第十二章 电能 能量守恒定律精选试卷测试卷 （word 版，含解析）
一、第十二章 电能 能量守恒定律实验题易错题培优（难）
1．某实验小组要测量干电池组(两节)的电动势和内阻，实验室有下列器材： A 灵敏电流计G (量程为0~10mA ，内阻约为100Ω) B 电压表V （量程为0~3V ，内阻约为10kΩ) C ．电阻箱R 1(0~999.9Ω)
D ．滑动变阻器R 2(0~10Ω，额定电流为1A) E.旧电池2节 F.开关、导线若干
(1)由于灵敏电流计的量程太小，需扩大灵敏电流计的量程．测量灵敏电流计内阻的电路如图甲所示，调节R 2和电阻箱，使得电压表示数为2.00V ，灵敏电流计示数为4.00mA ，此时电阻箱接入电路的电阻为398.3Ω，则灵敏电流计内阻为___________Ω(保留一位小数)． (2)为将灵敏电流计的量程扩大为100mA ，该实验小组将电阻箱与灵敏电流计并联，则应将电阻箱R 1的阻值调为___________Ω(保留三位有效数字)．
(3)把扩大量程后的电流表接入如图乙所示的电路，根据测得的数据作出G U I － (U 为电压表的示数，G I 为灵敏电流计的示数)图象如图丙所示则该干电池组的电动势E =___________V ，内阻r =___________Ω(保留三位有效数字)
【答案】101.7 11.3 2.910.01± 9.10.2± 【解析】 【分析】
（1）根据题意应用欧姆定律可以求出电流表内阻．
（2）把灵敏电流计改装成电流表需要并联分流电阻，应用并联电路特点与欧姆定律求出并联电阻阻值．
（3）由闭合电路欧姆定律确定出G U I -的关系式，结合图象求得E ，r ． 【详解】
（1）[1]灵敏电流计内阻：
13
2.00398.3101.74.0010g U R R I -=
-=-=?Ω
（2
）
[2]灵敏电流计满偏电流为10mA ，把它改装成100mA 的电流表，电流表量程扩大了10倍，并联电阻分流为90mA ，为电流计的9倍，由并联电路特点可知，并联电阻阻值：
101.7
11.39
9
g R R =
=
=并Ω （3）[3][4]电流表示数：10G I I =，由图示电路图可知，电源电动势：
10G E U Ir U I r =+=+
整理得：
()10G U E r I =-
由图示G U I -图象可知，电源电动势：E =2.91V ，图象斜率：
k =10r =3
2.91 2.00
911010
G U I -?-==?? 电源内阻：r =9.1Ω。 【点睛】
本题关键是明确实验的原理，明确各个部分联接关系，由部分电路欧姆定律与全电路欧姆定律分析求解，对于图象类问题要写出表达式进行分析．
2．用图甲中所示的电路测定一种特殊的电池的电动势和内阻，它的电动势E 约为8V ，内阻r 约为30Ω，已知该电池允许输出的最大电流为40mA ．为防止调节滑动变阻器时造成短路，电路中用了一个定值电阻充当保护电阻，除待测电池外，可供使用的实验器材还有:
A ．电流表A(量程0.05A ，内阻约为0.2Ω)
B ．电压表V(量程6V ，内阻20kΩ)
C ．定值电阻R 1(阻值100Ω，额定功率1W)
D ．定值电阻R 2(阻值200Ω，额定功率1W) E.滑动变阻器R 3(阻值范围0~10Ω，额定电流2A) F.滑动变阻器R 4(阻值范围0~750Ω，额定电流1A) G.导线和单刀单掷开关若干个
(1)为了电路安全及便于操作，定值电阻应该选___________；滑动变阻器应该选___________．(均填写器材名称代号)
(2)接入符合要求的实验器材后，闭合开关S ，调整滑动变阻器的阻值，读取电压表和电流
表的示数．取得多组数据，作出了如图乙所示的图线．根据图象得出该电池的电动势E 为___________V ，内阻r 为___________Ω．(结果均保留2位有效数字) 【答案】R 2 R 4 7.8 29 【解析】 【分析】
（1）应用欧姆定律求出电路最小电阻，然后选择保护电阻；根据电源内阻与保护电阻的阻值，选择滑动变阻器．
（2）电源的U -I 图象与纵轴交点的坐标值是电源的电动势，图象斜率的绝对值是电源内阻． 【详解】
（1）[1]为保护电源安全，电路最小电阻
8
Ω200Ω0.040
R =
=最小， 保护电阻阻值至少为
200Ω30Ω170Ω100Ω-=>，
则保护电阻应选定值电阻2R ；
[2]电源等效电阻（电源内阻与保护电阻之和）为200Ω，为进行多次实验，测出多组实验数据，滑动变阻器应选滑动变阻器4R ．
（2）[3]由电源U -I 图象可知，图象与纵轴的交点坐标值是7.8，则电源电动势E =7.8V ， [4]图象斜率
7.8
2290.034
U k I ?=
=≈Ω?， 电源内阻
222920029r k R =-=Ω-Ω=Ω．
3．现有一节干电池（电动势约为1.5V ，内阻约为0.30Ω），电压表V （量程为3V ，内阻约3kΩ）；电流表A （量程为0.6A ，内阻为0.70Ω），滑动变阻器R （10Ω，2A ），电键一个及导线若干。
(1) 为了更准确地测出电源电动势和内阻，某组同学用右图所示电路测得多组电压和电流值，得到如图所示的 U-I 图线，由图可得该电源电动势E =_______V ，内阻 r =_______Ω。（结果均保留两位小数）
(2)某小组在实验时，发现电流表坏了，于是不再使用电流表，仅用电阻箱R ′替换掉了滑动变阻器，电路图如右图所示。他们在实验中读出几组电阻箱的阻值R ′和电压表的示数U ，描绘出
11
-'
U R 的关系图像，得到的函数图像是一条直线。若该图像的斜率为k ，纵轴截距为b ，则此电源电动势E =_________，内阻r =__________。该组同学测得电源电动势E
测
_____E 真，内阻r 测_____r 真。(填“>”“＝”或“<”)。
【答案】1.48—1.50 0.30 1b K
b
＜ ＜ 【解析】 【详解】
（1）[1][2]．由图可得该电源电动势E =1.50V ，内阻
1.50 1.00
0.70 1.00.70.300.50
A U r R I ?-=
-=Ω-Ω=Ω-Ω=Ω?。 （2）[3][4]．由闭合电路欧姆定律：
'
E
I r R =
+ U =IR ＇；
联立变形得：
'
'
ER U r R
=+； 变形可得：
'111r U E R E
=?+ 又此式可知图中直线斜率
r k E
=
1b E =
， 解得：
1E b = k r b
=
[5][6]．将电压表内阻等效为电源的内阻，则电源内阻测量值
=
V V R r
r r R r <+测真
电源电动势测量值
=
V
V R E E E R r
<+测真 即该组同学测得电源电动势E 测 4．某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材： A ．被测干电池一节 B ．电流表A 1 :量程0?0. 6A ，内阻约为0.2 C ．电流表A 2:量程0?0.6A ，内阻为0.1 D ．电压表V 1:量程 0?3V ，内阻未知 E.电压表V 2 :量程0?15V ，内阻未知 F.滑动变阻器R 1:0?10，2A G.滑动变阻器R 2:0?100，1A H.开关、导线若干 伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差。在现有器材的条件下，为消除上述系统误差，尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。 （1）在上述器材中请选择适当的器材：电流表___, 电压表_____，滑动变阻器选______。（填写器材前的序号字母) （2）实验电路图应选择下图中的______(填“甲”或“乙”） （3）根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的U-I 图象。由此可知，干电池的电动势E =___V ，内电阻r =_____。（结果保留一位小数) 【答案】C D F 乙 1.5 0.9 【解析】 【详解】 (1)[2]干电池的电动势约为1.5V ，故为了读数准确，电压表应选择D ；[1]内阻较小，为了准确测量内阻，选择已知内阻的电流表C ；[3]滑动变阻器阻值较小有利于电表的数值变化，减小误差，故选F ； (2)[4]根据以上分析可知，电流表与电池串联，将电流表内阻等效为电源内阻，故电路图选择乙； (3)[5][6]根据闭合电路欧姆定律可得： 结合图象可得，。 5．小明利用如图所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻 （1）图中电流表的示数为__________A （2）调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数记录如下 请根据表中的数据，在答题卡的方格纸上作出U-I图线____________________． 由图线求得：电动势E=_________V，内阻r=_________________Ω． （3）实验时，小明进行了多次测量，花费了较长时间，测量期间一直保持电路闭合，其实从实验误差考虑，这样的操作不妥，因为__________________________________． 【答案】0.44 1. 60 （1. 58 ~ 1. 62 都算对） 1.2（1.18 ~1.26 都算对）干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大. 【解析】 【分析】 【详解】 （1）由题目表格测量数据知，电流表使用0.6A量程，所以读数为0.44A； （2）描点画图，如图所示；根据可得：电动势为E=1.6V；图线的斜率等于内阻r=1.2Ω； （3）干电池长时间使用后,电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大. 6．测定电源的电动势和内电阻的实验电路和U﹣I图象如图所示；请回答下列问题： (1)如图甲所示，在闭合开关之前为防止电表过载而移动滑动变阻器的滑动头P，应放在滑动变阻器__处（填“a”或“b”） (2)现备有以下器材： A．干电池1个 B．滑动变阻器（0～50 Ω） C．电压表（0～3 V） D．电压表（0～15 V） E.电流表（0～0.6 A） F.电流表（0～3 A） 其中电流表应选____，电压表应选____．（填字母代号） (3)如图乙是根据实验数据画出的U﹣I图象．由此可知这个干电池的电动势E=__V，内电阻r=__Ω． 【答案】a C E 1.5 0.75 【解析】 【分析】 【详解】 (1) 滑动变阻器采用限流接法，在闭合开关之前为防止电表过载，滑动变阻器的滑动触头P 应放在a处； (2)电源电动势大约1.5V，因此电压表选择量程为3V的比较合适，故电压表选择C， 由图乙可知，电路中的电流最大值为0.4A，因此电流表选择E； (3) 由图乙所示图象可知，电源的U-I图象与纵轴的交点坐标值是1.5，则电源电动势 E=1.5V， 图象中的斜率表示电源的内阻， 所以电源的内阻为 1.5 1.2 0.75 0.4 r - =Ω=Ω． 【点晴】 在选择电压表和电流表时要求在不超过量程的前提下偏转角度尽量大些，在满量程的2 3 左 右偏转最好，在U-I图象中纵坐标的截距代表的是电源的电动势，直线的斜率代表的是电源的内阻的大小． 7．为了测量一节干电池的电动势和内阻，某同学采用了伏安法，现备有下列器材：A．被测干电池一节 B．电流表A1，量程0～0.6 A，内阻r＝0.3 Ω C．电流表A2，量程0～0.6 A，内阻约为0.1 Ω D．电压表V1，量程0～3 V，内阻未知 E．电压表V2，量程0～15 V，内阻未知 F．滑动变阻器1,0～10 Ω，2 A G．滑动变阻器2,0～100 Ω，1 A H．开关、导线若干 伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差；在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻． (1)在上述器材中请选择适当的器材：______ (填写选项前的字母)； (2)实验电路图应选择下图中的______ (填“甲”或“乙”)； (3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的U－I图象，则干电池的电动势E ＝______V，内电阻r＝______Ω. 【答案】ABDFH 甲 1.5 0.7 【解析】 【详解】 (1)[1]本实验中必选的仪器有：A．被测干电池一节；H开关、导线若干；因电源电动势为1.5V，电流较小，为了读数准确，所以电流表应选择：量程0～0.6A，内阻0.3Ω的B；电压表选择D量程0～3V，滑动变阻器阻值较小有利于电表的数值变化，减小误差，故选F，故选ABDFH. (2)[2]因电流表的内阻已知，故实验电路图应选择图甲； (3)[3][4]根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的U－I图象，则干电池的电动势 E＝1.5V 内电阻 r＝1.5 1.0 0.5 - Ω－0.3Ω＝0.7Ω. 二、第十二章电能能量守恒定律选择题易错题培优（难） 8．将标有“110V，40W”小灯泡L1和“110V、100W”的小灯泡L2与一只滑动变阻器 （0﹣30Ω）组合接在220V的电压上，若让两个灯泡都能正常发光，则最省电的一种接法是（） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】 【分析】 在该电路中，既要保证两灯泡都正常发光，又要保证消耗的功率最小．运用排除法，先判断哪些电路不能正常发光，在正常发光的情况下，抓住整个电路消耗的功率等于各用电器消耗的功率之和求出总功率，取功率最小的电路． 【详解】 A．图中两个灯泡串联，总电压为220V，而电阻不等，故两个灯泡的电压不可能同时为110V，故A错误． D．标有“110V，40W”小灯泡额定电流为： 140W4 A 110V11 I==；标有“110V、100W”的小灯泡额定电流为： 2100W10 A 110V11 I==；而支路电流不可能大于干路电流，故D错误． BC．两幅图中小灯泡均正常发光，只要变阻器电功率最小即可，变阻器的电压均为 110V，B图中变阻器电流为两个灯泡的额定电流之和，而C图中的变阻器电流为两个灯泡的额定电流之差，故C图中变阻器的电流小，根据P=UI，C图中变阻器的功率最小；故B 错误，C正确． 故选C． 【点睛】 解决本题的关键知道在混联电路中，总功率等于各电阻消耗的功率之和，会根据功率的公式求出额定电流，判断灯泡能否正常发光． 9．2017年5月，被网友称为共享时代高大上的产物——共享汽车入驻金华，共享汽车全部是节能环保的电动汽车。下表为该型号汽车的部分技术参数，则下列说法正确的是（） A．电动机工作时把电能全部转化为机械能 B．该汽车最大续航里程约为350km C．当用220V电源对电池充电时，假设充电电流恒定，则充电电流约为10A D．该汽车在额定状态下以最高时速行驶，受到的阻力为420N 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 A．由于电路电阻以及阻力的存在，所以电动机工作时不可能把电能全部转化为机械能，故A错； ?，所以该汽车最大续航里程约为B．电池容量为22kWh，而耗电量为12kW h/100km 22 ?≈ 100km183km 12 故B错； C ．电池容量为 22kW h ?，充电时间为10h ，当用220V 电源对电池充电时，此时电流为 32210A 10A 22010 I ?==? 故C 对； D ．该汽车在额定状态下以最高时速行驶，受到的阻力为 34210N 1512N 1003.6 P f v ?=== 故D 错。 故选C 。 10．如图所示，电源的电动势为6V 、内阻为1Ω，R 是一个电阻箱，定值电阻R 2=4Ω、R 3= 10Ω，电容器C 的电容为5μF ，闭合开关S ，调节电阻箱R ，电路达到稳定状态后，下列说法正确的是 A ．当R 1的阻值增大时，电源的路端电压增大，流过R 3的电流减小 B ．当R 1的阻值增大时，电容器的电荷量将增大 C ．当R 1的电阻为6Ω时，电容器所带电荷量的大小为1×10-5C D ．当S 断开后，R 2中将出现瞬时电流，方向由a→b 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 A ．当R 1的阻值增大时，总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律可知，干路电流减小，内电压减小，电源的路端电压增大，则R 3两端电压增大，通过的电流增大；故A 错误。 B ．电容器两端的电压为电阻R 2两端电压，干路电流减小，通过R 3的电流增大，则流过R 2的电流减小，两端电压减小，电容器的电荷量Q =CU 减小；故B 错误。 C ．当R 1的电阻为6Ω时，则外电阻为5Ω，则路端电压为5V ，电阻R 2两端电压为2V ，电荷量 Q =CU =5×10-6×2C=1×10-5C 故C 正确。 D ．当S 断开时，电容器放电，左端为正极，R 2中将出现瞬时电流，方向由b →a ；故D 错误。 故选C 。 11．2019年1月3日，嫦娥四号月球探测器平稳降落在月球背面南极——艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑内，震惊了全世界。 嫦娥四号展开的太阳能电池帆板在有光照时，可以将光能转化为电能，太阳能电池板作为电源，其路端电压与干路电流的关系如图所示，则下列说法正确的是 （ ） A ．该电池板的电动势为2.80V B ．随着外电路电阻增大，其内阻逐渐增大 C ．外电路阻值为1k Ω时电源输出功率约为3.2W D ．外电路阻值为1k Ω时电源效率约为36% 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】 A ．电源的路端电压与干路电流的关系图像中，图线与纵轴的交点表示电动势，所以由图可知该电池板的电动势为2. 80V ， A 正确。 B ．随着外电路电阻增大，干路电流不断减小，由闭合电路欧姆定律E U Ir =+可知内阻 E U r I -= 如图所示， 外电路电阻12R R >，阻的伏安特性曲线与原路端电压与干路电流的图线分别交于P 1、P 2， 则 1 1 1 E U r I - = 指的是E与P1的斜率， 2 2 2 E U r I - = 指的是E与P2连线的斜率，可知12 r r <，B错误。 C．在原图中作出阻值为1kΩ的电阻的伏安特性曲线，如下图所示 与原图交于(1. 8V，1.8mA)，此交点即表示电阻的实际状态，所以电源输出功率约为 3 1. 78V 1.78mA 3.210W - ?≈? 故C错误。 D．此时电源的效率 1.78 64% 2.8 IU IE ==≈ η 故D错误。 故选A。 12．如图所示的电路中，R1、R2、R3分别是热敏电阻、可变电阻、光敏电阻，热敏电阻随着温度的升高电阻减小，光敏电阻随着光照的增强电阻减小，L1、L2是两个相同的灯泡，闭合电键K后，两个灯泡均能正当发光，电源的电动势、内阻恒定，过一会儿，发现两个灯泡都变亮了，可能原因是 A．对R3的光照变强了 B．环境的温度变高厂 C．可变电阻R2的阻值变大了 D．可变电阻R2的阻值变小了 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】 A.若对R 3的光照变强了，则3R 的阻值变小了，回路中的电流变大，则流过两个灯泡的电流也就变大，所以灯泡变亮．故A 正确； B. 环境的温度变高，则1R 电阻变小，由串反并同知L 1变亮、L 2变暗，故B 错误； C 、可变电阻2R 的阻值变大，由串反并同知，L 1变亮、L 2变暗，故C 错 D 、可变电阻2R 的阻值变小，由串反并同知，L 1变暗、L 2变亮，故D 错误； 综上所述本题答案是：A 13．如图，电路中定值电阻阻值R 大于电源内阻r ，开关K 闭合，将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表V 1、V 2、V 3的示数变化量的绝对值分别为ΔU 1、ΔU 2、ΔU 3，理想电流表示数变化量的绝对值为ΔI ，正确的是 A ．V 2的示数增大 B ．电源输出功率在增大 C ．ΔU 3＞ΔU 1＞ΔU 2 D ．ΔU 3与ΔI 的比值在减小 【答案】BC 【解析】 【详解】 理想电压表内阻无穷大，相当于断路．理想电流表内阻为零，相当短路，所以R 与变阻器串联，电压表123V V V 、、分别测量R 、路端电压和变阻器两端的电压．当滑动变阻器滑片向下滑动时，接入电路的电阻减小，电路中电流增大． A.根据闭合电路欧姆定律得：2V 的示数 2U E Ir =- I 增大，2U 减小，故A 错误； B. 电路中定值电阻阻值R 大于电源内阻r ，外电阻减小，电源输出功率在增大，故B 正确； D. 由闭合欧姆定律得： ()3U E I r R =-+ 解得 3 U R r I ?=+? 所以 3 U I ??不变，故D 错误； C.由闭合欧姆定律得： ()3 U I R r ?=?+ 2U Ir ?=? 1U IR ?=? 又定值电阻阻值R 大于电源内阻阻值r ，则312U U U ?>?>?，故C 正确． 14．A ，B 两块正对的金属板竖直放置，在金属板A 的内侧表面系一绝缘细线，细线下端系一带电小球（可视为点电荷）．两块金属板接在如图所示的电路中，电路中的R 1为光敏电阻（其阻值随所受光照强度的增大而减小），R 2为滑动变阻器，R 3为定值电阻．当R 2的滑片P 在中间时闭合电键S ，此时电流表和电压表的示数分别为I 和U ，带电小球静止时绝缘细线与金属板A 的夹角为θ．电源电动势E 和内阻r 一定，下列说法中正确的是（ ） A ．若将R 2的滑动触头P 向a 端移动，则θ变小 B ．若将R 2的滑动触头P 向b 端移动，则I 减小，U 减小 C ．保持滑动触头P 不动，用较强的光照射R 1，则小球重新达到稳定后θ变小 D ．保持滑动触头P 不动，用较强的光照射R 1，则U 变化量的绝对值与I 变化量的绝对值的比值不变 【答案】CD 【解析】 【分析】 【详解】 设金属板两端的电压为u ，距离为d ，小球质量为m 则tan uq mgd θ= ，滑动变阻器1R 是分压接法，可以分为4R ，5R 两部分，4R 与金属板串联，并和1R 并联，然后它们再与5R ， 3R 串联，电路图可以简如图所示，电压表测得是路端电压，电流表测得是电流总电流 I ．因为金属板不通电，可以将它和4R 看作 1R 两端的电压表．若将R 2的滑动触头P 向a 端移动，则5R 减小，总电阻减小，则总电流增大，即两端的电压增大，所以金属板两端的电压u 增大，由公式tan uq mgd θ= 得，θ增大，A 错误．将若将R 2的滑动触头P 向b 端移动时，5R 增大则总电阻增大，总电流I 减小，路端电压增大即U 增大，所以B 错误．当用较强的光照射时，减小，则总电阻减小，路端电压减小，总电流增大，可推出1R 两端电压减小即金属板两端的电压减小，由tan uq mgd θ=得 θ减小，C 正确． r E U E U I I --''==所以()()E U E U U r I I I ---?==-?''，D 正确． 15．如图所示的电路中，电源的电动势E 和内阻()0r r ≠保持不变，下列说法中正确的是（ ） A ．闭合电路中，电流总是从电势高的地方流向电势低的地方 B ．R 越大，路端电压越大 C ．R 越大，电源的输出功率越大 D ．R 阻值不同，电源的输出功率可能相同 【答案】BD 【解析】 【详解】 闭合电路中，电流在外电路是从电势高的地方流向电势低的地方，内电路是从低电势的地方流向高电势的地方，选项A 错误；根据闭合电路的欧姆定律E I R r =+，U =E -Ir 可知，R 越大，I 越小，则路端电压U 越大，选项B 正确；电源的输出功率 2 2 2 2 ()2E E P I R R r R r R r R === +++，可知当2r R R =时，即R =r 时电源的输出功率最大，可知当电阻R 从R =r 增大或减小时，输出功率均减小，即R 越大，电源的输出功率不一定 越大，选项C 错误；当输出功率相同时满足：22 1212 r r R R R R +=+，化简可得212r R R =， 即满足2 12r R R =时，电源的输出功率相同，选项D 正确。 16．如图所示的电路中，E 为电源，其内阻为r ，L 为小灯泡(其灯丝电阻可视为不变)，R 1、R 2为定值电阻，R 3为光敏电阻，其阻值大小随所受照射光强度的增大而减小，V 为理想电压表．若将照射R 3的光的强度减弱，则 A ．电压表的示数变大 B ．小灯泡变暗 C ．通过R 2的电流变大 D ．电源内阻消耗的功率变大 【答案】BC 【解析】 【详解】 若将照射R 3的光的强度减弱，可知其电阻增大，所以外电路的总电阻增大。 A ．根据闭合电路欧姆定律可知， E U Ir =+外 外电路总电阻增大，干路电流减小，R 1在干路上，所以其电压减小，因此电压表示数减小，A 错误 BC ．因为干路电流减小，所以路端电压增大，R 1和R 2的电压之和等于路端电压，所以R 2的电压增大，因此流过R 2的电流增大，又R 2和L 的电流之和减小，所以L 的电流必然减小，因此灯泡变暗，BC 都正确 D ．内阻上消耗的功率 2r P I r = 因为干路电流减小，所以D 错误 17．如图所示的电路，R 1、R 2是两个定值电阻，R′是滑动变阻器，R 3为小灯泡，电源内阻为r ．开关闭合后，当滑动变阻器触头P 向上移动时（ ） A ．电压表示数变大 B ．小灯泡亮度变大 C ．电容器充电 D ．电源的总功率变大 【答案】AC 【解析】 【分析】 【详解】 闭合开关后，当滑动变阻器触头P 向上移动时，'R 增大，外电路总电阻增大，干路中电流减小，则小灯泡亮度变小．电源的内电压减小，路端电压增大，则电压表的示数变大，故AB 错误；电路稳定时电容器的电压等于1R 、'R 串联总电压，根据串联电路电压分配规律可知，'R 增大，电容器的电压增大，则电容器充电，故C 正确；电源的总功率为 P EI ，干路电流I 减小，则电源的总功率变小，故D 错误． 【点睛】 本题按“部分→整体→部分”的思路进行动态变化分析．对于电压表的示数，可以直接根据路端电压随外电阻而增大的结论进行分析．根据串联电路电压与电阻成正比的特点，分析各部分电压的变化，比较简便． 18．某同学将一直流电源的总功率P E 、输出功率P R 和电源内部的发热功率P r 随电流I 变化的图线画在了同一坐标上，如图中的a 、b 、c 所示．以下判断正确的是( ) A ．直线a 表示电源的总功率 B ．曲线c 表示电源的输出功率 C ．电源的电动势E ＝3V ，内电阻r ＝1Ω D ．电源的最大输出功率P m ＝9W 【答案】ABC 【解析】 【详解】 A ．闭合电路中电动势E 和内电阻r 不变，外电阻的变化引起电路中的电流I 发生变化。电路中消耗的总功率P E ＝IE ，E 一定时，P E 与I 成正比，故直线a 表示电源的总功率与电流的关系，且a 图线的斜率大小为电源电动势E ＝3 V 。 B ．电源内电阻消耗的功率： 2r P I r ＝ r 一定时，P r 与I 2成正比，所以抛物线b 表示电源内电阻消耗的功率与电流的关系；外电阻上消耗的功率： 22R P I R IE I r ＝＝－ 故抛物线c 表示外电阻消耗的功率与电流的关系，选项A 、B 正确； C ．图线a 、b 的交点表示r E P P ＝，此时外电阻消耗功率为0，R ＝0，则： E I r = 所以内阻： r ＝1 Ω r E 2 P P E r ＝＝ 选项C 正确； D ．图线b 、c 的交点也是抛物线c 的顶点，该处纵坐标表示外电阻消耗功率的最大值，此时： R ＝r r R P P ＝ 22R 9W 444 E E P R r === 选项D 错误。 19．在如图所示的电路中，1230.52R R R R ===，4R 为可变电阻，最大值为4R 。电源的电动势为ε，内阻0.5r R =。设电流表A 的读数为I ，电压表V 的读数为U 。当4R 的滑动触点由接近b 端向接近a 端移动时（ ） A ．I 先变小后变大，U 一直变大 B ．I 一直变小，U 先增大后变小 C ．电源总功率先减小后变大，输出效率一直变大 D ．1R 功率先减小后后变大，2R 、3R 和4R 三电阻的总功率先增大后减小 【答案】BD 【解析】 【详解】 AB ．当4R 的滑动触点由接近b 端向接近a 端移动时，电阻先变大，当移动到4R 左边部分阻值为R 时，并联电路两支路电阻相等，此时并联电路电阻最大，此后继续移动电阻减小，故干路电流先减小后增大，由闭合电路欧姆定律有： U I r ε=-总 U 先增大后变小； 当U 增大时，并联电路部分电压增大，干路电流减小，此时3 R 这条支路电阻减小，由： 33a U I R R = +并 可知流过R 3的电流增加，则由： 3I I I 总=- 可知流过R 2的电流减小，即I 变小； 当U 减小时，并联电路部分电压减小，此时2R 这条支路电阻增加，则由： 2b U I R R = +并 可知流过2R 的电流减小，所以I 一直变小。故A 错误，B 正确； C ．由： P EI = 可知因为干路电流先减小后增大，故电源总功率先减小后变大，电源的效率： =100%P UI U P EI E η= =?出 总 电源电动势不变，U 先增大后变小，故电源的效率先增大后变小，故C 错误； D ．因为干路电流先减小后增大，故对于1R 有： 2 1 1=P I R 可知1R 功率先减小后后变大；将1R 看成内阻，则等效电源内阻为2.5R ，当4R 的滑动触点由接近b 端向接近a 端移动时，外电阻先增加后减小，最大值恰好等于2.5R ，此时等效电源输出功率最大，故由等效电源输出功率的特点可知2R 、3R 和4R 三电阻的总功率先增大后减小；故D 正确。 故选BD 。 20．如图甲所示电路中，R 1为定值电阻，R 2为滑动变阻器．闭合开关S ，将R 2的滑片P 从最右端滑到最左端的过程中，两个电压表的示数随电路中电流I 的变化关系分别如上图乙中图线a 、b 所示．若电表均为理想化，则以下论断正确的是（ ） A ．图线a 是电压表V 2的示数变化情况 B ．电源内阻的阻值为10Ω 电力电子技术试题 第1章电力电子器件 1.电力电子器件一般工作在__开关__状态。 2.在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为__通态损耗__，而当器件开关频率较高 时，功率损耗主要为__开关损耗__。 3.电力电子器件组成的系统，一般由__控制电路__、_驱动电路_、 _主电路_三部分组成， 由于电路中存在电压和电流的过冲，往往需添加_保护电路__。 4.按内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，电力电子器件可分为_单极型器件_ 、 _ 双极型器件_ 、_复合型器件_三类。 5.电力二极管的工作特性可概括为_承受正向电压导通，承受反相电压截止_。 6.电力二极管的主要类型有_普通二极管_、_快恢复二极管_、 _肖特基二极管_。 7.肖特基 二极管的开关损耗_小于_快恢复二极管的开关损耗。 8.晶闸管的基本工作特性可概括为 __正向电压门极有触发则导通、反向电压则截止__ 。 9.对同一晶闸管，维持电流IH与擎住电流IL在数值大小上有IL__大于__IH 。 10.晶闸管断态不重复电压UDSM与转折电压Ubo数值大小上应为，UDSM_大于__Ubo。 11.逆导晶闸管是将_二极管_与晶闸管_反并联_（如何连接）在同一管芯上的功率集成器件。的__多元集成__结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。 的漏极伏安特性中的三个区域与GTR共发射极接法时的输出特性中的三个区域有对应关系，其中前者的截止区对应后者的_截止区_、前者的饱和区对应后者的__放大区__、前者的非饱和区对应后者的_饱和区__。 14.电力MOSFET的通态电阻具有__正__温度系数。 的开启电压UGE（th）随温度升高而_略有下降__，开关速度__小于__电力MOSFET 。 16.按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质，可将电力电子器件分为_电压驱动型_和_电流驱动型_两类。 的通态压降在1/2或1/3额定电流以下区段具有__负___温度系数，在1/2或1/3额定电流以上区段具有__正___温度系数。 18.在如下器件：电力二极管（Power Diode）、晶闸管（SCR）、门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应管（电力MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中，属 《电气专业核心课综合课程设计》 题目：基于MATLAB的电力电子技术 仿真分析 学校： 院（系）： 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 目录 1.整流电路仿真………………………………………………………………………………页码 1.1单相半波可控整流系统………………………………………………………………页码 1.1.1晶闸管的仿真…………………………………………………………………页码 1.1.2单相半波可控整流电路的仿真………………………………………………页码 1.2晶闸管三相桥式整流系统的仿真…………………………………………………页码 1.3相位控制的晶闸管单相交流调压器带系统的仿真………………………………页码 2.斩波电路仿真………………………………………………………………………………页码 2.1降压斩波电路（Buck变换器）………………………………………………………页码 2.1.1可关断晶闸管（GTO）的仿真…………………………………………………页码 2.1.2 Buck变换器的仿真………………………………………………………页码 2.2升压斩波电路（Boost变换器）………………………………………………………页 码 2.2.1绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的仿真…………………………………………页码 2.2.2 Boost变换器的仿真……………………………………………………………页码4.逆变电路仿真………………………………………………………………………………页码 4.1晶闸管三相半波有源逆变器的仿真………………………………………………页码 5.课程设计总结………………………………………………………………………………页码参考文献……………………………………………………………………………………页码 电气专业核心课综合课程设计任务书 y 第一章质点运动学主要内容 一. 描述运动的物理量 1. 位矢、位移和路程 由坐标原点到质点所在位置的矢量r r 称为位矢 位矢r xi yj =+r v v ,大小 r r ==v 运动方程 ()r r t =r r 运动方程的分量形式() ()x x t y y t =???=?? 位移是描述质点的位置变化的物理量 △t 时间内由起点指向终点的矢量B A r r r xi yj =-=?+?r r r r r △，r =r △路程是△t 时间内质点运动轨迹长度s ?是标量。 明确r ?r 、r ?、s ?的含义(?≠?≠?r r r s ) 2. 速度（描述物体运动快慢和方向的物理量） 平均速度 x y r x y i j i j t t t u u u D D = =+=+D D r r r r r V V r 瞬时速度(速度) t 0r dr v lim t dt ?→?== ?r r r (速度方向是曲线切线方向) j v i v j dt dy i dt dx dt r d v y x ??????+=+==，2222y x v v dt dy dt dx dt r d v +=?? ? ??+??? ??==?? ds dr dt dt =r 速度的大小称速率。 3. 加速度(是描述速度变化快慢的物理量） 平均加速度v a t ?=?r r 瞬时加速度(加速度) 220lim t d d r a t dt dt υυ→?===?r r r r △ a r 方向指向曲线凹向j dt y d i dt x d j dt dv i dt dv dt v d a y x ????ρ ?2222+=+== 2 2222222 2 2???? ??+???? ??=? ?? ? ??+??? ??=+=dt y d dt x d dt dv dt dv a a a y x y x ? 二.抛体运动 运动方程矢量式为 2 012 r v t gt =+ r r r 能量守恒定律简介 世界是由运动的物质组成的，物质的运动形式多种多样，并在不断相互转化正是在研究运动形式转化的过程中，人们逐渐建立起了功和能的概念能是物质运动的普遍量度，而功是能量变化的量度。 这种说法概括了功和能的本质，但哲学味道浓了一些在物理学中，从19世纪中叶产生的能量定义：“能量是物体做功的本领”，一直延用至今但近年来不论在国外还是国内，物理教育界却对这个定义是否妥当展开过争论于是许多物理教材，例如现行的中学教材，都不给出能量的一般定义，而是根据上述定义的思想，即物体在某一状态下的能量，是物体由这个状态出发，尽其所能做出的功来给出各种具体的能量形式的操作定义（用量度方法代替定义）。 能量概念的形成和早期发展，始终是和能量守恒定律的建立过程紧密相关的由于对机械能、内能、电能、化学能、生物能等具体能量形式认识的发展，以及它们之间都能以一定的数量关系相互转化的逐渐被发现，才使能量守恒定律得以建立这是一段以百年计的漫长历史过程随着科学的发展，许多重大的新物理现象，如物质的放射性、核结构与核能、各种基本粒子等被发现，都只是给证明这一伟大定律的正确性提供了更丰富的事实尽管有些现象在发现的当时似乎形成了对这一定律的冲击，但最后仍以这一定律的完全胜利而告终。能量守恒定律的发现告诉我们，尽管物质世界千变万化，但这种变化决不是没有约束的，最基本的约束就是守恒律也就是说，一切运动变化无论属于什么样的物质形式，反映什么样的物质特性，服从什么样的特定规律，都要满足一定的守恒律物理学中的能量、动量和角动量守恒，就是物理运动所必须服从的最基本的规律与之相较，牛顿运动定律、麦克斯韦方程组等都低了一个层次。 定律内容 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变。能量守恒定律如今被人们普遍认同，但是并没有严格证明。 1)自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应：物体运动具有机械能、分子运动具有内能、电荷的运动具有电能、原子核内部的运动具有原子能等 华东理工大学网络教育学院（全部答在答题纸上，请写清题号，反 面可用。试卷与答题纸分开交）电力电子技术1606模拟卷1答案 一、单选题（共10题,每题2分,共20分） 1. 可实现有源逆变的电路为( )。（2分） A.单相半波可控整流电路， B.三相半波可控整流桥带续流二极管电路， C.单相全控桥接续流二极管电路， D.三相半控桥整流电路。.★标准答案：B 2. 晶闸管串联时，为达到静态均压，可在晶闸管两端并联相同的（）。（2分）A.电阻 B.电 容 C.电 感 D.阻容元件 .★标准答案：A 3. 当晶闸管随反向阳极电压时，不论门极加何种极性触发电压，管子都将工作在( ) （2分） A.导通状态 B.关断状态 C.饱和状态 D.不 定 .★标准答案：B 4. 单相全控桥式带电阻性 负载电路中，控制角α的最大移相范围是（）（2分） A.90° B.120° C.150° D.180° .★标准答案：D 5. 有源逆变电路中，晶闸管大部分时间承受正压，承受反压的时间为（）。（2分）A.π－β B.30 °+β C. 10°+β D.β .★标准答案：D 6. 单相全控桥式整流大电感负载电路中，控制角α的移相范围是（）（2分） A.0~90° B.0~180° C.90°~180° D.180°~360° .★标准答案：A 7. 单相全控桥，带反电动势负载，当控制角α大于不导电角δ时，晶闸管的导通角θ为（2分） A.π-α-δB .π-α+δ C.π-2αD .π-2δ .★标准答案：A 8. 下列几种电力电子器件 中开关频率最高的是( ) （2分） A.功率晶体管 B.IGBT C.功率MOSFET D.晶闸管 .★标准答案：C 9. 三相半波可控整流电路中，如果三个晶闸管采用同一组触发装置，α的移相范围( )。（2分） A.0o--60o； B. 0o--90o； C.0o --120o； D.0o--1 50o； .★标准答案：C 10. SPWM逆变器有两种调制方式：双极性和( )。（2分）A.单极性 B.多极性 C.三极性 D.四极性 .★标准答案：A 二、填空题（共10题,每题2分,共20分） 1. 单相交流调压电路电阻负载时移相范围是____________，电感负载时的移相范围是____________ （2分） .★标准答案：1. 0～π;2. 0～π; 2. 正弦脉宽调制（SPWM）技术运用于电压型逆变电路中，改变____________可改变逆变器输出电压幅值；改变____________可改变 20××－20××学年第一学期期末考试 《电力电子技术》试卷(A) （时间90分钟 满分100分） （适用于 ××学院 ××级 ××专业学生） 一、 填空题（30分,每空1分）。 1．如下器件：电力二极管（Power Diode ）、晶闸管（SCR ）、门极可关断晶闸管（GTO ）、电力晶体管（GTR ）、电力场效应管（电力MOSFET ）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT ）中，属于不可控器件的是________，属于半控型器件的是________，属于全控型器件的是________；属于单极型电力电子器件的有________，属于双极型器件的有________，属于复合型电力电子器件得有 ________；在可控的器件中，容量最大的是________，工作频率最高的是________，属于电压驱动的是________，属于电流驱动的是________。（只写简称） 2．单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，α角移相范围为 _，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为 和 ；带阻感负载时，α角移相范围为 ，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为 和 。 3．直流斩波电路中最基本的两种电路是 和 。 4．升降压斩波电路呈现升压状态时，占空比取值范围是__ _。 5．与CuK 斩波电路电压的输入输出关系相同的有 、 和 。 6．当采用6脉波三相桥式电路且电网频率为50Hz 时，单相交交变频电路的输出上限频率约为 。 7．三相交交变频电路主要有两种接线方式，即 _和 。 8．矩阵式变频电路是近年来出现的一种新颖的变频电路。它采用的开关器件是 ；控制方式是 。 9．逆变器按直流侧提供的电源的性质来分，可分为 型逆变器和 型逆变器。 10．把电网频率的交流电直接变换成可调频率的交流电的变流电路称为 。 二、简答题（18分,每题6分）。 1．逆变电路多重化的目的是什么？如何实现？串联多重和并联多重逆变电路各应用于什么场合？ 2．交流调压电路和交流调功电路有什么异同？ 3．功率因数校正电路的作用是什么？有哪些校正方法？其基本原理是什么？ 三、计算题（40分，1题20分，2题10分，3题10分）。 1．一单相交流调压器，电源为工频220V ，阻感串联作为负载，其中R=0.5Ω，L=2mH 。 试求：①开通角α的变化范围；②负载电流的最大有效值；③最大输出功率及此时电源侧的功率因数；④当2πα＝时，晶闸管电流有效值，晶闸管导通角和电源侧功率因数。 2．.三相桥式电压型逆变电路，工作在180°导电方式，U d =200V 。试求输出相电压的基波幅值U UN1m 和有效值U UN1、输出线电压的基波幅值U UV1m 和有效值U UV1、输出线电压中7次谐波的有效值U UV7。 3 ．如图所示降压斩波电路E=100V ，L 值极大，R=0.5Ω，E m =10V ，采用脉宽调制控制方式，T=20μs ，当t on =5μs 时，计算输出电压平均值U o ，输出电流平均值 《电力电子技术实验》指导书 合肥师范学院电子信息工程学院 实验一电力电子器件 仿真过程： 进入MATLAB环境，点击工具栏中的Simulink选项。进入所需的仿真环境，如图所示。点击File/New/Model新建一个仿真平台。点击左边的器件分类，找到Simulink和SimPowerSystems，分别在他们的下拉选项中找到所需的器件，用鼠标左键点击所需的元件不放，然后直接拉到Model平台中。 图 实验一的具体过程： 第一步：打开仿真环境新建一个仿真平台，根据表中的路径找到我们所需的器件跟连接器。 提取出来的器件模型如图所示： 图 第二步，元件的复制跟粘贴。有时候相同的模块在仿真中需要多次用到，这时按照常规的方法可以进行复制跟粘贴，可以用一个虚线框复制整个仿真模型。还有一个常用方便的方法是在选中模块的同时按下Ctrl键拖拉鼠标，选中的模块上会出现一个小“+”好，继续按住鼠标和Ctrl键不动，移动鼠标就可以将模块拖拉到模型的其他地方复制出一个相同的模块，同时该模块名后会自动加“1”，因为在同一仿真模型中，不允许出现两个名字相同的模块。 第三步，把元件的位置调整好，准备进行连接线，具体做法是移动鼠标到一个器件的连接点上，会出现一个“十字”形的光标，按住鼠标左键不放，一直到你所要连接另一个器件的连接点上，放开左键，这样线就连好了，如果想要连接分支线，可以要在需要分支的地方按住Ctrl键，然后按住鼠标左键就可以拉出一根分支线了。 在连接示波器时会发现示波器只有一个接线端子，这时可以参照下面示波器的参数调整的方法进行增加端子。在调整元件位置的时候，有时你会遇到有些元件需要改变方向才更方便于连接线，这时可以选中要改变方向的模块，使用Format菜单下的Flip block 和Rotate 第四章 能量守恒定律 序号 学号 姓名 专业、班级 一 选择题 [ D ]1. 如图所示，一劲度系数为k 的轻弹簧水平放置，左端固定，右端与桌面上一质量 为m 的木块连接，用一水平力F 向右拉木块而使其处于静止状态，若木块与桌面间的静摩擦系 数为μ，弹簧的弹性势能为 p E ，则下列关系式中正确的是 (A) p E = k mg F 2)(2 μ- (B) p E =k mg F 2)(2 μ+ (C) K F E p 22 = (D) k mg F 2)(2μ-≤p E ≤ k mg F 2)(2 μ+ [ D ]2．一个质点在几个力同时作用下的位移为：)SI (654k j i r +-=? 其中一个力为恒力)SI (953k j i F +--=，则此力在该位移过程中所作的功为 （A ）-67 J （B ）91 J （C ）17 J （D ）67 J [ C ]3．一个作直线运动的物体，其速度 v 与时间 t 的关系曲线如图所示。设时刻1t 至2t 间 外力做功为1W ；时刻2t 至3t 间外力作的功为2W ；时刻3t 至4t 间外力做功为3W ，则 （A ）0,0,0321<<>W W W （B ）0,0,0321><>W W W （C ）0,0,0321><=W W W （D ）0,0,0321<<=W W W [ C ]4．对功的概念有以下几种说法： （1） 保守力作正功时，系统内相应的势能增加。 （2） 质点运动经一闭合路径，保守力对质点作的功为零。 （3） 作用力和反作用力大小相等、方向相反，所以两者所作的功的代数和必然为零。 在上述说法中： （A ）（1）、（2）是正确的 （B ）（2）、（3）是正确的 （C ）只有（2）是正确的 （D ）只有（3）是正确的。 [ C ]5．对于一个物体系统来说，在下列条件中，那种情况下系统的机械能守恒？ （A ）合外力为0 （B ）合外力不作功 （C ）外力和非保守内力都不作功 （D ）外力和保守力都不作功。 二 填空题 1．质量为m 的物体，置于电梯内，电梯以 2 1 g 的加速度匀加速下降h ，在此过程中，电梯对物体的作用力所做的功为 mgh 2 1 - 。 2．已知地球质量为M ，半径为R ，一质量为m 的火箭从地面上升到距地面高度为2R 处，在此过程中，地球引力对火箭作的功为)1 31(R R GMm -。 3．二质点的质量各为1m 、2m ，当它们之间的距离由a 缩短到b 时，万有引力所做的功为 )1 1(21b a m Gm --。 4．保守力的特点是 ________略__________________________________；保守力的功与势能的关系式为______________________________略_____________________. 5．一弹簧原长m 1.00=l ，倔强系数N/m 50=k ，其一端固定在半径 为R =0.1m 的半圆环的端点A ，另一端与一套在半圆环上的小环相连，在把小环由半圆环中点B 移到另一端C 的过程中，弹簧的拉力对小环所作的功为 -0.207 J 。 6．有一倔强系数为k 的轻弹簧，竖直放置，下端悬一质量为m 的小球。先使弹簧为原长，而小球恰好与地接触。再将弹簧上端缓慢地提起，直到小球刚能脱离地面为止。在此过程中外力所作的功 A B C R v O 1 t 2t 3 t 4 t 能量的转化和守恒 教学目标 1．知道能量守恒定律。 2．能举出日常生活中能量守恒的实例。 3．有用能量守恒的观点分析物理现象的意识。 教学重难点 1．分析能量的转化，知道能量守恒定律。 2．用能量守恒的观点分析物理现象。 教学过程 导入新课 复习设疑，导入新课 出示以下两个问题，学生思考回答： (1)通过前面的学习，我们已知道的能的形式有哪几种？(机械能、内能、电能、化学能、光能、生物能，等等) (2)在“机械功和机械能”的学习中，我们分析了机械能的转化问题，请你对此谈谈自己的认识，并举例加以说明。 设疑引学：既然动能和势能可以相互转化，那么，自然界中不同形式的能量之间是否也可以互相转化呢？在转化过程中能量又遵循何种规律呢？ 这就是今天我们要一起来研究的问题。 推进新课 一、能的转化 1．指导学生完成下面四个小实验，观察实验发生的现象，讨论其能量转化情况： (1)来回迅速摩擦双手。 (2)黑塑料袋内盛水，插入温度计后系好，放在阳光下。 (3)将连在小电扇上的太阳电池对着阳光。 (4)用钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后再靠近细小的纸片。 讨论得出：(1)机械能转化为内能。(2)光能转化为内能。(3)光能转化为电能再转化为机械能。(4)机械能转化为电能及内能。 教师分析：摩擦生热，摩擦是机械运动现象，生热是热现象，摩擦能够生热，说明机械运动现象和热现象有联系。 学生分析其他实验后得出：光现象、热现象、电现象与机械运动现象之间都有联系。 2．除了电能与化学能之间可以相互转化外，还能举出其他形式的能相互转化的例子吗？请分别对机械能和内能、机械能和电能、电能和内能、电能和光能进行讨论。 (学生讨论，教师巡回指导，具体事例参照如下： 机械能→内能：自行车、汽车在刹车时摩擦生热；汽油机、柴油机在压缩冲程中，汽缸内气体因被压缩而发热等。 内能→机械能：内燃机在做功冲程中，高温高压燃气推动活塞做功；爆竹爆炸时，火药燃烧产生的内能使爆竹炸飞和升空。 机械能→电能：水电站的水力发电，水的机械能转化为电能。 电能→机械能：电动机通电后转动，电能转化为机械能。 电能→内能：电炉、电熨斗、电热水壶等通电后，电能转化为内能。 电能→光能：白炽灯通电后发光，发光二极管通电后发光等。 光能→电能：太阳能电池等。) 二、能量守恒定律 演示实验：将乒乓球从一定高度落下 观察分析：为什么乒乓球弹起的高度越来越低？损失的能量到哪儿去了？ 讨论得出：机械能越来越小，通过摩擦把机械能转化成了内能。 从而引出能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量 电力电子技术考前模拟题 一、选择题 1、单相半控桥整流电路的两只晶闸管的触发脉冲依次应相差A度。 A、180°， B、60°，c、360°，D、120° 2、α为C度时，三相半波可控整流电路，电阻性负载输出的电压波形，处于连续和断续的临界状态。 A，0度，B，60度，C，30度，D，120度， 3、晶闸管触发电路中，若改变B 的大小，则输出脉冲产生相位移动，达到移相控制的目的。 A、同步电压， B、控制电压， C、脉冲变压器变比。 4、可实现有源逆变的电路为A。 A、三相半波可控整流电路， B、三相半控桥整流桥电路， C、单相全控桥接续流二极管电路， D、单相半控桥整流电路。 5、在一般可逆电路中，最小逆变角βmin选在下面那一种范围合理A。 A、30o-35o， B、10o-15o， C、0o-10o， D、0o。 6、在下面几种电路中，不能实现有源逆变的电路有哪几种BCD。 A、三相半波可控整流电路。 B、三相半控整流桥电路。 C、单相全控桥接续流二极管电路。 D、单相半控桥整流电路。 11、下面哪种功能不属于变流的功能（C） A、有源逆变 B、交流调压 C、变压器降压 D、直流斩波 12、三相半波可控整流电路的自然换相点是( B ) A、交流相电压的过零点； B、本相相电压与相邻相电压正、负半周的交点处； C、比三相不控整流电路的自然换相点超前30°； D、比三相不控整流电路的自然换相点滞后60°。 13、如某晶闸管的正向阻断重复峰值电压为745V，反向重复峰值电压为825V，则该晶闸管 的额定电压应为（B） A、700V B、750V C、800V D、850V 14、单相半波可控整流电阻性负载电路中，控制角α的最大移相范围是( D ) A、0o-90° B、0o-120° C、0o-150° D、0o-180° 15、在单相全控桥整流电路中，两对晶闸管的触发脉冲，应依次相差A度。 A 、180度；B、60度；C、360度；D、120度； 电力电子技术模拟试题2（开卷，时间：120分钟） （所有答案必须写在答题纸上） 一、填空题（40分，每空1分） 1. GTO的结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。 2.GTO的开通控制方式与晶闸管相似，但是可以通过在门极使其关断。 3. GTO导通过程与普通晶闸管一样，只是导通时饱和程度,导通时管压降。 4. GTO最大可关断阳极电流与门极负脉冲电流最大值I GM之比称 为, 该值一般很小，只有左右，这是GTO的一个主要缺点。 5. GTR导通的条件是：且。 6. 在电力电子电路中GTR工作在开关状态, 在开关过程中，在区和 区之间过渡时，要经过放大区。 7. 电力MOSFET导通的条件是：且。 8. 电力MOSFET的漏极伏安特性中的三个区域与GTR共发射极接法时的输出特性中的三个区域有对应关系，其中前者的截止区对应后者的、前者的饱和区对应后者的、前者的非饱和区对应后者的。 9.电力MOSFET的通态电阻具有温度系数。 10.IGBT是由和两类器件取长补短结合而成的复合器件10.PWM控制的理论基础是原理，即相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。 11.根据“面积等效原理”，SPWM控制用一组的脉冲（宽度按 规律变化）来等效一个正弦波。 12.PWM控制就是对脉冲的进行调制的技术；直流斩波电路得到的PWM波是等效波形，SPWM控制得到的是等效波形。 13.PWM波形只在单个极性范围内变化的控制方式称控制方式，PWM 波形在正负极性间变化的控制方式称控制方式，三相桥式PWM型逆变电路采用控制方式。 14.SPWM波形的控制方法：改变调制信号u r的可改变基波幅值；改变 本文前言 MA TLAB的简介 MATLAB是一种适用于工程应用的各领域分析设计与复杂计算的科学计算软件，由美国Mathworks公司于1984年正式推出，1988年退出3.X（DOS）版本，19992年推出4.X（Windows）版本；19997年腿5.1（Windows）版本，2000年下半年，Mathworks公司推出了他们的最新产品MATLAB6.0（R12）试用版，并于2001年初推出了正式版。随着版本的升级，内容不断扩充，功能更加强大。近几年来，Mathworks公司将推出MATLAB语言运用于系统仿真和实时运行等方面，取得了很多成绩，更扩大了它的应用前景。MATLAB已成为美国和其他发达国家大学教学和科学研究中最常见而且必不可少的工具。 MATLAB是“矩阵实验室”（Matrix Laboratory）的缩写，它是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言，着重针对科学计算、工程计算和绘图的需要。在MATLAB中，每个变量代表一个矩阵，可以有n*m个元素，每个元素都被看做复数摸索有的运算都对矩阵和复数有效，输入算式立即可得结果，无需编译。MATLAB强大而简易的做图功能，能根据输入数据自动确定坐标绘图，能自定义多种坐标系（极坐标系、对数坐标系等），讷讷感绘制三维坐标中的曲线和曲面，可设置不同的颜色、线形、视角等。如果数据齐全，MATLAB通常只需要一条命令即可做图，功能丰富，可扩展性强。MATLAB软件包括基本部分和专业扩展部分，基本部分包括矩阵的运算和各种变换、代数和超越方程的求解、数据处理和傅立叶变换及数值积分风，可以满足大学理工科学生的计算需要，扩展部分称为工具箱，它实际上使用MATLAB的基本语句编成的各种子程序集，用于解决某一方面的问题，或实现某一类的新算法。现在已经有控制系统、信号处理、图象处理、系统辨识、模糊集合、神经元网络及小波分析等多种工具箱，并且向公式推倒、系统仿真和实时运行等领域发展。MATLAB语言的难点是函数较多，仅基本部分就有七百多个，其中常用的有二三百个。 MATLAB在国内外的大学中，特别是数值计算应用最广的电气信息类学科中，已成为每个学生都应该掌握的工具。MATLAB大大提高了课程教学、解题作业、分析研究的效率。 能量守恒定律 定律内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变。 1)自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应：物体运动具有机械能、分子运动具有内能、电荷的运动具有电能、原子核内部的运动具有原子能等等。 (2)不同形式的能量之间可以相互转化：“摩擦生热是通过克服摩擦做功将机械能转化为内能；水壶中的水沸腾时水蒸气对壶盖做功将壶盖顶起，表明内能转化为机械能；电流通过电热丝做功可将电能转化为内能等等”。这些实例说明了不同形式的能量之间可以相互转化，且是通过做功来完成的这一转化过程。 (3)某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等．某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等。 三维空间的直角坐标系 1．作为坐标系必须满足三要素：原点、单位和方向，三维空间的直角坐标系关键一个问题是方向，二维平面直角坐标系怎么排列都行，三维时三个相互垂直的坐标轴方向该如何排列呢，出现了两种情况，为了明确，我们采用的是右手螺旋法则，即的方向顺序按拇、食、中指排列见图7-12．空间直角坐标系建立以后。涉及一系列术语，它们的坐标表达（）为1）、原点（0，0，0）2）、坐标轴X轴（，0，0） Y轴（0，，0） Z轴（0，0，）3）、坐标面 XOY 面（，，0 ） YOZ面（0，，） ZOX面（，0，）4）、卦限：三个相互垂直的坐标面把三维空间分成了八个卦限，各卦限内点（）由其取值的正负来分见图7-2。3．注意同一个解析式在不同的空间坐标系下有不同的含义。例如：一维直线上表示一个点二维平面上表示一条直线三维空间上表示一个平面在三维几何空间这个点集与三元数组集合由坐标系的建立使之成为一一对应了，以后不引起混淆时，我们常不加区别的说（）为几何空间中的一点，或几何空间的点是（）。二、上两点间的距离、邻域、区域等概念1．上两点间的距离一维直线上的两点间的距离是绝 电力电子模拟测试试卷(附答案) 一、填空题（本题共8小题，每空1分，共20分） 1、电子技术包括_信息电子技术__和电力电子技术两大分支，通常所说的模拟电子技术和数字电子技术就属 于前者。 2、为减少自身损耗，提高效率，电力电子器件一般都工作在___开关______状态。当器件的工作频率较高 时，___开关______损耗会成为主要的损耗。 3、在PWM控制电路中，载波频率与调制信号频率之比称为____载波比_________，当它为常数时的调制方 式称为___同步______调制。在逆变电路的输出频率范围划分成若干频段，每个频段内载波频率与调制信号频率之比为桓定的调制方式称为_____分段同步_______调制。 4、面积等效原理指的是，___冲量______相等而__形状___不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基 本相同。 5、在GTR、GTO、IGBT与MOSFET中，开关速度最快的是____ MOSFET _____，单管输出 功率最大的是___ GTO __________，应用最为广泛的是_____ IGBT ______。 6、设三相电源的相电压为U2，三相半波可控整流电路接电阻负载时，晶闸管可能承受的最大 反向电压为电源线电压的峰值，即，其承受的最大正向电压为。 7、逆变电路的负载如果接到电源，则称为有源逆变，如果接到负载，则称为无源逆变。 8、如下图，指出单相半桥电压型逆变电路工作过程中各时间段电流流经的通路(用V1,VD1,V2,VD2表示)。 (1) 0~t1时间段内，电流的通路为___ VD1_____；(2) t1~t2时间段内，电流的通路为___ V1____； (3) t2~t3时间段内，电流的通路为___ VD2____；(4) t3~t4时间段内，电流的通路为___ V2____； (5) t4~t5时间段内，电流的通路为___ VD1____； 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢2 一、填空题： 1、电力电子技术的两个分支是电力电子器件制造技术和 变流技术 。 2、举例说明一个电力电子技术的应用实例 变频器、 调光台灯等 。 3、电力电子承担电能的变换或控制任务，主要为①交流变直流（AC —DC ）、②直流变交流（DC —AC ）、③直流变直流（DC —DC ）、④交流变交流（AC —AC ）四种。 4、为了减小电力电子器件本身的损耗提高效率，电力电子器件一般都工作在 开关状态，但是其自身的功率损耗（开通损耗、关断损耗）通常任远大于信息电子器件，在其工作是一般都需要安装 散热器 。 5、电力电子技术的一个重要特征是为避免功率损耗过大，电力电子器件总是工作在开关状态，其损耗包括 三个方面：通态损耗、断态损耗和 开关损耗 。 6、通常取晶闸管的断态重复峰值电压UDRM 和反向重复峰值电压URRM 中较 小 标值作为该器件的额电电压。选用时，额定电压要留有一定的裕量，一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压的2~3倍。 7、只有当阳极电流小于 维持 电流时，晶闸管才会由导通转为截止。导通：正向电压、触发电流 （移相触发方式） 8、半控桥整流带大电感负载不加续流二极管电路中，电路可能会出现 失控 现象，为了避免单相桥式 半控整流电路的失控，可以在加入 续流二极管 来防止失控。 9、整流电路中，变压器的漏抗会产生换相重叠角，使整流输出的直流电压平均值 降低 。 10、从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的电角度称为 触发角 。 ☆从晶闸管导通到关断称为导通角。 ☆单相全控带电阻性负载触发角为180度 ☆三相全控带阻感性负载触发角为90度 11、单相全波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为 2√2U1 。（电源相电压为U1） 三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为 。（电源相电压为U 2） 12、四种换流方式分别为 器件换流 、电网换流 、 负载换流 、 强迫换流 。 13、强迫换流需要设置附加的换流电路，给与欲关断的晶闸管强迫施加反压或反电流而关断。 14、直流—直流变流电路，包括 直接直流变流电路 电路和 间接直流变流电路 。（是否有交流环节） 15、直流斩波电路只能实现直流 电压大小 或者极性反转的作用。 ☆6种斩波电路：电压大小变换：降压斩波电路（buck 变换器)、升压斩波电路、 Cuk 斩波电路、Sepic 斩波电路、Zeta 斩波电路 升压斩波电路输出电压的计算公式 U= 1E β=1- ɑ 。 降压斩波电路输出电压计算公式： U=ɑE ɑ=占空比，E=电源电压 ☆直流斩波电路的三种控制方式是PWM 、 频率调制型 、 混合型 。 16、交流电力控制电路包括 交流调压电路 ，即在没半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，调节输出电压有效值的电路， 调功电路 即以交流电的周期为单位控制晶闸管的通断，改变通态周期数和断态周期数的比，调节输出功率平均值的电路， 交流电力电子开关即控制串入电路中晶闸管根据需要接通或断开的电路。 电气2013级卓班电力电子技术与电力系统分析 课程实训报告 专业：电气工程及其自动化 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 兰州交通大学自动化与电气工程学院 2016 年 1 月日 电力电子技术与电力系统分析课程实训报告 1 电力电子技术实训报告 1.1 实训题目 1.1.1电力电子技术实训题目一 一．单相半波整流 参考电力电子技术指导书中实验三负载，建立MATLAB/Simulink环境下三相半波整流电路和三相半波有源逆变电路的仿真模型。仿真参数设置如下： (1)交流电压源的参数设置和以前实验相关的参数一样。 (2)晶闸管的参数设置如下： R=0.001Ω，L =0H，V f=0.8V，R s=500Ω，C s=250e-9F on (3)负载的参数设置 RLC串联环节中的R对应R d，L对应L d，其负载根据类型不同做不同的调整。 (4)完成以下任务： ①仿真绘出电阻性负载（RLC串联负载环节中的R d= Ω，电感L d=0，C=inf，反电动势为0）下α=30°，60°，90°，120°，150°时整流电压U d，负载电流L 和晶闸管两端电压U vt1的波形。 d ②仿真绘出阻感性负载下（负载R d=Ω，电感L d为，反电动势E=0）α=30°，60°，90°，120°，150°时整流电压U d，负载电流L d和晶闸管两端电压U vt1的波形。 ③仿真绘出阻感性反电动势负载下α=90°，120°，150°时整流电压U d，负载电流L d和晶闸管两端电压U vt1的波形，注意反电动势E的极性。 (5)结合仿真结果回答以下问题： ①该三项半波可控整流电路在β=60°，90°时输出的电压有何差异? 能量守恒定律学案 学习目标 一、知识与技能 1.知道能量守恒定律。 2.能举出日常生活中能量守恒的实例。 3.有用能量守恒的观点分析物理现象的意识。 二、过程与方法 1.通过学生自己做小实验，发现各种现象的内在联系，体会各种形式能量之间的相互转化。 2.通过学生讨论体会能量不会凭空消失，只会从一种形式转化为其他形式，或从一个物体转移到另一个物体。 三、情感、态度与价值观 1.通过学生自己做小实验，激发学生的学习兴趣。 2.对能量的转化和守恒有一个感性的认识，为建立科学世界观和科学思维方法打基础。 3.通过学生讨论锻炼学生分析问题的能力。 学习重点： 能的转化和守恒定律，强调能的转化和守恒定律是自然科学中最基本定律。学习运用能的转化和守恒原理计算一些物理习题。 学习难点： 运用能的转化和守恒定律对具体的自然现象进行分析，说明能是怎样转化的。 学习过程： 一、思考： 我们知道刀具在砂轮上磨削时，刀具发热是因为通过摩擦力做功，机械能转化为内能。在暖气片上放有一瓶冷水，过一段时间后水变热，这是通过热量传递使这瓶水内能增加。 思考：这些实例中，物体的内能为什么增加了？是凭空产生的还是由其他形式能转化来的？ 二、新课学习 1．能的转化 想想做做：按照书中的操作，观察发生的现象，说一说发生了那些能量的转化。 （1）摩擦手，手发热：能转化为能。 （2）黑塑料袋盛水，阳光下，温度升高：能转化为能。 （3）连在太阳电池的小电扇对着阳光，转动起来：能转化为能。 （4）钢笔杆摩擦后会吸引小纸片：能转化为能。 看来各种形式的能，在一定的条件下是可以相互转化的，仔细观察下面的能量相互转化的图示，你能不能找到更多的实例？ 电力电子技术试题 第1章 电力电子器件 1.电力电子器件一般工作在__开关__状态。 5.电力二极管的工作特性可概括为_承受正向电压导通，承受反相电压截止_。 6.电力二极管的主要类型有_普通二极管_、_快恢复二极管_、 _肖特基二极管_。 8.晶闸管的基本工作特性可概括为 __正向电压门极有触发则导通、反向电压则截止__ 。 18.在如下器件：电力二极管（Power Diode ）、晶闸管（SCR ）、门极可关断晶闸管（GTO ）、电力晶体管（GTR ）、电力场效应管（电力MOSFET ）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT ）中，属于不可控器件的是_电力二极管__，属于半控型器件的是__晶闸管_，属于全控型器件的是_ GTO 、GTR 、电力MOSFET 、IGBT _；属于单极型电力电子器件的有_电力MOSFET _，属于双极型器件的有_电力二极管、晶闸管、GTO 、GTR _，属于复合型电力电子器件得有 __ IGBT _；在可控的器件中，容量最大的是_晶闸管_，工作频率最高的是_电力MOSFET ，属于电压驱动的是电力MOSFET 、IGBT _，属于电流驱动的是_晶闸管、GTO 、GTR _。 2、可关断晶闸管的图形符号是 ；电力场效应晶体管的图形符号是 绝缘栅双极晶体管的图形符号是 ；电力晶体管的图形符号是 ； 第2章 整流电路 1.电阻负载的特点是_电压和电流成正比且波形相同_，在单相半波可控整流电阻性负载电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是_0-180O _。 2.阻感负载的特点是_流过电感的电流不能突变，在单相半波可控整流带阻感负载并联续流二极管的电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是__0-180O _ ，其承受的最大正反向电压均为_22U __，续流二极管承受的最大反向电压为__22U _（设U 2为相电压有效值）。 3.单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，α角移相范围为__0-180O _，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为__222U 和_22U ； 带阻感负载时，α角移相范围为_0-90O _，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为__22U _和__22U _；带反电动势负载时，欲使电阻上的 电流不出现断续现象，可在主电路中直流输出侧串联一个_平波电抗器_。 5.电阻性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管所承受的最大正向电压UFm 等于__22U _，晶闸管控制角α的最大移相范围是_0-150o _，使负载电流连 续的条件为__o 30≤α__(U2为相电压有效值)。 6.三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差_120o _，当它带阻感负载时，α的移相范围为__0-90o _。 7.三相桥式全控整流电路带电阻负载工作中，共阴极组中处于通态的晶闸管对应的是_最高__的相电压，而共阳极组中处于导通的晶闸管对应的是_最低_ 的相电压；这种电路 α 角的移相范围是_0-120o _，u d 波形连续的条件是_o 60≤α_。 8.对于三相半波可控整流电路，换相重迭角的影响，将使用输出电压平均值__下降_。 11.实际工作中，整流电路输出的电压是周期性的非正弦函数，当 α 从0°～90°变化时，整流输出的电压ud 的谐波幅值随 α 的增大而 _增大_，当 α 从90°～180°变化时，整流输出的电压 ud 的谐波幅值随 α 的增大而_减小_。 12.逆变电路中，当交流侧和电网连结时，这种电路称为_有源逆变_，欲实现有源逆变，只能采用__全控_电路；对于单相全波电路，当控制角 0< α < π /2 时，电路工作在__整流_状态； π /2< α < π 时，电路工作在__逆变_状态。 13.在整流电路中，能够实现有源逆变的有_单相全波_、_三相桥式整流电路_等（可控整流电路均可），其工作在有源逆变状态的条件是_有直流电动势，其极性和晶闸管导通方向一致，其值大于变流器直流侧平均电压_和__晶闸管的控制角α > 90O ，使输出平均电压U d 为负值_。 第3章 直流斩波电路 1.直流斩波电路完成得是直流到_直流_的变换。 2.直流斩波电路中最基本的两种电路是_降压斩波电路 和_升压斩波电路_。 3.斩波电路有三种控制方式：_脉冲宽度调制（PWM ）_、_频率调制_和_（t on 和T 都可调，改变占空比）混合型。 6.CuK 斩波电路电压的输入输出关系相同的有__升压斩波电路___、__Sepic 斩波电路_和__Zeta 斩波电路__。 7.Sepic 斩波电路和Zeta 斩波电路具有相同的输入输出关系，所不同的是：_ Sepic 斩波电路_的电源电流和负载电流均连续，_ Zeta 斩波电路_的输入、输出电流均是断续的，但两种电路输出的电压都为__正_极性的 。 8.斩波电路用于拖动直流电动机时，降压斩波电路能使电动机工作于第__1__象限，升压斩波电路能使电动机工作于第__2__象限，_电流可逆斩波电路能使电动机工作于第1和第2象限。 10.复合斩波电路中，电流可逆斩波电路可看作一个_升压_斩波电路和一个__降压_斩波电路的组合；电力电子技术期末考试试题及答案(史上最全)
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