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电工基础四版习题册答案第一章+电路基础知识


第一章 电路基础知识
§1—1 电流和电压 一、填空题
1.电流流通的路径称为电路,通常电路是由电源、导线、负载和开关组成。 2.习惯上规定正电荷移动的方向为电流的方向,因此,电流的方向实际上与电 子移动的方向相反。 3.金属导体中自由电子的定向移动方向与电流方向相反。 4.电流分直流和交流两大类,凡电流的大小和方向都随时间的变化而变化的电 流称为交流电流,简称交流;凡大小和方向恒定不变的电流称为直流电流,简称 直流。 5.若 3 min 通过导体横截面的电荷量是 1.8 C,则导体中的电流是 0.01A。 6.测量电流时,应将电流表串联接在电路中,使被测电流从电流表的正(+)接 线柱流进,从负(-)接线柱流出;每个电流表都有一定的测量范围,称为电流 表的量程。 7.电压是衡量电场力做功能力的物理量;电动势表示电源将正电荷从电源负极 经电源内部移到正极的能力。 8.电路中某点与参考点的电压即为该点的电位,若电路中 a、b 两点的电位分别 为 Ua、Ub,则 a、b 两点间的电压 Uab=Ua-Ub;U ba= Ub- Ua。 9.参考点的电位为 0,高于参考点的电位取正值,低于参考点的电位取负值。 10.电动势的方向规定为在电源内部由负极指向正极。 11.测量电压时,应将电压表和被测电路并联,使电压表接线柱的正负和被测两 点的电位一致。 12.如图 1—1 所示,电压表的 a 应接电阻的 C 端,b 应接电阻的 d 端。电流表 的 a 应接电阻的 c 端。

二、判断题
1.导体中的电流由电子流形成,故电子流动的方向就是电流的方向。 (×) 2.电源电动势的大小由电源本身性质所决定,与外电路无关。 3.电压和电位都随参考点的变化而变化。 4.我们规定自负极通过电源内部指向正极的方向为电动势的方向。 (√) (×) (√)

三、问答题
1.电路主要由哪些部分组成?它们的主要功能是什么? 答:电路主要由电源、负载、导线和开关组成。电源是提供电能的装置;负载是 实现电路功能的装置。导线是在电路中起连接作用。开关是控制装置。 2.简述电压、电位、电动势的区别。电源内部电荷移动和电源外部电荷移动的 原因是否一样?

答:电压反映的是电场力在两点之间做功的多少,与参考点的位置无关。电位反 映的是某点与参考点的电压, 与参考点的位置有关。电动势反映的是其他形式的 能转换为电能的能力。电源内部电荷移动和电源外部电荷移动的原因不一样。 3.什么是电流?电路中存在持续电流的条件是什么? 答:电流是电荷定向移动形成的。电路中存在持续电流的条件是:电源电动势不 为〇,且电路闭合。 4.用电流表测量电流时,有哪些注意事项? 答:(1)对交、直流电流应分别使用交流电流表和直流电流表测量。 (2)电流表必须串接到被测量的电路中。 (3)电流必须从电流表的正端流入负端流出。 (4)选择合适的量程。

四、计算题
1.在 5 min 内,通过导体横截面的电荷量为 3.6 C,则电流是多少安?合多少毫 安? 解: I=Q/t=3.6/(5×60)=0.012(A)=12mA 答:电流是 0.012 安,合 12 毫安。 2. 在图 1--2 中, 当选 c 点为参考点时, 已知: Ua=-6 V, Ub=-3 V, Ud=-2 V, Ue=-4 V。求 Uab、Ucd 各是多少?若选 d 点为参考点,则各点电位各是多少? 解:选 c 点参考点时 Uc=0V Uab= Ua- Ub=(-6)-(-3)=-3V Ucd= Uc – Ud =0-(-2)=2V Ubd= Ub – Ud =(-3)-(-2)=-1V Ued= Ue – Ud =(-4)-(-2)=-2V 选 d 点为参考点 Ud=0 运用电压不随参考点变化的特点 Ucd= Uc – Ud = Uc –0=2V Uc=2V

∵Ubd= Ub – Ud = Ub –0=-1V ∴Ub=-1V ∵Ued= Ue – Ud = Ue –0=-2V ∴Ue=-2V ∵Uab= Ua – Ub = Ua –(-1)=-3V ∴Ua=-4V

答: Uab=-3V,Ucd=2V 当选 d 点为参考点时 Ua=-4V,Ub=-1V,Uc=2V,Ud=0, Ue=-2V。

§1—2 电 一、填空题



1.根据导电能力的强弱,物质一般可分为导体、半导体和绝缘体。 2.导体对电流的阻碍作用称为电阻。 3.均匀导体的电阻与导体的长度成正比,与导体的横截面积成反比,与材料性 质有关,而且还与环境温度有关。 4.电阻率的大小反映了物质的导电能力,电阻率小说明物质导电能力强,电阻 率大说明物质导电能力弱。 5.电阻率的倒数称为电导,它表示电流通过的难易程度,其数值越大,表示电 流越容易通过。

6.一般来说,金属的电阻率随温度的升高而增大,硅等纯净半导体和绝缘体的 电阻率则随温度的升高而减小。

二、选择题
1.一根导体的电阻为 R,若将其从中间对折合并成一根新导线,其阻值为( C )。 A.R/2 C.R/4 B.R D.R/8

2.甲乙两导体由同种材料做成,长度之比为 3:5,直径之比为 2:1,则它们的 电阻之比为( B )。 A .12:5 C.7:6 B.3:20 D.20:3

3.制造标准电阻器的材料一定是( D )。 A.高电阻率材料 C.高温度系数材料 B.低电阻率材料 D.低温度系数材料

4.导体的电阻是导体本身的一种性质,以下说法错误的是(C)。 A.和导体截面积有关 C.和环境温度无关 B.和导体长度有关

D.和材料性质有关

5.用万用表测量电阻的刻度,下列说法正确的是(C)。 A.刻度是线性的 B.指针偏转到最右端时,电阻为无穷大

C.指针偏转到最左端时,电阻为无穷大 D 指针偏转到中间时,电阻为无穷 大 6.关于万用表的使用方法,下列说法错误的是( A )。 A.在测量过程中,应根据测量量的大小拨动转换开关,为了便于观察,不 应分断电源 B.测量结束后,转换开关应拨到交流最大电压挡或空挡 C.测量电阻时,每换一次量程都应调一次零

三、问答题

1.根据物质导电能力的强弱,可分为哪几类?它们各有什么特点? 答:根据物质导电能力的强弱可分为导体、半导体和绝缘体三类。它们的特 点是导体电阻率小,容易导电。半导体导电能力介于导体和绝缘体之间。绝缘体 的电阻率大,不容易导电。 2.在温度一定的情况下,导体电阻的大小由哪些因素决定?写出导体电阻大 小的表达式。 答:在温度一定的情况下,导体电阻的大小由导体的材料、长度和横截面积 决定,其表达式为:R=ρ 3.用万用表测电阻时,应注意哪几点? 答:(1)准备测量电路中的电阻时应先切断电源,且不可带电测量。 (2)首先估计被测电阻的大小,选择适当的倍率挡,然后调零,即将两表 笔相触,旋动调零电位器,使指针指在零位。 (3)测量时双手不可碰到电阻引脚及表笔金属部分,以免接入人体电阻, 引起测量误差。 (4)测量电路中某一电阻时,应将电阻的一端断开。

四、计算题
一根铜导线长 l=2 000 m,截面积 S=2 mm2,导线的电阻是多少?(铜的电阻 率 ρ=1.75×108Ω ·m)若将它截成等长的两段,每段的电阻是多少?若将它拉长为 原来的 2 倍,电阻又将是多少? 解:

答:导线的电阻是 17.5Ω ,若将它截成等长的两段,每段的电阻是 8.75Ω , 若将它拉长为原来的 2 倍,电阻又将是 70Ω 。

§1--3 欧姆定律 一、填空
1.导体中的电流与这段导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比。 2.闭合电路中的电流与电源的电动势成正比,与电路的总电阻成反比。 3.全电路欧姆定律又可表述为:电源电动势等于内电压与外电压之和。 4.电源端电压随负载电流变化的关系称为电源的外特性。 5.电路通常有通路、开路(断路)和短路三种状态。 6.两个电阻的伏安特性如图 1-3 所示,则 Ra 比 Rb 大(大小),Ra=10Ω ,Rb=5 Ω。

7.如图 1-4 所示,在 U=0.5 V 处,R1=R2(>、=、<),其中 R1 是非线性电阻, R2 是线性电阻。

8.已知电炉丝的电阻是 44 Q,通过的电流是 5 A,则电炉所加的电压是 220V。 9.电源电动势 E=4.5 V,内阻 r=0.5Ω,负载电阻 R=4Ω,则电路中的电流 I=1A, 端电压 U=4V。

10.一个电池和一个电阻组成了最简单的闭合回路。当负载电阻的阻值增加到 原来的 3 倍时,电流变为原来的一半,则原来内、外电阻的阻值比为 1:1。 11.通常把通过小电流的负载称为小负载,把通过大电流的负载称为大负载。

二、判断题
1.导体的长度和截面都增大 1 倍,则其电阻值也增大 1 倍。 ( × ) 2.电阻两端电压为 10 V 时,电阻值为 10Ω;当电压升至 20 V,电阻值将变为 20Ω。 ( × ) (×)

3.导体的电阻永远不变。

4.当电源的内阻为零时,电源电动势的大小就等于电源端电压。 ( √ ) 5.当电路开路时,电源电动势的大小为零。 (× )

6.在通路状态下,负载电阻变大,端电压就变大。 ( √ ) 7.在短路状态下,端电压等于零。 (√)

8.在电源电压一定的情况下,电阻大的负载是大负载。( × ) 9.负载电阻越大,在电路中所获得的功率就越大。 ( × )

三、选择题
1.用电压表测得电路端电压为零,这说明( B )。 A.外电路断路 B.外电路短路 D.电源内电阻为零

C.外电路上电流比较小

2.电源电动势是 2 V,内电阻是 0.1Ω,当外电路断路时,电路中的电流和端电 压分别是( A )。 A.O、2 V C.20 A、O B.20 A、2 V D.0、0

3.上题中当外电路短路时,电路中的电流和端电压分别是( B )。 A.20 A、2 V B.20 A、O

C.0、2 V

D.0、0

四、计算题
1.有一灯泡接在 220 V 的直流电源上,此时电灯的电阻为 484Ω,求通过 灯泡的电流。 解:I=U/R=220/484=0.45(A) 答:通过灯泡的电流为 0.45A。 2.某太阳能电池板不接负载时的电压是 600μ V,短路电流是 30μ A,求这 块电池板的内阻。 解:

U=IR=300×10-3×5=1.5V 答:电池的端电压为 1.5V,内阻为 0.5Ω 。 4.如图 1—5 所示,已知 E=10 V,r=0.1Ω ,R=9·9Ω 。试求开关 S 在不同 位置时电流表和电压表的读数。 解:1)开关 S 在 1 位置时电路处于通路状态,电流表和电压表的读数为:

2)开关 S 在 2 位置时电路处于开路状态电流表和电压表的读数为: I=0(A) U=E=10(V)

3)开关 S 在 3 位置时电路处于短路状态电流表和电压表的读数为:
I=E/r=10/0.1=100(A) U=0(V)

答:开关 S 在不同位置时电流表和电压表的读数:1 位置 U=9.9V,I=1A;2 位置 U=10V,I=0A;3 位置 U=0V,I=100A。

5.某电源的外特性曲线如图 1—6 所示,求此电源的电动势 E 及内阻 r。 解:由 I=E/r+R 得 E=IR+Ir=U+Ir E=11+2r E=10+4r 解得:E=12V,r=0.5Ω 答:此电源的电动势 E=12V 及内阻 r=0.5Ω。 由图可得

五、实验题
图 1—7 所示为一个用电流表和电阻箱测定电池的电动势和内电阻的实验电 路,图中 R 是电阻箱电阻。(1)简要说明实验步骤,写出电动势 E 和内电阻 r 的 计算公式。(2)某同学在实验时记录了以下数据:第一次,R1=9.4Ω ,I1=0.2 A; 第二次,R2=4.4Ω ,I2=0.4 A。根据这些数据,计算电动势和内电阻的测量值。 (3)考虑一下,还可以设计出哪几种测量电动势和内电阻的方法?画出实验电路 图。 解:(1)实验步骤 1) 按图连接好电路, 将电阻箱电阻调节到一个特定值, 接通开关 s, 从电流表读出电流值后断开开关。 2) 将电阻箱电阻调节到另一个特定值,接通开关 s,从电流表读出 电流值后断开开关。

3)

(2) 根据实验数据计算:

(3)测量电动势和内电阻的实验电路图如 1-7-1 S 断开时从电压表读出的电压值就是电动势 E, s 闭合后测出电流, 根据电阻 R 的值,由 I=E/R+r 算出内阻 r

§1—4 电功和电功率 一、填空题
1.电流所做的功,简称电功,用字母 W 表示,单位是焦耳(J);电流在单位 时间内所做的功,称为电功率,用字母 P 表示,单位是瓦特(W)。 2.电能的另一个单位是度,它和焦耳的换算关系为 1 度=3.6×106J。 3.电流通过导体时使导体发热的现象称为电流的热效应,所产生的热量用字母 Q 表示,单位是焦耳(J)。 4. 电流通过一段导体所产生的热量与电流的平方成正比,与导体的电阻成正比, 与时间成正比。 5.电气设备在额定功率下的工作状态,叫做额定工作状态,也叫满载;低于额 定功率的额定状态叫轻载; 高于额定功率的工作状态叫过载或超载,一般不允许 出现过载。 6.在 4 s 内供给 6Ω 电阻的能量为 2 400 J,则该电阻两端的电压为 60V。 7.若灯泡电阻为 24Ω,通过灯泡的电流为 100 mA,则灯泡在 2 h 内所做的功是 1728J,合 4.8×10-4 度。 8.一个 220 V/100 W 的灯泡,其额定电流为 0.45A,电阻为 484Ω。

二、判断题
1.负载在额定功率下的工作状态叫满载。 (√) 2.功率越大的电器电流做的功越大。 (×)

3. 把 25 W/220 V 的灯泡接在 1 000 W/220 V 的发电机上时, 灯泡会烧坏。 (×) 4.通过电阻上的电流增大到原来的 2 倍时,它所消耗的功率也增大到原来的 2 倍。 (×) 5.两个额定电压相同的电炉,R1>R2,因为 P=I2R,所以电阻大的功率大。 ( × )

三、选择题
1.为使电炉上消耗的功率减小到原来的一半,应使( C )。 A.电压加倍 C.电阻加倍 B.电压减半 D.电阻减半

2.12 V/6 W 的灯泡,接入 6 v 电路中,通过灯丝的实际电流是( C )A。 A.1 C.0.25 B.0.5 D.0.125

3.220 V 的照明用输电线,每根导线电阻为 1Ω ,通过电流为 10 A,则 10 min 内可产生热量(B )J。 A.1×104 B.6×104 C.6×103 D.1×103

4.1 度电可供 220 V/40 W 的灯泡正常发光( D )h。 A.20 四、问答题 1.为什么灯在夜深人静时要比在晚上七、八点钟时亮? 答: 因为用户的照明灯具均为并联, 供电变压器的内阻 r 可以认为不变, 由 U=E-Ir 可知,在晚上七、八点钟为用电高峰,电流 I 最大,则 U 最小,由 P=U2/R,并 B.40 C.45 D. 25

联灯泡的实际功率减小,亮度降低。而在夜深人静时,用电低峰,电流较小, 变压器端电压较高,并联灯泡的实际功率增大,亮度就高。 2.有人说“电流大功率就大”,这种说法正确吗?试举出一个例子证明。 答:不准确。因为 P=UI 当 I 很大时,U 却很小,则 P 也不大。如电流互感器。 五、计算题 1.一个电阻为 1 210Ω 的电烙铁,接在 220 V 的电源上,使用 2 h 能产生多少热 量? 解:

答:使用 2 h 能产生 2.88×105 热量

2.如图 1—8 所示,E=220 V,负载电阻 R 为 219Ω ,电源内阻 r 为 1Ω ,试求: 负载电阻消耗的功率 P 负、电源内阻消耗的功率 P 内及电源提供的功率 P。

3.两个长度相同且均由圆截面铜导线制成的电阻器,接在相同的电压上,已知 一种铜导线的直径为另一种铜导线直径的 2 倍,试求两个电阻器所消耗的功率 比。 解:

答:两个电阻器所消耗的功率比 4:1。 4.如图 1—9 所示,灯 HLl 的电阻为 5Ω ,HL2 的电阻为 4Ω ,S1 合上时灯泡 HLl 的功率为 5 W,S1 分断、S2 合上时灯泡 HL2 的功率为 5.76 W,求 E 和 r0。 解:

5.一电解槽两极间的电阻为 0.1Ω ,若在两极间加 25 V 的电压,通过电解槽的 电流为 10 A,求:(1)1 min 内,电解槽共从电路吸收多少电能?(2)其中转化为热 能的电能有多少? 解:电解槽共从电路吸收电能 W=UIt=25×10×1×60=15000(J)

其中转化为热能的电能有 Q=I2Rt=102×0.1×1×60=600(J) 答: 1 min 内, 电解槽共从电路吸收 15000J 电能, 其中转化为热能的电能有 600J


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