广州东华职业学院《纳米电子学》2024-2025学年第一学期期末试卷.doc

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广州东华职业学院《纳米电子学》2024-2025学年第一学期期末试卷

院(系)_______ 班级_______ 学号_______ 姓名_______

题号
一
二
三
四
总分
得分

一、单选题（本大题共25个小题，每小题1分，共25分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）
1、有一个理想导体球，半径为 R ，处于外电场 E 中。则导体球表面的感应电荷面密度与外电场的关系为：（ ）
A. 正比于外电场的大小
B. 反比于外电场的大小
C. 正比于外电场的平方
D. 反比于外电场的平方

2、有一个环形线圈，半径为 R ，通有电流 I 。在圆心处的磁感应强度大小为：（ ）
A. μ0I / (2R)
B. μ0I / (2πR)
C. μ0I
D. μ0I / R

3、在一个自动化仓库的电气控制系统中，使用了大量的传感器来检测货物的位置、状态和设备的运行情况。这些传感器将检测到的信息传输给中央控制器，控制器根据这些信息进行决策和控制。关于这些传感器在系统中的作用，以下描述正确的是（ ）
A. 提高了系统的自动化程度，但增加了成本
B. 降低了系统的可靠性，容易出现误报
C. 减少了人工干预，降低了工作效率
D. 只适用于简单的仓库控制，复杂系统无用

4、考虑一个均匀介质中的平面电磁波，电场强度 E 和磁场强度 H 相互垂直，且 E 的振幅是 H 振幅的 c 倍，其中 c 为光速。若 E 的方向沿 x 轴，H 的方向沿 y 轴，则波的传播方向为：（ ）
A. z 轴正方向
B. z 轴负方向
C. x 轴正方向
D. x 轴负方向

5、在一个数字电路中，使用了数据选择器从 4 个输入数据中选择一个输出。控制信号为 2 位二进制数，当控制信号为 10 时，选择的输入数据应该是（ ）
A. 第 1 个 B. 第 2 个 C. 第 3 个 D. 第 4 个

6、数字电路中的计数器可以通过不同的方式进行复位。对于一个同步复位的计数器，复位信号在什么时候生效？（ ）
A. 时钟上升沿
B. 时钟下降沿
C. 任意时刻
D. 复位信号为高电平时

7、某电气控制系统用于控制一个电镀生产线，其中有一个整流电路。若整流二极管击穿短路，会对电路产生什么影响？（ ）
A. 输出电压升高
B. 输出电压降低
C. 输出电流增大
D. 电源短路

8、在一个电气设备的安装过程中，需要进行接地电阻的测量。以下哪个仪器可以用于接地电阻的测量？（ ）
A. 万用表
B. 兆欧表
C. 接地电阻测试仪
D. 示波器

9、在一个由理想运放构成的积分运算电路中，输入电压为正弦波，频率为 50Hz，幅度为 1V，电容为 1μF，电阻为 100kΩ。经过 100ms 后，输出电压约为多少？（ ）
A. -0.314V
B. -0.628V
C. 0.314V
D. 0.628V

10、在一个工业自动化控制系统中，需要对电机的转速进行精确控制。以下哪种控制方式最适合用于这种场景？（ ）
A. 开环控制
B. 闭环控制
C. 模糊控制
D. 神经网络控制

11、数字电路中的计数器可以实现不同进制的计数。对于一个模 12 的计数器，需要几个触发器来实现？（ ）
A. 2 个
B. 3 个
C. 4 个
D. 5 个

12、有一个复杂的电力网络，包含多个电源和负载，其中有一个节点的注入电流之和为 5A，流出电流之和为 3A。根据基尔霍夫电流定律，该节点与外部电路相连的支路中，电流的大小和方向应为（ ）
A. 2A，流入节点
B. 2A，流出节点
C. 8A，流入节点
D. 8A，流出节点

13、在电力系统的防雷保护中，避雷针和避雷线是常见的防雷装置。它们的作用是将雷电吸引到自身，并通过接地装置将雷电流引入大地。下列关于避雷针和避雷线保护范围计算方法的描述，错误的是（ ）
A. 保护范围的大小与避雷针和避雷线的高度成正比
B. 保护范围的形状通常是一个圆锥体或圆柱体
C. 计算保护范围时需要考虑被保护物体的高度
D. 保护范围的确定与雷电的强度和极性无关

14、在一个多级放大电路中，若前级是电流放大倍数很大的电流放大器，后级是电压放大倍数很大的电压放大器，则整体电路的输入电阻主要取决于：（ ）
A. 前级
B. 后级
C. 前后级共同决定
D. 无法确定

15、在一个由三极管构成的共基极放大电路中，已知三极管的β = 150，集电极电阻RC = 3kΩ，发射极电阻RE = 1.5kΩ，电源电压VCC = 15V，基极电流IB = 30μA。忽略三极管的饱和压降，请问该电路的电压增益约为多少？（ ）
A. -75 B. -100 C. 75 D. 100

16、在一个共射极放大电路中，三极管的β值为100，集电极电阻为5kΩ，基极电流为20μA，电源电压为15V，且忽略三极管的饱和压降。请问该电路的集电极电流和集电极-发射极电压分别约为多少？（ ）
A. 2mA，5V
B. 2mA，10V
C. 4mA，5V
D. 4mA，10V

17、在一个电气控制系统中，需要实现对电机的调速控制。以下哪种调速方式是最常用的？（ ）
A. 变极调速
B. 变频调速
C. 改变转差率调速
D. 以上都是

18、某集成运放的单位增益带宽为 1MHz，开环增益为 100dB。若要使闭环增益为 20dB，请问该电路的带宽约为多少？（ ）
A. 10kHz B. 20kHz C. 50kHz D. 100kHz

19、在一个模拟电子电路中，需要对信号进行滤波和放大。以下哪种滤波器和放大器的组合可以实现较好的性能？（ ）
A. 低通滤波器和共射极放大器
B. 高通滤波器和共基极放大器
C. 带通滤波器和共集电极放大器
D. 带阻滤波器和差分放大器

20、数字电路中的数据分配器可以将输入数据分配到不同的输出端口。对于一个 1 路 -8 路数据分配器，当控制信号为 111 时，输入数据会被分配到哪个输出端口？（ ）
A. 第一个输出端口
B. 第二个输出端口
C. 第七个输出端口
D. 第八个输出端口

21、某电气控制系统中，需要对一个复杂的逻辑关系进行控制。可以使用组合逻辑电路或者时序逻辑电路来实现。组合逻辑电路输出仅取决于当前输入，时序逻辑电路输出则取决于当前输入和过去的状态。以下关于这两种逻辑电路选择的描述，正确的是（ ）
A. 逻辑关系简单时应选择时序逻辑电路
B. 对输出的时序有要求时应选择组合逻辑电路
C. 组合逻辑电路的设计比时序逻辑电路简单
D. 根据具体的逻辑需求和性能要求进行选择

22、在一个电气控制系统中，有一个由 PLC 控制的自动化仓储系统。当货物重量超过设定值时，报警装置应启动，但实际未启动。可能的原因是？（ ）
A. 重量传感器故障
B. PLC 输入点故障
C. 控制程序错误
D. 以上都有可能

23、在一个电子电路设计中，需要考虑电路的稳定性和可靠性。以下哪个因素对电路的稳定性影响最大？（ ）
A. 电子元件的质量
B. 电路的布局和布线
C. 电源的稳定性
D. 环境温度和湿度

24、在一个集成运放构成的压控电流源电路中，输出电流的大小主要取决于：（ ）
A. 输入电压
B. 反馈电阻
C. 运放的增益
D. 负载电阻

25、某场效应管的转移特性曲线如图所示，请问该场效应管的类型和夹断电压约为多少？（给出图形描述） （ ）
A. N 沟道增强型，2V
B. N 沟道耗尽型，-2V
C. P 沟道增强型，-2V
D. P 沟道耗尽型，2V

二、多选题（本大题共10小题，每小题2分，共20分．有多个选项是符合题目要求的．）
1、在数字电路的设计中，考虑电磁兼容性时需要注意（ ）
A. 布线的合理性
B. 元件的布局
C. 屏蔽和接地
D. 电源的滤波

2、在数字电路的抗干扰设计中，以下哪些方法是有效的？（ ）
A. 滤波 B. 屏蔽 C. 接地 D. 采用差分信号传输

3、在电力系统的无功补偿中，以下哪些设备可以使用？（ ）
A. 电容器
B. 电抗器
C. 静止无功补偿器
D. 同步调相机

4、在工厂的电气安全中，以下哪些措施可以保障人员安全？（ ）
A. 接地保护
B. 漏电保护
C. 绝缘监测
D. 安全标识

5、在正弦波振荡器的起振过程中，以下哪些因素会影响起振速度？（ ）
A. 放大电路的增益 B. 选频网络的品质因数 C. 反馈网络的参数 D. 电源电压的稳定性

6、在电气设备的绝缘配合中，需要考虑以下哪些因素？（ ）
A. 设备的额定电压
B. 过电压类型和水平
C. 环境条件
D. 设备的绝缘性能

7、在数字系统的可靠性评估中，需要考虑的因素包括（ ）
A. 元件的失效率
B. 系统的复杂度
C. 环境因素
D. 维护和维修策略

8、在工厂的电气控制系统中，以下哪些元件可以实现逻辑控制？（ ）
A. 继电器
B. 接触器
C. 可编程逻辑控制器（PLC）
D. 工业计算机

9、对于集成运放的参数，以下哪些是重要的性能指标？（ ）
A. 开环增益
B. 输入失调电压
C. 共模抑制比
D. 带宽

10、在数字电路设计中，以下哪些方法可以提高电路的可靠性？（ ）
A. 增加冗余设计 B. 优化电路布局 C. 选择高质量的元器件 D. 进行充分的测试和验证

三、简答题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）简述电气控制系统中故障诊断与预警系统的构建。

2、（本题5分）简述电气控制中电动机制动的方法及其优缺点。

3、（本题5分）说明电气控制系统中时间继电器的工作原理及应用场景。

4、（本题5分）电力系统中的电能质量问题主要有哪些？如何改善电能质量？

5、（本题5分）简述数字电路中组合逻辑电路和时序逻辑电路的区别，并分别举例说明。

四、分析题（本大题共3个小题，共30分)
1、（本题10分）一个工业园区的污水处理厂电气控制系统出现故障，导致污水处理流程中断。经过对控制系统硬件、软件和传感器的检查，发现了一些导致故障的原因。请详细分析这些原因，并提出修复电气控制系统和建立应急处理机制的具体措施，以确保污水处理厂的正常运行。

2、（本题10分）一个工业生产线的自动化控制系统采用了 PLC（可编程逻辑控制器），但近期频繁出现程序错误和运行不稳定的情况。请分析可能的原因，包括硬件故障、软件编程问题、电磁干扰等，并提出相应的故障排查和解决方法，以及如何优化 PLC 程序以提高系统的稳定性。

3、（本题10分）电力系统中的继电保护装置是保障系统安全运行的重要设备。请分析继电保护的原理和类型，阐述其在电力系统故障检测和隔离中的作用，以及如何提高继电保护的可靠性。

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