电路分析基础试题大全及答案

第1章 试题库 薛永培作

“电路分析基础”试题(120分钟)—III

一、 单项选择题（在每个小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答

案的号码填入提干的括号内。每小题2分，共40分） 1、 图示电路中电流i等于（ 2 ）

1）1A

2）2A 3）3A 4）4A

2、图示单口网络的短路电流isc等于（1 ）

i7A4?2?1?2?2?+1）1A

2）1.5A 6V3）3A 4）-1A _ 4?

isc4?3、图示电路中电压 u等于（2 ） 1）4V 2）-4V

3）6V 4）-6V

4、图示单口网络的开路电压uoc等于（ 1 ） 1）3V

1

- 10V +-1?2?2?2?u+++- 2V ++6V_uoc-_3V2）4V 3）5V 4）9V

5、图示电路中电阻R吸收的功率P等于（ 3 ） 1）3W

2）4W 3）9W 4）12W

2?+3V_3AR1?6、图示电路中负载电阻

RL吸收的最大功率等于（ 3 ）

3?5:11）0W 2）6W 3）3W 4）12W

7、图示单口网络的等效电阻等于（ 1 ） 1）2Ω

2）4Ω 3）6Ω 4）-2Ω

+RL6V_4?a-2i+bt?0+_+-2?+_8、图示电路中开关断开时的电容电压uc(0?)等于（ 2 ）

2

4V1Fuc2V2?1）2V 2）3V 3）4V 4）0V

9、图示电路开关闭合后的电压uc(?)等于（ 4 ）

2?2?+1）2V +2）4V 6Vt?03）6V

4）8V _4?

10、图示电路在开关断开后电路的时间常数等于（ 2 ） 2?- +u11）2S 2）3S +2F3）4S

4）7S _

11、图示电路的开关闭合后，电感电流i(t)等于（3） 1）5e2）5e?2t1F2u1+ -uc-+2?t?0-1F A

5At?02?i1H?0.5tA

?2t3）5(1?e) A

?0.5t5(1?e)A 4）

12、图示正弦电流电路中电压u(t)的振幅等于（4） 1）1V

3

10s+1H+0.25Fus__uu(t)?cos(2t)V2）4V 3）10V 4）20V

13、图示正弦电流电路中电压u(t)的初相等于（1） 1）36.9?

2）?36.9? 3）?53.1? 4）53.1?

14、图示单口网络相量模型的等效阻抗等于（3） 1）(3+j4) ? 2）(0.33-j0.25) ? 3）(1.92+j1.44) ? 4）(0.12+j0.16) ?

15、图示单口网络相量模型的等效导纳等于（4） 1）(0.5+j0.5) S 2）(1+j1) S 3）(1-j1) S 4）(0.5-j0.5) S

16、图示单口网络的功率因素为（4） 1）0.8 2）0.707 3）-0.6 4）0.6

17、图示电路中电阻R吸收的平均功率P等于（2）

4

3?+u+s2H_u_us(t)?5cos(2t)Va+3?_j4?b1?a?j1?j2?b3?a0.25Fbw?1rad/s4?+u3Hs_

1）12.5W 2）16W 3）32W 4）25W

18、图示电路中负载获得的最大平均功率等于（1） 5?1F1）2.5W

2）5W +3）10W

4）20W

usZL _

us(t)?10cos(3t)V

19、图示单口网络的等效电感为（3） 1H1）1H

2）2H

a3）3.5H 4）4H

4H1H b

20、图示谐振电路的品质因数为（4） 1）0.01 2）1

3）10

is100?1H1F4）100

二、 选择填空题（在每小题的三个备选答案，并将正确答案的号码填入题干的空格内。

每小题1分，共10分）

1、电路分析的基本依据是____1___方程。

5

1H

1）两类约束 2）KCL 3）KVL

2、动态电路是指含有___2____元件的电路，其电路方程是微分方程。 1）电阻 2）动态 3）独立源 3、5F的线性电容的端口特性为__3_____ 1）

u?5i 2）??5i 3）u?0.2q

4、端口特性为??3i?4的二端电路元件是____1___元件 1）电感 2）电容 3）电阻 5、10?电阻和0.2F电容并联电路的时间常数为___3____ 1）1S 2）0.5S 3）2S

6、1?电阻和2H电感并联一阶电路中，电感电压零输入响应为___2____ 1）uL(0?)e?2t 2）uL(0?)e?0.5t 3）uL(0?)(1?e?2t)

7、4?电阻、1H电感和1F电容串联二阶电路的零输入响应属于___1____情况。 1）过阻尼 2）欠阻尼 3）临界阻尼

8、RLC并联正弦电流电路中，IR?3A,IL?1A,IC?5A则总电流为___2___A。 1）8 2）5 3）4

9、L1?10H,L2?6H,M?2H的耦合电感在次级开路时，初级的等效电感为____1__H。 1）10 2）12 3）16

10、电流源isc(t)?8costA与电阻Ro?2?并联单口网络向外传输的最大平均功率为___3____W。

1）4 2）8 3）16

三、简答题（每小题6分，共30分） 1、计算图示电路中的电流i和电压u。

i+2?8?8V_4?u+-0.5i

6

2、计算图示电路的电压u1和u2

6V+ -+u1-3?6?+u2-1A

3、计算图示电路中负载电阻获得的最大功率。

+ -9V3?6?RL6?3?

4、图示电路原已稳定，t?0闭合开关，求t?0的电容电压uc(t)

2?+1F+ -uc6V_t?04?3A

5、图示电路中电流iL(t)?2cos(2t)A,求稳态电流i(t)。

7

i+2?iL0.5H+_1Fus_uL

四、计算题

1、用网孔分析法计算图示电路中的网孔电流i1和i2。

i12?1?5???4Vi1?10Vi2i23?i34A?2?

10t)V，求电流i1(t)和i2(t)。 2、图示正弦电流电路中，已知us(t)?162cos(0.3H?US?3?i10.1F0.1H0.2H2?i2

8

电路分析基础试题参考答案—III

一、

单项选择题(每小题2分，共40分)

1. (2); 2. (1); 3. (2); 4. (1); 5. (3); 6. (3); 7. (1); 8. (2); 9. (4); 10. (2); 11. (3); 12. (4); 13. (1); 14. (3); 15. (4); 16. (4); 17. (2); 18. (1); 19. (3); 20. (4) 二、单项选择题（每小题1分，共10分）

1. (1) 2. (2) 3. (3) 4. (1) 5. (3) 6. (2) 7. (1) 8. (2) 9. (1) 10. (3) 三、简答题（每小题6分，共30分）

V 1、由网孔方程6i?4?0.5i?8求得i?1A,u?8?2i?102、由叠加定理求得u1?(4?2?2)?8V,u2?(4?4?2)?2V。

u3、oc?3V,R0?4?,pmax?324?4W?0.5625W

4、uc(0?)??6V,uc(?)?6V,??2s

uc(t)?(6?12e?0.5t)V(t?0)

??I??I??(1?j2?1)A??1AILC5、, i(t)?2cos(2t)A ?j1四、计算题（每小题10分，共20分）

4i1?2i2?6???2i1?6i2?3i3?101、?

i?43?

9

i1?2A,i2??1A,i3?4A

Z?(3?j3?2、ij4)??(4?j4)? 2?j2??16A?22??45?AI 1 4?j4 i1(t)?4cos(10t?45?)A

第2章 试题库

一、填空题（建议较易填空每空0.5分，较难填空每空1分）

1、电流所经过的路径叫做 电路 ，通常由 电源 、 负载 和 中间环节 三部分组成。 2、实际电路按功能可分为电力系统的电路和电子技术的电路两大类，其中电力系统的电路其主要功能是对发电厂发出的电能进行 传输 、 分配 和 转换 ；电子技术的电路主要功能则是对电信号进行 传递 、 变换 、 存储 和 处理 。

3、实际电路元件的电特性 单一 而 确切 ，理想电路元件的电特性则 多元 和 复杂 。无源二端理想电路元件包括 电阻 元件、 电感 元件和 电容 元件。

4、由 理想电路 元件构成的、与实际电路相对应的电路称为 电路模型 ，这类电路只适用 集总 参数元件构成的低、中频电路的分析。

5、大小和方向均不随时间变化的电压和电流称为 稳恒直流 电，大小和方向均随时间变化的电压和电流称为 交流 电，大小和方向均随时间按照正弦规律变化的电压和电流被称为 正弦交流 电。

6、 电压 是电路中产生电流的根本原因，数值上等于电路中 两点电位 的差值。 7、 电位 具有相对性，其大小正负相对于电路参考点而言。

8、衡量电源力作功本领的物理量称为 电动势 ，它只存在于 电源 内部，其参考方向规定由 电源正极高 电位指向 电源负极低 电位，与 电源端电压 的参考方向相反。 9、电流所做的功称为 电功 ，其单位有 焦耳 和 度 ；单位时间内电流所做的功称为 电功率 ，其单位有 瓦特 和 千瓦 。

10、通常我们把负载上的电压、电流方向称作 关联 方向；而把电源上的电压和电流方向称为 非关联 方向。

11、 欧姆 定律体现了线性电路元件上电压、电流的约束关系，与电路的连接方式无关； 基尔霍夫 定律则是反映了电路的整体规律，其中 KCL 定律体现了电路中任意结点上汇集的所有 支路电流 的约束关系， KVL 定律体现了电路中任意回路上所有 元件上电压 的约束关系，具有普遍性。

10

12、理想电压源输出的 电压 值恒定，输出的 电流值 由它本身和外电路共同决定；理想电流源输出的 电流 值恒定，输出的 电压 由它本身和外电路共同决定。 13、电阻均为9Ω的Δ形电阻网络，若等效为Y形网络，各电阻的阻值应为 3 Ω。 14、实际电压源模型“20V、1Ω”等效为电流源模型时，其电流源IS? 20 A，内阻Ri? 1 Ω。

15、直流电桥的平衡条件是 对臂电阻的乘积 相等；负载上获得最大功率的条件是 电源内阻 等于 负载电阻 ，获得的最大功率Pmin? US2/4R0 。

16、如果受控源所在电路没有独立源存在时，它仅仅是一个 无源 元件，而当它的控制量不为零时，它相当于一个 电源 。在含有受控源的电路分析中，特别要注意：不能随意把 控制量 的支路消除掉。

二、判断下列说法的正确与错误（建议每小题1分）

1、集总参数元件的电磁过程都分别集中在各元件内部进行。 （ ∨ ） 2、实际电感线圈在任何情况下的电路模型都可以用电感元件来抽象表征。 （ 3 ） 3、电压、电位和电动势定义式形式相同，所以它们的单位一样。 （ ∨ ） 4、电流由元件的低电位端流向高电位端的参考方向称为关联方向。 （ 3 ） 5、电功率大的用电器，电功也一定大。 （ 3 ） 6、电路分析中一个电流得负值，说明它小于零。 （ 3 ） 7、电路中任意两个结点之间连接的电路统称为支路。 （ ∨ ） 8、网孔都是回路，而回路则不一定是网孔。 （ ∨ ） 9、应用基尔霍夫定律列写方程式时，可以不参照参考方向。 （ 3 ） 10、电压和电流计算结果得负值，说明它们的参考方向假设反了。 （ ∨ ） 11、理想电压源和理想电流源可以等效互换。 （ 3 ） 12、两个电路等效，即它们无论其内部还是外部都相同。 （ 3 ） 13、直流电桥可用来较准确地测量电阻。 （ ∨ ） 14、负载上获得最大功率时，说明电源的利用率达到了最大。 （ 3 ） 15、受控源在电路分析中的作用，和独立源完全相同。 （ 3 ） 16、电路等效变换时，如果一条支路的电流为零，可按短路处理。 （ 3 ）

三、单项选择题（建议每小题2分）

1、当电路中电流的参考方向与电流的真实方向相反时，该电流（ B ） A、一定为正值 B、一定为负值 C、不能肯定是正值或负值

2、已知空间有a、b两点，电压Uab=10V，a点电位为Va=4V，则b点电位Vb为（ B ）

11

A、6V B、－6V C、14V

3、当电阻R上的u、i参考方向为非关联时，欧姆定律的表达式应为（ B ） A、u?Ri B、u??Ri C、u?R i

i参考方向不一致，4、一电阻R上u、令u=－10V，消耗功率为0.5W，则电阻R为（ A ）

A、200Ω B、－200Ω C、±200Ω

5、两个电阻串联，R1：R2=1：2，总电压为60V，则U1的大小为（ B ） A、10V B、20V C、30V

6、已知接成Y形的三个电阻都是30Ω，则等效Δ形的三个电阻阻值为（ C ） A、全是10Ω B、两个30Ω一个90Ω C、全是90Ω 7、电阻是（ C ）元件，电感是（ B ）的元件，电容是（ A ）的元件。 A、储存电场能量 B、储存磁场能量 C、耗能

8、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 9、理想电压源和理想电流源间（ B ）

A、有等效变换关系 B、没有等效变换关系 C、有条件下的等效关系 10、当恒流源开路时，该恒流源内部（ B ）

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

四、简答题（建议每小题3～5分）

1、在8个灯泡串联的电路中，除4号灯不亮外其它7个灯都亮。当把4号灯从灯座上取下后，剩下7个灯仍亮，问电路中有何故障？为什么？

答：电路中发生了4号灯短路故障，当它短路时，在电路中不起作用，因此放上和取下对电路不发生影响。

2、额定电压相同、额定功率不等的两个白炽灯，能否串联使用？

答：不能，因为这两个白炽灯的灯丝电阻不同，瓦数大的灯电阻小分压少，不能正常工作，瓦数小的灯电阻大分压多易烧。

3、电桥电路是复杂电路还是简单电路？当电桥平衡时，它是复杂电路还是简单电路？为什么？

答：电桥电路处于平衡状态时，由于桥支路电流为零可拿掉，因此四个桥臂具有了串、并联关系，是简单电路，如果电桥电路不平衡，则为复杂电路。 4、直流电、脉动直流电、交流电、正弦交流电的主要区别是什么？

答：直流电的大小和方向均不随时间变化；脉动直流电的大小随时间变化，方向不随时间变化；交流电的大小和方向均随时间变化；正弦交流电的大小和方向随时间按正弦规

12

律变化。

5、负载上获得最大功率时，电源的利用率大约是多少？ 答：负载上获得最大功率时，电源的利用率约为50%。 6、电路等效变换时，电压为零的支路可以去掉吗？为什么？

答：电路等效变换时，电压为零的支路不可以去掉。因为短路相当于短接，要用一根短接线代替。

7、在电路等效变换过程中，受控源的处理与独立源有哪些相同？有什么不同？ 答：在电路等效变换的过程中，受控电压源的控制量为零时相当于短路；受控电流源控制量为零时相当于开路。当控制量不为零时，受控源的处理与独立源无原则上区别，只是要注意在对电路化简的过程中不能随意把含有控制量的支路消除掉。

8、工程实际应用中，利用平衡电桥可以解决什么问题？电桥的平衡条件是什么？ 答：工程实际应用中，利用平衡电桥可以较为精确地测量电阻，电桥平衡的条件是对臂电阻的乘积相等。

9、试述“电路等效”的概念。

答：两个电路等效，是指其对端口以外的部分作用效果相同。

10、试述参考方向中的“正、负”，“加、减”，“相反、相同”等名词的概念。 答：“正、负”是指在参考方向下，某电量为正值还是为负值；“加、减”是指方程式各量前面的加、减号；“相反、相同”则指电压和电流方向是非关联还是关联。

五、计算分析题（根据实际难度定分，建议每题在6～12分范围） 1、图1.5.1所示电路，已知U=3V，求R。（2Ω）

A 2Ω 4KΩ 2KΩ 1mA 2KΩ 图1.5.1

R U + 10V － －

＋

IS I － US ＋ 图1.5.2

1Ω

B 2、图1.5.2所示电路，已知US＝3V，IS＝2A，求UAB和I。（3V、5A）

3、图1.5.3所示电路，负载电阻RL可以任意改变，问RL等于多大时其上可获得最大功率，并求出最大功率PLmax。（2Ω）

4、图1.5.4所示电路中，求2A电流源之发出功率。（－16/3W）

4Ω 2I I 3Ω ＋ 6V － ＋ U RL

13

－ ＋ 4U －

2A 图1.5.3 图1.5.4

5、电路如图1.5.5所示，求10V电压源发出的功率。 （－35W）

－7.5V S闭合：A 0V，B 1.6V）

图1.5.6

＋12V B 图1.5.7

－12V 2KΩ A 4KΩ B 26KΩ

A 150Ω 150Ω 150Ω 150Ω 150Ω

8Ω 4A ＋ 10V － 2Ω 10Ω 1A 图1.5.5

＋

3Ω 6V －

6、分别计算S打开与闭合时图1.5.6电路中A、B两点的电位。（S打开：A－10.5V,B

S 7、试求图1.5.7所示电路的入端电阻RAB。（150Ω）

第3章 试题库

一、填空题（建议较易填空每空0.5分，较难填空每空1分）

1、凡是用电阻的串并联和欧姆定律可以求解的电路统称为 简单 电路，若用上述方法不能直接求解的电路，则称为 复杂 电路。

2、以客观存在的支路电流为未知量，直接应用 KCL 定律和 KVL 定律求解电路的方法，称为 支路电流 法。

3、当复杂电路的支路数较多、回路数较少时，应用 回路 电流法可以适当减少方程式

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数目。这种解题方法中，是以 假想 的 回路 电流为未知量，直接应用 KVL 定律求解电路的方法。

4、当复杂电路的支路数较多、结点数较少时，应用 结点 电压法可以适当减少方程式数目。这种解题方法中，是以 客观存在 的 结点 电压为未知量，直接应用 KCL 定律和 欧姆 定律求解电路的方法。

5、当电路只有两个结点时，应用 结点电压 法只需对电路列写 1 个方程式，方程式的一般表达式为 V1??US/R?1/R ，称作 弥尔曼 定理。

6、在多个电源共同作用的 线性 电路中，任一支路的响应均可看成是由各个激励单独作用下在该支路上所产生的响应的 叠加 ，称为叠加定理。

7、具有两个引出端钮的电路称为 二端 网络，其内部含有电源称为 有源二端 网络，内部不包含电源的称为 无源二端 网络。

8、“等效”是指对 端口处等效 以外的电路作用效果相同。戴维南等效电路是指一个电阻和一个电压源的串联组合，其中电阻等于原有源二端网络 除源 后的 入端 电阻，电压源等于原有源二端网络的 开路 电压。

9、为了减少方程式数目，在电路分析方法中我们引入了 回路 电流法、 结点 电压法； 叠加 定理只适用线性电路的分析。

10、在进行戴维南定理化简电路的过程中，如果出现受控源，应注意除源后的二端网络等效化简的过程中，受控电压源应 短路 处理；受控电流源应 开路 处理。在对有源二端网络求解开路电压的过程中，受控源处理应与 独立源的 分析方法相同。

二、判断下列说法的正确与错误（建议每小题1分）

1、叠加定理只适合于直流电路的分析。 （ 3 ） 2、支路电流法和回路电流法都是为了减少方程式数目而引入的电路分析法。（ ∨ ） 3、回路电流法是只应用基尔霍夫第二定律对电路求解的方法。 （ ∨ ） 4、结点电压法是只应用基尔霍夫第二定律对电路求解的方法。 （ 3 ） 5、弥尔曼定理可适用于任意结点电路的求解。 （ 3 ） 6、应用结点电压法求解电路时，参考点可要可不要。 （ 3 ） 7、回路电流法只要求出回路电流，电路最终求解的量就算解出来了。 （ 3 ） 8、回路电流是为了减少方程式数目而人为假想的绕回路流动的电流。 （ ∨ ） 9、应用结点电压法求解电路，自动满足基尔霍夫第二定律。 （ ∨ ） 10、实用中的任何一个两孔插座对外都可视为一个有源二端网络。 （ ∨ ）

15

三、单项选择题（建议每小题2分） 1、叠加定理只适用于（ C ）

A、交流电路 B、直流电路 C、线性电路 2、自动满足基尔霍夫第一定律的电路求解法是（ B ） A、支路电流法 B、回路电流法 C、结点电压法 3、自动满足基尔霍夫第二定律的电路求解法是（ C ） A、支路电流法 B、回路电流法 C、结点电压法 4、必须设立电路参考点后才能求解电路的方法是（ C ） A、支路电流法 B、回路电流法 C、结点电压法 5、只适应于线性电路求解的方法是（ C ）

A、弥尔曼定理 B、戴维南定理 C、叠加定理

四、简答题（建议每小题3～5分）

1、下图所示电路应用哪种方法进行求解最为简便？为什么？

1mA 图2.4.1题电路 2KΩ 4KΩ ＋

R U + － 10V － 答：用弥尔曼定理求解最为简便，因为电路中只含有两个结点。

2、试述回路电流法求解电路的步骤。回路电流是否为电路的最终求解响应？

答：回路电流法求解电路的基本步骤如下：

1．选取独立回路(一般选择网孔作为独立回路)，在回路中标示出假想回路电流的参考方向，并把这一参考方向作为回路的绕行方向。

2．建立回路的KVL方程式。应注意自电阻压降恒为正值，公共支路上互电阻压降的正、负由相邻回路电流的方向来决定：当相邻回路电流方向流经互电阻时与本回路电流方向一致时该部分压降取正，相反时取负。方程式右边电压升的正、负取值方法与支路电流法相同。

3．求解联立方程式，得出假想的各回路电流。

4．在电路图上标出客观存在的各支路电流的参考方向，按照它们与回路电流之间的关系，求出各条支路电流。

回路电流是为了减少方程式数目而人为假想的绕回路流动的电流，不是电路的最终求解响应，最后要根

16

I1 R1 ＋ US1 Ia － b

图2.4 例2.2电路

a I RL Ib I2 R2 ＋ US2 －

据客观存在的支路电流与回路电流之间的关系求出支路电流。

3、一个不平衡电桥电路进行求解时，只用电阻的串并联和欧姆定律能够求解吗？ 答：不平衡电桥电路是复杂电路，只用电阻的串并联和欧姆定律是无法求解的，必须采用KCL和KCL及欧姆定律才能求解电路。

4、试述戴维南定理的求解步骤？如何把一个有源二端网络化为一个无源二端网络？在此过程中，有源二端网络内部的电压源和电流源应如何处理？

答：戴维南定理的解题步骤为：

1．将待求支路与有源二端网络分离，对断开的两个端钮分别标以记号（例如a和b）； 2．对有源二端网络求解其开路电压UOC；

3．把有源二端网络进行除源处理：其中电压源用短接线代替；电流源断开。然后对无源二端网络求解其入端电阻R入；

4．让开路电压UOC等于戴维南等效电路的电压源US，入端电阻R入等于戴维南等效电路的内阻R0，在戴维南等效电路两端断开处重新把待求支路接上，根据欧姆定律求出其电流或电压。

把一个有源二端网络化为一个无源二端网络就是除源，如上述3.所述。

5、实际应用中，我们用高内阻电压表测得某直流电源的开路电压为225V，用足够量程的电流表测得该直流电源的短路电流为50A，问这一直流电源的戴维南等效电路？ 答：直流电源的开路电压即为它的戴维南等效电路的电压源US，225/50=4.5Ω等于该直流电源戴维南等效电路的内阻R0。

五、计算分析题（根据实际难度定分，建议每题在6～12分范围）

1、已知图2.5.1电路中电压U=4.5V，试应用已经学过的电路求解法求电阻R。 （18Ω）

A 4Ω 6Ω R ＋ U －

＋ 9V US

－ B 12Ω 图2.5.1

2、求解图2.5.2所示电路的戴维南等效电路。 （Uab=0V，R0=8.8Ω）

12Ω ＋ 20V － ＋ Uab － 2Ω 5A 8Ω 2V 2Ω ＋ － 图2.5.2

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3、试用叠加定理求解图2.5.3所示电路中的电流I。

（在电流源单独作用下U=1V，Iˊ=－1/3A，电压源单独作用时，I\=2A，所以电流I=5/3A）

＋ U 1Ω － 1A 1Ω ＋ 6V － 2Ω I ＋ 2U －

图2.5.3

4、列出图2.5.4所示电路的结点电压方程。

2Ω ＋ 10V － 3Ω ＋ 1Ω ＋ 6V － 5Ω 6Ω 4A 4Ω

－ 8V 解：画出图2.5.4等效电路图如下：

＋ 5A A 图2.5.4 3Ω 3A B 4Ω 2A

6/5Ω 8V 等效图 对结点A：(?)VA?VB?2

对结点B：(?)VB?VA?1 135613131413 18

第4章 试题库

一、填空题（建议较易填空每空0.5分，较难填空每空1分）

1、正弦交流电的三要素是指正弦量的 最大值 、 角频率 和 初相 。

2、反映正弦交流电振荡幅度的量是它的 最大值 ；反映正弦量随时间变化快慢程度的量是它的 频率 ；确定正弦量计时始位置的是它的 初相 。

t?30?)A，则该正弦电流的最大值是 7.07 A；有效3、已知一正弦量i?7.07sin(314值是 5 A；角频率是 314 rad/s；频率是 50 Hz；周期是 0.02 s；随时间的变化进程相位是 314t-30°电角 ；初相是 －30° ；合 －π/6 弧度。

4、正弦量的 有效 值等于它的瞬时值的平方在一个周期内的平均值的 开方 ，所以 有效 值又称为方均根值。也可以说，交流电的 有效 值等于与其 热效应 相同的直流电的数值。

5、两个 同频率 正弦量之间的相位之差称为相位差， 不同 频率的正弦量之间不存在相位差的概念。

6、实际应用的电表交流指示值和我们实验的交流测量值，都是交流电的 有效 值。工程上所说的交流电压、交流电流的数值，通常也都是它们的 有效 值，此值与交流电最大值的数量关系为： 最大值是有效值的1.414倍 。

7、电阻元件上的电压、电流在相位上是 同相 关系；电感元件上的电压、电流相位存在 正交 关系，且电压 超前 电流；电容元件上的电压、电流相位存在 正交 关系，且电压 滞后 电流。

8、 同相 的电压和电流构成的是有功功率，用P表示，单位为 W ； 正交 的电压和电流构成无功功率，用Q表示，单位为 Var 。

9、能量转换中过程不可逆的功率称 有 功功率，能量转换中过程可逆的功率称 无 功功率。能量转换过程不可逆的功率意味着不但 有交换 ，而且还有 消耗 ；能量转换过程可逆的功率则意味着只 交换 不 消耗 。

10、正弦交流电路中，电阻元件上的阻抗z= R ，与频率 无关 ；电感元件上的阻抗z= XL ，与频率 成正比 ；电容元件上的阻抗z= XC ，与频率 成反比 。

二、判断下列说法的正确与错误（建议每小题1分）

1、正弦量的三要素是指它的最大值、角频率和相位。 （ 3 ） 2、u1?2202sin314tV超前u2?311sin(628t?45?)V为45°电角。 （ 3 ） 3、电抗和电阻的概念相同，都是阻碍交流电流的因素。 （ 3 ）

19

4、电阻元件上只消耗有功功率，不产生无功功率。 （ ∨ ） 5、从电压、电流瞬时值关系式来看，电感元件属于动态元件。 （ ∨ ） 6、无功功率的概念可以理解为这部分功率在电路中不起任何作用。 （ 3 ） 7、几个电容元件相串联，其电容量一定增大。 （ 3 ） 8、单一电感元件的正弦交流电路中，消耗的有功功率比较小。 （ 3 ）

三、单项选择题（建议每小题2分）

1、在正弦交流电路中，电感元件的瞬时值伏安关系可表达为（ C ）

A、u?iXL B、u＝jiωL C、u?Ldi dt2、已知工频电压有效值和初始值均为380V，则该电压的瞬时值表达式为（ B ）

A、u?380sin314tV B、u?537sin(314t?45?)V C、u?380sin(314t?90?)V

3、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（ C ） A、7.07V B、5V C、10V

4、已知i1?10sin(314t?90?)A，i2?10sin(628t?30?）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，当频率增大时，电路中电流将（ A ） A、增大 B、减小 C、不变

6、电感元件的正弦交流电路中，电压有效值不变，当频率增大时，电路中电流将（ B ）

A、增大 B、减小 C、不变

7、实验室中的交流电压表和电流表，其读值是交流电的（ B ）。 A、最大值 B、有效值 C、瞬时值

8、314μF电容元件用在100Hz的正弦交流电路中，所呈现的容抗值为（ C ） A、0.197Ω B、31.8Ω C、5.1Ω

9、在电阻元件的正弦交流电路中，伏安关系表示错误的是（ B ） A、u?iR B、U＝IR C、U?IR

10、某电阻元件的额定数据为“1KΩ、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

11、u＝－100sin（6πt＋10°）V超前i＝5cos（6πt－15°）A的相位差是（ C ） A、25° B、95° C、115° 12、周期T=1S、频率f＝1Hz的正弦波是（ C ）

A、4cos314t B、6sin（5t+17°） C、4cos2πt

20

??

率为0.6KW，试求它的R、L值。

U22202解：R???40.3? I?P1200 L?P?RU220600?57? ?3.86A z??I3.8640.3z?R22?f2572?40.3240.3???0.12H8 3143142、已知交流接触器的线圈电阻为200Ω，电感量为7.3H，接到工频220V的电源上。求线圈中的电流I=？如果误将此接触器接到U=220V的直流电源上，线圈中的电流又为多少？如果此线圈允许通过的电流为0.1A，将产生什么后果？ 解：I?U2002?(314?7.3)2?220?0.0956?0.1A 2300 I?U220??1.1A为额定电流的11倍，线圈会因过热而烧损。 R2003、在电扇电动机中串联一个电感线圈可以降低电动机两端的电压，从而达到调速的目的。已知电动机电阻为190Ω，感抗为260Ω，电源电压为工频220V。现要使电动机上的电压降为180V，求串联电感线圈的电感量L'应为多大(假定此线圈无损耗电阻)？能否用串联电阻来代替此线圈？试比较两种方法的优缺点。 解：电动机中通过的电流：I?180190?26022?0.559A 电机电阻和电感上的电压为：UR?0.559?190?106V UL?0.559?260?145V

'串联线圈端电压：UL?2202?1062?145?47.8V 'UL47.8??0.272mH 串联线圈电感量：L'?I?0.559?314''若用电阻代替，则串联电阻端电压：UR?''UR59.5??106? 串联电阻值：R?I0.559'2202?1452?106?59.5V 比较两种方法，串联电阻的阻值为电动机电阻的二分之一还要多些，因此需多消耗功率:ΔP=0.55923106≈33W，这部分能量显然对用户来讲是要计入电表的。而串联的线圈本身铜

26

A I ＋ ?U － ?Z B R －jXC

C 耗电阻很小，一般不需要消耗多少有功功率。所以，对用户来讲，用串联线圈的方法降低电压比较合适。

4、已知右图所示电路中，R＝XC＝10Ω，UAB＝UBC，且电路中路端电压与总电流同相，求复阻抗Z。

解：根据题意可知，电路中发生了串联谐振。

ZBC?11??7.07??45??5?j5(?) 0.1?j0.10.1414?45?*?因谐振，所以ZAB?ZBC?5?j5(?)

5、右图所示电路中，已知Z＝(30＋j30)Ω，jXL＝j10Ω，又知UZ =85V，求路端电压有效值U＝？

?UZ85解：I???2A 设I?2?0?A

22Z30?30?I ＋ ?U － ＋ UZ Z － ?则UZ?85?0??45??85?45?V UL?jIXL?j20V

U?UZ?UL?85?45??j20?60?j(60?20)?60?j80?100?53.1?V 路端电压有效值为100伏。

6、在右图所示电路中，已知u＝141.4cos314tV，电流有效值I＝IC＝IL，电路消耗的有功功率为866W，求i、iL、iC。

解： u?1002sin(314t?90?)V 电路若有I＝IC＝IL，由相量图分析可得必有电容支路电流与电感支路电流相位差为120°，这样两支路电流的相量和的模才符合I＝IC＝IL，又知电容支路的电流超前总电压90°，则电感支路的电流必滞后总电压30°，在电阻R上的分压即为：UR?100cos30???120??86.6??120?V IL?则：

27

???????i ＋ u － iC C iL R L P866??120???-120??10?-120?A UR86.6i?102sin(314t?120?)A ， iL?102sin(314t?120?)A， iC?102sin(314t?180?)A

7、已知感性负载两端电压u＝311cos314tV，，测得电路中的有功功率为7.5KW，无功功率为5.5KVar，试求感性负载的功率因数及其串联和并联等效参数。 解：串联时： S?7.5?j5.5?75.2?36.3?KVA I?75.2/220?0.342A Z?~220?36.3??643?36.3??518?j380? 0.342L?380/314?1.21H 则R?518? 并联时：R=2202/7500≈6.45Ω L=2202/(55003314)≈28mH

8、在右图所示电路中，已知复阻抗Z2＝j60Ω，各交流电压的有效值分别为：US=100V，U1＝171V，U2＝240V，求复阻抗Z1。 解：设串联电路中的电流为参考相量，则

?a ＋ ?US － I?Z1 U1?b Z2 U2? I?240/60?0??4?0?A 由相量图分析

可知，总电压应呈感性，设有功电压分量为60V， 则无功电压分量应为80V，即240-80=160V， 有φ1=arcsin160/171≈69.3° Z1?

9、如下图所示电路中，已知电路中电流I2＝2A，US＝7.07V，求电路中总电流I、电感元件电压两端电压UL及电压源US与总电流之间的相位差角。

解：设并联支路端电压为参考相量，则

?U2

??c U

171?69.3??42.75?69.3??15.1?j40? 4U1

I?I

?? jωL UL ?a ?I2?

＋ ?US － 1Ω Uab －j1Ω

Uab?2?1?0??2?0?V

1Ω电阻上通过的电流 I1?2?0?/1?2?0?A

?b 28

总电流为：I?I1?I2?2?j2?2.828?45?A即总电流有效值为2.828A

总电压：US?2?5.9?j5.9?7.07?123?V因电感上电压相位为135°,所以其实部虚部数值相等，用凑数法求出总电压的角度为123°，则

电感上端电压为：UL??5.9?j5.9?8.34?135?V即总电压、电流之间的相位差角为78°，电路呈感性。

10、电路如图所示。已知C=100pF，L=100μH，

L R iC ?????iC?210cos(107t?60?)mA，电路消耗的功＋ 率P=100mW，试求电阻R和电压u（t）。 解：U并?10?150?/10?10?-27?10u(t) － C

??90?

?10?65?mVR?0.01/0.1?10? IR?10?2/0.001?65??10?65?mA

2?3?I?IR?IC?(4.23?8.66)?j(9.06?5)?14.7?107?mA U?U并?UL?0.01?65??14.7?-17??14.7?-17?mV

???????u?14.72sin(107t-17?)mV 第6章 试题库

一、填空题（建议较易填空每空0.5分，较难填空每空1分）

1、在含有L、C的电路中，出现总电压、电流同相位，这种现象称为 谐振 。这种现象若发生在串联电路中，则电路中阻抗 最小 ，电压一定时电流 最大 ，且在电感和电容两端将出现 过电压 ；该现象若发生在并联电路中，电路阻抗将 最大 ，电压一定时电流则 最小 ，但在电感和电容支路中将出现 过电流 现象。 2、谐振发生时，电路中的角频率?0? 1/LC ，f0? 1/2?LC 。 3、串联谐振电路的特性阻抗?? L/C ，品质因数Q = ω0L/R 。 4、理想并联谐振电路谐振时的阻抗Z? ∞ ，总电流等于 0 。

5、实际应用中，并联谐振电路在未接信号源时，电路的谐振阻抗为电阻R，接入信号源后，电路谐振时的阻抗变为 R//RS ，电路的品质因数也由Q0? R/ω0L 而变为Q?

29

R//RS/ω0L ，从而使并联谐振电路的选择性变 差 ，通频带变 宽 。

*6、交流多参数的电路中，负载获取最大功率的条件是 ZL?ZS ；负载上获取的最2RS?zS)2?XS] 。 大功率PL? USzS/[(7、谐振电路的应用，主要体现在用于 信号的选择 ，用于 元器件的测量 和用于 提高功率的传输效率 。

8、品质因数越 大 ，电路的 选择 性越好，但不能无限制地加大品质因数，否则将造成 通频带 变窄，致使接收信号产生失真。

二、判断下列说法的正确与错误（建议每小题1分）

1、串联谐振电路不仅广泛应用于电子技术中，也广泛应用于电力系统中。 （ 3 ） 2、谐振电路的品质因数越高，电路选择性越好，因此实用中Q值越大越好。 （ 3 ） 3、串联谐振在L和C两端将出现过电压现象，因此也把串谐称为电压谐振。 （ ∨ ） 4、并联谐振在L和C支路上出现过流现象，因此常把并谐称为电流谐振。 （ ∨ ） 5、串谐电路的特性阻抗?在数值上等于谐振时的感抗与线圈铜耗电阻的比值。（ ∨ ） 6、理想并联谐振电路对总电流产生的阻碍作用无穷大，因此总电流为零。 （ ∨ ） 7、无论是直流还是交流电路，负载上获得最大功率的条件都是RL?R0。 （ 3 ） 8、RLC多参数串联电路由感性变为容性的过程中，必然经过谐振点。 （ ∨ ） 9、品质因数高的电路对非谐振频率电流具有较强的抵制能力。 （ ∨ ） 10、谐振状态下电源供给电路的功率全部消耗在电阻上。 （ ∨ ）

三、单项选择题（建议每小题2分）

1、RLC并联电路在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

2、处于谐振状态的RLC串联电路，当电源频率升高时，电路将呈现出（ B ） A、电阻性 B、电感性 C、电容性 3、下列说法中，（ A ）是正确的。

A、串谐时阻抗最小 B、并谐时阻抗最小 C、电路谐振时阻抗最小 4、下列说法中，（ B ）是不正确的。

A、并谐时电流最大 B、并谐时电流最小 C、理想并谐时总电流为零 5、发生串联谐振的电路条件是（ C ）

?0LA、 B、f0?R1LC C、?0?1LC

6、正弦交流电路中，负载上获得最大功率的条件是（ C ）

30

的每相电阻为10Ω，①试计算负载功率因数为0.9时线路上的电压降及输电线上一年的电能损耗。②若负载功率因数降为0.6，则线路上的电压降及一年的电能损耗又为多少？ 解：①?p?3IRl?3?(224?1073?22?104?0.9)2?10?3?7002?10?147?102KW 一年按365天计，电能损耗为：?W??pt?147?102?365?24?1.288?108KW?h 输电线上的电压降：?U?IRl?700?10?7000V ②

?p?3IRl?3?(224?1073?22?104?0.6)2?10?3?10502?10?330.6?102KW 电能损耗为：?W??pt?330.6?102?365?24?2.90?108KW?h 输电线上的电压降：?U?I'Rl?1050?10?10500V

5、有一台三相电动机绕组为Y接，从配电盘电压表读出线电压为380V，电流表读出线电流为6.1A，已知其总功率为3.3KW，试求电动机每相绕组的参数。

33003300解：cos???0.822 各相电阻R?32?29.6?

6.13?380?6.1各相感抗：XL?(380)2?29.62?36.12?29.62?20.6? 36.1XL?20.6?65.6mH 314各相等效电感量为：L??6、一台Δ接三相异步电动机的功率因数为0.86，效率??0.88，额定电压为380V，输出功率为2.2KW，求电动机向电源取用的电流为多少？ 解：P1?P2??P220025001?2500W 电流I???4.42A 0.881.732?380?0.863Ulcos?7、三相对称负载，每相阻抗为6＋j8Ω，接于线电压为380V的三相电源上，试分别计算出三相负载Y接和Δ接时电路的总功率各为多少瓦？ （Y接Il=22A P?3380?22?0.6?8688W

41

Δ接 Il=66A P?3380?66?0.6?26064W 8、一台Y接三相异步电动机，接入380V线电压的电网中，当电动机满载时其额定输出功率为10KW，效率为0.9，线电流为20A。当该电动机轻载运行时，输出功率为2KW时，效率为0.6，线电流为10.5A。试求在上述两种情况下电路的功率因数，并对计算结果进行比较后讨论。 解：电动机满载时P1=11.1KW cos??P3UI??11111?0.844 1.732?380?20电动机轻载时P1=3333W cos?'?P3UI3333?0.482 1.732?380?10.5比较两种结果可知，电动机轻载时功率因数下降，因此应尽量让电动机工作在满载或接近满载情况下。

第9章 试题库

一、填空题（建议较易填空每空0.5分，较难填空每空1分） 1、 暂 态是指从一种 稳 态过渡到另一种 稳 态所经历的过程。

2、换路定律指出：在电路发生换路后的一瞬间， 电感 元件上通过的电流和 电容 元件上的端电压，都应保持换路前一瞬间的原有值不变。

3、换路前，动态元件中已经储有原始能量。换路时，若外激励等于 零 ，仅在动态元件 原始能量 作用下所引起的电路响应，称为 零输入 响应。

4、只含有一个 动态 元件的电路可以用 一阶微分 方程进行描述，因而称作一阶电路。仅由外激励引起的电路响应称为一阶电路的 零状态 响应；只由元件本身的原始能量引起的响应称为一阶电路的 零输入 响应；既有外激励、又有元件原始能量的作用所引起的电路响应叫做一阶电路的 全 响应。

5、一阶RC电路的时间常数τ = RC ；一阶RL电路的时间常数τ = L/R 。时间常数τ的取值决定于电路的 结构 和 电路参数 。

6、一阶电路全响应的三要素是指待求响应的 初始 值、 稳态 值和 时间常数 。 7、二阶电路过渡过程的性质取决于电路元件的参数。当电路发生非振荡过程的“过阻 尼状态时，R > 2LL；当电路出现振荡过程的“欠阻尼”状态时，R < 2；CCL；R=0时，电路出现 C当电路为临界非振荡过程的“临界阻尼”状态时，R = 2 等幅 振荡。

42

8、在电路中，电源的突然接通或断开，电源瞬时值的突然跳变，某一元件的突然接入或被移去等，统称为 换路 。

9、换路定律指出：一阶电路发生的路时，状态变量不能发生跳变。该定律用公式可表示为 iL(0+)= iL(0-) 和 uC(0+)= uC(0-) 。

10、由时间常数公式可知，RC一阶电路中，C一定时，R值越大过渡过程进行的时间就越 长 ；RL一阶电路中，L一定时，R值越大过渡过程进行的时间就越 短 。

二、判断下列说法的正确与错误（建议每小题1分）

1、换路定律指出：电感两端的电压是不能发生跃变的，只能连续变化。 （ 3 ） 2、换路定律指出：电容两端的电压是不能发生跃变的，只能连续变化。 （ ∨ ） 3、单位阶跃函数除了在t=0处不连续，其余都是连续的。 （ ∨ ） 4、一阶电路的全响应，等于其稳态分量和暂态分量之和。 （ ∨ ） 5、一阶电路中所有的初始值，都要根据换路定律进行求解。 （ 3 ） 6、RL一阶电路的零状态响应，uL按指数规律上升，iL按指数规律衰减。 （ 3 ） 7、RC一阶电路的零状态响应，uC按指数规律上升，iC按指数规律衰减。 （ ∨ ） 8、RL一阶电路的零输入响应，uL按指数规律衰减，iL按指数规律衰减。 （ ∨ ） 9、RC一阶电路的零输入响应，uC按指数规律上升，iC按指数规律衰减。 （ 3 ） 10、二阶电路出现等幅振荡时必有XL=XC，电路总电流只消耗在电阻上。 （ ∨ ）

三、单项选择题（建议每小题2分）

1、动态元件的初始储能在电路中产生的零输入响应中（ B ）

A、仅有稳态分量 B、仅有暂态分量 C、既有稳态分量，又有暂态分量 2、在换路瞬间，下列说法中正确的是（ A ）

A、电感电流不能跃变 B、电感电压必然跃变 C、电容电流必然跃变 3、工程上认为R＝25Ω、L=50mH的串联电路中发生暂态过程时将持续（ C ） A、30～50ms B、37.5～62.5ms C、6～10ms

4、图3.4电路换路前已达稳态，在t=0时断开开关S，则该电路（ C ） A、电路有储能元件L，要产生过渡过程 B、电路有储能元件且发生换路，要产生过渡过程 C、因为换路时元件L的电流储能不发生变化，所以该电路不产生过渡过程。

5、图3.5所示电路已达稳态，现增大R值，则该电路（ B ）

A、因为发生换路，要产生过渡过程

43

＋ ＋ R1 S (t=0) R2 图3.4

US － L

R C

US － 图3.5

B、因为电容C的储能值没有变，所以不产生过渡过程 C、因为有储能元件且发生换路，要产生过渡过程

6、图3.6所示电路在开关S断开之前电路已达稳态，若在t=0时将开关S断开，则电路中L上通过的电流iL(0?)为（ A ） A、2A B、0A C、－2A

7、图3.6所示电路，在开关S断开时，电容C两端的电压为（ A ）

A、10V B、0V C、按指数规律增加

四、简答题（建议每小题3～5分）

1、何谓电路的过渡过程？包含有哪些元件的电路存在过渡过程？

答：电路由一种稳态过渡到另一种稳态所经历的过程称过渡过程，也叫“暂态”。含有动态元件的电路在发生“换路”时一般存在过渡过程。

2、什么叫换路？在换路瞬间，电容器上的电压初始值应等于什么？

答：在含有动态元件L和C的电路中，电路的接通、断开、接线的改变或是电路参数、电源的突然变化等，统称为“换路”。根据换路定律，在换路瞬间，电容器上的电压初始值应保持换路前一瞬间的数值不变。

3、在RC充电及放电电路中，怎样确定电容器上的电压初始值？

答：在RC充电及放电电路中，电容器上的电压初始值应根据换路定律求解。 4、“电容器接在直流电源上是没有电流通过的”这句话确切吗？试完整地说明。 答：这句话不确切。未充电的电容器接在直流电源上时，必定发生充电的过渡过程，充电完毕后，电路中不再有电流，相当于开路。

5、RC充电电路中，电容器两端的电压按照什么规律变化？充电电流又按什么规律变化？RC放电电路呢？

答：RC充电电路中，电容器两端的电压按照指数规律上升，充电电流按照指数规律下降，RC放电电路，电容电压和放电电流均按指数规律下降。

6、RL一阶电路与RC一阶电路的时间常数相同吗？其中的R是指某一电阻吗？ 答：RC一阶电路的时间常数τ=RC，RL一阶电路的时间常数τ=L/R，其中的R是指动态元件C或L两端的等效电阻。

7、RL一阶电路的零输入响应中，电感两端的电压按照什么规律变化？电感中通过的电

44

＋ 10mH S (t=0) 5Ω 10V － 10μF

图3.6

流又按什么规律变化？RL一阶电路的零状态响应呢？

答：RL一阶电路的零输入响应中，电感两端的电压和电感中通过的电流均按指数规律下降；RL一阶电路的零状态响应中，电感两端的电压按指数规律下降，电压事通过的电流按指数规律上升。

8、通有电流的RL电路被短接，电流具有怎样的变化规律？

答：通过电流的RL电路被短接，即发生换路时，电流应保持换路前一瞬间的数值不变。 9、试说明在二阶电路中，过渡过程的性质取决于什么因素？

答：二阶电路中，过渡过程的性质取决于电路元件的参数：当R>2L/C时，电路“过阻尼”；当R<2L/C时，电路“欠阻尼”；当R=2L/C时，电路“临界阻尼”；当R=0时，电路发生“等幅振荡”。

10、怎样计算RL电路的时间常数？试用物理概念解释：为什么L越大、R越小则时间常数越大？

答：RL电路的时间常数τ=L/R。当R一定时，L越大，动态元件对变化的电量所产生的自感作用越大，过渡过程进行的时间越长；当L一定时，R越大，对一定电流的阻碍作用越大，过渡过程进行的时间就越长。

五、计算分析题（根据实际难度定分，建议每题在6～12分范围） 1、电路如图5.1所示。开关S在t＝0时闭合。则 iL（0＋）为多大？

图5.1 100Ω ＋ 10V － iL（t） ＋ US － S（t＝0） 1 2 100Ω 0.2H 0.2H 3KΩ 2KΩ 图5.2

S 解：开关闭合前，iL(0－)=0，开关闭合电路发生换路时，根据换路定律可知，电感中通过的电流应保持换路前一瞬间的数值不变，即iL(0+)=iL(0－)=0 2、求图5.2所示电路中开关S在“1”和“2”位置时的时间常数。

解：开关S在位置“1”时，τ1=0.2/2=0.1ms；开关在位置“2”时，τ2=0.2/(3+2)=0.04ms 3、图5.3所示电路换路前已达稳态，在t=0时将开关S断开，试求换路瞬间各支路电流及储能元件上的电压初始值。

解：uC(0－)=4V，uC(0+)=uC(0－)=4V i1(0+)= iC(0+)=(6-4)/2=1A i2(0+)=0

图5.3

45

＋ 6V － 2Ω i1(0) S（t＝0） iC(0) 0.5μF i2(0)

4Ω

4、求图5.3所示电路中电容支路电流的全响应。

解：换路后的稳态值：uC(∞)=6V，时间常数τ=RC=2×0.5=1μs 所以电路全响应：uC(t)=uC(∞)+[uC(0+)－uC(∞)]e=6-2e

-t/τ

-1000000t

V

第10章 试题库

一、填空题（建议较易填空每空0.5分，较难填空每空1分）

1、一系列 最大值 不同， 频率 成整数倍的正弦波，叠加后可构成一个 非正弦 周期波。

2、与非正弦周期波频率相同的正弦波称为非正弦周期波的 基 波；是构成非正弦周期波的 基本 成分；频率为非正弦周期波频率奇次倍的叠加正弦波称为它的 奇 次谐波；频率为非正弦周期波频率偶次倍的叠加正弦波称为它的 偶 次谐波。

3、一个非正弦周期波可分解为无限多项 谐波 成分，这个分解的过程称为 谐波 分析，其数学基础是 傅里叶级数 。

4、所谓谐波分析，就是对一个已知 波形 的非正弦周期信号，找出它所包含的各次谐波分量的 振幅 和 频率 ，写出其傅里叶级数表达式的过程。 5、方波的谐波成分中只含有 正弦 成分的各 奇 次谐波。

6、如果非正弦波的后半周与波形的前半周具有 镜象 对称关系，就具有奇次对称性，具有奇次对称性的周期信号只具有 奇 次谐波成分，不存在 直流 成分和 偶 次谐波成分，其波形对 原点 对称。

7、若非正弦周期信号波形的后半周完全重复前半周的变化，就具有 偶 次对称性，这种非正弦波除了含有 直流 成分以外，还包含一系列的 偶 次谐波，这种特点的非正弦波的波形对 纵轴 对称。

8、频谱是描述非正弦周期波特性的一种方式，一定形状的波形与一定结构的 频谱 相对应。非正弦周期波的频谱是 离散 频谱。

9、非正弦周期量的有效值与 正弦 量的有效值定义相同，但计算式有很大差别，非正弦量的有效值等于它的各次 谐波 有效值的 平方和 的开方。

10、只有 同频率 的谐波电压和电流才能构成平均功率，不同 频率 的电压和电流是不能产生平均功率的。数值上，非正弦波的平均功率等于它的 各次谐波单独作用时 所产生的平均功率之和。

二、判断下列说法的正确与错误（建议每小题1分）

1、非正弦周期波各次谐波的存在与否与波形的对称性无关。 （ 3 ）

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2、正确找出非正弦周期量各次谐波的过程称为谐波分析法。 （ ∨ ） 3、具有偶次对称性的非正弦周期波，其波形具有对坐标原点对称的特点。 （ 3 ） 4、方波和等腰三角波相比，含有的高次谐波更加丰富。 （ ∨ ） 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。 （ 3 ） 6、非正弦周期量的有效值等于它各次谐波有效值之和。 （ 3 ） 7、非正弦周期量作用的电路中，电感元件上的电流波形平滑性比电压差。（ 3 ） 8、非正弦周期量作用的线性电路中具有叠加性。 （ ∨ ） 9、非正弦周期量作用的电路中，电容元件上的电压波形平滑性比电流好。（ ∨ ） 10、波形因数是非正弦周期量的最大值与有效值之比。 （ 3 ）

三、单项选择题（建议每小题2分）

1、任意给出几种常见的非正弦周期信号波形图，你能否确定其傅里叶级数展开式中有无恒定分量（ B ）

A、不能 B、能 C、不确定

2、某方波信号的周期T=5μs，则此方波的三次谐波频率为（ C ） A、106Hz B、23106Hz C、63105Hz

3、周期性非正弦波的傅里叶级数展开式中，谐波的频率越高，其幅值越（ B ） A、大 B、小 C、无法判断

4、一个含有直流分量的非正弦波作用于线性电路，其电路响应电流中（ A ） A、含有直流分量 B、不含有直流分量 C、无法确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谐波（ B ）平方和的开方。 A、平均值 B、有效值 C、最大值

6、非正弦周期信号作用下的线性电路分析，电路响应等于它的各次谐波单独作用时产生的响应的（ B ）的叠加。

A、有效值 B、瞬时值 C、相量

7、已知一非正弦电流i(t)?(10?102sin2?t)A，它的有效值为（ B ） A、202A B、102A C、20A

8、已知基波的频率为120Hz，则该非正弦波的三次谐波频率为（ A ） A、360Hz B、300Hz C、240Hz

四、简答题（建议每小题3～5分）

1、什么叫周期性的非正弦波，你能举出几个实际中的非正弦周期波的例子吗？ 答：周而复始地重复前面循环的非正弦量均可称为周期性非正弦波，如等腰三角波、矩

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形方波及半波整流等。

2、周期性的非正弦线性电路分析计算步骤如何，其分析思想遵循电路的什么原理？ 答：周期性的非正弦线性电路的分析步骤为：

①根据已知傅里叶级数展开式分项，求解各次谐波单独作用时电路的响应； ②求解直流谐波分量的响应时，遇电容元件按开路处理，遇电感元件按短路处理； ③求正弦分量的响应时按相量法进行求解，注意对不同频率的谐波分量，电容元件和电感元件上所呈现的容抗和感抗各不相同，应分别加以计算；

④用相量分析法计算出来的各次谐波分量的结果一般是用复数表示的，不能直接进行叠加，必须要把它们化为瞬时值表达式后才能进行叠加。 周期性非正弦线性电路分析思想遵循线性电路的叠加定理。

3、非正弦周期信号的谐波分量表达式如何表示？式中每一项的意义是什么？

答：非正弦周期信号的谐波分量表达式是用傅里叶级数展开式表示的，式中的每一项代表非正弦量的一次谐波。

4、何谓基波？何谓高次谐波？什么是奇次谐波和偶次谐波？

答：频率与非正弦波相同的谐波称为基波，它是非正弦量的基本成分；二次以上的谐波均称为高次谐波；谐波频率是非正弦波频率的奇数倍时称为奇次谐波；谐波频率是非正弦波频率的偶数倍时称为偶次谐波。

5、能否定性地说出具有奇次对称性的波形中都含有哪些谐波成分？

答：具有奇次对称性的非正弦周期波中，只具有奇次谐波成分，不存在直流成分及偶次谐波成分。

6、“只要电源是正弦的，电路中各部分电流及电压都是正弦的”说法对吗？为什么？ 答：说法不对！电源虽然是正弦的，但是如果电路中存在非线性元件，在非线性元件上就会出现非正弦响应。

7、波形的平滑性对非正弦波谐波有什么影响？为什么？

答：非正弦波所包含的高次谐波的幅度是否显著，取决于波形的平滑性，因此波形的平滑性对非正弦波谐波影响很大。如稳恒直流电和正弦波，平滑性最好，不含有高次谐波；而方波和尖脉冲波，由于平滑性极差而含有丰富的高次谐波。

8、非正弦波的“峰值越大，有效值也越大”的说法对吗？试举例说明。

答：这种说法对正弦量是对的，对非正弦量就不对。例如一个方波的峰值和等腰三角波

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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、计算分析题（根据实际难度定分，建议每题在6～12分范围） 1、图5.1所示电路，已知R=20Ω，ωL=20Ω，

u(t)?(25?1002sin?t?252sin2?t?102sin3?t)V，求电流的有效值及电路消耗的平均功率。 解：直流分量单独作用时：I?25/20?1.25A 基波单独作用时：I1?u(t) R i（t） L

10020?2022?3.536A 2520?401020?6022222图5.1

二次谐波单独作用时：2?L?40? I2??0.559A 三次谐波单独作用时：3?L?60? I3??0.158A 2所以电流的有效值：I?1.25?3.536?0.559?0.158?3.795A 直流分量功率：P0=2531.25=31.25W 一次谐波功率：P1=3.5362310≈250W 二次谐波功率：P2=0.5592320≈6.25W 三次谐波功率： P3=0.1582320≈0.5W

电路消耗的平均功率：P≈31.25+250+6.25+0.5=288W 2、电路如图5.2所示，已知R=20Ω，基波ωL=10/3Ω，

R i（t） 22u(t)?(200?1002sin3?t)V，基波1/ωC=60Ω，求电

流的i(t)及电感两端电压uL的谐波表达式。 解：直流分量单独作用时：I?200/20?10A 三次谐波单独作用时：3ωL=10Ω 1/3ωC=20Ω

图5.2

u(t) C L

j10(?j20)Z3?20??20?j20?28.28?45?? ?j10I3?100?3.536??45?A 28.28?45?i(t)?10?5sin(3?t?45?)A uL(t)?100sin(3?t?45?)V

3、已知图5.3所示电路的u(t)?[10?80sin(?t?30?)?18sin3?t]V，R=6Ω，ωL=2Ω，

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1/ωC=18Ω，求交流电压表、、交流电流表及功率表的读数，并求i(t)的谐波表达式。 解：基波单独作用时：I0=0 U0=0 W0=0

一次谐波单独作用时：Z1?6?j(2?18)?17.1??69.4??

I1?80/2?30??3.31?99.4?A 17.1??69.4?RL串联部分电压有效值：URL?3.31?6.32?20.9V

三次谐波单独作用时：Z1?6?j(6?6)?6?0??发生串联谐振

I3?18/2?0??2.12?0?A 6?0?RL串联部分电压有效值：URL3?2.12?8.48?18V 电流表读数：I?3.31?2.12?3.93A 电压表读数：U?2220.92?182?27.6V 功率表读数：P=P1+P3=3.31×56.56×cos69.4°+2.122×6≈65.9+27=92.9W

4、图5.4所示电路，已知L=10mH，u为非正弦波，已知电阻中的电流当频率为基波频率f=50KHz时达到最大值，而当信号频率为100KHz时，电阻中的电流为零，求两个电容的数值。

A u(t) W R V L i(t） C

u(t) R

i(t） C1 C2 L 图5.4 图5.3

解：据题意可知，基波单独作用时，电路发生串联谐振，当二次谐波单独作用时，并联组合发生并联谐振，由并联谐振可得C1?1?254pF (2?6.28?50000)2?0.01基波时：ZLC1?

j(3.14)(?j12.5)?j4.19K?与C2发生串谐，

?j9.3650

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