2025年电器测量课后试题及答案

2025年电器测量课后试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.某数字万用表直流电压档量程为200mV，精度等级为0.5级（引用误差），则其最大绝对误差为（）。A.1mVB.0.1mVC.0.5mVD.2mV2.用示波器观测正弦信号时，若时基旋钮设置为50μs/div，垂直偏转因数为2V/div，屏幕上显示3个完整周期，波形高度为4div，则信号频率和峰峰值分别为（）。A.6.67kHz，8VB.6.67kHz，16VC.3.33kHz，8VD.3.33kHz，16V3.测量交流功率时，若负载为感性，正确的功率表接线方式应确保（）。A.电压线圈前接B.电流线圈前接C.电压线圈与电流线圈同名端一致D.电压线圈与电流线圈异名端一致4.以下哪种误差属于系统误差？（）A.读数时视线偏移引起的误差B.环境温度波动导致的仪器漂移C.被测信号噪声引起的随机波动D.多次测量的偶然偏差5.电桥平衡时，若采用惠斯通电桥测量电阻，已知R1=100Ω，R2=200Ω，R3=500Ω，则被测电阻Rx为（）。A.250ΩB.1000ΩC.500ΩD.750Ω6.测量直流大电流时，通常采用（）配合电流表使用。A.电压互感器B.电流互感器C.分流器D.分压器7.某电流表的内阻为0.1Ω，量程为10A，若将其量程扩展至50A，需并联的分流电阻为（）。A.0.025ΩB.0.05ΩC.0.1ΩD.0.25Ω8.用兆欧表测量绝缘电阻时，若被测设备容量较大（如长电缆），正确的操作是（）。A.测量前不放电，测量后立即放电B.测量前放电，测量后不放电C.测量前后均需充分放电D.测量前后无需放电9.数字式万用表的AD转换通常采用（）。A.双积分型B.逐次逼近型C.并行比较型D.Σ-Δ型10.测量高频信号的有效值时，应选择（）电压表。A.峰值检波B.均值检波C.真有效值检波D.峰值保持二、填空题（每空1分，共20分）1.测量误差按性质可分为______、______和粗大误差。2.仪器的精度等级K表示______与______的百分比。3.示波器的垂直系统主要由______、______和输出放大器组成。4.功率表的转矩与______和______的乘积成正比，因此可测量有功功率。5.电桥按工作频率可分为______电桥和______电桥，其中测量电感常用______电桥。6.数字万用表的基本测量功能包括______、______和______，扩展功能可通过______实现。7.测量三相有功功率时，对于三相三线制负载，可采用______法；对于三相四线制负载，应采用______法。8.互感器的作用包括______、______和隔离高电压/大电流。9.误差的表示方法有______误差、______误差和引用误差。三、简答题（每题6分，共30分）1.简述万用表测量交流电压时，为什么不能直接测量非正弦波的有效值？2.说明示波器触发功能的作用及常用触发源类型。3.比较电磁系仪表与电动系仪表的特点，各列举一种典型应用。4.分析使用电流互感器时二次侧不能开路的原因。5.简述用伏安法测量电阻时，电流表内接法与外接法的选择原则及误差来源。四、计算题（每题8分，共24分）1.某功率表的电压量程为300V，电流量程为5A，刻度盘共有150格。测量某负载时，指针偏转120格，求该负载的有功功率。若负载功率因数为0.8，求视在功率和无功功率。2.用0.5级、量程为50V的电压表测量某直流电压，重复测量5次结果为：48.2V、48.5V、48.3V、48.4V、48.1V。计算：（1）测量平均值；（2）单次测量的标准偏差（用贝塞尔公式）；（3）测量结果的总不确定度（取置信系数k=2）。3.某单相变压器的一次侧电压为220V，电流为5A，功率因数为0.9；二次侧电压为36V，电流为25A，功率因数为0.85。分别计算一次侧和二次侧的有功功率，并判断变压器的效率（假设忽略损耗）。五、综合应用题（16分）设计一个测量三相异步电动机运行参数的实验方案，要求测量以下参数：定子三相电流、三相电压、输入有功功率、功率因数、转速。需说明：（1）使用的主要仪器设备；（2）各参数的测量方法及接线方式；（3）可能的误差来源及减小措施。答案一、单项选择题1.A（最大绝对误差=量程×精度等级%=200mV×0.5%=1mV）2.A（周期T=时基×水平格数=50μs/div×10div=500μs，频率f=1/T=2000Hz？修正：题目中显示3个周期占水平格数假设为3div（通常屏幕水平10div），则每个周期占10div/3≈3.33div，周期T=50μs/div×3.33div≈166.5μs，频率f=1/166.5μs≈6000Hz≈6kHz，更接近6.67kHz（若水平格数为15div显示3周期，则每周期5div，T=50μs×5=250μs，f=4kHz，可能题目隐含水平满屏10div显示3周期，故T=50μs×(10div/3)≈166.67μs，f≈6000Hz即6kHz，可能选项A正确）；峰峰值=2V/div×4div×2（峰峰值为2倍幅值）=16V？原题选项可能有误，正确应为峰峰值=2V/div×4div=8V（垂直4div为峰峰值），故正确选项A中峰峰值8V，频率6.67kHz（10div/3周期=3.33div/周期，T=50μs×3.33div≈166.5μs，f≈6000Hz=6kHz，接近6.67kHz可能题目设定水平格数为15div显示3周期，即每周期5div，T=50μs×5=250μs，f=4kHz，可能题目数据需调整，此处按选项A）3.C（功率表同名端一致确保转矩方向正确）4.B（系统误差具有规律性，温度漂移属系统误差）5.A（惠斯通电桥平衡条件R1/R2=R3/Rx，Rx=R2×R3/R1=200×500/100=1000Ω？原题计算错误，正确应为Rx=R2×R3/R1=200×500/100=1000Ω，选项B）6.C（大电流测量用分流器并联）7.A（分流电阻Rsh=Rg/(n-1)=0.1/(50/10-1)=0.1/4=0.025Ω）8.C（大容量设备需放电避免残余电荷损坏仪表）9.A（数字万用表常用双积分型AD）10.C（真有效值表可测非正弦波有效值）二、填空题1.系统误差；随机误差2.最大绝对误差；量程（或满刻度值）3.衰减器；前置放大器4.电压有效值；电流有效值；功率因数（或电压电流相位差余弦）5.低频（或直流）；高频；麦克斯韦（或海氏）6.电压；电流；电阻；转换开关（或功能切换）7.两表；三表8.变换量值；隔离（或安全隔离）9.绝对；相对三、简答题1.万用表交流电压档通常采用均值检波，按正弦波有效值刻度。非正弦波的均值与有效值关系不同（如方波均值为峰值，有效值为峰值/√2），因此直接测量会引入波形误差，无法准确反映非正弦波的真实有效值。2.触发功能的作用是稳定显示波形，使扫描与被测信号同步。常用触发源包括：内触发（使用被测信号作为触发源）、外触发（使用外部独立信号）、电源触发（使用工频信号）。3.电磁系仪表：利用载流线圈与可动铁片的相互作用，结构简单、过载能力强，但精度较低，常用于交流电流表/电压表；电动系仪表：利用固定线圈与可动线圈的相互作用，精度高，可测交直流功率，典型应用为功率表。4.电流互感器二次侧开路时，一次侧电流全部用于励磁，导致铁芯严重饱和，感应出高电压（可达数千伏），损坏绝缘并危及人身安全；同时铁芯过热可能烧毁互感器。5.选择原则：当被测电阻Rx远大于电流表内阻RA时，采用内接法（电流表接在电压表内侧），减小电流表分压误差；当Rx远小于电压表内阻RV时，采用外接法（电流表接在电压表外侧），减小电压表分流误差。误差来源：内接法误差主要由电流表内阻分压引起（测量值偏大）；外接法误差主要由电压表内阻分流引起（测量值偏小）。四、计算题1.功率表常数C=量程电压×量程电流/满刻度格数=300V×5A/150格=10W/格。有功功率P=C×偏转格数=10×120=1200W。视在功率S=P/cosφ=1200/0.8=1500VA，无功功率Q=S×sinφ=1500×0.6=900var（sinφ=√(1-0.8²)=0.6）。2.（1）平均值=(48.2+48.5+48.3+48.4+48.1)/5=48.3V；（2）单次标准偏差s=√[Σ(xi-x̄)²/(n-1)]=√[(0.1²+0.2²+0²+0.1²+0.2²)/4]=√[(0.01+0.04+0+0.01+0.04)/4]=√(0.1/4)=√0.025≈0.158V；（3）总不确定度=√(Δ仪²+(k×s/√n)²)，其中Δ仪=量程×精度等级%=50×0.5%=0.25V，k=2，n=5，故总不确定度≈√(0.25²+(2×0.158/√5)²)=√(0.0625+(0.316/2.236)²)=√(0.0625+0.020)=√0.0825≈0.287V，取0.3V，测量结果表示为48.3V±0.3V（k=2）。3.一次侧有功功率P1=U1×I1×cosφ1=220×5×0.9=990W；二次侧有功功率P2=U2×I2×cosφ2=36×25×0.85=765W。变压器效率η=P2/P1×100%=765/990≈77.3%（注：实际变压器效率应大于此值，题目假设忽略损耗可能为理想情况，此处按题设计算）。五、综合应用题（1）主要仪器设备：三相电流表（或钳形电流表）、三相电压表、三相功率表（或三个单相功率表）、功率因数表（或通过电压、电流、功率计算）、转速表（光电式或磁电式）。（2）测量方法及接线：三相电流：用钳形电流表分别卡在三相定子绕组出线端，直接测量各相电流；三相电压：用电压表测量各相与中性线（四线制）或线电压（三线制），三线制时线电压为相电压√3倍；输入有功功率：三相三线制用两表法（两个功率表电流线圈串入两相，电压线圈接对应相线与第三相）；三相四线制用三表法（三个功率表分别接各相电压、电流）；功率因数：通过功率表读数P、电压表读数U、电流表读数I计算cosφ=P/(√3UI)（三相三线制）或cosφ=P/(3U