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
I34A
3636
(2) 节点法求解:列节点方程
3V
题1图
U1118
()Ua3 Ua12V Ia4A
3663
(3) 网孔法求解:列网孔方程 I13A
9I23318 I21A II1I24A 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()U5I
222U6I
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)
10I64II1AU2I68V
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
PU11W
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: Cab36211F
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)96V解: 36
9uC(0)uC(0)6V
112
wC(0)CuC(0)36254J
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) 4U12U2U34 (B) 7U12U24U34 (C) 4U12U2U34 (D) 2.5U10.5U2U34 解: G11
A
11111
4S G122S
0.50.50.510.5
116
G131S Is114A
0.50.50.50.51
200H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
200106
800101250
160A则电流I等于 9、图9所示正弦稳态电路,已知Is
(A)2180A (B)20A (C)8180A (D) 80A
Is
Iin
题9
图题解9
图
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()2312
1
I1
44
Is16040A 4Zin412
应用变流关系,得 2I8180A 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
1jI IICss
1j312j
I题10
图
I
11I UICCs
j1j3
题解10
图
0,H(j0)1U11C
H(j) H(j)
2I1j39,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(2t45)A 则R=
L= 解:
245A 70V, I Umm
I24511m
YjSU7077
m
题11图
11
j
RL
77
所以得R7, L7L3.5H
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: UP5210V
6 UQ=10UP6104V
46
题12图
200V,I3A,I4A,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: III2345A PsI21I1243W
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
图
1
0.2S 32
1t
g(t)g()[g(0)g()]e
2
(1e5t)(t)V 5
15、如题15图所示互感的二端口电路,其Z参数矩阵
为
解:画T型去耦相量电路模型如题解15图所示。显然
z112j3, z21j2
题15图
z12z21j2 z22j4,
题解15图
故得 Z
2j3j2
j4j2
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U134V,列节点方程为 11111
()U2U334066666
111
U2()U31664
34I
题16
图
OC
3U2U3342U25U312
34解得 U38VI2A
(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。
9I1[66//6]9VUOC
6UOC3417V
66
UOC91726V
画求RO电路如(b)图 ,RO6//669 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
I2A
94
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)20.5A
155
iL(0)iL(0)0.5A
20
题17图
画t0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
2020ua(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 RO20//2010
L0.50.05S RO10
1t
i(0)
V
20
套三要素公式,得
i(t)i()[i(0)i()]e10.5e
20t
(c)题解17
图
A,t0
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
UOC991.5V
2263画求RO电路如(b)图,则得
题18图
RO2//23//63
由最大功率传输定理可知
RLRO3时其上可获得最大功率。此时
PLmax
U2OC1.520.1875W 4RO43
题解18图
1020V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//6j3j
1245AI12A
U (2) 当j0.1//
10
,即发生并联谐振时 I0 j
10rad/s
U此时
10.10.1
题19图
105
j3 (3) 当j0.1//
1010
时,即发生串联谐振时 j
j3
Us102
12A 5566
题解19图
IImax
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RL2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
U14I624I1U1I
2//41//11111 211II1I1I1
24116
将I代入上式,得 I1
U6
U1RO12.5 15I1
题20图2
4
画戴维宁等效电源接上负载电阻如(b)图,当
RL2时电流
UOCUOCU
ILOC
RORL2.524.5
1
当RL改变后的电流为原电流的,即
3
UOC1U
OC
2.5RL34.5
UOC
题解20
图
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(1et)(t)AuRzs(t)(20.5e)(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)(20.5et)(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
t0,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()k14k201.5
} (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
k14k22284
参看(b)图,得
uRzi(0)k22
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)0.5et10.25et10.25etV t≥0
uRzi(t)uRzi()[uRzi(0)uRzi()]e
=0.5etV t≥0
1t
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
I34A
3636
(2) 节点法求解:列节点方程
3V
题1图
U1118
()Ua3 Ua12V Ia4A
3663
(3) 网孔法求解:列网孔方程 I13A
9I23318 I21A II1I24A 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()U5I
222U6I
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)
10I64II1AU2I68V
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
PU11W
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: Cab36211F
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)96V解: 36
9uC(0)uC(0)6V
112
wC(0)CuC(0)36254J
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) 4U12U2U34 (B) 7U12U24U34 (C) 4U12U2U34 (D) 2.5U10.5U2U34 解: G11
A
11111
4S G122S
0.50.50.510.5
116
G131S Is114A
0.50.50.50.51
200H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
200106
800101250
160A则电流I等于 9、图9所示正弦稳态电路,已知Is
(A)2180A (B)20A (C)8180A (D) 80A
Is
Iin
题9
图题解9
图
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()2312
1
I1
44
Is16040A 4Zin412
应用变流关系,得 2I8180A 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
1jI IICss
1j312j
I题10
图
I
11I UICCs
j1j3
题解10
图
0,H(j0)1U11C
H(j) H(j)
2I1j39,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(2t45)A 则R=
L= 解:
245A 70V, I Umm
I24511m
YjSU7077
m
题11图
11
j
RL
77
所以得R7, L7L3.5H
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: UP5210V
6 UQ=10UP6104V
46
题12图
200V,I3A,I4A,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: III2345A PsI21I1243W
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
图
1
0.2S 32
1t
g(t)g()[g(0)g()]e
2
(1e5t)(t)V 5
15、如题15图所示互感的二端口电路,其Z参数矩阵
为
解:画T型去耦相量电路模型如题解15图所示。显然
z112j3, z21j2
题15图
z12z21j2 z22j4,
题解15图
故得 Z
2j3j2
j4j2
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U134V,列节点方程为 11111
()U2U334066666
111
U2()U31664
34I
题16
图
OC
3U2U3342U25U312
34解得 U38VI2A
(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。
9I1[66//6]9VUOC
6UOC3417V
66
UOC91726V
画求RO电路如(b)图 ,RO6//669 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
I2A
94
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)20.5A
155
iL(0)iL(0)0.5A
20
题17图
画t0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
2020ua(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 RO20//2010
L0.50.05S RO10
1t
i(0)
V
20
套三要素公式,得
i(t)i()[i(0)i()]e10.5e
20t
(c)题解17
图
A,t0
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
UOC991.5V
2263画求RO电路如(b)图,则得
题18图
RO2//23//63
由最大功率传输定理可知
RLRO3时其上可获得最大功率。此时
PLmax
U2OC1.520.1875W 4RO43
题解18图
1020V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//6j3j
1245AI12A
U (2) 当j0.1//
10
,即发生并联谐振时 I0 j
10rad/s
U此时
10.10.1
题19图
105
j3 (3) 当j0.1//
1010
时,即发生串联谐振时 j
j3
Us102
12A 5566
题解19图
IImax
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RL2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
U14I624I1U1I
2//41//11111 211II1I1I1
24116
将I代入上式,得 I1
U6
U1RO12.5 15I1
题20图2
4
画戴维宁等效电源接上负载电阻如(b)图,当
RL2时电流
UOCUOCU
ILOC
RORL2.524.5
1
当RL改变后的电流为原电流的,即
3
UOC1U
OC
2.5RL34.5
UOC
题解20
图
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(1et)(t)AuRzs(t)(20.5e)(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)(20.5et)(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
t0,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()k14k201.5
} (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
k14k22284
参看(b)图,得
uRzi(0)k22
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)0.5et10.25et10.25etV t≥0
uRzi(t)uRzi()[uRzi(0)uRzi()]e
=0.5etV t≥0
1t