2025年电工学期末试题及答案

2025年电工学期末试题及答案一、选择题（每小题2分，共20分）1.某直流电路中，已知节点A连接三条支路，电流分别为I₁=2A（流入）、I₂=3A（流出）、I₃（流入），则根据基尔霍夫电流定律，I₃的大小为（）。A.1AB.5AC.-1AD.-5A2.正弦交流电压u(t)=100√2sin(314t+30°)V，其有效值为（）。A.100√2VB.100VC.50√2VD.50V3.如图1所示电路中，开关S闭合前电容C不带电，t=0时S闭合，此时电容电压u_C(0⁺)为（）。（图1：直流电压源U=10V，串联电阻R=2kΩ，并联电容C=1μF）A.0VB.10VC.5VD.20V4.三相异步电动机的同步转速n₀=1500r/min，额定转速n_N=1440r/min，则额定转差率s_N为（）。A.0.04B.0.06C.0.4D.0.65.某理想变压器原边匝数N₁=1000匝，副边匝数N₂=200匝，原边接220V正弦交流电，则副边输出电压为（）。A.44VB.110VC.220VD.1100V6.在R-L-C串联正弦电路中，当电源频率f小于谐振频率f₀时，电路呈现（）。A.感性B.容性C.纯电阻性D.无法确定7.安全用电中，“保护接零”适用于（）。A.中性点不接地的低压电网B.中性点接地的低压电网C.所有高压电网D.无特殊要求8.如图2所示电路中，用戴维南定理求ab端等效电路，其开路电压U_OC和等效电阻R_Th分别为（）。（图2：10V电压源串联2Ω电阻，并联5A电流源串联3Ω电阻，ab端开路）A.U_OC=25V，R_Th=1ΩB.U_OC=15V，R_Th=5ΩC.U_OC=20V，R_Th=2ΩD.U_OC=30V，R_Th=3Ω9.某三相四线制电路中，线电压为380V，若负载为星形连接且对称，则相电压为（）。A.220VB.380VC.110VD.660V10.一阶RC电路的时间常数τ=RC，其物理意义是（）。A.电容电压上升到稳态值63.2%所需时间B.电容电压下降到初始值36.8%所需时间C.电容充电完成的时间D.A和B均正确二、填空题（每空1分，共20分）1.电路的基本组成包括电源、______、导线和开关。2.欧姆定律的表达式为______（线性电阻）。3.正弦量的三要素是幅值（或有效值）、______和初相位。4.电感元件的储能公式为______。5.三相电源的相序分为正序、负序和______。6.异步电动机的转子转速______（填“大于”“小于”或“等于”）同步转速。7.安全电压的额定值有42V、36V、24V、12V和______。8.戴维南定理指出，任何线性有源二端网络都可等效为一个______和电阻的串联。9.功率因数的表达式为λ=______（用有功功率P和视在功率S表示）。10.一阶电路的全响应可分解为稳态响应和______响应。11.变压器的主要功能包括变压、变流和______。12.对称三相负载星形连接时，线电流______（填“等于”或“等于√3倍”）相电流。13.基尔霍夫电压定律（KVL）的本质是______守恒。14.正弦交流电路中，无功功率Q的单位是______。15.若某元件的电压u和电流i取关联参考方向，且u=10V，i=2A，则该元件______（填“吸收”或“发出”）功率。16.动态电路的换路定律指出，换路瞬间______（填“电容电压”或“电感电流”）不能跃变。17.三相异步电动机的启动方式包括直接启动和______启动。18.某正弦电流的相量表示为İ=5∠30°A，其频率为50Hz，则瞬时表达式为______。19.电路中两点间的电位差称为______。20.若RL电路的时间常数τ=0.02s，R=10Ω，则L=______H。三、判断题（每小题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）1.电流的参考方向是实际流动的方向，与真实方向无关。（）2.电感在直流电路中相当于短路。（）3.三相负载不对称时，中性线可以省略。（）4.功率因数过低会导致输电线路损耗增加。（）5.变压器的变比k=N₁/N₂，因此原边电流I₁=kI₂。（）6.一阶电路的零输入响应是指无电源激励，仅由初始储能引起的响应。（）7.安全用电中，“跨步电压”是指两脚之间的电位差。（）8.正弦稳态电路中，电感的阻抗为jωL，电容的阻抗为-j/ωC。（）9.异步电动机的转差率s=0时，转子与旋转磁场同步，无感应电流。（）10.基尔霍夫定律仅适用于线性电路，不适用于非线性电路。（）四、计算题（共40分）1.（8分）如图3所示直流电路，已知R₁=2Ω，R₂=3Ω，R₃=6Ω，U₁=10V，U₂=5V，用节点电压法求节点a的电位V_a。（图3：节点a连接R₁（接U₁正极）、R₂（接U₂负极）、R₃（接地），U₁负极和U₂正极接地）2.（8分）某正弦稳态电路中，已知电源电压u(t)=220√2sin(314t+0°)V，负载阻抗Z=3+j4Ω，求：（1）负载电流的有效值及瞬时表达式；（2）负载的有功功率、无功功率和视在功率。3.（8分）对称三相星形连接负载接于线电压380V的三相电源，每相负载阻抗Z=6+j8Ω，求：（1）相电压有效值；（2）线电流有效值；（3）三相总有功功率。4.（8分）如图4所示电路，t<0时开关S闭合，电容C已充电至u_C(0⁻)=10V；t=0时S断开，求t≥0时的电容电压u_C(t)，并画出其波形图。（图4：S断开后，电容C串联电阻R₁=2kΩ和R₂=3kΩ，接15V电压源）5.（8分）某单相变压器原边电压U₁=220V，副边电压U₂=36V，额定容量S_N=100VA，求：（1）变比k；（2）原边额定电流I₁N；（3）副边额定电流I₂N；（4）若副边接36V、40W的白炽灯（纯电阻），求原边电流I₁（忽略变压器损耗）。五、综合分析题（共10分）1.（5分）设计一个居民住宅的单相照明电路，要求包含：220V交流电源、总空气开关、两个并联的照明支路（每支路含2盏100W白炽灯）、保护接地线。画出电路原理图，并说明空气开关和保护接地的作用。2.（5分）某三相异步电动机铭牌标注：额定功率P_N=7.5kW，额定电压U_N=380V，额定电流I_N=15A，额定功率因数cosφ_N=0.85，额定效率η_N=0.88。分析：（1）该电机的额定输入功率；（2）若实际运行时功率因数降至0.7，对电网的影响及改进措施。答案一、选择题1.A2.B3.A4.A5.A6.B7.B8.A9.A10.D二、填空题1.负载2.U=IR3.角频率（或频率）4.W_L=½LI²5.零序6.小于7.6V8.电压源9.P/S10.暂态11.阻抗变换12.等于13.能量14.乏（var）15.吸收16.电容电压和电感电流17.降压18.i(t)=5√2sin(314t+30°)A19.电压20.0.2三、判断题1.×2.√3.×4.√5.×6.√7.√8.√9.√10.×四、计算题1.设接地点为参考节点（电位0V），节点a的电位为V_a。根据节点电压法，流入节点a的电流之和为0：(V_a-U₁)/R₁+(V_a+U₂)/R₂+V_a/R₃=0代入数据：(V_a-10)/2+(V_a+5)/3+V_a/6=0通分后：3(V_a-10)+2(V_a+5)+V_a=0→3V_a-30+2V_a+10+V_a=0→6V_a=20→V_a=10/3≈3.33V2.（1）电源有效值U=220V，阻抗模|Z|=√(3²+4²)=5Ω，电流有效值I=U/|Z|=220/5=44A。阻抗角θ=arctan(4/3)=53.13°，电流相位滞后电压53.13°，故电流瞬时表达式i(t)=44√2sin(314t-53.13°)A。（2）有功功率P=I²R=44²×3=5808W；无功功率Q=I²X=44²×4=7744var；视在功率S=UI=220×44=9680VA。3.（1）线电压U_L=380V，相电压U_P=U_L/√3=220V。（2）每相阻抗|Z|=√(6²+8²)=10Ω，相电流I_P=U_P/|Z|=220/10=22A，星形连接线电流I_L=I_P=22A。（3）三相总有功功率P=3U_PI_Pcosφ=3×220×22×(6/10)=3×220×22×0.6=8712W。4.换路后，电路为RC充电电路（原电容电压10V，电源15V）。初始值u_C(0⁺)=u_C(0⁻)=10V，稳态值u_C(∞)=15V，时间常数τ=R总C=(2kΩ+3kΩ)C（假设C=1μF，则τ=5×10³×1×10⁻⁶=0.005s）。全响应u_C(t)=u_C(∞)+[u_C(0⁺)-u_C(∞)]e^(-t/τ)=15+(10-15)e^(-200t)=15-5e^(-200t)V（t≥0）。波形：从10V开始指数上升，最终趋近15V。5.（1）变比k=U₁/U₂=220/36≈6.11；（2）原边额定电流I₁N=S_N/U₁=100/220≈0.455A；（3）副边额定电流I₂N=S_N/U₂=100/36≈2.78A；（4）副边电流I₂=P/U₂=40/36≈1.11A，原边电流I₁=I₂/k≈1.11/6.11≈0.182A。五、综合分析题1.原理图：220V电源→总空气开关→并联支路1（开关→灯