第15卷 正弦交流电路（A卷） 河北省（对口升学）《电工技术基础与技能》（高教版·第4版） 单元过关卷

河北省（对口升学）电子电工类 《电工技术基础与技能》（高教版·第4版） 正弦交流电路（A卷） 单元过关卷 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、填空题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 1. 理想电容元件中，电流相对于电压的相位角是______度。 2. 如图所示为通过示波器观察到的某电路的电压、电流波形，该电路接的元件是______。 3. 电容越大,指示灯越亮。这表明电容器的电容量越大,容抗越______。 4. 电感元件具有______特性，加在直流电路中，可将它视为______。 5. 如图所示，已知，，则的读数为______，的读数为______。 6. RL串联电路中，既有耗能元件______，又有储能元件______为了反映功率利用率，在工程上，将______功率与______功率的比值称做功率因数，用符号______表示。 7. RLC串联电路中，当磁场能量增加时,电场能量______。 8. 图所示为某系统的方框图,则总功率P=______W,功率因数 cosφ______。 9. 三相正弦交流电路中，视在功率等于______乘以______。 10. 电路的有功功率、无功功率和视在功率之间符合______三角形，且；功率因数的意义是______占______的百分比； 二、单项选择题（本大题共15小题，每题3分，共45分） 11. 在正弦稳态下，某纯电感元件的电感L = 0.2H，若流过它的电流i = 5sin（100π t）A，则其端电压u的表达式为（ ） A. u = 100πsin（100π t + ）V B. u = 100πsin（100π t - ）V C. u = 50πsin（100π t + ）V D. u = 50πsin（100π t - ）V 12. 容抗与电容C和角频率ω的关系是（ ） A. ωC B. C. D. 13. 如图所示的相量关系是（ ） A. 电流i超前电压u B. 电流i滞后电压u C. 电压u超前电流 i D. 电压u后电流i 14. 某电容接入 220V、50Hz 的电源时，容抗为 440Ω。若将其接入 110V、100Hz 的电源，容抗为（ ） A. 110Ω B. 440Ω C. 220Ω D. 880Ω 15. 下列元件中，在直流电路中主要起储能作用的是（ ） A. 电阻 B. 电感 C. 电容 D. 二极管 16. 在如图所示的电路中，V，，则电压表和的读数分别为（ ） A. 60V，20V B. 100 V，20 V C. 140 V，20 V D. 200 V，40 V 17. 关于电容器和电感器对交流电的影响，下列说法中正确的是（ ） A. 电容器对不同频率的交流电的阻碍作用相同 B. 电感器对不同频率的交流电的阻碍作用相同 C. 电容器对高频交流电的阻碍作用小于对低频交流电的阻碍作用 D. 电感器对高频交流电的阻碍作用小于对低频交流电的阻碍作用 18. 一个电阻R = 10Ω与一个电感L = 0.1H串联，接在角频率ω = 100π rad/s的正弦交流电源上，电路的阻抗Z为（ ） A. 10Ω B. 20Ω C. 10 D. 20 19. 在一RLC串联电路中，端电压与电流的相量图如图所示，这个电路是（ ） A. 纯电感电路 B. 电容性电路 C. 谐振电路 D. 电感性电路 20. 在RLC串联交流电路中，电感电压与电容电压的相位关系是（ ） A. 反相 B. 同相 C. 超前 D. 滞后 21. 在RLC并联交流电路中，，，则电路的端口总电流应是（ ） A. 2A B. 22A C. 16A D. 10A 22. 如图所示电路，已知，电流表的读数为3A，则电流表的读数分别为（ ） A. ；3A B. 1A；1A C. 3A；0 D. 0；3A 23. 若电路中某元件的端电压为u = 5sin（314t + 35^°）V，电流i = 2sin（314t + 125^°）A，u、i为关联方向，则该元件消耗的无功功率的大小Q为（ ） A. 5W B. 5var C. 10W D. 10var 24. 功率因数 cosφ 的取值范围是（ ） A. cosφ≤0 B. -1≤cosφ≤1 C. cosφ≥1 D. 0≤cosφ≤1 25. 提高功率因数的主要目的是（ ） A. 节约电能 B. 提高设备利用率，减少线路损耗 C. 增大有功功率 D. 减小无功功率 三、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 26. 电感电路中的电流与电压处于同相位。（ ） 27. 感抗只和电阻大小有关。（ ） 28. 下图中X为阻抗。（ ） 29. 感抗的物理意义是表示线圈对交流电所呈现的阻碍作用。（ ） 30. 在忽略损耗的纯电容正弦交流电路中，电容器两端电压达到正峰值的瞬间，电路中的电流为零。（ ） 31. 电感线圈和电容器的并联电路中，当电源频率很低时，若电路中电流也低。（ ） 32. 为感抗（ ） 33. 无功功率即无用功率，对电路没有作用。（ ） 34. 功率因数的大小与电路中的电阻、电感和电容的值无关（ ） 35. 增加电路中的电容可以减小电路的功率因数。（ ） 四、简答题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 36. RLC串联电路 37. 一个电感线圈，它的电感，电阻，电感线圈上作用的电压。求线圈的阻抗、电流、平均功率、视在功率和无功功率。 五、计算题（本大题共1小题，每题5分，共5分） 38. 某电子设备的正弦交流电路采用电阻、电感和电容串联连接，电源电压有效值 U＝220 V，频率 f＝50 Hz，电阻 R＝30 Ω，电感 L＝0.159 H，电容 C＝79.6 μF。取 π＝3.14，求：（1）电感的感抗 XL 和电容的容抗 XC；（2）电路的阻抗 Z、总电流有效值 I 及功率因数 cosφ；（3）电路消耗的有功功率 P，并判断该电路呈感性还是容性。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $ 河北省（对口升学）电子电工类 《电工技术基础与技能》（高教版·第4版） 正弦交流电路（A卷） 单元过关卷 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、填空题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 1. 理想电容元件中，电流相对于电压的相位角是______度。 【答案】90度 【解析】理想电容的电流与电压相位差为90度，且电流超前电压90度。因此，电容引起的相位角的绝对值为90度。 2. 如图所示为通过示波器观察到的某电路的电压、电流波形，该电路接的元件是______。 【答案】电感 【解析】由图可知电压超前电流，故该电路接的元件是电感。 3. 电容越大,指示灯越亮。这表明电容器的电容量越大,容抗越______。 【答案】小 【解析】交流电路中，容抗。在频率一定时，电容量越大，容抗越小，电流越大，指示灯越亮。 4. 电感元件具有______特性，加在直流电路中，可将它视为______。 【答案】① 通直阻交 ② 短路 【解析】电感对直流呈短路、对交流有阻碍作用，因此具有通直阻交的特性；接入直流稳态电路时可视为短路。 5. 如图所示，已知，，则的读数为______，的读数为______。 【答案】① ② 0 【解析】题图所示为串联电路，电路总阻抗，则电路中的电流。由题图可知，测量的是电阻两端的电压，有；测量的是串联部分的电压，该部分的阻抗，则有。 6. RL串联电路中，既有耗能元件______，又有储能元件______为了反映功率利用率，在工程上，将______功率与______功率的比值称做功率因数，用符号______表示。 【答案】① 电阻 ② 电感 ③ 有功 ④ 视在 ⑤ cosφ 【解析】在RL串联电路中，电阻是耗能元件，电感是储能元件。电阻将电能转化为热能等其他形式的能量，电感能够储存磁场能。为了反映功率利用率，工程上将有功功率P与视在功率S的比值称为功率因数，用符号cosφ表示。对于正弦交流电路，有功功率P=UIcosφ，视在功率S=UI。 7. RLC串联电路中，当磁场能量增加时,电场能量______。 【答案】减少 【解析】RLC串联电路发生能量交换时，磁场能量和电场能量相互转化，磁场能量增加时，电场能量相应减少。 8. 图所示为某系统的方框图,则总功率P=______W,功率因数 cosφ______。 【答案】① 120 ② 0.8 9. 三相正弦交流电路中，视在功率等于______乘以______。 【答案】√3乘以线电压乘以线电流 【解析】在对称三相正弦交流电路中，若采用线电压UL和线电流I_L表示视在功率，则S=√3ULI_L。因此，视在功率等于√3乘以线电压乘以线电流。 10. 电路的有功功率、无功功率和视在功率之间符合______三角形，且；功率因数的意义是______占______的百分比； 【答案】① 功率 ② ③ ④ S 【解析】有功功率、无功功率和视在功率构成功率三角形，满足。功率因数表示有功功率占视在功率的百分比。 二、单项选择题（本大题共15小题，每题3分，共45分） 11. 在正弦稳态下，某纯电感元件的电感L = 0.2H，若流过它的电流i = 5sin（100π t）A，则其端电压u的表达式为（ ） A. u = 100πsin（100π t + ）V B. u = 100πsin（100π t - ）V C. u = 50πsin（100π t + ）V D. u = 50πsin（100π t - ）V 【答案】A 【解析】先求感抗ωL = 100π×0.2 = 20πΩ，电压最大值Um = 20π = 100π V，因为电压超前电流，所以u = 100πsin（100π t + ）V。 12. 容抗与电容C和角频率ω的关系是（ ） A. ωC B. C. D. 【答案】D 【解析】XC=1/(ωC)，C或ω越大，XC越小。 13. 如图所示的相量关系是（ ） A. 电流i超前电压u B. 电流i滞后电压u C. 电压u超前电流 i D. 电压u后电流i 【答案】B 14. 某电容接入 220V、50Hz 的电源时，容抗为 440Ω。若将其接入 110V、100Hz 的电源，容抗为（ ） A. 110Ω B. 440Ω C. 220Ω D. 880Ω 【答案】C 【解析】电容容抗公式为XC=1/(2πfC)，在电容量不变时，容抗与频率成反比。频率由50Hz变为100Hz，增大为原来的2倍，因此容抗变为原来的一半：XC=440/2=220Ω。所以应选C。 15. 下列元件中，在直流电路中主要起储能作用的是（ ） A. 电阻 B. 电感 C. 电容 D. 二极管 【答案】C 【解析】电容器能够储存电能，在直流电路中主要起储能作用。因此正确选项为C。 16. 在如图所示的电路中，V，，则电压表和的读数分别为（ ） A. 60V，20V B. 100 V，20 V C. 140 V，20 V D. 200 V，40 V 【答案】B 17. 关于电容器和电感器对交流电的影响，下列说法中正确的是（ ） A. 电容器对不同频率的交流电的阻碍作用相同 B. 电感器对不同频率的交流电的阻碍作用相同 C. 电容器对高频交流电的阻碍作用小于对低频交流电的阻碍作用 D. 电感器对高频交流电的阻碍作用小于对低频交流电的阻碍作用 【答案】C 【解析】电容容抗随频率升高而减小，故高频阻碍作用小于低频。 18. 一个电阻R = 10Ω与一个电感L = 0.1H串联，接在角频率ω = 100π rad/s的正弦交流电源上，电路的阻抗Z为（ ） A. 10Ω B. 20Ω C. 10 D. 20 【答案】C 【解析】感抗，串联阻抗，故选C。 19. 在一RLC串联电路中，端电压与电流的相量图如图所示，这个电路是（ ） A. 纯电感电路 B. 电容性电路 C. 谐振电路 D. 电感性电路 【答案】B 20. 在RLC串联交流电路中，电感电压与电容电压的相位关系是（ ） A. 反相 B. 同相 C. 超前 D. 滞后 【答案】A 【解析】本题主要考查RLC串联电路的各参数之间关系。在RLC串联电路中，电流处处相等。以电流为正弦参考量，则电感两端电压相位超前电流相位，电容两端电压相位滞后电流相位，故电感两端电压相位与电容两端电压相位之差为，两者反相。故A项正确。 21. 在RLC并联交流电路中，，，则电路的端口总电流应是（ ） A. 2A B. 22A C. 16A D. 10A 【答案】D 【解析】电感支路电流与电容支路电流相位相反，因此总无功电流为IC-IL=15A-9A=6A。电阻电流与无功电流相互正交，所以端口总电流为I=sqrt(IR^2+(IC-IL)^2)=sqrt(82+62)=10A。因此正确选项为D。 22. 如图所示电路，已知，电流表的读数为3A，则电流表的读数分别为（ ） A. ；3A B. 1A；1A C. 3A；0 D. 0；3A 【答案】A 23. 若电路中某元件的端电压为u = 5sin（314t + 35^°）V，电流i = 2sin（314t + 125^°）A，u、i为关联方向，则该元件消耗的无功功率的大小Q为（ ） A. 5W B. 5var C. 10W D. 10var 【答案】B 【解析】电压和电流的有效值分别为U=Um/sqrt(2)=5/sqrt(2)V，I=Im/sqrt(2)=2/sqrt(2)A。电流相位为，电压相位为，因此电流超前电压，该元件呈容性。无功功率的大小为|Q|=UI|sin |=(5/sqrt(2))×(2/sqrt(2))×1=5var。因此按题干修正后的“无功功率的大小”选择B。若采用有符号约定，则Q=UI sin()=-5var。 24. 功率因数 cosφ 的取值范围是（ ） A. cosφ≤0 B. -1≤cosφ≤1 C. cosφ≥1 D. 0≤cosφ≤1 【答案】D 【解析】功率因数是有功功率与视在功率之比，其取值范围为0至1，即0≤cosφ≤1。因此正确选项为D。 25. 提高功率因数的主要目的是（ ） A. 节约电能 B. 提高设备利用率，减少线路损耗 C. 增大有功功率 D. 减小无功功率 【答案】B 【解析】提高功率因数可减小线路电流，降低线路损耗，充分利用供电设备容量，因此主要目的是提高设备利用率、减少线路损耗，故选B。 三、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 26. 电感电路中的电流与电压处于同相位。（ ） 【答案】错误 【解析】在电感电路中，电流滞后于电压，二者不处于同相位。 27. 感抗只和电阻大小有关。（ ） 【答案】错误 【解析】感抗与、有关。 28. 下图中X为阻抗。（ ） 【答案】错误 【解析】∣Z∣——阻抗 29. 感抗的物理意义是表示线圈对交流电所呈现的阻碍作用。（ ） 【答案】正确 【解析】感抗，表示线圈对交流电的阻碍作用，题述正确。 30. 在忽略损耗的纯电容正弦交流电路中，电容器两端电压达到正峰值的瞬间，电路中的电流为零。（ ） 【答案】正确 【解析】纯电容电路中，电流取决于电压的变化率。正弦交流电压达到峰值时，瞬时变化率为零，因此此时电流为零。 31. 电感线圈和电容器的并联电路中，当电源频率很低时，若电路中电流也低。（ ） 【答案】错误 【解析】电感线圈和电容器的并联电路，当电源频率很低时，电感支路中阻抗较小，结果电路中电流较大。 32. 为感抗（ ） 【答案】错误 【解析】为容抗。 33. 无功功率即无用功率，对电路没有作用。（ ） 【答案】错误 【解析】无功功率用于电路内电场、磁场的建立。故错误。 34. 功率因数的大小与电路中的电阻、电感和电容的值无关（ ） 【答案】错误 【解析】功率因数的大小与电路中的电阻、电感和电容的值密切相关。特别是电感和电容的存在会导致电压和电流之间的相位差，从而影响功率因数。故表述错误。 35. 增加电路中的电容可以减小电路的功率因数。（ ） 【答案】错误 【解析】增加电容是否能够提高功率因数，取决于电路原有的性质。对于感性电路，适当增加并联电容可以补偿感性无功功率，减小电压与电流之间的相位差，从而提高功率因数；但若电路本身已经呈容性，继续增加电容可能使功率因数降低。因此，在未限定电路性质和电容取值的情况下，题述“增加电路中的电容可以减小电路的功率因数”不能作为普遍规律，故判断为错误。 四、简答题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 36. RLC串联电路 【答案】由电阻、电感和电容串联所组成的电路,称为RLC串联电路。 37. 一个电感线圈，它的电感，电阻，电感线圈上作用的电压。求线圈的阻抗、电流、平均功率、视在功率和无功功率。 【答案】；电流；平均功率；视在功率；无功功率 【解析】，； ； 电流； 平均功率； 视在功率； 无功功率 五、计算题（本大题共1小题，每题5分，共5分） 38. 某电子设备的正弦交流电路采用电阻、电感和电容串联连接，电源电压有效值 U＝220 V，频率 f＝50 Hz，电阻 R＝30 Ω，电感 L＝0.159 H，电容 C＝79.6 μF。取 π＝3.14，求：（1）电感的感抗 XL 和电容的容抗 XC；（2）电路的阻抗 Z、总电流有效值 I 及功率因数 cosφ；（3）电路消耗的有功功率 P，并判断该电路呈感性还是容性。 【答案】（1）XL＝2πfL＝2×3.14×50×0.159≈49.93 Ω；XC＝1/(2πfC)＝1/(2×3.14×50×79.6×10-6)≈40.01 Ω。（2）电路总电抗 X＝XL－XC≈9.92 Ω；阻抗 Z＝＋）＝＋9.922）≈31.60 Ω；总电流 I＝U/Z＝220/31.60≈6.96 A；功率因数 cosφ＝R/Z＝30/31.60≈0.949。（3）有功功率 P＝R≈6.962×30≈1454 W。由于 XL＞XC，电路呈感性。 【解析】已知电源频率为，角频率为 。 （1）电感的感抗为 。 电容的容抗为 。 （2）串联RLC电路的总电抗为 。 电路阻抗为 。 总电流有效值为 。 功率因数为 。 （3）电路消耗的有功功率为 。 由于，总电抗为正，电路呈感性。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $