电工基础试题及答案

1电工基础试题解析与参考答案一、填空题（将正确答案填在题中折线上，每小题分数已标注于题前括号内，本大题共30分）1．（2分）如图所示电路中，若以A点作为参考点，X点的电位为5V；若以B点为参考点，X点的电位为10V，则UAB=5V。【解析】本题考查的是电位概念。电路中任意一点的电位即为该点与参考点之间的电压。于是根据题给条件有VUVUXBXA10,5,于是（注意电压下标字母的运用）VVVUUUUUXBXAXBAXAB51052．（2分）万用表表头一般为高精度磁电式测量机构，满偏电流都很低。若某万用表表头满偏电流为50uA,表头内阻为3kΩ，要测量不超过5A的电流，需并联0.03Ω的分流电阻。【解析】本题通过介绍万用表一些基本知识，考查并联电阻分流原理。计算时应注意单位的变化，否则容易出错。)505(503AAxRAk03.05503505503AAkAAAkRx3．（2分）一扩音机（功放）的输出电阻为200Ω，音箱内阻为8Ω，为使音箱获得最大功率，需在功放与音箱间接入变比为5：1的变压器来实现阻抗匹配。【解析】本题考查两个知识点：（1）负载获得最大功率的条件——负载电阻应与电源内阻相等；（2）变压器阻抗变换原理——从变压器一次侧看二次侧等效负载阻抗为LLZkZ2',k为变压比。24．（2分）有两个电容元件C1、C2，已知C1=2.5uF，耐压为250V；C2=10uF，耐压为500V。将两个电容元件串联在电路中，电路电压最高不允许超过312.5V。【解析】两只电容器串联接在电源上，一定要注意每个电容器端电压不能超过其耐压值。注意到这一点，问题就解决了。电容串联时每个电容上的电荷量是相等的。对C1，最高能够承受的电荷量为611110625UCQ库伦；对C2，最高能够承受的电荷量为3222105UCQ库伦；显然C2的电荷量只能取Q1，于是电路电压最高不允许超过)(5.3125.622502111VCUCUU相类似的题目还有，电阻元件串并联，一定要注意每个电阻元件获得的实际功率不能超过其标称功率。5．（2分）图示电路中，电源电压u为正弦交流电压，电压表V1的读数为3V，电压表V2的读数为2V，总电压表V的读数为5V，则表V3的读数为6V。【解析】本题考查交流电相量概念——R、L、C串联电路总电压相量应为各个分立元件电压相量和，即321UUUU（注意不是U=U1+U2+U3）解决此类问题一般画相量图是比较有效的。VUUUU6221236．（2分）市用照明电的电压为220V，这是指电压的有效值值。接入一只标有“220V、100W”的灯泡后，灯丝中流过的电流最大值为0.32A。【解析】本题考查正弦交流电的基本概念——有效值与最大值。有效值与最大值之间的关系为I=22Imax37．（2分）将三相对称负载以Y型接法接入三相对称交流电网，测得线电流为10A。若再将此负载接成Δ型接入电网，则线电流为30A。【解析】本题考查三相对称正弦交流电的一些基本知识。如图所示，对称负载采用三角形接法时，有pII3。又三角形接法每相负载电压为线电压，星型接法每相负载电压为相电压，因此YpII3，于是AIIY303。8．（5分）图示电阻网络，已知R1=1kΩ，R2=2kΩ，R3=3kΩ，R4=4kΩ。若在A、B间施加直流电压，测得开关S打开时开关两端的电压为20V，则当S闭合时开关上通过的电流为10mA。【解析】本题用戴维南定理比较方便。应用戴维南定理求入端口电阻，需要将电源“拿掉”，即电压源短接，电流源开路，这一点不能忘了。求入端口电阻如图：kRRRRRRRRRi232324141于是开关S上通过的电流为mAkVRUIiOC10220。9．（5分）如图所示电路，电源电压u为正弦交流电压，当发生谐振时电流表A1的读数为13A，电流表A2的读数为12A。此时总电流表A的读数为5A。4【解析】本题考查谐振方面的知识，用相量图来解本题比较方便。如图，以总电压U作为参考相量，由于电路处于谐振状态，因此总电流I必然与总电压U同方向，电容C中电流2I超前U90º，R、L串联电路中电流1I滞后U一个阻抗角。要保持总电流I与总电压U同方向，必须使1I的垂直分量与2I正好相抵消，于是总电流)(51213222221AIII10．（6分）如图所示正弦交流电路中，电源角频率为ω，R为可调电阻。当L与C满足122LC关系时，调节R电流表的读数保持不变。【解析】本题初看以为出题有误，调节电阻R时，电路中的电流肯定要变化，但电流表的读数却不变！但仔细一想，就会发现问题症结所在：图中为交流电路，电流表的读数只反映了电流的大小，并不能反映电流的方向。R改变时，虽然电流的大小不变，但方向却在不断变化，因此电流是变化的。解决本题的思路是：找出电流有效值I（表读数）与电阻R之间的函数关系I=f(R)，由于I与R变化无关，因此0dRdI。由于表达式I=f(R)比较复杂，求导工作量大，为简化计算，进行如下处理：I不变→∣Z∣不变→∣Z1∣2不变222222222222222)()(21)()(1))(()(11CLRLCLRLCLRRZLRLCjLRRLjRCjZ显然，当0212LC时，21Z与R变化无关，即R变化时，电流表读数不变。本题要求学生具有较强的数学处理能力。5得分评卷人复核人二、选择题（将正确答案的标号填在题中括号内，每小题2分，本大题共24分）1．如图所示电路，电流I为（B）。(A)-3A(B)-1A(C)1A(D)3A【解析】本题考查简单电路串并联知识，注意参考方向，不难求出电流I为-1A，选B。2.如图所示电路的等效电阻Rab为（A）。(A)2Ω(B)4Ω(C)5Ω(D)7Ω【解析】本题考查简单电路电阻的串并联。图示电路不能直观地求出等效电阻，经过如下图所示等效变换将一目了然。于是2)32//2//(4abR，故选A3.用电压表测得电路的端电压为零，这说明（A）。(A)外电路短路(B)外电路断路(C)外电路上电流比较小(D)电源内阻为零6【解析】略4.下列a、b、c、d四个图中，与图e等效的是（C）。（指对外电路等效）图a图b图c图d图e(A)图a（B）图b(C)图c(D)图d【解析】根据实际电源等效变换知识，可将e图中的电流源部分转换成电压源；e图中的电压源部分，由于6Ω的电阻是并联在电压源上，故对外电路不起作用，可去掉，变换过程如图所示。故图c是正确的。5.一感性负载（可视作R、L串联电路）并联电容C后，下面说法一定正确的是（C）。(A)电路总的功率因数提高(B)电路无功功率消耗减少(C)电路有功功率消耗不变(D)电路总电流下降【解析】感性负载并联电容后，若电容量选择比较合适，可以减少无功消耗，降低电路总电流，提高功率因数；但如果电容量选择过大，造成过补偿，则反而造成相反的结果。故A、B、D都是错误的。并联电容前后，电阻上的电流是不变的，因此C是正确的。6.阻抗1060Z，其端电压5030UV时，其有功功率为(A)。(A)125W(B)0W(C)1253W(D)250W【解析】本题考查复阻抗等正弦交流电路的基本知识。根据题给条件，不难求出电路中电流大小为5A，又阻抗角060，所以7)(12521550cosWUIP还可以这样解：根据阻抗表达式知电阻5cosZR，于是)(1252WRIP按下式求解则错误，为什么？)(50055022WRUP7.如图所示电路，已知电源角频率为ω，当R、C满足（A）时，电容端电压2U滞后总电压1Uπ/3。（A）3RC(B)33RC(C)1RC(D)21RC【解析】本题用相量图求解比较简单。如右图，以电流作为参考相量，显然2U滞后电流90º，电阻两端电压RU与电流同方向，总电压1U超前2U60º，于是36002tgUUR，即3RC，故选A8.如图所示为380V三相四线供电线路，负载为15W与150W两只灯泡，当N线断线时，15W灯泡两端电压为（C）。（A）约35V(B)220V(C)约345V(D)380V【解析】8本题通过一个简单的实例说明中性线N的作用。若设150W灯泡的内阻为R，则15W灯泡内阻即为10R，这时15W灯泡两端的电压为VVRRRU345380101015中性线N若断线，可导致负荷小的那一相电压升高，从而烧毁电器设备。9.如图所示三相电路中，开关S断开时线电流为2A，开关S闭合后IA为（A）。(A)6A(B)4A(C)23(D)4310.铁心是变压器结构中重要的组成部分，若变压器铁心在叠装时存在气隙，后果是（B）。（A）主磁通下降(B)励磁电流急剧增加(C)铁损增加(D)感应电势下降【解析】本题考查磁路的基本知识。在交流磁路中，外加电压确定了，则主磁通也基本确定了。若变压器铁心中存在气隙，则磁阻大大增加，导致励磁电流急剧增大。而对变压器铁损与绕组感应电动势没有影响，故选B。11.图示电路中的开路电压OCU为(B)。(A)2SIR(B)2()SIRjM(C)2()SIRjM(D)2()SIjLjM12.定义继电器电磁惯性为：从继电器线圈通电时刻起到线圈中电流达到起动值9止中间所需要的时间。若某220V直流继电器起动电流为30A，继电器线圈电阻为4Ω，电感为0.2H，则该继电器电磁惯性约为（B）。(788.0511ln)(A)0.01s(B)0.04s(C)0.05s(D)0.5s【解析】本题考查的是一阶零状态响应。建立图示等效电路，问题可转化为：开关S原来处于打开状态，当t=0时，S闭合，问经过多长时间电流达到30A？建立方程：0220)0(idtdiLiR解得：)1(5520tei（A）令i=30A，代入上式，可求得：t≈0.04s得分评卷人复核人三、计算题（共2小题，每小题12分）1、某正弦交流电路两端的电压为Vttu)3100sin(311)(，通过的电流为Atti)6100cos(6.15)(，试求：①该电路的等效电阻与电抗。②该电路的功率因数，并判断电路呈感性还是容性。③该电路的有功功率P、无功功率Q和视在功率S。【解】根据电压、电流瞬时值表达式，写出电压相量与电流相量：(3分)(注意：应先将电流瞬时表达式转变成正弦函数形式)10①31010jIUZ(Ω),于是R=10Ω，X=103Ω(3分)②3323，功率因数21cos，电路呈容性。(3分)③)(12102111220cosWUIP)(242011220VAUIS(var)3121022PSQ(3分)2.如图所示三相电路中，对称三相电压源线电压为380V，Z1=-j10Ω，Z2=(5+j12)Ω，R=2Ω。求各电流表读数及功率表的读数。【解】根据对称性：电流表A1的读数为AI8.651038031，电流表A2的读数0。功率表电压线圈中的电压为AU，定义：VUA220则030380ABU)(908.653030011AZUIABA=j65.8(A))(1.2036.8422AjZUIAA)(110ARUIAR功率表电流线圈中的电流为)(3.1376.19421AjIIIIRAA1182.02386.194)3.137(6.1946.194cos22功率表的读数为)(812.42)(428126.194220cosKWWIUPA得分评卷人复核人四、设计题（10分）试设计用电压表、电流表和功率表测定一个线圈参数（R、L）的电路，要求画出电路图，并作相关说明。【解】测试电路图如下，图中T为自耦