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电磁场与电磁波试题及参考答案
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摘要:2010-2011-2学期《电磁场与电磁波》课程 考试试卷参考答案及评分标准 命题教师:李学军 审题教师:米燕 一、判断题(10分)(每题1分) 1. 旋度就是任意方向的环量密度 ( #215; ) 2. 某一方向的的
2010-2011-2学期《电磁场与电磁波》课程
考试试卷参考答案及评分标准
命题教师:李学军 审题教师:米燕
一、判断题(10分)(每题1分)
1. 旋度就是任意方向的环量密度 ( #215; ) 2. 某一方向的的方向导数是描述标量场沿该方向的变化情况 ( √ ) 3. 点电荷仅仅指直径非常小的带电体 ( #215; ) 4. 静电场中介质的相对介电常数总是大于 1 ( √ ) 5. 静电场的电场力只能通过库仑定律进行计算 ( #215; ) 6. 理想介质和导电媒质都是色散媒质 ( #215; ) 7. 均匀平面电磁波在无耗媒质里电场强度和磁场强度保持同相位 ( √ ) 8. 复坡印廷矢量的模值是通过单位面积上的电磁功率 ( #215; ) 9. 在真空中电磁波的群速与相速的大小总是相同的 ( √ ) 10 趋肤深度是电磁波进入导体后能量衰减为零所能够达到的深度 ( #215; )
二、选择填空(10分)
1. 已知标量场u的梯度为G,则u沿l方向的方向导数为( B )。
A. G l B. G l0
C. G l
2. 半径为a导体球,带电量为Q,球外套有外半径为b,介电常数为ε的同心介质球壳,壳外是空气,则介质球壳内的电场强度E等于( C )。 A.
Q4 r2 B. QQ4 2
C. 0r4 r23. 一个半径为a的均匀带电圆柱(无限长)的电荷密度是ρ,则圆柱体内的电场强度E为
(C )。
A. E a2
2r B. E r r0
2C. E
0a2204. 半径为a的无限长直导线,载有电流I,则导体内的磁感应强度B为( C )。
A.
0I2 r
B. 0Ir2 a C. 0Ir
5. 已知复数场矢量E exE0,则其瞬时值表述式为( B )。
A. eyE0cos t x B. exE0cos t x C. exE0sin t x 6. 已知无界理想媒质(ε=9ε0, μ=μ0,σ=0)中正弦均匀平面电磁波的频率f=108 Hz,则电磁波的波长为( C )。
A. 3 (m) B. 2 (m) C. 1 (m)
7. 在良导体中平面电磁波的电场强度的相位比磁场强度的相位( A )。
A. 超前45度 B. 滞后45度 C. 超前0~45度
8. 复数场矢量E E jkz
0ex jey
e,则其极化方式为( A )。
A. 左旋圆极化 B. 右旋圆极化 C. 线极化 9. 理想媒质的群速与相速比总是( C )。
A. 比相速大 B. 比相速小 C. 与相速相同 10. 导体达到静电平衡时,导体外部表面的场Dn可简化为( B )。
A. Dn=0 B. Dn s C. Dn q 三、简述题(共10分)(每题5分)
1.给出亥姆霍兹定理的简单表述、说明定理的物理意义是什么(5分)
答:若矢量场F在无限空间中处处单值,且其导数连续有界,而源分布在有限空间区域中,则矢量场由其散度、旋度和边界条件唯一确定,并且可以表示为一个标量函数的梯度和一个矢量函数的旋度之和; (3分)
物理意义:分析矢量场时,应从研究它的散度和旋度入手,旋度方程和散度方程构成了矢量场的基本方程。 (2分)
2.写出麦克斯韦方程组中的全电流(即推广的安培环路)定律的积分表达式,并说明其物理意义。(5分) 答:全电流定律的积分表达式为:
l
S
(J
D
)dS。 (3分) t
全电流定律的物理意义是:表明传导电流和变化的电场都能产生磁场。(2分)
四、一同轴线内导体的半径为a, 外导体的内半径为b, 内、外导体之间填充两种绝缘材料,a 解:设内、外导体单位长度带电分别为ρl、-ρl,内、外导体间的场分布具有轴对称性。由高斯定理可求出内、外导体间的电位移矢量为 De l r 2r (2分) 各区域的电场强度为 E1 e l r 2(a r r0) (2分) 1rE e l 2r 2(r0 r b) (2分) 2r 内、 的电压为 UbE dr r0 a a Edr b 1rE0 2dr (2分) l2 1 1nb 11nr0 (2分) 2r0 1a 因此,单位长度的电容为C l 2 U(2分) 1n 1n02r0 1b五、由无限长载流直导线的B求矢为A(利用 S c Adl,并取r r0处 为磁矢位的参考零点)。(10分) 解:设导线和z轴重合。用安培环路定律, C Bdl 0 I(2分) 可以得到直导线的磁感应强度为 B 0I 2r e(2分) 磁矢位的方向与电流的方向相同,选取矩形回路C,如图所示。在此回路上,磁矢位的线积分为 Adl Az h(2分) S 0I Ihrdr 0Ih rdrdz 02 r lnr (2分) 20 r2 r0 由计算公式 S 可得 A r 0I lnr (2分) z 2 r0 六、空气中有两个半径相同(均等于a)的导体球相切,试用球面镜像法求该孤立 导体系统的电容。(14分) 解:设两球各带电量为q,左球电荷在右球的镜像电荷位于A1处, 则,
文章来源:《试题与研究》 网址: http://www.styyjzz.cn/zonghexinwen/2020/0723/427.html