电路分析基础模拟试题

电路分析模拟题(一)

一、单项选择题(每小题2分,共计20分)

1、图1电路电流I等于

(A) -2A (B) 2A

(C) -4A (D) 4A 解:(1)用叠加定理作:

186

I34A

3636

(2) 节点法求解:列节点方程

3V

题1图

U1118

()Ua3 Ua12V Ia4A

3663

(3) 网孔法求解:列网孔方程 I13A

9I23318 I21A  II1I24A 2、 图2电路,电压U等于

(A) 6V (B) 8V

(C) 10V (D)16V

解:(1)节点法求解:列节点方程

116()U5I

222U6I

2

解得U=8V

(2) 电源互换等效求解(将受控电流源互换为受控电压源。注意求解量U的位置!参看题2图)

10I64II1AU2I68V

3、图3电路,1A电流源產生功率Ps等于 (A) 1W (B) 3W (C) 5W (D) 7W 解: U=1×3-3+1×1=1V

PU11W

所以 s

3题3图

4、图4电路,电阻R等于

(A)5 (B)11 (C)15 (D)20 解: 30-18=10I I=1.2A

18

R=15

1.2

564

5、图5电路,电容Cab等于 (A)1F (B) 4F (C) 9F (D) 11F 解: Cab36211F

题4图a3F

6F

题4图

2b

题5图

6、图6电路已处于稳态,t=0时S闭合,则t=0时电容上的储能wC(0)等于 (A) 13.5J (B) 18J

6

uc(0)96V解: 36

9uC(0)uC(0)6V

112

wC(0)CuC(0)36254J

22

题6图

7、图7电路,节点1、2、3的电位分别为U1,U2,U3,则节点1的节点电位方程为

(A) 4U12U2U34 (B) 7U12U24U34 (C) 4U12U2U34 (D) 2.5U10.5U2U34 解: G11

A

11111

4S G122S

0.50.50.510.5

116

G131S Is114A

0.50.50.50.51

200H所以答案A正确。 8、图8所示电路,其品质因数Q等于

(A) 40 (B) 50

(C) 80 (D) 100 100H

题解8图题8图解:画等效电路如题解8图所示。

L

C

Q

200106

800101250

160A则电流I等于 9、图9所示正弦稳态电路,已知Is

(A)2180A (B)20A (C)8180A (D) 80A

Is

Iin

题9

图题解9

参考方向如图中所标。将电路等效为题解9图。图中 解:设电流I1

2

Zin()2312

1

 I1

44

Is16040A 4Zin412

应用变流关系,得 2I8180A I1

1

10、题10所示滤波电路,取电容电压为输出,则该电路为 (A) 高通滤波电路 (B) 低通滤波电路 (C) 带通滤波电路 (D) 全通滤波电路

解:画相量模型电路如题解10图。由分流公式,得

1jI IICss

1j312j

I题10

I

11I UICCs

j1j3

题解10

0,H(j0)1U11C

H(j) H(j)

2I1j39,H(j)0s

故知该滤波电路为低通滤波电路。

二、填空题(每小题4分,共20分)

11、题11图所示正弦稳态电路,已知u(t)7cos(2t)V,i(t)2cos(2t45)A 则R=

L= 解:

245A 70V, I Umm

I24511m

YjSU7077

m

题11图

11

j

RL

77

所以得R7, L7L3.5H

2

12、题12图所示电路,则P点电位为

Q点电位为 由电路图写导纳: Y

解: UP5210V

6 UQ=10UP6104V

46

题12图

200V,I3A,I4A,则I=13、题13正弦稳态电路,已知Us12

电压源发出平均功率Ps

2

1

2

2

2

,

解: III2345A PsI21I1243W

14、题14图所示电路,以us(t)为输入,以u(t) 为输出,则电路的阶跃响应g(t)

2

题13图

解:设iL参考方向如图中所标。0状态 iL(0)0 us(tiL(0)iL(0)0 g(0)2iL(0)0 令us(t)(t)V iL() 

(t)

12A g()2iL()V 55

题14

1

0.2S 32

1t

g(t)g()[g(0)g()]e

2

(1e5t)(t)V 5

15、如题15图所示互感的二端口电路,其Z参数矩阵

解:画T型去耦相量电路模型如题解15图所示。显然

z112j3, z21j2

题15图

z12z21j2 z22j4,

题解15图

故得 Z

2j3j2

 j4j2

三、计算题(6小题共60分)

16、(10分)如题16图所示电路,求电流I。

解:(1)用节点法求解。选参考点如图中所标。 显然U134V,列节点方程为 11111

()U2U334066666

111

U2()U31664

34I

题16

OC

3U2U3342U25U312

34解得 U38VI2A

(2)用戴文宁定理求解。自ab断开待求支路,

设开路电压UOC如题解16图(a)所示。

9I1[66//6]9VUOC

6UOC3417V

66

UOC91726V

画求RO电路如(b)图 ,RO6//669 再画出戴维宁等效电源接上待求支路如(c)图,故得

ab

26题解16图

26

I2A

94

17、(10分)如题17图所示电路已处于稳态,t=0时开关S闭合,求t≥0时的电流i(t)。 解:设iL参考方向如图中所标。 因S闭合前电路处于直流稳态,所以

5

iL(0)20.5A

155

iL(0)iL(0)0.5A

20

题17图

画t0时等效电路如题解17图(a)所示。 再将(a)图等效为(b)图。列节点方程为

112010)ua(0)0.5 20202020 解得 (

ua(0)10V

2020ua(0)

i(0)0.5A 

20

5

t=∞时电路又进入新的直流稳态,L又视为短路,

20

所以 i()1A

20画求RO电路如(c)图所示。故求得 RO20//2010 

L0.50.05S RO10

1t

i(0)

V

20

套三要素公式,得

i(t)i()[i(0)i()]e10.5e

20t

(c)题解17

A,t0

18、(10分)如题18图所示电路,电阻RL可变,RL为多大时,其上获得最大功率?此时最大功率PLmax为多少?

解:自ab断开RL并设开路电压UOC如题解18(a)图所示。应用串联分压及KVL,得

26

UOC991.5V

2263画求RO电路如(b)图,则得

题18图

RO2//23//63

由最大功率传输定理可知

RLRO3时其上可获得最大功率。此时

PLmax

U2OC1.520.1875W 4RO43

题解18图

1020V为频率可变的19、(10分)如图19所示正弦稳态电路,已知Us

正弦交流电源。试求:

(1)当电源角频率为20rad/s时电流的有效值I为多少? (2)当电源角频率为多少时,电流的有效值I等于零?

(3)当电源角频率为多少时,电流有效值I为最大?并求出最大的Imax。 解:画相量模型电路如题解19图所示。 (1)当20rad/s时

5

 I

Us

51010

j0.1//6j3j

1245AI12A

U (2) 当j0.1//

10

,即发生并联谐振时 I0 j

10rad/s

U此时 

10.10.1

题19图

105

j3 (3) 当j0.1//

1010

时,即发生串联谐振时 j

j3

Us102

12A 5566

题解19图

IImax

这时角频率满足:

110

0.1

10

,解得3

5rad/s

20、(10分)如题20图所示电路,设电源电压为Us,当RL2时,RL上电流为IL。

1

(1)现要求RL上的电流减至原来的,则电源电压Us的大小应怎样攺变?

3(2)为达到上述相同要求,Us不变而改变RL的值,问RL应取何值?

解:(1)本电路只有一个激励源Us,由齐次定理可知:当电路响应RL上的电流

11减至原来的时,则电源电压Us也应减小至原来的。

33

(2)自ab断开RL,设开路电压为UOC。采用外加电源法求戴维宁等效源内阻RO。

如题解20图(a)所示。电流

U14I624I1U1I

2//41//11111 211II1I1I1

24116

将I代入上式,得 I1

U6

U1RO12.5 15I1

题20图2

4

画戴维宁等效电源接上负载电阻如(b)图,当

RL2时电流

UOCUOCU

ILOC

RORL2.524.5

1

当RL改变后的电流为原电流的,即

3

UOC1U

OC

2.5RL34.5

UOC

题解20

解之,得 RL

11

LL

21、(10分)如图3(a)所示电路,当0状态,is(t)4(t)时

iLzs(t)2(1et)(t)AuRzs(t)(20.5e)(t)V

t

试求当iL(0)2A,is(t)2(t)A时的电压uR(t)。

(a)

图1

解:假设0状态,当

is(t)2(t)时的零状态

响应

1

uRz(st)(20.5et)(t) (1)

2假设is(t)0,iL(0)2A时零输入响应为uRzi(t),分析计算uRzi(t)?

参看(a)图及所给定的激励和响应,考虑t=0及t=∞这两个特定时刻(因在这两个时刻电路均为线性电阻电路)有

t0,is(0)4A,iL(0)0,uRz(s0)1.5Vt,is()4A,iL()2A,uRz(s)2VuRzs(0)k1is(0)k2iL(0)uRzs()k1is()k2iL()k14k201.5

} (2)

根据齐次定理、叠加定理,另设

(3)

将式(2)数据组代入式(3)有

31

解得:k1,k2

k14k22284

参看(b)图,得

uRzi(0)k22

1

V 2

对于电阻R上零输入电压uRzi(t),当t=∞时,uRzi()一定等于0(若不等于0,从换路到t=∞期间R上一定耗能无限大,这就意味着动态元件上初始储能要无限大,这在实际中是不可能的。)所以

uRzi()0

因电路结构无变化,故电路的时间常数不变即 1S

将三个要素代入三要素公式,得

故得全响应

uR(t)uRz(it)uRz(st)0.5et10.25et10.25etV t≥0

uRzi(t)uRzi()[uRzi(0)uRzi()]e

=0.5etV t≥0

1t

电路分析模拟题(一)

一、单项选择题(每小题2分,共计20分)

1、图1电路电流I等于

(A) -2A (B) 2A

(C) -4A (D) 4A 解:(1)用叠加定理作:

186

I34A

3636

(2) 节点法求解:列节点方程

3V

题1图

U1118

()Ua3 Ua12V Ia4A

3663

(3) 网孔法求解:列网孔方程 I13A

9I23318 I21A  II1I24A 2、 图2电路,电压U等于

(A) 6V (B) 8V

(C) 10V (D)16V

解:(1)节点法求解:列节点方程

116()U5I

222U6I

2

解得U=8V

(2) 电源互换等效求解(将受控电流源互换为受控电压源。注意求解量U的位置!参看题2图)

10I64II1AU2I68V

3、图3电路,1A电流源產生功率Ps等于 (A) 1W (B) 3W (C) 5W (D) 7W 解: U=1×3-3+1×1=1V

PU11W

所以 s

3题3图

4、图4电路,电阻R等于

(A)5 (B)11 (C)15 (D)20 解: 30-18=10I I=1.2A

18

R=15

1.2

564

5、图5电路,电容Cab等于 (A)1F (B) 4F (C) 9F (D) 11F 解: Cab36211F

题4图a3F

6F

题4图

2b

题5图

6、图6电路已处于稳态,t=0时S闭合,则t=0时电容上的储能wC(0)等于 (A) 13.5J (B) 18J

6

uc(0)96V解: 36

9uC(0)uC(0)6V

112

wC(0)CuC(0)36254J

22

题6图

7、图7电路,节点1、2、3的电位分别为U1,U2,U3,则节点1的节点电位方程为

(A) 4U12U2U34 (B) 7U12U24U34 (C) 4U12U2U34 (D) 2.5U10.5U2U34 解: G11

A

11111

4S G122S

0.50.50.510.5

116

G131S Is114A

0.50.50.50.51

200H所以答案A正确。 8、图8所示电路,其品质因数Q等于

(A) 40 (B) 50

(C) 80 (D) 100 100H

题解8图题8图解:画等效电路如题解8图所示。

L

C

Q

200106

800101250

160A则电流I等于 9、图9所示正弦稳态电路,已知Is

(A)2180A (B)20A (C)8180A (D) 80A

Is

Iin

题9

图题解9

参考方向如图中所标。将电路等效为题解9图。图中 解:设电流I1

2

Zin()2312

1

 I1

44

Is16040A 4Zin412

应用变流关系,得 2I8180A I1

1

10、题10所示滤波电路,取电容电压为输出,则该电路为 (A) 高通滤波电路 (B) 低通滤波电路 (C) 带通滤波电路 (D) 全通滤波电路

解:画相量模型电路如题解10图。由分流公式,得

1jI IICss

1j312j

I题10

I

11I UICCs

j1j3

题解10

0,H(j0)1U11C

H(j) H(j)

2I1j39,H(j)0s

故知该滤波电路为低通滤波电路。

二、填空题(每小题4分,共20分)

11、题11图所示正弦稳态电路,已知u(t)7cos(2t)V,i(t)2cos(2t45)A 则R=

L= 解:

245A 70V, I Umm

I24511m

YjSU7077

m

题11图

11

j

RL

77

所以得R7, L7L3.5H

2

12、题12图所示电路,则P点电位为

Q点电位为 由电路图写导纳: Y

解: UP5210V

6 UQ=10UP6104V

46

题12图

200V,I3A,I4A,则I=13、题13正弦稳态电路,已知Us12

电压源发出平均功率Ps

2

1

2

2

2

,

解: III2345A PsI21I1243W

14、题14图所示电路,以us(t)为输入,以u(t) 为输出,则电路的阶跃响应g(t)

2

题13图

解:设iL参考方向如图中所标。0状态 iL(0)0 us(tiL(0)iL(0)0 g(0)2iL(0)0 令us(t)(t)V iL() 

(t)

12A g()2iL()V 55

题14

1

0.2S 32

1t

g(t)g()[g(0)g()]e

2

(1e5t)(t)V 5

15、如题15图所示互感的二端口电路,其Z参数矩阵

解:画T型去耦相量电路模型如题解15图所示。显然

z112j3, z21j2

题15图

z12z21j2 z22j4,

题解15图

故得 Z

2j3j2

 j4j2

三、计算题(6小题共60分)

16、(10分)如题16图所示电路,求电流I。

解:(1)用节点法求解。选参考点如图中所标。 显然U134V,列节点方程为 11111

()U2U334066666

111

U2()U31664

34I

题16

OC

3U2U3342U25U312

34解得 U38VI2A

(2)用戴文宁定理求解。自ab断开待求支路,

设开路电压UOC如题解16图(a)所示。

9I1[66//6]9VUOC

6UOC3417V

66

UOC91726V

画求RO电路如(b)图 ,RO6//669 再画出戴维宁等效电源接上待求支路如(c)图,故得

ab

26题解16图

26

I2A

94

17、(10分)如题17图所示电路已处于稳态,t=0时开关S闭合,求t≥0时的电流i(t)。 解:设iL参考方向如图中所标。 因S闭合前电路处于直流稳态,所以

5

iL(0)20.5A

155

iL(0)iL(0)0.5A

20

题17图

画t0时等效电路如题解17图(a)所示。 再将(a)图等效为(b)图。列节点方程为

112010)ua(0)0.5 20202020 解得 (

ua(0)10V

2020ua(0)

i(0)0.5A 

20

5

t=∞时电路又进入新的直流稳态,L又视为短路,

20

所以 i()1A

20画求RO电路如(c)图所示。故求得 RO20//2010 

L0.50.05S RO10

1t

i(0)

V

20

套三要素公式,得

i(t)i()[i(0)i()]e10.5e

20t

(c)题解17

A,t0

18、(10分)如题18图所示电路,电阻RL可变,RL为多大时,其上获得最大功率?此时最大功率PLmax为多少?

解:自ab断开RL并设开路电压UOC如题解18(a)图所示。应用串联分压及KVL,得

26

UOC991.5V

2263画求RO电路如(b)图,则得

题18图

RO2//23//63

由最大功率传输定理可知

RLRO3时其上可获得最大功率。此时

PLmax

U2OC1.520.1875W 4RO43

题解18图

1020V为频率可变的19、(10分)如图19所示正弦稳态电路,已知Us

正弦交流电源。试求:

(1)当电源角频率为20rad/s时电流的有效值I为多少? (2)当电源角频率为多少时,电流的有效值I等于零?

(3)当电源角频率为多少时,电流有效值I为最大?并求出最大的Imax。 解:画相量模型电路如题解19图所示。 (1)当20rad/s时

5

 I

Us

51010

j0.1//6j3j

1245AI12A

U (2) 当j0.1//

10

,即发生并联谐振时 I0 j

10rad/s

U此时 

10.10.1

题19图

105

j3 (3) 当j0.1//

1010

时,即发生串联谐振时 j

j3

Us102

12A 5566

题解19图

IImax

这时角频率满足:

110

0.1

10

,解得3

5rad/s

20、(10分)如题20图所示电路,设电源电压为Us,当RL2时,RL上电流为IL。

1

(1)现要求RL上的电流减至原来的,则电源电压Us的大小应怎样攺变?

3(2)为达到上述相同要求,Us不变而改变RL的值,问RL应取何值?

解:(1)本电路只有一个激励源Us,由齐次定理可知:当电路响应RL上的电流

11减至原来的时,则电源电压Us也应减小至原来的。

33

(2)自ab断开RL,设开路电压为UOC。采用外加电源法求戴维宁等效源内阻RO。

如题解20图(a)所示。电流

U14I624I1U1I

2//41//11111 211II1I1I1

24116

将I代入上式,得 I1

U6

U1RO12.5 15I1

题20图2

4

画戴维宁等效电源接上负载电阻如(b)图,当

RL2时电流

UOCUOCU

ILOC

RORL2.524.5

1

当RL改变后的电流为原电流的,即

3

UOC1U

OC

2.5RL34.5

UOC

题解20

解之,得 RL

11

LL

21、(10分)如图3(a)所示电路,当0状态,is(t)4(t)时

iLzs(t)2(1et)(t)AuRzs(t)(20.5e)(t)V

t

试求当iL(0)2A,is(t)2(t)A时的电压uR(t)。

(a)

图1

解:假设0状态,当

is(t)2(t)时的零状态

响应

1

uRz(st)(20.5et)(t) (1)

2假设is(t)0,iL(0)2A时零输入响应为uRzi(t),分析计算uRzi(t)?

参看(a)图及所给定的激励和响应,考虑t=0及t=∞这两个特定时刻(因在这两个时刻电路均为线性电阻电路)有

t0,is(0)4A,iL(0)0,uRz(s0)1.5Vt,is()4A,iL()2A,uRz(s)2VuRzs(0)k1is(0)k2iL(0)uRzs()k1is()k2iL()k14k201.5

} (2)

根据齐次定理、叠加定理,另设

(3)

将式(2)数据组代入式(3)有

31

解得:k1,k2

k14k22284

参看(b)图,得

uRzi(0)k22

1

V 2

对于电阻R上零输入电压uRzi(t),当t=∞时,uRzi()一定等于0(若不等于0,从换路到t=∞期间R上一定耗能无限大,这就意味着动态元件上初始储能要无限大,这在实际中是不可能的。)所以

uRzi()0

因电路结构无变化,故电路的时间常数不变即 1S

将三个要素代入三要素公式,得

故得全响应

uR(t)uRz(it)uRz(st)0.5et10.25et10.25etV t≥0

uRzi(t)uRzi()[uRzi(0)uRzi()]e

=0.5etV t≥0

1t


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