和電流是不能產(chǎn)生

平均功率的。數(shù)值上，非正弦波的平均功率等于它的各次諧波單獨(dú)作用時所產(chǎn)生的平均功率之

和。

二、判斷以下說法的正確與錯誤（建議每題1分）

1、非正弦周期波各次諧波的存在與否與波形的對稱性無關(guān)。（x）

2、正確找出非正弦周期量各次諧波的過程稱為諧波分析法。（V）

3、具有偶次對稱性的非正弦周期波，其波形具有對坐標(biāo)原點(diǎn)對稱的特點(diǎn)。（X）

4、方波和等腰三角波相比，含有的高次諧波更加豐富。（V）

5、方波和等腰三角波相比，波形的平滑性要比等腰三角波好得多。（X）

6、非正弦周期量的有效值等于它各次諧波有效值之和。（X）

7、非正弦周期量作用的電路中，電感元件上的電流波形平滑性比電壓差。（X）

8、非正弦周期量作用的線性電路中具有疊加性。（V）

9、非正弦周期量作用的電路中，電容元件上的電壓波形平滑性比電流好。（V）

10、波形因數(shù)是非正弦周期量的最大值與有效值之比。（X）

三、單項選擇題（建議每題2分）

1、任意給出幾種常見的非正弦周期信號波形圖，你能否確定其傅里葉級數(shù)展開式中有無恒定分量

（B）

A^不能B、能C、不確定

2、某方波信號的周期T=5ps,則此方波的三次諧波頻率為（C）

A、106HZB、2X106HZC、6X105HZ

3、周期性非正弦波的傅里葉級數(shù)展開式中，諧波的頻率越高，其幅值越（B）

A、大B、小C、無法判斷

4、一個含有直流分量的非正弦波作用于線性電路，其電路響應(yīng)電流中（A）

A、含有直流分量B、不含有直流分量C、無法確定是否含有直流分量

5、非正弦周期量的有效值等于它各次諧波（B）平方和的開方。

A、平均值B、有效值C、最大值

6、非正弦周期信號作用下的線性電路分析，電路響應(yīng)等于它的各次諧波單獨(dú)作用時產(chǎn)生的響應(yīng)的

（B）的疊加。

A、有效值B、瞬時值C、相量

7、一非正弦電流燈）=（10+10j^sin2初）A,它的有效值為（B）

A、2072AB、10V2AC、20A

8、基波的頻率為120Hz,則該非正弦波的三次諧波頻率為（A）

A、360HzB、300HzC、240Hz

四、簡答題（建議每題3?5分）

1、什么叫周期性的非正弦波，你能舉出幾個實際中的非正弦周期波的例子嗎？

答：周而復(fù)始地重復(fù)前面循環(huán)的非正弦量均可稱為周期性非正弦波，如等腰三角波、矩形方涉及半

波整流等。

2、周期性的非正弦線性電路分析計算步驟如何，其分析思想遵循電路的什么原理？

答：周期性的非正弦線性電路的分析步驟為：

①根據(jù)傅里葉級數(shù)展開式分項，求解各次諧波單獨(dú)作用時電路的響應(yīng)；

②求解直流諧波分量的響應(yīng)時，遇電容元件按開路處理，遇電感元件按短路處理；

③求正弦分量的響應(yīng)時按相量法進(jìn)行求解，注意對不同頻率的諧波分量，電容元件和電感元件上所

呈現(xiàn)的容抗和感抗各不相同，應(yīng)分別加以計算；

④用相量分析法計算出來的各次諧波分量的結(jié)果一般是用復(fù)數(shù)表示的，不能直接進(jìn)行疊加，必須要

把它們化為瞬時值表達(dá)式后才能進(jìn)行疊加。

周期性非正弦線性電路分析思想遵循線性電路的疊加定理。

3、非正弦周期信號的諧波分量表達(dá)式如何表示？式中每一項的意義是什么？

答：非正弦周期信號的諧波分量表達(dá)式是用傅里葉級數(shù)展開式表示的，式中的每一項代表非正弦量

的一次諧波。

4、何謂基波？何謂高次諧波？什么是奇次諧波和偶次諧波？

答：步發(fā)率與非正弦波相同的諧波稱為基波，它是非正弦量的根本成分；二次以上的諧波均稱為高次

諧波；諧波頻率是非正弦波頻率的奇數(shù)倍時稱為奇次諧波；諧波頻率是非正弦波頻率的偶數(shù)倍時稱

為偶次諧波。

5、能否認(rèn)性地說出具有奇次對稱性的波形中都含有哪些諧波成分？

答：具有奇次對稱性的非正弦周期波中，只具有奇次諧波成分，不存在直流成分及偶次諧波成分。

6、“只要電源是正弦的，電路中各局部電流及電壓都是正弦的〃說法對嗎？為什么？

答：說法不對！電源雖然是正弦的，但是如果電路中存在非線性元件，在非線性元件上就會出現(xiàn)非

正弦響應(yīng)。

7、波形的平滑性對非正弦波諧波有什么影響？為什么？

答：非正弦波所包含的高次諧波的幅度是否顯著，取決于波形的平滑性，因此波形的平滑性對非正

弦波諧波影響很大。如穩(wěn)恒直流電和正弦波，平滑性最好，不含有高次諧波；而方波和尖脈沖波，

由于平滑性極差而含有豐富的高次諧波。

8、非正弦波的“峰值越大，有效值也越大〃的說法對嗎？試舉例說明。

答：這種說法對正弦量是對的，對非正弦量就不對。例如一個方波的峰值和等腰三角波的峰值相比,

如果等腰三角波的峰值大于方波，但等腰三角波的有效值不一定比方波大。

五、計算分析題(根據(jù)實際難度定分，建議每題在6?12分范圍)

1、圖5.1所示電路，R=20C,coL=20。,

u(t)=(25十1(X)V2sincut+25-y2sin2a)t+10A/2sin3cot)V,求電流

的有效值及電路消耗的平均功率。

解：直流分量單獨(dú)作用時：/=25/20=1.25A

100

基波單獨(dú)作用時：/=/之3.536A

7202+202

二次諧波單獨(dú)作用時：說=400

三次諧波單獨(dú)作用時：3江=60Q

所以電流的有效值：I=V1.252+3.5362+0.5592+0.1582?3.795A

直流分量功率：Po=25X

一次諧波功率：PrX10^250W

2

二次諧波功率：P2X20^

三次諧波功率：P32X20^

電路消耗的平均功率：P~31.25+250+6.25+0.5=288W

2、電路如圖5.2所示，及=20Q,基液sL=10/3Q,u(f)=(200+100V2sin3cot)V,基波1/coC=60

Q,求電流的iQ)及電感兩端電壓〃L的諧波表達(dá)式。

解：直流分量單獨(dú)作用時：/=200/20=10A

三次諧波單獨(dú)作用時：3coL=10Q1/3(DC=20Q

Z3=20+一㈠。。20)=20+J20=28.28Z45°Q

100

?3.536Z-45°A

28.28Z450

i(t)=10+5sin(3W一45°)A%⑺=100sin(3。/+45°)V

u(t)=[10+80sin(dX+30°)+18sin3(vt]V,R=6Q,coL=2Q,l/(yC=18Q,求交流電壓表、、交流

電流表及功率表的讀數(shù)，并求W)的諧波表達(dá)式。

解：基波單獨(dú)作用時：/o=O%=0Wo=O

一次諧波單獨(dú)作用時：Z,=6+；(2-18)?17.1Z-69.4°Q