电路理论期末考试试题及答案.pdf

2014/6/161 电路期末考试电路期末考试(2009) 解永平解永平 2014.06 2014/6/162 试卷分数分布试卷分数分布 一、一、(66分，分，共共9题题) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 二、二、(10分分) 三、三、(12分分) 四、四、(12分分) 2014/6/163 一、计算下列各题一、计算下列各题(共共9题题) 1、电路如图所示电路如图所示, 求求U、I2和和独立电流源独立电流源发出的功率发出的功率。(6分分) 解解：设流过设流过3 电阻的电流为电阻的电流为I1 由由KVL，得：，得： I1 3I 1= 9I2 则则：I 1= 3I2 由由KCL，得：，得：6= I 1- 3I2 + I2 得：得：I 2= 6 A 电流源发出功率电流源发出功率324W。 则：则：P = -6U = -6*54 = -324 W 6A I2 3 9 3I2 U + + 得：得：U= 9I 2= 9*6 = 54 V 2014/6/164 2、图示电路中，图示电路中，R=10 时电流时电流 I=2A, 问当电阻有问当电阻有增量增量 R=15 时，电流时，电流I 的增量的增量 I 为为多少多少？(8分分) 解：解：以以R为外电路，其输入电阻为：为外电路，其输入电阻为： R0= 2.9 + 7/3 = 5 则：则： UOC= 2(R+R0) = 2(10+5) = 30 V IS R US1 + + 7 2.9 US2 + + I 3 1.1 设开路电压为：设开路电压为： UOC 则：电阻则：电阻R变化变化后后： A1 525 30 0 OC RR U I 得：得：电流电流I 的增量的增量I = -1 A 2014/6/165 解：解： 3、电路如图所示，用节点电压法求电压电路如图所示，用节点电压法求电压U0。(6分分) 8V + + 4 4V + + 4 1A 4 2 + + U0 4 4 1) 4 1 4 1 2 1 ( 2 1 1 4 8 2 1 ) 2 1 4 1 ( 21 21 UU UU 设节点电压分别为：设节点电压分别为： U1、U2 则，节点电压方程为：则，节点电压方程为： 解方程，得：解方程，得： U2= 1 V 则：则： U0= U2= 1 V 2014/6/166 解：解：把负载把负载Z作外电路，其输入阻抗对应作外电路，其输入阻抗对应 的相量模型如图所示。的相量模型如图所示。 4、如图所示电路，如图所示电路，已知已知 us =2costV, =106rad/s, r=1. 问负载阻问负载阻 抗抗Z为多少时，它可获得最大功率？（为多少时，它可获得最大功率？（8分）分） 由由KVL，得：，得： IjI jI rU )1( Z + + uS ri 2 + + 0.5F 1F i 2 + + - j2 I I r - j + + 1 I )( 22 )22(- 1 II j j I j 则：则： 1 13 2 I j I 11 )4 . 08 . 0() 13 2 )(1(IjI j jU 得：得： 4 . 08 . 0 1 0 j I U Z 则：当则：当 Z = 0.8+j0.4 时，可获最大功率。时，可获最大功率。 2014/6/167 5、图示电路图示电路, 已知已知Us4V，问，问n1、n2各为多少时，各为多少时，40电阻才能电阻才能 获得获得最大功率最大功率？并求此最大功率？并求此最大功率。(6分分) 2 I + + n1:1 S U n2:1 - j5 j20 40 1000 解：解：40 电阻获最大功率的条件：负载为纯电阻，且通过理想变电阻获最大功率的条件：负载为纯电阻，且通过理想变 压器其阻抗变换压器其阻抗变换为为1000 。 (1) 20=5n22, 得：得：n2=2 (2) 1000=40n12, 得：得：n1=5 (3) 最大功率为：最大功率为：mW 4 1000*4 42 max P + + n1:1 S U - j20 j20 40 1000 6、图示电路中，已知图示电路中，已知 uS(t)=cos(t+30 ) V，us与与i同相位。求互感同相位。求互感 系数系数M。(8分分) 2014/6/168 解：解：去藕等效向量模型如图去藕等效向量模型如图(a)所所示；示； us与与i同同相位相位，则输入阻抗的，则输入阻抗的 虚部为零。虚部为零。 得得： 22 M)-(1 2 1 -M)(1 2 1 )1()1( )1)(1( )1(2 j jMMj jMMj MjjZ 虚部为虚部为零，则：零，则：M=1 H 1 - j2 + + j(1+M) - jM (a) j(1+M) 1H 0.5F uS 1H M 1 i + + 7、图示电路中图示电路中is1+4 cos A，求稳态，求稳态电流电流 i(t) 及及 电阻消耗的功率。（电阻消耗的功率。（8分）分） 2014/6/169 解：解：(1) Is1 A 作用时作用时 I1R=1 A A452204* 11 S j j I j j I R 电阻消耗的功率电阻消耗的功率：P = P1+P2= 1+8 = 9 W 0.5F iS 1 i(t) iR(t) W1 1*1 1 2 1 R IP (2) is4 cos A 作用时，电路如图所示。作用时，电路如图所示。 1 - j I R I S I A452204* 1 1 1 1 S j I j I W8 )2(2*1 1 22 1 R IP A)452cos(4)( tti 2014/6/1610 8、图示对称三相电路中，三相感性负载作星形连接，负载的额定线电压为图示对称三相电路中，三相感性负载作星形连接，负载的额定线电压为 380V，吸收的有功功率为，吸收的有功功率为3.3 kW，功率因数为，功率因数为0.5。若线路阻抗。若线路阻抗 Zl=(1+j2) ，求电源端线电压应为多少。（求电源端线电压应为多少。（8分）分） 对称对称 三相三相 负载负载 Zl A Zl B Zl C 电电 源源 + _ Zl AN U P I Z + _ P U 采用归为一相计算，如图所示采用归为一相计算，如图所示； A6010 P I V 35. 032.242 02206010)21( PPlAN jUIZU 相电压：相电压：V 02200 PP UU 33005.0*220*3 cos3 P ZPP I IUP 额定功率额定功率： 则则：IP=10 A 得得： V 420242.32*3 3 ANAB UU得，电源得，电源端线电压端线电压： 解：解： 2014/6/1611 9、如图电路所示，开关如图电路所示，开关K动作之前已处于稳态，已知动作之前已处于稳态，已知Us=10V, R1=R2=R3=5, L=1H, C=0.1F, 开关开关K在在t=0时闭合，求时闭合，求t0时的电时的电 流流ik(t)。 （8分）分） 解：解：(1) t =0-时：时： uc(0-)= 10*5/(5+5) = 5 V (2) t =0+时时： iL(0-)= 10/(5+5) = 1 A C= RC= 5*0.1 = 0.5 S； uc()= 0 V； iL() = 0 A； L= L/R = 0.2 S； 则：则：V 5)( 2 c t etu L C K(t=0) uC(t) + + iL uS + + R1 R2 R3 iK uc(0+)= uc(0-) = 5 V iL(0+) = iL(0-)= 1 A A )( )( 2c c t e dt tdu Cti 0)( A-2)()()( 52 Lc 1 S k teetiti R u ti tt 得：得： 2014/6/1612 解：解： 二二、图图(a)为为RC移相网络，移相网络，us和和uc的波形如图的波形如图(b)所示，水平方向时基为所示，水平方向时基为 20 s/Div，垂直方向电压刻度为，垂直方向电压刻度为2V/Div。试。试确定：确定：(1) us的频率的频率；(2) uc滞后滞后us 的角度的角度；(3)根据根据相位滞后角度计算电阻相位滞后角度计算电阻R的阻值的阻值。(10分分) (1) 周期周期： T = 5*20 = 0.1 ms 频率：频率： f = 1/T = 10000 Hz (2) uc滞后滞后us角度：角度： 72 5 2 + + R 0.01F + + cs uu (3) 电阻电阻R ： CRj Cj R Cj U U 1 1 1 1 S C 则：则：CR 72tan得：得： R = 4900.8 三、三、下面电路为测量电感线圈参数的电路，已知下面电路为测量电感线圈参数的电路，已知U=100V, R2=6.5, R=20, 当当 调节触头调节触头c使使Rac=4时，电压表读数最小，其值为时，电压表读数最小，其值为30V，电源频率，电源频率f=50Hz。求。求r 、L的值。（的值。（12分）分） 2014/6/1613 解：解：(1) 画画相量图相量图： R n a b L r R2 c V + + U 1 I 2 I + + R2 U L U + + + + r U R2 U r U U cn U L U ac U (2) 由已知，得：由已知，得：I1 = 100/20 =5 A 则：则：Uac= RacI1 = 4*5 = 20 V 由于由于电压表电压表读数读数最小最小，构成直角三角形；，构成直角三角形； V 05.363020 2222 2 cnacR UUU 则：则：I2 = UR2/R2 = 5.55 A (3) 由三角形相似，得：由三角形相似，得： R2 cn2 U U U LI 得：得：L = 0.048 H (4) 由三角形相似，得：由三角形相似，得： R2 ac22 )( U U U IrR 得：得：r = 3.5 四、四、图示电路中电容原无储能，已知图示电路中电容原无储能，已知us(t)=U(t)，要使，要使t=0.1 s时时u1变化至其稳变化至其稳 定值的定值的90%，确定电容，确定电容C的大小。（的大小。（12分）分） 2014/6/1614 解：解： 等效电路如图等效电路如图(a)所所示；示； V 2 U 2/21 2/2 )0( S1 Uu得：得： us + + 2 u1 + + C 1 2 i 0.6i (1) t =0+时时：uc(0+)= uc(0-) = 0 V (2) t =时时：等效电路如图：等效电路如图(b)所示；所示； uS= 1(0.6i-i) -2i = -2.4i V 2 U - 6 . 0*2)( 1 iu得：得： us + + 2 u1() + + 1 2 i 0.6i (b) us + + 2 u1(0+) + + 1 2 i 0.6i (a) 2014/6/1615 us + + 2 u1 + + C 1 2 i 0.6i 四、四、图示电路中电容原无储能，已知图示电路中电容原无储能，已知us(t)=U(t)，要使，要使t=0.1 s时时u1变化至其稳变化至其稳 定值的定值的90%，确定电容，确定电容C的大小。（的大小。（12分）分） (3) 输入电阻等效电路输入电阻等效电路如图如图(c)所示：所示