2025年电大新版电工电子技术形成性考核作业一及答案

2025年电大新版电工电子技术形成性考核作业一及答案一、选择题（每题3分，共15分）1.某电路中节点A连接三条支路，电流分别为I₁=2A（流入）、I₂=3A（流出）、I₃（流入），根据基尔霍夫电流定律（KCL），I₃的大小为（）。A.1AB.5AC.-1AD.-5A2.关于欧姆定律的适用条件，正确的描述是（）。A.仅适用于线性电阻元件B.适用于所有非线性元件C.直流电路适用，交流电路不适用D.仅适用于动态元件3.正弦交流电路中，电感元件的感抗X_L与频率f的关系为（）。A.X_L=1/(2πfL)B.X_L=2πfLC.X_L=1/(fL)D.X_L=fL4.半导体二极管加正向电压时，其内部PN结的状态是（）。A.耗尽层变宽，电流无法通过B.耗尽层变窄，电流容易通过C.耗尽层不变，电流稳定D.耗尽层先宽后窄，电流波动5.某共发射极放大电路中，测得三极管三个电极的电位分别为U_B=0.7V、U_C=5V、U_E=0V，该三极管的工作状态为（）。A.截止状态B.饱和状态C.放大状态D.击穿状态二、填空题（每空2分，共20分）1.电路的基本组成包括电源、（）、（）和连接导线四部分。2.参考方向是人为设定的电流或电压的（），实际方向由（）决定。3.正弦交流电的三要素是（）、（）和初相位。4.PN结的主要特性是（），当外加反向电压超过一定值时会发生（）现象。5.放大电路设置静态工作点的目的是（），避免输出信号出现（）失真。三、简答题（每题8分，共32分）1.简述基尔霍夫定律（KCL和KVL）的核心内容及适用范围。基尔霍夫电流定律（KCL）指出，在任意时刻，电路中任一节点的所有支路电流的代数和恒等于零，即ΣI=0，其实质是电荷守恒定律在电路中的体现。基尔霍夫电压定律（KVL）指出，在任意时刻，沿电路中任一闭合回路的所有电压的代数和恒等于零，即ΣU=0，其实质是能量守恒定律在电路中的体现。二者适用于任何集中参数电路，无论元件是线性还是非线性、时变还是非时变。2.比较电容元件与电感元件在直流电路和交流电路中的特性差异。在直流稳态电路中，电容元件相当于开路（容抗X_C=1/(2πfC)，f=0时X_C→∞），电感元件相当于短路（感抗X_L=2πfL，f=0时X_L=0）。在交流电路中，电容的容抗与频率成反比，频率越高，阻碍作用越小；电感的感抗与频率成正比，频率越高，阻碍作用越大。此外，电容存储电场能量（W_C=½CU²），电感存储磁场能量（W_L=½LI²），二者均为储能元件，但能量形式不同。3.说明半导体二极管单向导电性的微观机制。半导体二极管由P型和N型半导体通过扩散形成PN结。当外加正向电压（P区接正、N区接负）时，外电场与PN结内建电场方向相反，削弱内建电场，使耗尽层变窄，多数载流子（P区空穴、N区自由电子）的扩散运动增强，形成较大的正向电流。当外加反向电压时，外电场与内建电场方向相同，加强内建电场，耗尽层变宽，多数载流子的扩散被抑制，仅少数载流子（P区自由电子、N区空穴）的漂移运动形成微小的反向电流（近似为零）。因此，二极管表现出单向导电性。4.共发射极放大电路中，若静态工作点设置过高或过低，分别会导致何种失真？如何调整偏置电阻以改善？静态工作点设置过高（靠近饱和区）时，输入信号正半周会使三极管进入饱和区，输出电压负半周被削平，产生饱和失真；静态工作点设置过低（靠近截止区）时，输入信号负半周会使三极管进入截止区，输出电压正半周被削平，产生截止失真。调整方法：若出现饱和失真，需增大基极偏置电阻R_b（减小基极电流I_B），降低静态工作点；若出现截止失真，需减小R_b（增大I_B），提高静态工作点。四、计算题（共33分）1.（10分）如图1所示电路（注：假设图中R₁=10Ω，R₂=20Ω，R₃=30Ω，U_S1=12V，U_S2=6V），试用叠加定理计算电阻R₃中的电流I₃。解：叠加定理要求分别计算各独立电源单独作用时的响应，再叠加。（1）U_S1单独作用时（U_S2短路）：R₁与R₂并联后与R₃串联，总电阻R总=(R₁∥R₂)+R₃=(10×20)/(10+20)+30≈6.67+30=36.67Ω总电流I总₁=U_S1/R总=12/36.67≈0.327AR₁与R₂并联部分的电压U并₁=I总₁×(R₁∥R₂)=0.327×6.67≈2.18VR₃中的电流I₃₁=I总₁=0.327A（方向由上至下）（2）U_S2单独作用时（U_S1短路）：R₂与R₃并联后与R₁串联，总电阻R总’=R₁+(R₂∥R₃)=10+(20×30)/(20+30)=10+12=22Ω总电流I总₂=U_S2/R总’=6/22≈0.273AR₂与R₃并联部分的电压U并₂=I总₂×(R₂∥R₃)=0.273×12≈3.28VR₃中的电流I₃₂=U并₂/R₃=3.28/30≈0.109A（方向由下至上）（3）叠加后I₃=I₃₁-I₃₂=0.327-0.109≈0.218A（方向由上至下）2.（11分）某正弦交流电路中，已知电压u=220√2sin(314t+30°)V，电流i=10√2sin(314t-30°)A。求：（1）电压与电流的有效值、频率、相位差；（2）电路的有功功率、无功功率和视在功率；（3）判断电路的性质（感性、容性或阻性）。解：（1）电压有效值U=220V，电流有效值I=10A；角频率ω=314rad/s，频率f=ω/(2π)=314/(2×3.14)=50Hz；相位差φ=φ_u-φ_i=30°-(-30°)=60°。（2）有功功率P=UIcosφ=220×10×cos60°=2200×0.5=1100W；无功功率Q=UIsinφ=220×10×sin60°=2200×(√3/2)≈1905var；视在功率S=UI=220×10=2200VA。（3）相位差φ=60°>0，电压超前电流，电路呈感性。3.（12分）如图2所示单管共发射极放大电路（注：假设VCC=12V，R_b=300kΩ，R_c=3kΩ，R_L=3kΩ，三极管β=50，U_BE=0.7V），求：（1）静态工作点Q（I_BQ、I_CQ、U_CEQ）；（2）电压放大倍数A_u；（3）输入电阻r_i和输出电阻r_o（忽略r_ce）。解：（1）静态分析（电容C₁、C₂视为开路）：基极电流I_BQ=(VCC-U_BE)/R_b=(12-0.7)/300≈0.0377mA=37.7μA；集电极电流I_CQ=βI_BQ=50×0.0377≈1.885mA；集-射极电压U_CEQ=VCC-I_CQ×R_c=12-1.885×3≈12-5.655=6.345V。（2）动态分析：三极管输入电阻r_be=200Ω+(1+β)(26mV/I_EQ)，I_EQ≈I_CQ=1.885mA，r_be=200+(51)(26/1.885)≈200+51×13.8≈200+703.8≈903.8Ω≈0.9kΩ；交流负载电阻R_L’=R_c∥R_L=(