第5卷 复杂直流电路（A卷） 山东省（春季高考）《电工技术基础与技能》（高教版·第4版） 单元过关卷

山东省（春季高考）机械类 《电工技术基础与技能》（高教版·第4版） 复杂直流电路（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、单项选择题（本大题共20小题，每题3分，共60分） 1. 下列关于基尔霍夫定律的说法中，不正确的是（ ） A. 对于电路中的任一节点，在任意瞬间，流入该节点的电流之和等于流出该节点的电流之和 B. 沿电路中任意闭合回路绕行一周，各部分电压的代数和等于零 C. 运用基尔霍夫定律求解电路参数时必须预先设定电压和电流的参考方向 D. 基尔霍夫定律只适用于直流电路的计算，不适应交流电路的计算 【答案】D 【解析】基尔霍夫第一定律适用于任一节点，任意瞬间流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和；基尔霍夫第二定律表明，沿任意闭合回路绕行一周，各部分电压的代数和等于零；运用基尔霍夫定律求解电路参数时，需要预先设定电压和电流的参考方向。基尔霍夫定律既适用于直流电路，也适用于交流电路，因此D项“基尔霍夫定律只适用于直流电路的计算，不适用于交流电路的计算”的说法不正确，故选D。 2. 在一个复杂电路中，有n个节点和b条支路，能列出独立的 KCL 方程数为（ ） A. n - 1 B. b - 1 C. n D. b 【答案】A 【解析】对于n个节点的电路，可列出n - 1个独立的 KCL 方程，所以选 A。 3. 如图所示的两个电网网络、它们之间有三条导线连接，流过各条导线的电流参考方向已选定，某同学测得流过第一条导线的电流2 A，流过第二条导线的电流4A，则流过第三条导线的电流应该是（ ） A. 2 A B. 4 A C. -2 A D. -4 A 【答案】A 4. 基尔霍夫第一定律表明（ ） A. 流过任何处的某一电流为零 B. 流过任一节点的某一电流为零 C. 流过任一节点的各支路电流的代数和为零 D. 流过任一回路的某一电流为零 【答案】C 【解析】基尔霍夫第一定律又称节点电流定律，表明在任一节点处，流入节点的电流代数和等于流出节点的电流代数和，即各支路电流的代数和为零，因此选C。 5. 基尔霍夫电压定律（KVL）适用于（ ） A. 闭合回路 B. 节点 C. 支路 D. 整个电路 【答案】A 【解析】基尔霍夫电压定律是针对闭合回路而言，沿闭合回路各段电压代数和为零，所以选 A。 6. 支路电流法中，独立电压方程的列写依据是（ ） A. 欧姆定律 B. 基尔霍夫电流定律（KCL） C. 基尔霍夫电压定律（KVL） D. 电阻定律 【答案】C 【解析】支路电流法中，独立电压方程是根据基尔霍夫电压定律列写的，因此选C。 7. 如图所示，A、B两点间的电压UAB等于（ ） A. -46V B. 34V C. -24V D. 46 V 【答案】A 【解析】根据KVL定律，列式可得0，可得46V。故选A 8. 某复杂直流电路有 5 条支路、3 个节点，用支路电流法求解时需列回路方程的个数为（ ） A. 2​ B. 3​ C. 4​ D. 5​ 【答案】B 【解析】具有n个节点、b条支路的电路，独立回路数为b−n+1。本题中独立回路数为5−3+1=3，因此需列3个回路方程，选B。 9. 对于有 3 条支路、2 个节点的电路，支路电流法需列写的方程总数为（ ） A. 2 个 B. 5 个 C. 4 个 D. 3 个 【答案】D 【解析】支路电流法需要列写的方程总数等于支路数。本题有3条支路，因此需列写3个方程，其中包括1个独立节点方程和2个独立回路方程，故选D。 10. 如图所示，电源电动势，内电阻不计，，则a、b两点间的电压是（ ） A. 0V B. -3V C. -9V D. 3V 【答案】C 【解析】因为ab之间断路，所以R3上没有电流。 在E1、R1、R2 组成的回路中，根据欧姆定律 在E2、R2、ab和R3组成的回路中，根据KVL:E2+9V。 11. 运用戴维南定理求解某支路电流时，等效电源的电动势等于该支路______时的端电压（ ）。​ A. 短路​ B. 开路​ C. 接入额定电阻​ D. 接入任意电阻​ 【答案】B 【解析】戴维南等效电源的电动势等于有源二端网络的开路电压，即负载支路开路时的端电压，因此选B。 12. 求戴维南等效电阻时，网络内的电流源应（ ） A. 保留不变 B. 短路 C. 开路（电流为 0） D. 替换为电压源 【答案】C 【解析】求戴维南等效电阻时，应将独立电流源置零。理想电流源置零相当于开路，因此选C。 13. 某电源开路电压为120V，短路电流为2A，则负载从该电源获得的最大功率是（ ） A. 240W B. 600W C. 100W D. 60W 【答案】D 【解析】戴维南等效电阻为U开路/I短路=120/2=60Ω。最大功率传输时，负载电阻等于等效电阻，最大功率为U开路^{2}/(460W，因此选D。 14. 在如图所示的电路中，该二端网络的戴维宁等效电路的和分别为（ ） A. ， B. ， C. ， D. ， 【答案】A 【解析】由戴维宁定理可知，等效电路的，等效电路的内阻等于电流源用开路代替，电压源用短路代替时，网络两端的等效电阻，此时，故A正确。 15. 一含源二端网络，测得其开路电压为100V，短路电流为10A。当外接10Ω负载电阻时，负载电流为（ ） A. 10A B. 5A C. 20A D. 15A 【答案】B 【解析】含源二端网络的戴维南等效电阻为U开路/I短路=100/10=10Ω。接入10Ω负载时，负载电流I=U开路/(5A，因此选B。 16. 在叠加定理中，当计算某一电源单独作用时，其他电流源应（ ） A. 短路​ B. 开路 C. 保持不变 D. 改为电压源 【答案】B 【解析】在叠加定理中，计算某一电源单独作用时，其他独立电流源应置零，理想电流源置零相当于开路，因此选B。 17. 如图所示，N为有源线性二端网络，S在位置1时电流表读数为1A，S在位置2时电压表读数为4V，则S在位置3时，电路中电流I为（ ） A. 1A B. —1A C. 0.5A D. -0.5A 【答案】D 18. 下列设备中，一定是电源的为（ ） A. 蓄电池 B. 电视机 C. 节能灯 D. 发电机 【答案】D 【解析】发电机：是将其他形式的能源转换为电能的设备，比如水力发电机将水能转化为电能，火力发电机将热能转化为电能等，是典型的电源，能为电路提供电能。 19. 测定电源电动势和内阻时，绘制的 U-I 图像中，纵轴截距表示（ ） A. 电源内阻 B. 外电路电阻 C. 短路电流 D. 电源电动势 【答案】D 【解析】电源端电压与输出电流的关系为 U=E−Ir。绘制 U-I 图像时，令电流 I=0，则端电压 U=E，因此纵轴截距表示电源电动势，选D。 20. 理想电流源的特点是（ ） A. 端电压恒定，输出电流随外电路变化 B. 输出电流恒定，端电压随外电路变化 C. 端电压和输出电流均恒定 D. 端电压和输出电流均随外电路变化 【答案】B 【解析】理想电流源能够向外电路提供恒定电流，其端电压由外电路决定并可随外电路变化，因此选B。 二、简答题（本大题共5小题，每题3分，共15分） 21. 简述什么是基尔霍夫电流定律 【答案】在任何时刻，电路中流入任一节点中的电流之和，恒等于从该节点流出的电流之和。 【解析】基尔霍夫电流定律指出，在任一时刻，流入电路中任一节点的电流之和等于从该节点流出的电流之和，即节点处电流的代数和为零。该定律本质上是电荷守恒定律在电路节点处的体现。 22. 在应用戴维宁定理求解复杂电路时，应注意什么？ 【答案】（1）等效电源电动势的方向与有源二端网络开路时的端电压极性一致。 （2）等效电源只对外电路等效，对内电路不等效。 【解析】应用戴维宁定理时，等效电源的电动势方向应与有源二端网络开路电压的极性一致；等效内阻应按有源二端网络内部电源置零后的无源网络求得。戴维宁等效电路只保证外部端口的电压、电流关系与原有源二端网络相同，对网络内部结构和内部电流分布不作等效。 23. 在如图所示电路中，已知，，，，，，求通过，，的电流。 【答案】，， 【解析】解：如图3-27所示选取一参考点 通过的电流 根据回路电压方程求得通过的电流 根据回路电压方程求得通过的电流 代入数据整理得 所以，，，（方向与假定图中方向相反） 24. 利用戴维宁定理求解复杂电路的步骤是什么？ 【答案】（1）断开待求支路，将电路分为待求支路和有源二端网络两部分。 （2）求出有源二端网络两端点间的开路电压，即为等效电源的电动势。 （3）将有源二端网络中各电源置零后，将理想电压源用短路代替，理想电流源用开路代替。计算无源二端网络的等效电阻，即为等效电源的内阻。 （4）将等效电源电动势和等效内阻与待求支路连接，形成单回路电路，根据已知条件求解。 【解析】应用戴维宁定理时，首先断开待求支路，将电路分为待求支路和有源二端网络两部分。其次，求有源二端网络两端的开路电压Uab，作为等效电源电动势E0。然后将有源二端网络中的独立电压源置零并用短路代替，将独立电流源置零并用开路代替，求所得无源二端网络的等效电阻R0。最后用E0串联R0的戴维宁等效电路替代有源二端网络，并与待求支路连接成单回路，根据已知条件求出待求支路的电流或电压。 25. 电压源与电流源等效变换的条件是什么？ 【答案】电压源与电流源等效变换的条件是或，且。 【解析】电压源与电流源进行等效变换时，二者必须具有相同的外部连接端口，并且对外端口呈现相同的电压、电流关系。电压源的电动势E应等于电流源电流IS与并联电阻RO的乘积，即E=ISRO；两种等效电路中的电阻值必须相同，即RO=r。因此也可写为IS=E/r。电压源通常表示为理想电压源串联电阻，电流源通常表示为理想电流源并联电阻。 三、计算题（本大题共3小题，每题5分，共15分） 26. 在直流电路中，节点 P 通过电阻 与 12 V 电压源相连， 为 2 Ω；节点 P 通过电阻 与 6 V 电压源相连， 为 4 Ω；负载电阻 为 6 Ω，并接在节点 P 与参考节点之间。两电压源的负极均接参考节点。规定 、 的正方向均由电压源正极经电阻流向节点 P， 的正方向由节点 P 流向参考节点。求：（1）节点 P 的电压；（2）各支路电流 、 和 ；（3）验证节点 P 是否满足基尔霍夫电流定律。 【答案】（1）节点 P 的电压为 90/11 V，约为 8.18 V。（2） 为 21/11 A，约为 1.91 A； 为 −6/11 A，约为 −0.55 A； 为 15/11 A，约为 1.36 A。 为负值，表示实际电流方向与规定方向相反。（3）＋ 为 15/11 A，等于 ，节点 P 满足基尔霍夫电流定律。 【解析】设节点电压为U，按规定方向列KCL：(12−U)/2+(6−U)/4=U/6，解得U=90/11 V≈8.18 V。故11 A，11 A，11 A。为负表示实际方向相反，且，满足KCL。 27. 已知电路如图所示，其中 。试用支路电流法，求电流和电阻两端的电压。 【答案】I3=2A，U3=72V 【解析】由KCL得： 由KVL得：，， 代入已知，联立方程式求解： I1=-1A，I2=3A，I3=2A （V） 28. 某直流电路的节点 P 通过 接到 18 V 理想电压源正极， 为 3 Ω；节点 P 通过 接节点 Q， 为 6 Ω；节点 Q 通过 接参考节点， 为 3 Ω；节点 Q 通过 接到 6 V 理想电压源正极， 为 3 Ω。负载电阻 为 6 Ω，接在节点 P 与参考节点之间。求：（1）拆除负载电阻后，利用戴维宁定理求负载端的戴维宁电压 和戴维宁电阻 ；（2）接回负载电阻后，求负载电流 和负载电压 ；（3）利用叠加定理分别计算 18 V 电源和 6 V 电源单独作用时的负载电流，并验证叠加结果。 【答案】（1）拆除负载后， 为 96/7 V，约为 13.71 V。将两个独立电压源短路， 为 3∥[6＋(3∥3)]，即 15/7 Ω，约为 2.14 Ω。（2） 为 ＋，即 (96/7)/(15/7＋6)，结果为 32/19 A，约为 1.68 A； 为 ，结果为 192/19 V，约为 10.11 V。（3）仅 18 V 电源作用时， 为 30/19 A；仅 6 V 电源作用时， 为 2/19 A。两者代数相加，＋ 为 32/19 A，与（2）相同。 【解析】拆除负载列节点方程，得7 V。电源置零后，∥[6+(3∥3)]=15/7 Ω。接入6 Ω负载，19 A，19 V。分别保留18 V、6 V电源，得19 A、19 A，二者相加为32/19 A，验证叠加定理。 四、综合应用题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 29. 某直流供电柜采用两个实际电压源并联向负载供电。电源1的电动势为 ，内阻为 ；电源2的电动势为 ，内阻为 ；负载电阻为 。设负载端电压为 ，两电源向负载供电的电流方向为正。（1）利用基尔霍夫电流定律，计算负载端电压 、两电源支路电流 及负载电流 。（2）根据计算结果判断两个电源的工作状态，并说明电源2是否处于充电状态。（3）分别将两个实际电压源等效为电流源模型，写出等效电流源的电流值及并联电阻值。 【答案】（1）根据节点电流定律，\[\frac{E1-U}{r1}+\frac{E2-U}{r2}=\frac{U}{R}\]\[\frac{24-U}{2}+\frac{12-U}{1}=\frac{U}{6}\]解得 。因此，，，。（2）电源1向负载输出 ；电源2支路电流实际方向与设定方向相反，电源2吸收 ，处于充电状态。（3）电源1等效为 电流源并联 电阻；电源2等效为 电流源并联 电阻。 【解析】由KCL列式：(24−U)/2+(12−U)=U/6，得U=14.4 V； A，2.4 A，I=2.4 A，且I。电源1放电供电，电源2因电流反向而吸收功率、处于充电状态。按诺顿变换，Is=E/r，故两电源均为12 A电流源，分别并联2 Ω、1 Ω电阻，方向由负端指向正端。 30. 某直流控制装置的负载电阻 接在端口 之间， 为参考节点。电源1为 的理想电压源，经电阻 接到端口 ；电源2为 的理想电压源，经电阻 接到端口 ；另有电阻 直接接在端口 之间。两电源正端均通过相应电阻接向端口 。（1）应用叠加定理，分别计算电源1单独作用和电源2单独作用时负载电流，并求两电源共同作用时的负载电流。（2）利用戴维宁定理求端口 左侧网络的戴维宁等效电压 和等效电阻 ，再计算负载电流。（3）比较两种方法所得结果，并说明应用叠加定理时应如何处理不工作的理想电压源。 【答案】（1）电源1单独作用时，将电源2短路：\[U1=\frac{18/3}{1/3+1/3+1/6+1/6}=6\ V\]\[IL1=\frac{U1}{RL}=\frac{6}{6}=1\ A\]电源2单独作用时，将电源1短路：\[U2=\frac{6/3}{1/3+1/3+1/6+1/6}=2\ V\]\[IL2=\frac{U2}{RL}=\frac{2}{6}=0.333\ A\]共同作用时，。（2）去掉负载后，\[Uth=\frac{18/3+6/3}{1/3+1/3+1/6}=9.6\ V\]将两个理想电压源短路，\[Rth=3\parallel3\parallel6=1.2\ Ω\]所以，\[IL=\frac{Uth}{Rth+RL}=\frac{9.6}{1.2+6}=1.333\ A\]（3）两种方法所得负载电流相同，均为 。叠加定理中，不工作的理想电压源应短路处理，其串联电阻仍保留。 【解析】叠加时将不工作的理想电压源短路但保留串联电阻。电源1、2单独作用时，端口电压分别为6 V、2 V，故IL1=1 A、IL2=1/3 A，共同作用IL=4/3 A。拆除负载得 V；电源置零得∥3∥6=1.2 Ω，故IL=9.6/(1.2+6)=4/3 A，两种方法一致。 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 $ 山东省（春季高考）机械类 《电工技术基础与技能》（高教版·第4版） 复杂直流电路（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、单项选择题（本大题共20小题，每题3分，共60分） 1. 下列关于基尔霍夫定律的说法中，不正确的是（ ） A. 对于电路中的任一节点，在任意瞬间，流入该节点的电流之和等于流出该节点的电流之和 B. 沿电路中任意闭合回路绕行一周，各部分电压的代数和等于零 C. 运用基尔霍夫定律求解电路参数时必须预先设定电压和电流的参考方向 D. 基尔霍夫定律只适用于直流电路的计算，不适应交流电路的计算 2. 在一个复杂电路中，有n个节点和b条支路，能列出独立的 KCL 方程数为（ ） A. n - 1 B. b - 1 C. n D. b 3. 如图所示的两个电网网络、它们之间有三条导线连接，流过各条导线的电流参考方向已选定，某同学测得流过第一条导线的电流2 A，流过第二条导线的电流4A，则流过第三条导线的电流应该是（ ） A. 2 A B. 4 A C. -2 A D. -4 A 4. 基尔霍夫第一定律表明（ ） A. 流过任何处的某一电流为零 B. 流过任一节点的某一电流为零 C. 流过任一节点的各支路电流的代数和为零 D. 流过任一回路的某一电流为零 5. 基尔霍夫电压定律（KVL）适用于（ ） A. 闭合回路 B. 节点 C. 支路 D. 整个电路 6. 支路电流法中，独立电压方程的列写依据是（ ） A. 欧姆定律 B. 基尔霍夫电流定律（KCL） C. 基尔霍夫电压定律（KVL） D. 电阻定律 7. 如图所示，A、B两点间的电压UAB等于（ ） A. -46V B. 34V C. -24V D. 46 V 8. 某复杂直流电路有 5 条支路、3 个节点，用支路电流法求解时需列回路方程的个数为（ ） A. 2​ B. 3​ C. 4​ D. 5​ 9. 对于有 3 条支路、2 个节点的电路，支路电流法需列写的方程总数为（ ） A. 2 个 B. 5 个 C. 4 个 D. 3 个 10. 如图所示，电源电动势，内电阻不计，，则a、b两点间的电压是（ ） A. 0V B. -3V C. -9V D. 3V 11. 运用戴维南定理求解某支路电流时，等效电源的电动势等于该支路______时的端电压（ ）。​ A. 短路​ B. 开路​ C. 接入额定电阻​ D. 接入任意电阻​ 12. 求戴维南等效电阻时，网络内的电流源应（ ） A. 保留不变 B. 短路 C. 开路（电流为 0） D. 替换为电压源 13. 某电源开路电压为120V，短路电流为2A，则负载从该电源获得的最大功率是（ ） A. 240W B. 600W C. 100W D. 60W 14. 在如图所示的电路中，该二端网络的戴维宁等效电路的和分别为（ ） A. ， B. ， C. ， D. ， 15. 一含源二端网络，测得其开路电压为100V，短路电流为10A。当外接10Ω负载电阻时，负载电流为（ ） A. 10A B. 5A C. 20A D. 15A 16. 在叠加定理中，当计算某一电源单独作用时，其他电流源应（ ） A. 短路​ B. 开路 C. 保持不变 D. 改为电压源 17. 如图所示，N为有源线性二端网络，S在位置1时电流表读数为1A，S在位置2时电压表读数为4V，则S在位置3时，电路中电流I为（ ） A. 1A B. —1A C. 0.5A D. -0.5A 18. 下列设备中，一定是电源的为（ ） A. 蓄电池 B. 电视机 C. 节能灯 D. 发电机 19. 测定电源电动势和内阻时，绘制的 U-I 图像中，纵轴截距表示（ ） A. 电源内阻 B. 外电路电阻 C. 短路电流 D. 电源电动势 20. 理想电流源的特点是（ ） A. 端电压恒定，输出电流随外电路变化 B. 输出电流恒定，端电压随外电路变化 C. 端电压和输出电流均恒定 D. 端电压和输出电流均随外电路变化 二、简答题（本大题共5小题，每题3分，共15分） 21. 简述什么是基尔霍夫电流定律 22. 在应用戴维宁定理求解复杂电路时，应注意什么？ 23. 在如图所示电路中，已知，，，，，，求通过，，的电流。 24. 利用戴维宁定理求解复杂电路的步骤是什么？ 25. 电压源与电流源等效变换的条件是什么？ 三、计算题（本大题共3小题，每题5分，共15分） 26. 在直流电路中，节点 P 通过电阻 与 12 V 电压源相连， 为 2 Ω；节点 P 通过电阻 与 6 V 电压源相连， 为 4 Ω；负载电阻 为 6 Ω，并接在节点 P 与参考节点之间。两电压源的负极均接参考节点。规定 、 的正方向均由电压源正极经电阻流向节点 P， 的正方向由节点 P 流向参考节点。求：（1）节点 P 的电压；（2）各支路电流 、 和 ；（3）验证节点 P 是否满足基尔霍夫电流定律。 27. 已知电路如图所示，其中 。试用支路电流法，求电流和电阻两端的电压。 28. 某直流电路的节点 P 通过 接到 18 V 理想电压源正极， 为 3 Ω；节点 P 通过 接节点 Q， 为 6 Ω；节点 Q 通过 接参考节点， 为 3 Ω；节点 Q 通过 接到 6 V 理想电压源正极， 为 3 Ω。负载电阻 为 6 Ω，接在节点 P 与参考节点之间。求：（1）拆除负载电阻后，利用戴维宁定理求负载端的戴维宁电压 和戴维宁电阻 ；（2）接回负载电阻后，求负载电流 和负载电压 ；（3）利用叠加定理分别计算 18 V 电源和 6 V 电源单独作用时的负载电流，并验证叠加结果。 四、综合应用题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 29. 某直流供电柜采用两个实际电压源并联向负载供电。电源1的电动势为 ，内阻为 ；电源2的电动势为 ，内阻为 ；负载电阻为 。设负载端电压为 ，两电源向负载供电的电流方向为正。（1）利用基尔霍夫电流定律，计算负载端电压 、两电源支路电流 及负载电流 。（2）根据计算结果判断两个电源的工作状态，并说明电源2是否处于充电状态。（3）分别将两个实际电压源等效为电流源模型，写出等效电流源的电流值及并联电阻值。 30. 某直流控制装置的负载电阻 接在端口 之间， 为参考节点。电源1为 的理想电压源，经电阻 接到端口 ；电源2为 的理想电压源，经电阻 接到端口 ；另有电阻 直接接在端口 之间。两电源正端均通过相应电阻接向端口 。（1）应用叠加定理，分别计算电源1单独作用和电源2单独作用时负载电流，并求两电源共同作用时的负载电流。（2）利用戴维宁定理求端口 左侧网络的戴维宁等效电压 和等效电阻 ，再计算负载电流。（3）比较两种方法所得结果，并说明应用叠加定理时应如何处理不工作的理想电压源。 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 $