电工电子学试题及答案..pdf
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1、电工电子学考试大纲 一、课程名称:电工电子学(II )(双语) 二、课程代码: 15011550 三、课程性质:必修课程 四、考核内容: 1) 电路部分 a. 电路的基本概念和分析方法:基尔霍夫定律,受控电源,采用戴维宁定理、 电源的等效变换、叠加定理等方法分析直流电路,最大功率传输。 b. 电路的暂态分析:电感与电容的伏安特性以及串并联等效,电路的暂态、稳 态以及时间常数的概念,初始值的求解,一阶线性电路暂态分析的三要素法。 c. 正弦稳态分析及频率特性: 正弦量的相量表示法, 电路基本定律的相量形式、 复阻抗和相量图, 用相量法计算简单正弦交流电流电路的方法,有功功率、 功率 因数的概念和
2、计算方法, 无功功率、视在功率的概念和提高功率因数的经济意义, 正弦交流电路的戴维宁等效电路以及最大功率传输的条件,三相交流电路电源和 负载的联接方式, 相序的概念, 对称三相电路的分析计算, 滤波器和转移函数的 概念,滤波器的分类与工作原理, 交流电路串联谐振和并联谐振的条件、特征和 频率特性。 2) 数字逻辑电路部分 a. 组合逻辑电路:与门、或门、非门、与非门、异或门等逻辑门电路的逻辑功 能,逻辑代数的基本运算法则, 简单组合逻辑电路的分析和设计以及用卡诺图化 简逻辑函数的方法。 b. 时序逻辑电路: R-S 触发器、 J-K 触发器、 D触发器的逻辑功能,寄存器、计 数器等时序逻辑电路
3、的工作原理。 3) 模拟电路部分 a. 二极管:二极管、稳压管的工作原理和特性曲线,理想二极管电路的分析与 计算,单相整流电路、滤波电路和稳压管稳压电路的工作原理 b. 放大电路的分类与外特性:放大电路的分类与特性参数,各种放大电路之间 的转换,多级放大的概念, 各种理想放大电路的特性, 差动放大电路的工作原理, 差模信号和共模信号的概念。 c. 场效应管: MOS 场效应管的基本结构、 3 个工作区域以及特性方程, 共源极单 管放大电路的基本结构和工作原理,静态工作点的估算, 简化的小信号等效电路 的分析法,源极输出器的结构与基本特点。 d. 双极结型晶体管:共射极单管放大电路的基本结构和工
4、作原理,静态工作点 的估算,简化的小信号等效电路的分析法,射极输出器的结构与基本特点。 e. 运算放大电路:理想运算放大器的特性,“虚断”与“虚断”的概念,由理 想运算放大器构成的反相输入、同相输入和差动输入三种组态电路。 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
5、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。当电路中电流 0 R U I S 、 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
6、) 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. 当元件两端电压与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;当元件两端电压与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
7、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、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 I 2; 解:本题所涉及
8、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)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=U 2/P 得: 电灯电阻 R=U 2/P=2202/60=807( ) 根据 I=U/R 或 P=UI得: I=
9、P/U=60/220=0.273 (A) 由 W=PT 得 W=60 6060330 =1.94410 2 (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=60/1000 330=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=0 U2=0 对 cdpkc 回路: -4-U1+U2=0 U1=-4(V) 对 eghce 回路: -U3
10、-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 0 321 III 13311 ERIRI 23322 ERIRI 代入已知数据得 0 321 III 1510531II 651010 32 II 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
11、=I 1R1=- 5 4 7 =-35/4 (V) U2 =I 2R2= 10 8 33 =165/4(V) U3 =I 3R3= 10 8 19 =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 0 321 III 0 542 III 11315ERII 0 133522 RIRIRI 2435 15EIRI 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
12、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 0 321 III 24126 31 II I2=5(A)所以: I1=-2(A) ,I3=3(A) 1.8 应用等效电源的变换 ,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 86. 2 1 3 4 3 4 (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
13、与电流源等效 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。 3 2 63 612 I (A) UOC=-2+12-6 2/3=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。 411 63 63 ab R ( ) (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。 1 24 6 I (A) 1.11 已知电路如图 1.10 所示。试应用叠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。 6 12 18 I
14、 (A) 661U (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。 26 12 1 I (A) 1622 63 63 6U (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。 426III (A) 22166UUU (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。 6 15 90 3612 3612 6 90 1 I (A) 5 .4 3612 36 6 2 I (A) 5 .1 3612 12 6 3 I (A)
15、(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。 5 .3 366 366 12 60 2 I (A) 3 366 36 5 .3 1 I (A) 5 .0 366 6 5.3 3 I (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。 336 111 III (A) 135.3 22 III (A) 25.05.1 33 III (A) (4)36电阻消耗的电功率为 144362 2 3 2 3R IP (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
16、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: 0 321 III 0121263 21 II 841246 32 II 解得:I1=8/9(A) ,I24/9 (A) ,I3-4/3 (A) 3 20 ) 3 4 (2424 3 IU OC (V) (2)再求等效电阻 Rab 将恒压源和恒流源除去,得电路如图。 )2 63 63 ( ab R 3 4 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。 86.2 7 20 1 3 4 3 20 I (A) 1.14 电路如图
17、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: 0 321 III 1081846 21 II 8124 32 II 解得:I1=4/3(A) ,I 2-1/2 (A) ,I35/6 (A) 2) 2 1 (44 2 IU OC (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
18、压源,如图。 4.0 32 2 I (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,有源二端网络等效为一个电压源,如图。 3 5 15 41 15 I (A) U =4I =4( 3)=-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。 3 5 126 6090 21 II (A) 80
19、3 5 690690 1 IU OC (V) (2)再求等效电阻 RAB 将恒压源除去,得电路如图。 4 1216 126 ab R () (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 1 4 80 3 R 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 KVL 得, (绕行方向选顺时针方向) U -100
20、+30+5I2=0 U=100-30-35=35 (V) 5.17 2 35 I U R () 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+12 I =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 =12 I=0.502(mA) UA=-20I +12=1.96(V) 第二章正弦
21、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 dt di LuL ;电容元件上任一瞬间的电压电流 关系可以表示为 dt du Ci C C 。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5
22、0 ,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
23、, 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 ) A 、 tu314sin380 V ;B 、 )45314sin(537tu V ; C 、 )90314sin(380tu 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
24、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 )90314sin(10 1 ti A, 210sin(62830 )it 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
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