《电磁场与电磁波》试题2及答案.docx

电磁场与电磁波试题2一、填空题（每小题1分，共10分）1在均匀各向同性线性媒质中，设媒质的介电常数为，则电位移矢量和电场满足的方程为： 。2设线性各向同性的均匀媒质中电位为，媒质的介电常数为，电荷体密度为，电位所满足的方程为 。3时变电磁场中，坡印廷矢量的数学表达式为 。4在理想导体的表面，电场强度的 分量等于零。5表达式称为矢量场穿过闭合曲面S的 。6电磁波从一种媒质入射到理想导体表面时，电磁波将发生 。7静电场是保守场，故电场强度沿任一条闭合路径的积分等于 。8如果两个不等于零的矢量的点积等于零，则此两个矢量必然相互 。9对横电磁波而言，在波的传播方向上电场、磁场分量为 。10由恒定电流产生的磁场称为恒定磁场，恒定磁场是 场，因此，它可用磁矢位函数的旋度来表示。二、 简述题 （每小题5分，共20分）11试简述磁通连续性原理，并写出其数学表达式。 12简述亥姆霍兹定理，并说明其意义。13已知麦克斯韦第二方程为，试说明其物理意义，并写出方程的微分形式。14什么是电磁波的极化？极化分为哪三种？三、计算题 （每小题10分，共30分）15矢量函数，试求（1）（2）16矢量，求（1）（2）求出两矢量的夹角17方程给出一球族，求（1）求该标量场的梯度；（2）求出通过点处的单位法向矢量。四、应用题 （每小题10分，共30分）18放在坐标原点的点电荷在空间任一点处产生的电场强度表达式为 （1）求出电力线方程；（2）画出电力线。19设点电荷位于金属直角劈上方，如图1所示，求（1） 画出镜像电荷所在的位置（2） 直角劈内任意一点处的电位表达式图120设时变电磁场的电场强度和磁场强度分别为： （1） 写出电场强度和磁场强度的复数表达式（2） 证明其坡印廷矢量的平均值为：五、综合题 （10分）21设沿方向传播的均匀平面电磁波垂直入射到理想导体，如图2所示，该电磁波电场只有分量即 (1) 求出反射波电场的表达式；(2) 求出区域1 媒质的波阻抗。区域1 区域2图2电磁场与电磁波试题（2）参考答案二、简述题 （每小题 5分，共 20 分）11 答：磁通连续性原理是指：磁感应强度沿任一闭合曲面的积分等于零，或者是从闭合曲面S穿出去的通量等于由S外流入S内的通量。 （3分）其数学表达式为： （2分）12答：当一个矢量场的两类源(标量源和矢量源)在空间的分布确定时，该矢量场就唯一地确定了，这一规律称为亥姆霍兹定理。 （3分）亥姆霍兹定理告诉我们，研究任意一个矢量场（如电场、磁场等），需要从散度和旋度两个方面去研究，或者是从矢量场的通量和环量两个方面去研究。 （2分）13答：其物理意义：随时间变化的磁场可以产生电场。 （3分）方程的微分形式： （2分）14答：电磁波的电场强度矢量的方向随时间变化所描绘的轨迹称为极化。（2分）极化可以分为：线极化、圆极化、椭圆极化。（3分）三、计算题 （每小题10分，共30分）15矢量函数，试求（1）（2）解：（1）（2） 16矢量，求（1）（2）求出两矢量的夹角解：（1）（2）根据 （2分） （2分）所以 （1分）17解：（1）（2） （2分）所以 （3分）四、应用题 （每小题 10分，共30分）18放在坐标原点的点电荷在空间任一点处产生的电场强度表达式为 （1）求出电力线方程；（2）画出电力线。解:（1） （2分）由力线方程得 （2分）对上式积分得 （1分）式中，为任意常数。（2）电力线图18-2所示。图1图18-2（注：电力线正确，但没有标方向得3分）19设点电荷位于金属直角劈上方，如图1所示，求（3） 画出镜像电荷所在的位置（4） 直角劈内任意一点处的电位表达式解：（1）镜像电荷所在的位置如图19-1所示。（注：画对一个镜像得2分，三个全对得5分）图19-1图19-2（2）如图19-2所示任一点处的电位为 （3分）其中， （2分）20设时变电磁场的电场强度和磁场强度分别为： （3） 写出电场强度和磁场强度的复数表达式（4） 证明其坡印廷矢量的平均值为：解：（1）电场强度的复数表达式 （3分）电场强度的复数表达式 （2分）（2）根据 得 （2分） （3分）五、综合题 （共10分）区域1 区域2图221设沿方向传播的均匀平面电磁波垂直入射到理想导体，如图2所示，该电磁波电场只有分量即 (3) 求出反射波电场的表达式；(4) 求出区域1 媒质的波阻抗