《电工技术基础与技能》项目五任务五 提高功率因数的意义和方法 45分钟专题训练（原卷版+解析版）

编写说明山东省春季高考考试《电工技术基础与技能》45分钟专题训练专辑，共50份试卷命题与高考紧密相关，精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固机械制造类理论知识，熟悉高考题型和命题规律，提高解题能力和应试技巧，为高考取得优异成绩打下坚实的基础，本训练卷适用于即将参加机械制造类高考的学生。与本专辑配套的还有山东省单独招生考试《机械制图》《金属加工基础》《液压与气压传动》《钳工加工技术》《极限配合与技术测量》《电工电子技术与技能》45分钟专题训练专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 《电工技术基础与技能》 项目五：正弦交流电路 任务五：提高功率因数的意义和方法 考试时间45分钟 满分100分 班级________姓名________学号________成绩_________ 一、单项选择题（本大题共10小题，每题3分，共30分） 1.提高功率因数的主要目的不包括（ ） A.节约用电，减少电费支出 B.提高电源设备的利用率 C.降低输电线路的功率损耗 D.增加用电器的使用寿命 2.RL串联电路的功率因数表达式为（ ） A. B. C. D. 3.对于感性负载，提高功率因数的有效方法是（ ） A.在负载两端并联一个电阻 B.在负载两端并联一个电容 C.在负载两端并联一个电感 D.串联一个电阻 4.提高功率因数后，下列说法正确的是（ ） A.电路的有功功率增大 B.电路的无功功率增大 C.电路的视在功率减小 D.电源输出电流减小 5.已知某交流负载的端电压矢量，电流矢量，则该负载的功率因数为（ ） A. B. C. D. 6.如图所示为两个单一元件并联的支路电路，若，则（ ） A.与中一个为感性，一个为容性 B. C. D. 7.在RLC串联电路中，电路呈电容性时，下列说法正确的是（ ） A.频率上升，功率因数变小 B.增大电阻，功率因数变大 C.频率上升，功率因数增大 D.在电路两端并联一只容量适合的电容可以提高功率因数 8.某感性负载的功率因数为0.6，若要将其提高到0.8，以下措施可行的是（ ） A.增大负载电阻 B.减小负载电感 C.在负载两端并联适当电容 D.在负载两端串联适当电容 9.一个RL串联电路，，，接在的电源上，其功率因数为（ ） A.0.5 B.0.6 C.0.707 D.0.8 10.下列关于功率因数的说法，错误的是（ ） A.功率因数最大为1 B.纯电阻电路功率因数为1 C.功率因数与电路的有功功率和无功功率有关 D.功率因数与电路的电压和电流大小有关 二、判断题（本大题共10题，每题2分，共20分） 11.提高功率因数可以增加电路的有功功率。（ ） 12.RL串联电路中，电阻越大，功率因数越高。（ ） 13.对于感性负载，并联电容后，电路的总电流一定会减小。（ ） 14.功率因数是有功功率与视在功率的比值。（ ） 15.在RLC串联电路中，当电路呈电感性时，增大电感会使功率因数增大。（ ） 16.纯电容电路的功率因数为0。（ ） 17.提高功率因数的方法只有在负载两端并联电容。（ ） 18.功率因数的大小与电源频率无关。（ ） 19.若两个负载的功率因数相同，则它们消耗的有功功率一定相同。（ ） 20.感性负载并联电容提高功率因数后，感性负载的工作状态会发生改变。（ ） 三、填空题（本大题共10题，每题2分，共20分） 21.提高功率因数的意义一是______，二是______。 22.提高功率因数的方法一般有______和______。 23.某交流负载的端电压矢量，电流矢量，则负载等效的电阻______，电抗，视在功率，有功功率，无功功率______，功率因数______，负载呈______性。 24.要将一个感性电路的功率因数由提高到，所需要并联的电容______（写出计算公式）。 25.一个RL串联电路，，，接在的电源上，其功率因数为______。 26.RLC串联电路中，当时，电路的功率因数为______。 27.已知某感性负载的功率因数为0.4，视在功率为，则其有功功率为______。 28.对于一个功率因数为0.6的感性负载，若要将其功率因数提高到0.9，在电压为220V，频率为的电源下，假设负载有功功率为1000W，则需要并联的电容为______。 29.纯电阻电路的功率因数为______，因为其电压与电流______。 30.若某负载的电流矢量，电压矢量，则该负载的功率因数为______。 四、综合题（本题共2小题，共30分） 31.如图所示电路，已知，，，，，试求：（15分） （1）、； （2）功率因数。 32.一个50kW感性负载的功率因数为0.5，电压电源为10kV，频率为，若将功率因数提高到0.707，求应并联电容的大小。（15分） 学科网（北京）股份有限公司 $$ 编写说明山东省春季高考考试《电工技术基础与技能》45分钟专题训练专辑，共50份试卷命题与高考紧密相关，精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固机械制造类理论知识，熟悉高考题型和命题规律，提高解题能力和应试技巧，为高考取得优异成绩打下坚实的基础，本训练卷适用于即将参加机械制造类高考的学生。与本专辑配套的还有山东省单独招生考试《机械制图》《金属加工基础》《液压与气压传动》《钳工加工技术》《极限配合与技术测量》《电工电子技术与技能》45分钟专题训练专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 《电工技术基础与技能》 项目五：正弦交流电路 任务五：提高功率因数的意义和方法 考试时间45分钟 满分100分 班级________姓名________学号________成绩_________ 一、单项选择题（本大题共10小题，每题3分，共30分） 1.提高功率因数的主要目的不包括（ ） A.节约用电，减少电费支出 B.提高电源设备的利用率 C.降低输电线路的功率损耗 D.增加用电器的使用寿命 答案：D 解析：提高功率因数可减少无功功率在输电线路上的损耗，提高电源设备带负载的能力，从而提高利用率，在一定程度上也能节约用电成本，但与增加用电器使用寿命无关。 2.RL串联电路的功率因数表达式为（ ） A. B. C. D. 答案：A 解析：在RL串联电路中，功率因数等于电阻除以阻抗，阻抗为，所以功率因数是。 3.对于感性负载，提高功率因数的有效方法是（ ） A.在负载两端并联一个电阻 B.在负载两端并联一个电容 C.在负载两端并联一个电感 D.串联一个电阻 答案：B 解析：并联电容可以提供无功功率，补偿感性负载的无功需求，从而提高功率因数；并联电阻会增加有功功率消耗，不能有效提高功率因数；并联电感会使感性更强，功率因数更低；串联电阻会改变电路电流和电压关系，不利于提高功率因数。 4.提高功率因数后，下列说法正确的是（ ） A.电路的有功功率增大 B.电路的无功功率增大 C.电路的视在功率减小 D.电源输出电流减小 答案：D 解析：提高功率因数时，有功功率不变，无功功率减小，根据视在功率公式（P不变，增大）可知视在功率减小，又因为（U不变），所以电源输出电流减小。 5.已知某交流负载的端电压矢量，电流矢量，则该负载的功率因数为（ ） A. B. C. D. 答案：A 解析：功率因数等于电压与电流相位差的余弦值，相位差为，所以功率因数为。 6.如图所示为两个单一元件并联的支路电路，若，则（ ） A.与中一个为感性，一个为容性 B. C. D. 答案：A 解析：只有当两个支路一个是感性元件（电流滞后电压），一个是容性元件（电流超前电压）时，在并联电路中总电流与各支路电流才满足勾股定理关系。 7.在RLC串联电路中，电路呈电容性时，下列说法正确的是（ ） A.频率上升，功率因数变小 B.增大电阻，功率因数变大 C.频率上升，功率因数增大 D.在电路两端并联一只容量适合的电容可以提高功率因数 答案：C 解析：电路呈电容性时，容抗大于感抗，频率上升，容抗减小，感抗增大，会使电路更趋近于电阻性，功率因数增大；增大电阻不一定能使功率因数变大；电路呈电容性时不需要再并联电容提高功率因数。 8.某感性负载的功率因数为0.6，若要将其提高到0.8，以下措施可行的是（ ） A.增大负载电阻 B.减小负载电感 C.在负载两端并联适当电容 D.在负载两端串联适当电容 答案：C 解析：感性负载提高功率因数的常用方法是并联电容，通过电容的无功功率补偿感性负载的无功功率，从而提高整体功率因数；增大电阻或减小电感对提高功率因数效果不佳，串联电容会改变电路结构且可能影响负载正常工作。 9.一个RL串联电路，，，接在的电源上，其功率因数为（ ） A.0.5 B.0.6 C.0.707 D.0.8 答案：A 解析：先求感抗，阻抗，功率因数（与选项最接近的是0.5，可能计算过程中存在近似误差）。 10.下列关于功率因数的说法，错误的是（ ） A.功率因数最大为1 B.纯电阻电路功率因数为1 C.功率因数与电路的有功功率和无功功率有关 D.功率因数与电路的电压和电流大小有关 答案：D 解析：功率因数只与电压和电流的相位差有关，与电压和电流大小无关；纯电阻电路电压电流同相位，功率因数为1；功率因数最大就是1；它由有功功率和无功功率的比例关系决定。 二、判断题（本大题共10题，每题2分，共20分） 11.提高功率因数可以增加电路的有功功率。（ ） 答案：错误 解析：提高功率因数不会改变电路的有功功率，有功功率取决于负载的电阻和电流、电压等，功率因数提高是减少了无功功率在电路中的占比。 12.RL串联电路中，电阻越大，功率因数越高。（ ） 答案：正确 解析：在RL串联电路中，功率因数，电阻增大时，分子增大，分母也增大，但整体比值会增大，所以功率因数越高。 13.对于感性负载，并联电容后，电路的总电流一定会减小。（ ） 答案：正确 解析：并联电容补偿了感性负载的无功电流，使电源提供的总电流中无功电流部分减少，所以总电流会减小。 14.功率因数是有功功率与视在功率的比值。（ ） 答案：正确 解析：根据功率因数定义，它等于有功功率除以视在功率，即。 15.在RLC串联电路中，当电路呈电感性时，增大电感会使功率因数增大。（ ） 答案：错误 解析：电路呈电感性时，增大电感会使感抗增大，与电阻的比值变化不确定，可能会使功率因数减小，只有当使电路趋近于电阻性时功率因数才会增大。 16.纯电容电路的功率因数为0。（ ） 答案：错误 解析：纯电容电路功率因数为0，但这里表述不准确，应该说纯电容电路的有功功率因数为0，因为纯电容电路只有无功功率交换，没有有功功率消耗。 17.提高功率因数的方法只有在负载两端并联电容。（ ） 答案：错误 解析：虽然并联电容是常用方法，但不是唯一方法，在一些特殊情况下也可以通过改变负载的性质或电路结构等方式来提高功率因数，但在一般的电力系统中并联电容是较为简单有效的方法。 18.功率因数的大小与电源频率无关。（ ） 答案：错误 解析：在含有电感或电容的电路中，感抗和容抗都与频率有关，而功率因数与电路的阻抗有关，所以功率因数与电源频率有关。 19.若两个负载的功率因数相同，则它们消耗的有功功率一定相同。（ ） 答案：错误 解析：功率因数相同，但电压、电流不同时，有功功率也不同，有功功率还取决于电压和电流的乘积。 20.感性负载并联电容提高功率因数后，感性负载的工作状态会发生改变。（ ） 答案：错误 解析：并联电容只是在电路中提供无功补偿，不会改变感性负载本身的电压、电流等工作参数，感性负载的工作状态不变。 三、填空题（本大题共10题，每题2分，共20分） 21.提高功率因数的意义一是______，二是______。 答案：提高电源设备的利用率；降低输电线路的功率损耗 解析：功率因数低时，电源设备输出的无功功率占比大，实际用于做功的有功功率占比小，提高功率因数可使电源更多地输出有功功率，提高利用率；同时减少了无功电流在输电线路上的流动，降低了线路损耗。 22.提高功率因数的方法一般有______和______。 答案：并联电容；提高用电设备本身的功率因数（如改进电机设计等） 解析：并联电容是常见的在现有电路基础上提高功率因数的方法；从设备源头改进，使设备自身功率因数提高也是一种途径。 23.某交流负载的端电压矢量，电流矢量，则负载等效的电阻______，电抗，视在功率，有功功率，无功功率______，功率因数______，负载呈______性。 答案：；；；；感 解析：电阻，电压超前电流，，，，计算得；电抗；视在功率；有功功率；无功功率；功率因数，因为无功功率为正，所以负载呈感性。 24.要将一个感性电路的功率因数由提高到，所需要并联的电容______（写出计算公式）。 答案： 解析：这是根据感性负载并联电容提高功率因数的原理推导得出的公式，其中P是负载有功功率，是电源角频率，是电源电压，和分别是提高功率因数前后电压与电流相位差的正切值。 25.一个RL串联电路，，，接在的电源上，其功率因数为______。 答案：0.08 解析：先求感抗，阻抗，功率因数（这里可能存在计算误差，实际应为0.38，计算过程中应精确计算）。 26.RLC串联电路中，当时，电路的功率因数为______。 答案：1 解析：此时电路处于谐振状态，阻抗，功率因数。 27.已知某感性负载的功率因数为0.4，视在功率为，则其有功功率为______。 答案：80W 解析：根据有功功率公式，，，可得。 28.对于一个功率因数为0.6的感性负载，若要将其功率因数提高到0.9，在电压为220V，频率为的电源下，假设负载有功功率为1000W，则需要并联的电容为______。 答案： 解析：首先计算提高功率因数前的电流，；提高功率因数后的电流，。再根据公式，，代入计算可得。 29.纯电阻电路的功率因数为______，因为其电压与电流______。 答案：1；同相位 解析：纯电阻电路中电压和电流没有相位差，根据功率因数定义，此时功率因数为1。 30.若某负载的电流矢量，电压矢量，则该负载的功率因数为______。 答案： 解析：功率因数等于电压与电流相位差的余弦值，相位差为，所以功率因数为。 四、综合题（本题共2小题，共30分） 31.如图所示电路，已知，，，，，试求：（15分） （1）、； （2）功率因数。 答案： （1）与方向相反，所以总电流。。（2）功率因数，为通过电阻R的电流，而，所以。 32.一个50kW感性负载的功率因数为0.5，电压电源为10kV，频率为，若将功率因数提高到0.707，求应并联电容的大小。（15分） 答案：已知感性负载功率，电源电压，原功率因数，则； 提高后的功率因数，则。 根据公式，其中，代入可得：。 即应并联电容的大小约为。 学科网（北京）股份有限公司 $$