新電路模擬試題(下)

1、電路電路(下下)試題試題 (卷卷)學(xué)校學(xué)校: 山東理工大學(xué)山東理工大學(xué) 班級(jí)班級(jí) 姓名姓名 學(xué)號(hào)學(xué)號(hào) . 考試時(shí)間考試時(shí)間: 110 分鐘分鐘 考試方式考試方式: 閉卷筆試閉卷筆試 考試日期考試日期:今天今天一、選擇題一、選擇題 (注注:在每小題的備選答案中選擇適合的在每小題的備選答案中選擇適合的答案編號(hào)填入該題空答案編號(hào)填入該題空白處，多選或不選按選錯(cuò)論白處，多選或不選按選錯(cuò)論)+ +- -Z0 .UsZL1. 正弦穩(wěn)態(tài)電路如圖所示，已知負(fù)載阻正弦穩(wěn)態(tài)電路如圖所示，已知負(fù)載阻抗抗 ZL= =5+ +j10 ，若電源內(nèi)阻抗，若電源內(nèi)阻抗Z0的虛部的虛部和實(shí)部可單獨(dú)調(diào)節(jié)，要使負(fù)載獲得盡可和實(shí)部可

2、單獨(dú)調(diào)節(jié)，要使負(fù)載獲得盡可能大的功率的條件是能大的功率的條件是(A) Z0= =0- -j10 (B) Z0= =5- -j10 (D) Z0= = 0 (C) Z0= =5+ +j10 + +- -R.USZ+ +- - .U2.電路如圖所示，為使電路如圖所示，為使 U 超前超前 US ，阻抗阻抗Z 應(yīng)為應(yīng)為 (A) 感性感性(B) 容性容性(C)阻性阻性.(A)(A)I.- -+ +I.UR4. 電感電壓相位滯后其電流電感電壓相位滯后其電流90o，電容電流相位滯后，電容電流相位滯后其電壓其電壓 90o，這個(gè)結(jié)論，這個(gè)結(jié)論 成立。成立。(A) 1W (B) 25W (C) 7W (D)49W

3、3. 電路如圖所示，已知電路如圖所示，已知?jiǎng)t則R消耗的平均功率消耗的平均功率P = = 。i1= = 4 cos2t A 2i2= = 3 cos t A， C= =1F，L= =1H，R= =1 (C)電感電流和電壓，電容電流和電感電流和電壓，電容電流和 電壓為非關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)。電壓為非關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)。(B)(C)i1CLi2RiRiR= = i2- - i12= = 3 cos t 22- - 4 cos 2t 32 1 + + 42 1(A) 根本不可能；根本不可能； (B)電容、電感為非線性元件時(shí)；電容、電感為非線性元件時(shí)；5. 一線圈一線圈 (其等效參數(shù)為其等效參數(shù)為R、L)與電容串

4、聯(lián)，接于與電容串聯(lián)，接于100V的電壓源上，電路發(fā)生電壓諧振，測(cè)得電容兩的電壓源上，電路發(fā)生電壓諧振，測(cè)得電容兩端電壓為端電壓為100V，則線圈兩端電壓為，則線圈兩端電壓為 。(A) 100V (B) 100 V (C) 200V26. 某三相對(duì)稱(chēng)電路相電壓某三相對(duì)稱(chēng)電路相電壓 uA= = 2U1sin(w wt+ +60o)V相電流相電流 iA = =2I1sin(w wt + + 60o) A, 則該三相電路的有功則該三相電路的有功功率功率P為為 。(A) 3U1I1cos60o W (B) 0 (C) 3U1I1 W7. 電壓電壓 u = = 40cosw wt + 20cos3w wt

5、 V的有效值是的有效值是 。2000 V(A)1000 V(D)1200 V(C)(B) 40V(B)(C)(D)22402220+二、填空題二、填空題 (注注:請(qǐng)將正確答案填入空白處，請(qǐng)將正確答案填入空白處， 不必寫(xiě)求解過(guò)程或說(shuō)明其原因不必寫(xiě)求解過(guò)程或說(shuō)明其原因)A1A2A3ZZZSABC1. 圖示三相對(duì)稱(chēng)電路中原來(lái)電圖示三相對(duì)稱(chēng)電路中原來(lái)電流表讀數(shù)均為流表讀數(shù)均為 10A，現(xiàn)若將開(kāi)，現(xiàn)若將開(kāi)關(guān)關(guān) S 斷開(kāi)，則電流表讀數(shù)斷開(kāi)，則電流表讀數(shù)A2= = A，2.如圖所示對(duì)稱(chēng)三相電路，如圖所示對(duì)稱(chēng)三相電路，已知已知 .UAB= = 3800o V， .IA= =1- -60o A則：則：W1= =

6、10310= = A，A1= = A。A3W2 = =103*ZZZW1W2* .IAABC10A 103Ul A2. 如圖所示對(duì)稱(chēng)三相電路，如圖所示對(duì)稱(chēng)三相電路，已知已知 .UAB= = 3800o V， .IA= =1- -60o A則：則：W1= =190W，380WW2 = =*ZZZW1W2* .IAABCP1 = = UABIAcos 1P2 = = UCBICcos 2分析：分析： 1 = = 30o + + 2 = = 30o - - .UAB= = 3800o V .UA= = 220- -30o V 對(duì)稱(chēng)負(fù)載的功率因數(shù)角對(duì)稱(chēng)負(fù)載的功率因數(shù)角 1 = = 30o + + =

7、= 60o 2 = = 30o - - = = 0oP1 = = 380 1 cos60o = = 190WP2 = = 380 1 cos 0o = = 380W= -= -30o -(-(-60o) = ) = 30o3 如圖所示電路，如圖所示電路，R= =1 ，L= =1H，C = =1F，us= = 5 sint V，2+ +- -iLCusRL則則 iL = = A。V- -+ +us110 - -+ +us21H4. 如圖所示電路中，已知：如圖所示電路中，已知：設(shè)電壓表的指示為有效值，則設(shè)電壓表的指示為有效值，則電壓表的讀數(shù)為電壓表的讀數(shù)為 。us1= = (12+ +5 sinw

8、 wt) V，2us2= = 5 sin(w wt+ +240o ) V，2 5 sin(t - -90o) 2w w = = 1rad s- -1240o .Us2 .Us1(1)122+ +52= =13V13V5VLC并聯(lián)電路發(fā)生諧振，并聯(lián)電路發(fā)生諧振，R上無(wú)壓降。上無(wú)壓降。非正弦周期電壓有效值：非正弦周期電壓有效值：5. 圖示正弦穩(wěn)態(tài)電路中，已知圖示正弦穩(wěn)態(tài)電路中，已知 us= =8sin10t V，L1= =0.5H，L2= =0.3H，M= =0.1H?？汕蟮谩？汕蟮肁B端電壓端電壓 u = = L1ML2+ +- -us+ +- -uAB解：以解：以u(píng)s為參考相量為參考相量 .U

9、sm= = 8V .I1m= = .I1m .Usmjw wL1= =8j100.5 .Um = = jw wM .I1m+ + .Usm= = j10 0.1 8j100.5+ + 8= = 1.6 + + 8 = =9.6 V所以：所以： u = = 9.6 sin10t V9.6 sin10t VA .Um+ +- -+ +- - .U1 .U2 三、求如圖所示電路中的電壓三、求如圖所示電路中的電壓 U。 .I1 .I2 解：列網(wǎng)孔方程：解：列網(wǎng)孔方程： .20I1 + + .10I2 = = .- -U1 100( (10- -j50) ) .I2 .10I1+ + = -= - .U

10、2理想變壓器方程：理想變壓器方程： .U1= = 0.5 .U2 , .I1 = -= -2 .I2解之得解之得 .I1 = = 4 2 45o A .I2 = -= -245o A所以所以 .U = = 10 ( .I1 + + .I2) = = 202 45o V121000oV+ +- -10 .Us10 + +- - .U- -j50 .2四、圖示對(duì)稱(chēng)三相電路中，四、圖示對(duì)稱(chēng)三相電路中，.IAZ1ABZ2C感性三相負(fù)載感性三相負(fù)載 Z1的有功功率為的有功功率為5.7kW，功率因數(shù)為，功率因數(shù)為0.866 ；另；另一組對(duì)稱(chēng)容性負(fù)載每相阻抗為一組對(duì)稱(chēng)容性負(fù)載每相阻抗為 .UAB= =380

11、0o V，其中一組對(duì)稱(chēng)其中一組對(duì)稱(chēng)Z2= =22- -30o ，求電流，求電流 IA。.解：解： .UAB= =3800o V .UA= =220- -30o V .IA1 .IA2cos 1 1 = = 0.866 1 1 = = 30oIA1= =P3UAcos 1 1= =5.710332200.866 .IA1= =10- -60o A .IA2= =220- -30o22- -30o= = 10 A .IA = = .IA1+ + .IA2 .UAB .UC .UB .IA2 .IA1 .UA30o 1 1 .IA = = 17.32 - -30o A五、如圖所示的五、如圖所示的RL

12、串聯(lián)電路，串聯(lián)電路，若若L= =1H，R= =100 ，輸入電壓，輸入電壓 u= =20+ +100sinw wt+ +70sin3w wt V，設(shè)設(shè)w w = =314rad/s。試求：。試求：1. 輸出輸出電壓電壓uR(t)；+ +- -iu(t)LR+ +- -uR(t)2.輸入電路的平均功率輸入電路的平均功率P。解：解：1. 直流分量直流分量 UR(0)= =20V基波分量基波分量 XL(1)= = w wL= =314 .URm(1)= =100+ +j314100 100= =30.3 - -72.3o V三次諧波三次諧波XL(3)= = 3w wL .URm(3)= =100+

13、+j94270 100= =7.4 - -83.9o V轉(zhuǎn)換為瞬時(shí)值疊加：轉(zhuǎn)換為瞬時(shí)值疊加：uR(t)= =20 + + 30.3sin(w wt - -72.3o) + + 7.4sin(3w wt - - 83.9o) V2. P= =(202/100)+ +30.32/(2100)+ +7.42/(2 100) = = 8.86W= = 942 六、如圖，已知六、如圖，已知R= =12 ，L= =40mH，C= =100m mF，電源，電源電壓電壓U= =230V，f= =50Hz，求：各支路電流，求：各支路電流= =？總的功率？總的功率(P、Q、S)以及功率因數(shù)以及功率因數(shù)cos ，如

14、需將，如需將cos 提高到提高到1，應(yīng)增加多少電容？應(yīng)增加多少電容？CRL .IL .IC .U+ +- - .I解：以解：以 .U 為參考相量為參考相量 .IC = = jw wC .U = = j2p pfCU = = j7.22 A .IL = = .UR+jw wL= = 13.2 - -46.3o A .I = = .IC + + .IL = = 9.4 - -14.3o A電路總有功功率電路總有功功率P = = IL2R= = 13.22 12= = 2.09 kW無(wú)功功率無(wú)功功率 Q = = U I sin = =230 9.4sin(14.3o)= = 534 Var視在功率視

15、在功率S = = U I = = 2.16kVA A功率因數(shù)功率因數(shù) cos = = cos (14.3o) = = 0.969六、如圖，已知六、如圖，已知R= =12 ，L= =40mH，C= =100m mF，電源，電源電壓電壓U= =230V，f= =50Hz，求：各支路電流，求：各支路電流= =？總的功率？總的功率(P、Q、S)以及功率因數(shù)以及功率因數(shù)cos ，如需將，如需將cos 提高到提高到1，應(yīng)增加多少電容？應(yīng)增加多少電容？CRL .IL .IC .U+ +- - .IP = 2.09 kWQ = = 534 VarS = = 2.16kVA Acos = = cos (14.3

16、o) = = 0.969欲把功率因數(shù)提高到欲把功率因數(shù)提高到1，則應(yīng)增加電容量則應(yīng)增加電容量C1 = = Pw wU2( tg - - tg 1) )= =314 23022.09 103 tg14.3o= = 32 m mFC1即即 cos 1 = = 1七、如圖所示電路中，電壓七、如圖所示電路中，電壓表內(nèi)阻為無(wú)窮大，已知：表內(nèi)阻為無(wú)窮大，已知：R1= =15 , R2= =10 , X1= =20 , X2= =80 , 耦合系數(shù)耦合系數(shù) k = =1/5 ,電電壓表讀數(shù)壓表讀數(shù)(有效值為有效值為40V)。試。試求一次側(cè)所加電壓求一次側(cè)所加電壓U。 解法解法1：由由 k = =L1 L2M

17、可得可得51= =X1 X2w wMw wM = = 8 電壓表內(nèi)阻為無(wú)窮大電壓表內(nèi)阻為無(wú)窮大故故 .I2 = = 0由由 w wMI1= = 40 V得得 I1= = 5 A由初級(jí)回路方程由初級(jí)回路方程 .U = = .I1 ( R1+ +jX1)得得U = = I1R1 + + X12 2= = 5152 + + 202= = 125 VR1L1 .I1 .U+ +- -L2R2 .I2VM七、如圖所示電路中，電壓七、如圖所示電路中，電壓表內(nèi)阻為無(wú)窮大，已知：表內(nèi)阻為無(wú)窮大，已知：R1= =15 , R2= =10 , X1= =20 , X2= =80 , 耦合系數(shù)耦合系數(shù) k = =1

18、/5, 電電壓表讀數(shù)壓表讀數(shù)(有效值為有效值為40V)。試。試求一次側(cè)所加電壓求一次側(cè)所加電壓U。 R1L1 .I1 .U+ +- -L2R2 .I2VM解法解法2： 先求出先求出 w wM = = 8 。 .Uoc= = 40 .U(教材教材P266 )式中式中 Y11 = =R1+ +jX11所以所以 U = =40 | R1+jX1 | jw wM | = =40152 + + 2028= = 125 V然后用戴維寧定理然后用戴維寧定理= =15 + + j201電壓表的讀數(shù)即為電壓表的讀數(shù)即為= = jw wM Y11 .Uoc .U = = .Uocjw wM Y11八、在右圖中，假

19、定阻抗八、在右圖中，假定阻抗 Z 上上允許得到的功率為任意時(shí)求阻允許得到的功率為任意時(shí)求阻抗抗 Z 能得到的最大功率。能得到的最大功率。- -j3 + +- -55Zj4 10 30o V+ +- -Z .UocZ0解：求戴維寧等效電路解：求戴維寧等效電路 .Uoc = =- -j3 + + j410 30o j4 = = 40 30o VZ0 = =- -j3 + + j4(-(-j3) j4+ + 5= = 5 - - j12 當(dāng)當(dāng)Z= = 5 + + j12 時(shí)，時(shí)，可獲得最大功率?？色@得最大功率。Pmax = = 4 RUoc2= = = 80 W20402九、在圖示電路中九、在圖示電

20、路中, 已知已知US= =10V, R1= =R2= =2 , L= =2H, C= =2F, r = =5 。電路達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)將開(kāi)關(guān)電路達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)將開(kāi)關(guān)S合上，合上，求流經(jīng)開(kāi)關(guān)求流經(jīng)開(kāi)關(guān)S的電流。的電流。 解解 用運(yùn)算法。用運(yùn)算法。iL(0- -) = =2.5A , (2)做出做出t 0時(shí)運(yùn)算電路圖。時(shí)運(yùn)算電路圖。求出求出IL(s) = =US(s) + + LiL(0- -) R1 + + sL = =2.5s + + 5 s (s + + 1) 分別求兩個(gè)單回路電流：分別求兩個(gè)單回路電流：+ +- -riLCR2S+ +- -USR1iLLiL(0- -)riL(0- -)+ +- -+

21、 +- -CR2S+ +- -USR1uC(0- -)展開(kāi)展開(kāi)+ +- -rIL(s)sC+ +- -sR1IL(s)sLuC(0- -)+ +- -IS(s)IC(s)+ +- -LiL(0- -)s110uC(0- -)= =17.5V。(1)先求初始值先求初始值 設(shè)設(shè)t= =0時(shí)將時(shí)將S合上，合上，t= =0- -時(shí)為直流穩(wěn)態(tài)，時(shí)為直流穩(wěn)態(tài)，等效電路等效電路s5- -s + + 12.5IC(s) = = sC r IL(s) - -suC(0- -) = - = - 10 + + s + + 125IS(s) = = IL(s) - - IC(s)s5- -s + + 127.5取拉氏

22、反變換得：取拉氏反變換得：iS(t) = = (5 - - 27.5 e- -t ) e( e(t) +) +10 d d(t) A由于電路中有由于電路中有CCVS與與C構(gòu)成回路，故在換路構(gòu)成回路，故在換路瞬間電容電壓躍變，出瞬間電容電壓躍變，出現(xiàn)了沖激電流?，F(xiàn)了沖激電流。+ +- -rIL(s)sC+ +- -sR1IL(s)sLuC(0- -)+ +- -IS(s)IC(s)+ +- -LiL(0- -)s110+ +- -riLCR2S+ +- -USR1iLL= =IL(s) = =2.5s + + 5 s (s + + 1) = = 10 + +十、列寫(xiě)回路阻抗矩陣方程。十、列寫(xiě)回路

23、阻抗矩陣方程。解：畫(huà)有向圖，選樹(shù)。解：畫(huà)有向圖，選樹(shù)。畫(huà)基本回路電流，參考畫(huà)基本回路電流，參考方向同連支電流。方向同連支電流。寫(xiě)基本回路矩陣寫(xiě)基本回路矩陣Bf ：- -1 1 0 - -1 0 1 Bf = = 1 2 3連支連支2連支連支3寫(xiě)支路阻抗矩陣：寫(xiě)支路阻抗矩陣：Z = =R10R200000- -r注意注意r的位置和正負(fù)的位置和正負(fù)行：被控制支路行：被控制支路3 列：控制支路列：控制支路1I1U1R1R2+ +- -rI1+ +- -U3IS3+ +- -132控制量、被控量與復(fù)合支路控制量、被控量與復(fù)合支路(有有向圖向圖)的參考方向都一致。的參考方向都一致。= =BZk- -+

24、+ .Usk .Isk .Ik- -+ + .Uk+ +- - .Udk寫(xiě)電壓源列向量和電流源列向量寫(xiě)電壓源列向量和電流源列向量U = = - -U1- -U30，I = = 00IS3注意：注意：Isk、Usk的參考方向與有向圖的參考方向與有向圖方向方向(Ik方向方向)相反取正，相同取負(fù)。相反取正，相同取負(fù)。- -1 1 0 - -1 0 1 求回路阻抗矩陣求回路阻抗矩陣 Zl = = B ZBTZl = = =R1+ + R2R1R1- - rR1- - rI1U1R1R2+ +- -rI1+ +- -U3IS3+ +- -132R1 0 00 R2 0- -r 0 0- -110- -1

25、01計(jì)算計(jì)算BU 和和 B Z I BU = = B Z I = = =代入代入 ZlI = = BU - - B Z I 得得R1+ + R2R1R1- - rR1- - rIl2Il3= =U1U1 - - U3問(wèn)：為何問(wèn)：為何IS3不出現(xiàn)不出現(xiàn)在最后的方程中？在最后的方程中？答：答：R1、R2的電流的電流由電壓源決定。由電壓源決定。I1U1R1R2+ +- -rI1+ +- -U3IS3+ +- - -U1- -U30- -1 1 0 - -1 0 1 R1 0 00 R2 0r 0 0- -1 1 0 - -1 0 1 00IS3= =U1U1 - - U300十一、某電路的關(guān)聯(lián)矩陣為

26、：十一、某電路的關(guān)聯(lián)矩陣為： A = = 1 1 1 0 00 - -1 0 0 - -10 0 - -1 1 0支路導(dǎo)納矩陣為支路導(dǎo)納矩陣為 其復(fù)合其復(fù)合支路如支路如右圖：右圖：Y = = diag 1/jw wL1, G2 , 0, jw wC4 , 1/jw wL5支路電流源向量為支路電流源向量為 求：求：1.根據(jù)關(guān)聯(lián)矩陣畫(huà)出有向圖；根據(jù)關(guān)聯(lián)矩陣畫(huà)出有向圖；單擊單擊 2.列出支路關(guān)系方程；列出支路關(guān)系方程；單擊單擊 3.推求結(jié)點(diǎn)電壓方程的矩陣形式；推求結(jié)點(diǎn)電壓方程的矩陣形式；單擊單擊 4.畫(huà)出電路圖。畫(huà)出電路圖。單擊單擊 支路電壓源向量為支路電壓源向量為 U = = US1，0，- -U

27、S3，0，- -US5 T.I = = 0， IS2，IS3，0，- -IS5 T.- -+ +YkUskIskIk+ +- -Uk.支路支路1：與結(jié)點(diǎn)與結(jié)點(diǎn)、參考點(diǎn)關(guān)聯(lián)，方向背離結(jié)點(diǎn)、參考點(diǎn)關(guān)聯(lián)，方向背離結(jié)點(diǎn)。1 2 3 4 5支路支路2：與結(jié)點(diǎn)與結(jié)點(diǎn)、關(guān)聯(lián)，背關(guān)聯(lián)，背指指。參照支路參照支路2可畫(huà)出支路可畫(huà)出支路3。參照支路參照支路1可畫(huà)出支路可畫(huà)出支路4、支路、支路5。返回返回1.根據(jù)關(guān)聯(lián)矩陣畫(huà)有向圖：根據(jù)關(guān)聯(lián)矩陣畫(huà)有向圖：31245A = = 1 1 1 0 00 - -1 0 0 - -10 0 - -1 1 0- -1 0 0 - -1 1 2.列支路關(guān)系方程列支路關(guān)系方程給定條件為

28、給定條件為 根據(jù)給定條件列出根據(jù)給定條件列出支路方程支路方程= =1/jw wL1G20jw wC41/jw wL5+ +US1 .U1 .U2 .U3 .U4 .U5 .- -IS2.0IS3.0- -IS5.5個(gè)支路的內(nèi)容已經(jīng)清楚了。再了解結(jié)點(diǎn)的情況：個(gè)支路的內(nèi)容已經(jīng)清楚了。再了解結(jié)點(diǎn)的情況：返回返回支路導(dǎo)納矩陣為支路導(dǎo)納矩陣為 Y = = diag 1/jw wL1, G2 , 0, jw wC4 , 1/jw wL5支路電流源向量為支路電流源向量為 支路電壓源向量為支路電壓源向量為 U = = US1，0，- -US3，0，- -US5 T.I = = 0， IS2，IS3，0，- -

29、IS5 T.I = = Y(U + + US) - - IS.I1.I2.I3.I4.I5.- -US3 .- -US5 .結(jié)點(diǎn)方程為結(jié)點(diǎn)方程為方程中方程中 A、Y、IS、US 都是已知的。都是已知的。代入算出代入算出 AYAT、(過(guò)程從略過(guò)程從略) 。于是。于是3.推求結(jié)點(diǎn)電壓方程的矩陣形式推求結(jié)點(diǎn)電壓方程的矩陣形式+ + G2jw wL11- - G20- - G2G2 + +jw wL510jw wC400Un1 .Un2 .Un3 .= =US1 .IS2 + +.IS3- -.jw wL1- - IS2.+ + IS5.- - IS3.返回返回 AYAT Un = = AIS - -

30、 AYUS.AIS、.AYUS。.4.畫(huà)電路圖畫(huà)電路圖- -+ +us1L1+ +- -us5L5is5C4G2is2本題結(jié)束本題結(jié)束按照有向圖和按照有向圖和Y、US、IS .支路導(dǎo)納矩陣為支路導(dǎo)納矩陣為 Y = = diag 1/jw wL1, G2 , 0, jw wC4 , 1/jw wL5支路電流源向量為支路電流源向量為 支路電壓源向量為支路電壓源向量為 U = = US1，0，- -US3，0，- -US5 T.I = = 0， IS2，IS3，0，- -IS5 T.- -+ +YkUskIskIk+ +- -Uk.31245- -is3+ +us3十二、求圖示電路的傳輸參數(shù)。十二、

31、求圖示電路的傳輸參數(shù)。解：可視為兩個(gè)二端口級(jí)聯(lián)：解：可視為兩個(gè)二端口級(jí)聯(lián)：I1.= =j21U2.- - I2.= (= (1 - - j0.5) ) U2.- - I2.T1 = =1- - j0.5 1- - j0.51T = =T1 T2 0.75- -j1.52- -j0.5- -0.25- -j11- -j0.5= =1 1 j2 j2 22 1 1+ +- -U1+ +- -U2I2I11 j2 + +- -+ +- -U2U1I1I2U1.= = 1 I1.+ +U2.U1.I1.= -= -j0.5U2.- - I2.1- - j0.5 1- - j0.511- - j0.5 1- - j0.51=