皖西学院2012--2013学年度第1学期期末考试电磁场与电磁波试卷

 机电学院   电信    专业     10   级  电磁场与电磁波  课程

答案写在试卷上

1.描绘物理状态空间分布的标量函数和矢量函数，在时间为一定值的情况下，它们是唯一的。（    ）

2.标量场的梯度运算和矢量场的旋度运算都是矢量。（    ）

3.梯度的方向是等值面的切线方向。（    ）

4.恒定电流场是一个无散度场。（    ）

5.一般说来，电场和磁场是共存于同一空间的，但在静止和恒定的情况下，电场和磁场可以进行分析。（    ）

6.静电场和恒定磁场都是矢量场，在本质上也是相同的。（  ）

7.研究物质空间内的电场时，仅用电场强度一个场变量不能完全反映物质内发生的静电现象。（  ）

8.泊松方程和拉普拉斯方程都适用于有源区域。（  ）

9.静电场的边值问题，在每一类的边界条件下，泊松方程或拉普拉斯方程的解都是唯一的。（  ）

10.物质被磁化问题和磁化物质产生的宏观磁效应问题是不相关的两方面问题。（  ）

1. 自由空间中原点处的源（）在t时刻发生变化，将在                          ___________________________时刻影响到r处的位函数（）。

2. 均匀平面电磁波由空气中垂直入射到无损耗介质（）表面上时，反射系数=          ，透射系数=          。

3. 矩形波导管中只能传输          波模和          波模的电磁波。

4. 设海水为良导体，衰减常数为，则电磁波在海水中的穿透深度为          ，在此深度上电场的振幅将变为进入海水前的          倍。

5. 极化强度为的电介质中，极化体电荷密度=          ，极化面电荷密度=          。

1. 在分析恒定磁场时，引入矢量位，并令，这样做的依据是（    ）。

A．      B．    C．     D．以上均不是

2. 电偶极子幅射场的辐射功率密度与之成正比的是（    ）。

A．      B．      C．      D． 

3. 频率f=50MHZ的均匀平面波在理想介质（）中传播时，相速应该是（    ）。

A．等于光速C       B．等于C/2      C．等于       D．等于C/4

4. 均匀平面波从空气中垂直入射到无损耗媒质（）表面上，则电场反射系数为（    ）。

A．      B．      C．      D． 

5. 横截面尺寸为a×b的矩形波导管，内部填充理想介质时的截止频率，工作频率为f的电磁波在该波导中传播的条件是（    ）。

A．f=fc      B．f＞fc      C．f＜fc      D．f≤fc

1..均匀平面波的磁场强度的振幅为在自由空间沿方向传播，其相位常数，当t=0时，z=0时，在方向。

（1）写出和的表达式；（2）求频率和波长。（10分）

解：

2．均匀平面波的电场振幅为，从空气中垂直入射到无损耗媒质平面上（），求反射波与透射波的电场振幅。（10分）

解：

3. 一半径为的均匀带电圆环，电荷总量为，求：圆环轴线上离环中心点为处的电场强度。（10分）

4．设计一工作波长的矩形波导管，材料用铜，内充气，并要求模的工作频率至少有30%的安全系数，即，此处分别表示波和波模的截止频率。（10分）

解：

5.已知无界理想媒质中，正弦均匀平面电磁波的频率，电场强度为

试求：均匀平面电磁波的相速度、波长、相移常数和波阻抗；

      电场强度和磁场强度的瞬时表达式；

      与电磁波传播方向垂直的单位面积上通过的平均功率。（15分）

皖西学院2012--2013学年度第1学期期末考试试卷答案（B卷）

 机电学院   电信    专业     10   级  电磁场与电磁波  课程

要求：答案直接写在试卷上

1.电磁场是具有确定物理意义的矢量场，但这些矢量场在一定的区域内并不具有一定的分布规律。（    ）

2.矢量场在闭合路径上的环流和在闭合面上的通量都是标量。（    ）

3.按统一规则绘制出的力线可以确定矢量场中各点矢量的方向，还可以根据力线的疏密判别出各处矢量的大小及变化趋势。（    ）

4.从任意闭合面穿出的恒定电流为零。（    ）

5.在无界真空中，如果电荷分布状态已确定，则他们的电场分布就可以确定。（    ）

6.一根微小的永久磁针周围的磁场分布与微小电流环周围的磁场分布是不同的。（  ）

7.电场强度是“场”变量，它表示电场对带电质点产生作用的能力。（  ）

8.导体或介质所受到的静电力可以由能量的空间变化率计算得出。（  ）

9. 静电场空间中，任意导体单位表面所受力等于该导体单位表面的电荷量与该点的电场强度的乘积。（  ）

10.无自由电流区域的磁场边值问题和无自由电荷区域的静电场边值问题完全相似，求解方法也相同。（  ）

1. 在球坐标系中，沿Z方向的电偶极子的辐射场（远区场）的空间分布与坐标r的关系为                     ，与坐标的关系为                          。

2. 均匀平面电磁波由空气中垂直入射到无损耗介质（）表面上时，反射系数=                    ，透射系数=                。

3. 真空中磁场的两个基本方程的积分形式为____________________和______________________.

4. 已知介质中有恒定电流分布，则此介质中磁场强度与的关系为                ，而磁感应强度的散度为                       。

5. 电磁波的极化一般的情况是椭圆极化波，它的两种特殊情况是          极化波和          极化波。

1、介电常数为的介质区域中，静电荷的体密度为，已知这些电荷产生的电场为（x,y,z），而，则下面正确的是（    ）。

A．    B．    C．     D． 

2. 磁感应强度，式中的m值应为（    ）。

A．m=2      B．m=3      C．m=4      D．m=6

3. 两个相互平行的导体平行板电容器，与电容C无关的是（    ）。

A．导体板上的电荷                  B．平板间的电介质

C．导体板的几何形状               D．两导体板的相对位置

4. 穿透深度与电磁波频率及媒质参数的关系是（    ）。

A．      B．      C．    D． 

5. 电偶极子的远区辐射场是（    ）。

A．非均匀平面波                  B．均匀平面波

C．非均匀球面波                  D．均匀球面波

1.一均匀平面波自空气中垂直入射到半无限大无耗介质表面上，已知空气中合成波的驻波比为3，介质内透射波的波长是空气中波长的1/6，且介质表面上为合成波电场的最小点，求介质相对磁导率和相对介电常数。（10分）

解：

2.设计一个矩形谐振腔，使在1GHZ及1.5GHZ分别谐振于两个不同模式上。（10分）

解：

3. 在介电常数为的无限大约均匀介质中，有一半径为的带电的导体球，求储存在介质中的静电能量。（10分）

解：

4.两块无限大导体平板分别置于X=0和X=d处，板间充满电荷，其体电荷密度为，极板的电位分布设为0和U0，如图所示，求两板间电位和电场强度。（10分）

Y

 0          d     X

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5.无界理想媒质中，正弦均匀平面电磁波的频率，电场强度为

试求：均匀平面电磁波的相速度、波长、相移常数和波阻抗；

      电场强度和磁场强度的瞬时表达式；

      与电磁波传播方向垂直的单位面积上通过的平均功率。（15分）

皖西学院2012--2013学年度第1学期期末考试试卷答案（C卷）

 机电学院   电信    专业     10   级  电磁场与电磁波  课程

要求：答案直接写在试卷上

1.电磁场是具有确定物理意义的矢量场，这些矢量场在一定的区域内具有一定的分布规律，除有限个点或面以外，它们都是空间坐标的连续函数。（    ）

2.矢量场在闭合路径上的环流是标量，矢量场在闭合面上的通量是矢量。（    ）

3.空间内标量值相等的点集合形成的曲面称为等值面。（    ）

4.空间体积中有电流时，该空间内表面上便有面电流。（    ）

5.电偶极子及其电场与磁偶极子及其磁场之间存在对偶关系。（    ）

6.静电场的点源是点电荷，它是一种“标量点源”；恒定磁场的点源是电流元，它是一种“矢量性质的点源”。（  ）

7.泊松方程适用于有源区域，拉普拉斯方程适用于无源区域。（  ）

8.均匀导体中没有净电荷，在导体面或不同导体的分界面上，也没有电荷分布。（  ）

9.介质表面单位面积上的力等于介质表面两侧能量密度之差。（  ）

10.安培力可以用磁能量的空间变化率来计算。（  ） 

1. 已知体积为V的媒质的磁导率为，其中的恒定电流分布在空间，产生于该体积内的磁场分布为和，则该体积内的静磁能量密度为          ，体积内总静磁能量为             。

2. 电偶极子的远场区域指的是          区域；在远场区，电场强度的振幅与距离r成                      关系。

3. 理想介质分界面上电场强度满足的边界条件是               ，电位移矢量满足的边界条件是                                 。

4. 两个同频率、同方向传播，极化方向相互垂直的直线极化波的合成波为圆极化波，则这两个直线极化波的振幅为             ，相位差为                。

5. 均匀平面波由空气中垂直入射到理想介质（）表面上时，反射系数=                      ，透射系数=                     。

1. 电偶极子的远区辐射场是有方向性的，其方向性因子为（    ）。

A．      B．      C．      D． 

2. 用镜像法求解电场边值问题时，判断镜像电荷的选取是否正确的根据是：（    ）

A．镜像电荷是否对称                B．电位所满足方程是否改变

C．边界条件是否保持不变            D．同时选择B和C

3. 均匀平面波从空气中垂直入射到理想介质（）表面上，则电场反射系数为（    ）。

A．      B．      C．      D． 

4. 横截面尺寸为a×b的矩形波导管，介质的截止波长为，若工作波长为，则电磁波在该波导中传播的条件是（    ）。

A．      B．     C．     D． 

5. 电偶极子的远区辐射场是（    ）。

A．非均匀平面波                  B．均匀平面波

C．非均匀球面波                  D．均匀球面波

1、论述电偶极子辐射远场区的性质。

1.均匀平面波自空气中垂直入射到两种无耗电介质界面上，当反射系数与透射系数的大小相等时，其驻波比等于多少？ 

2. 一空气填充的圆柱形波导，周长为25.1厘米，其工作频率为3GHZ，求该波导内可能传播的模式。

3. 如图所示，接地导体球半径为a，在球外距球心为d处置放一点电荷q，求球外电位分布和球面上感应电荷面密度。（球外为空气）

4.真空中一半径为的圆球空间内，分布有体密度为的电荷，为常量。试求静电能量。