12电磁波练习
物理电磁波练习题
物理电磁波练习题1. 光的电磁波特性光是一种电磁波，具有波粒二象性。
根据电磁波理论，光波由电场和磁场组成，垂直传播，并且具有波长、频率和速度等特性。
以下是一些与光的电磁波相关的经典习题：1.1 问题一：光的波长和频率光的波长与频率之间存在着怎样的关系？如果给定光的波长为400纳米，请计算相应的频率。
解析：光的波长与频率之间的关系由以下公式给出：c = λν，其中c是光的速度，λ是波长，ν是频率。
根据该公式，可以计算得到频率ν = c / λ。
给定光的波长为400纳米，光的速度为300,000,000米/秒。
代入公式可得：ν = c / λ = (300,000,000 m/s) / (400 × 10^(-9) m) = 7.5 × 10^14 Hz因此，给定波长为400纳米的光的频率为7.5 × 10^14 Hz。
1.2 问题二：光的速度光在真空中的传播速度是多少？解析：光在真空中的传播速度被定义为光速，并用c表示。
近似值是300,000,000米/秒。
因此，光在真空中的传播速度为300,000,000米/秒。
2. 电磁波的常见应用电磁波在日常生活和科学研究中有广泛的应用。
以下是一些电磁波的常见应用相关的练习题：2.1 问题三：微波炉的工作原理微波炉内部的微波是通过哪种类型的电磁波产生的？为什么微波可以加热食物？解析：微波炉内部的微波是通过微波电磁波产生的。
微波炉通过产生微波并使其传递到食物中，使水分子在高频率的电场中迅速变化方向。
这种变化导致了水分子之间的摩擦加热，从而使食物加热。
微波被选为加热食物的理想波长，因为水分子吸收微波的能量。
2.2 问题四：无线电通信无线电通信使用了哪种类型的电磁波？为什么要选择这种波长来进行通信？解析：无线电通信使用的是射频电磁波，波长范围从数十米到数十公里不等。
无线电通信选择这种波长进行通信是因为射频电磁波可以穿过大气层并广泛传播，具有较低的衰减能力。
电磁波练习题频率波长与速度计算
电磁波练习题频率波长与速度计算电磁波是一种在真空中传播的波动现象，其频率、波长和速度之间存在着一定的数学关系。
在电磁波的学习过程中，频率、波长和速度的计算与相互转换是十分重要的。
本文将通过几个练习题，帮助读者掌握电磁波频率、波长和速度之间的计算方法。
练习题一：已知一束电磁波的频率为30兆赫，求其波长。
解析：首先，我们要明确频率和波长之间的关系式，即：波速 = 频率 ×波长由于题目中没有给出波速，我们可以使用光在真空中的速度近似代替，光在真空中的速度约为3×10^8米/秒。
将已知数据代入关系式中，我们可以求得波长：波速 = 频率 ×波长3×10^8 = 30×10^6 ×波长将上式变形可得：波长 = 波速 / 频率波长 = 3×10^8 / 30×10^6 = 10米因此，该束电磁波的波长为10米。
练习题二：已知一束电磁波的波长为5厘米，求其频率。
解析：与练习题一相反，我们现在已知波长，要求解频率。
使用同样的关系式，我们可以得到：波速 = 频率 ×波长由于题目中仍然没有给出波速，我们仍然可以使用光在真空中的速度。
将已知数据代入关系式中，我们可以求得频率：波速 = 频率 ×波长3×10^8 = 频率 × 5×10^-2将上式变形可得：频率 = 波速 / 波长频率 = 3×10^8 / 5×10^-2 = 6×10^9赫兹因此，该束电磁波的频率为6×10^9赫兹。
练习题三：已知一束电磁波的频率为2×10^16赫兹，求其速度。
解析：与前面两个练习题不同，这次我们已知频率，要求解速度。
仍然使用频率、波长和速度之间的关系式：波速 = 频率 ×波长已知频率为2×10^16赫兹，为了求解速度，我们需要求解波长。
将已知数据代入关系式中，可以得到：波速 = 2×10^16 ×波长由于波速仍然未知，我们需要寻找其他的信息来进行计算。
大学物理答案第12章
第十二章 电磁感应 电磁场和电磁波12－1 一根无限长平行直导线载有电流I ，一矩形线圈位于导线平面内沿垂直于载流导线方向以恒定速率运动（如图所示），则（ ）（A ） 线圈中无感应电流（B ） 线圈中感应电流为顺时针方向（C ） 线圈中感应电流为逆时针方向（D ） 线圈中感应电流方向无法确定题 12-1 图分析与解 由右手定则可以判断，在矩形线圈附近磁场垂直纸面朝里，磁场是非均匀场，距离长直载流导线越远，磁场越弱．因而当矩形线圈朝下运动时，在线圈中产生感应电流，感应电流方向由法拉第电磁感应定律可以判定．因而正确答案为（B ）．12－2 将形状完全相同的铜环和木环静止放置在交变磁场中，并假设通过两环面的磁通量随时间的变化率相等，不计自感时则（ ）（A ） 铜环中有感应电流，木环中无感应电流（B ） 铜环中有感应电流，木环中有感应电流（C ） 铜环中感应电动势大，木环中感应电动势小（D ） 铜环中感应电动势小，木环中感应电动势大分析与解 根据法拉第电磁感应定律，铜环、木环中的感应电场大小相等， 但在木环中不会形成电流．因而正确答案为（A ）．12－3 有两个线圈，线圈1对线圈2 的互感系数为M 21 ，而线圈2 对线圈1的互感系数为M 12 ．若它们分别流过i 1 和i 2 的变化电流且ti t i d d d d 21<，并设由i 2变化在线圈1 中产生的互感电动势为12 ，由i 1 变化在线圈2 中产生的互感电动势为ε21 ，下述论断正确的是（ ）．（A ）2112M M = ，1221εε=（B ）2112M M ≠ ，1221εε≠（C ）2112M M =， 1221εε<（D ）2112M M = ，1221εε<分析与解 教材中已经证明M21 ＝M12 ，电磁感应定律ti M εd d 12121=；ti M εd d 21212=．因而正确答案为（D ）． 12－4 对位移电流，下述说法正确的是（ ）（A ） 位移电流的实质是变化的电场（B ） 位移电流和传导电流一样是定向运动的电荷（C ） 位移电流服从传导电流遵循的所有定律（D ） 位移电流的磁效应不服从安培环路定理分析与解 位移电流的实质是变化的电场．变化的电场激发磁场，在这一点位移电流等效于传导电流，但是位移电流不是走向运动的电荷，也就不服从焦耳热效应、安培力等定律．因而正确答案为（A ）．12－5 下列概念正确的是（ ）（A ） 感应电场是保守场（B ） 感应电场的电场线是一组闭合曲线（C ） LI Φm =，因而线圈的自感系数与回路的电流成反比（D ） LI Φm =，回路的磁通量越大，回路的自感系数也一定大分析与解 对照感应电场的性质，感应电场的电场线是一组闭合曲线．因而正确答案为（B ）．12－6 一铁心上绕有线圈100匝，已知铁心中磁通量与时间的关系为tΦπ100sin 100.85⨯=，式中Φ的单位为Wb ，t 的单位为s ，求在s 100.12-⨯=t 时，线圈中的感应电动势． 分析 由于线圈有N 匝相同回路，线圈中的感应电动势等于各匝回路的感应电动势的代数和，在此情况下，法拉第电磁感应定律通常写成tψt ΦNξd d d d -=-=，其中ΦN ψ=称为磁链．解 线圈中总的感应电动势())V (π100cos 51.2d d t tΦN =-=ξ 当s 100.12-⨯=t 时，V 51.2=ξ．12－7 载流长直导线中的电流以tI d d 的变化率增长.若有一边长为d 的正方形线圈与导线处于同一平面内，如图所示.求线圈中的感应电动势.分析 本题仍可用法拉第电磁感应定律tΦd d -=ξ，来求解.由于回路处在非均匀磁场中，磁通量就需用⎰⋅=SS B Φd 来计算.为了积分的需要，建立如图所示的坐标系.由于B 仅与x 有关，即B =B (x )，故取一个平行于长直导线的宽为d x 、长为d 的面元d S ，如图中阴影部分所示，则d S =d d x ，所以，总磁通量可通过线积分求得（若取面元d S =d x d y ，则上述积分实际上为二重积分）.本题在工程技术中又称为互感现象，也可用公式tI M d d -=ξ求解. 解1 穿过面元d S 的磁通量为x d x I S B Φd π2d d 0μ=⋅=因此穿过线圈的磁通量为2ln π2d π2d 200⎰⎰===d d Id x x Id ΦΦμμ再由法拉第电磁感应定律，有 tI d t Φd d 21ln π2d d 0）（μξ=-= 解2 当两长直导线有电流I 通过时，穿过线圈的磁通量为2ln π20dIΦμ=线圈与两长直导线间的互感为2ln π20d I ΦM μ== 当电流以tI d d 变化时，线圈中的互感电动势为 tI d t I M d d 21ln π2d d 0）（μξ=-=题 12-7 图12－8 有一测量磁感强度的线圈，其截面积S ＝4.0 cm 2 、匝数N ＝160 匝、电阻R ＝50Ω．线圈与一内阻R i ＝30Ω的冲击电流计相连．若开始时，线圈的平面与均匀磁场的磁感强度B 相垂直，然后线圈的平面很快地转到与B 的方向平行．此时从冲击电流计中测得电荷值54.010C q -=⨯．问此均匀磁场的磁感强度B 的值为多少分析 在电磁感应现象中，闭合回路中的感应电动势和感应电流与磁通量变化的快慢有关，而在一段时间内，通过导体截面的感应电量只与磁通量变化的大小有关，与磁通量变化的快慢无关．工程中常通过感应电量的测定来确定磁场的强弱．解 在线圈转过90°角时，通过线圈平面磁通量的变化量为NBS NBS ΦΦΦ=-=-=0Δ12因此，流过导体截面的电量为ii R R NBS R R Φq +=+=Δ 则 ()T 050.0=+=NSR R q B i 12－9 如图所示，一长直导线中通有I ＝5.0 A 的电流，在距导线9.0 cm 处，放一面积为0.10 cm 2 ，10匝的小圆线圈，线圈中的磁场可看作是均匀的．今在 ×10－2s 内把此线圈移至距长直导线10.0 cm 处．求：（1） 线圈中平均感应电动势；（2） 设线圈的电阻为×10－2Ω，求通过线圈横截面的感应电荷．题 12-9 图分析 虽然线圈处于非均匀磁场中，但由于线圈的面积很小，可近似认为穿过线圈平面的磁场是均匀的，因而可近似用NBS ψ=来计算线圈在始、末两个位置的磁链．解 （1） 在始、末状态，通过线圈的磁链分别为1011π2r IS μN S NB ψ==,2022π2r IS μN S NB ψ== 则线圈中的平均感应电动势为 V 1011.111πΔ2ΔΔ8210-⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-==r r t IS N t μψξ 电动势的指向为顺时针方向．（2） 通过线圈导线横截面的感应电荷为C 101.11821-⨯=∆=-=t RR q ξψψ 12－10 如图（ａ）所示，把一半径为R 的半圆形导线OP 置于磁感强度为B 的均匀磁场中，当导线以速率v 水平向右平动时，求导线中感应电动势E 的大小，哪一端电势较高题 12-10 图分析 本题及后面几题中的电动势均为动生电动势，除仍可由t ΦE d d -=求解外（必须设法构造一个闭合回路），还可直接用公式()l B d ⋅⨯=⎰lE v 求解． 在用后一种方法求解时，应注意导体上任一导线元ｄl 上的动生电动势()l B d d ⋅⨯=v E .在一般情况下，上述各量可能是ｄl 所在位置的函数．矢量（v ×B ）的方向就是导线中电势升高的方向．解1 如图（ｂ）所示，假想半圆形导线OP 在宽为2R 的静止形导轨上滑动，两者之间形成一个闭合回路．设顺时针方向为回路正向，任一时刻端点O 或端点P 距 形导轨左侧距离为x ，则B R Rx Φ⎪⎭⎫ ⎝⎛+=2π212 即B R tx RB t ΦE v 2d d 2d d -=-=-= 由于静止的 形导轨上的电动势为零，则E ＝－2RvB ．式中负号表示电动势的方向为逆时针，对OP 段来说端点P 的电势较高．解2 建立如图（c ）所示的坐标系，在导体上任意处取导体元ｄl ，则()θR θB l θB E o d cos d cos 90sin d d v v ==⋅⨯=l B vB R θθBR E v v 2d cos d E π/2π/2===⎰⎰- 由矢量（v ×B ）的指向可知，端点P 的电势较高．解3 连接OP 使导线构成一个闭合回路．由于磁场是均匀的，在任意时刻，穿过回路的磁通量==BS Φ常数.由法拉第电磁感应定律tΦE d d -=可知，E ＝0又因 E ＝E OP ＋E PO即 E OP ＝－E PO ＝2RvB由上述结果可知，在均匀磁场中，任意闭合导体回路平动所产生的动生电动势为零；而任意曲线形导体上的动生电动势就等于其两端所连直线形导体上的动生电动势．上述求解方法是叠加思想的逆运用，即补偿的方法．12－11 长为L 的铜棒，以距端点r 处为支点，以角速率ω绕通过支点且垂直于铜棒的轴转动.设磁感强度为B 的均匀磁场与轴平行，求棒两端的电势差．题 12-11 图分析 应该注意棒两端的电势差与棒上的动生电动势是两个不同的概念，如同电源的端电压与电源电动势的不同．在开路时，两者大小相等，方向相反（电动势的方向是电势升高的方向，而电势差的正方向是电势降落的方向）．本题可直接用积分法求解棒上的电动势，亦可以将整个棒的电动势看作是OA 棒与OB 棒上电动势的代数和，如图（ｂ）所示．而E 和E 则可以直接利用第12－2 节例1 给出的结果．解1 如图（ａ）所示，在棒上距点O 为l 处取导体元ｄl ，则()()r L lB ωl lB ωE L-r r AB AB 221d d --=-=⋅⨯=⎰⎰-l B v 因此棒两端的电势差为()r L lB ωE U AB AB 221--== 当L ＞2r 时，端点A 处的电势较高解2 将AB 棒上的电动势看作是O A 棒和O B 棒上电动势的代数和，如图（ｂ）所示．其中221r ωB E OA =,()221r L B ωE OB -= 则 ()r L BL ωE E E OB OA AB 221--=-= 12－12 如图所示，长为L 的导体棒OP ，处于均匀磁场中，并绕OO ′轴以角速度ω旋转，棒与转轴间夹角恒为θ，磁感强度B 与转轴平行．求OP 棒在图示位置处的电动势．题 12-12 图分析 如前所述，本题既可以用法拉第电磁感应定律tΦE d d -= 计算（此时必须构造一个包含OP 导体在内的闭合回路， 如直角三角形导体回路OPQO ），也可用()l B d ⋅⨯=⎰lE v 来计算．由于对称性，导体OP 旋转至任何位置时产生的电动势与图示位置是相同的．解1 由上分析，得()l B d ⋅⨯=⎰OP OP E vl αB lo d cos 90sin ⎰=v ()()l θB θωlo d 90cos sin ⎰-=l ()⎰==L L B l l B 022sin 21d sin θωθω 由矢量B ⨯v 的方向可知端点P 的电势较高．解2 设想导体OP 为直角三角形导体回路OPQO 中的一部分，任一时刻穿过回路的磁通量Φ为零，则回路的总电动势QO PQ OP E E E tΦE ++==-=0d d 显然，E QO ＝0，所以 ()221PQ B ωE E E QO PQ OP ==-=2)sin (21θωL B = 由上可知，导体棒OP 旋转时，在单位时间内切割的磁感线数与导体棒QP 等效．12－13 如图（ａ）所示，金属杆AB 以匀速12.0m s -=⋅v 平行于一长直导线移动，此导线通有电流I ＝40 A ．求杆中的感应电动势，杆的哪一端电势较高题 12-13 图分析 本题可用两种方法求解．方法1：用公式()l B d ⋅⨯=⎰l E v 求解，建立图（a ）所示的坐标系，所取导体元x l d d =，该处的磁感强度xI μB π20=． 方法2：用法拉第电磁感应定律求解，需构造一个包含杆AB 在内的闭合回路．为此可设想杆AB 在一个静止的导轨上滑动，如图（ｂ）所示．设时刻t ，杆AB 距导轨下端CD 的距离为y ，先用公式⎰⋅=S ΦS B d 求得穿过该回路的磁通量，再代入公式tΦE d d -=，即可求得回路的电动势，亦即本题杆中的电动势．解1 根据分析，杆中的感应电动势为()V 1084.311ln 2πd 2πd d 50m 1.1m 1.00-⨯-=-=-==⋅⨯=⎰⎰v v v I μx x μxl E AB AB l B 式中负号表示电动势方向由B 指向A ，故点A 电势较高．解2 设顺时针方向为回路ABCD 的正向，根据分析，在距直导线x 处，取宽为ｄx 、长为y 的面元ｄS ，则穿过面元的磁通量为x y xI μΦd 2πd d 0=⋅=S B 穿过回路的磁通量为 11ln 2πd 2πd 0m1.1m 1.00⎰⎰-===S Iy μx y x I μΦΦ 回路的电动势为V 1084.32πd d 11ln 2πd d 500-⨯-=-=-=-=Iy μt y x I μt ΦE 由于静止的导轨上电动势为零，所以V 1084.35-⨯-==E E AB式中负号说明回路电动势方向为逆时针，对AB 导体来说，电动势方向应由B 指向A ，故点A 电势较高．12－14 如图（ａ）所示，在“无限长”直载流导线的近旁，放置一个矩形导体线框，该线框在垂直于导线方向上以匀速率v 向右移动，求在图示位置处，线框中感应电动势的大小和方向．题 12 -14 图分析 本题亦可用两种方法求解．其中应注意下列两点：（1）当闭合导体线框在磁场中运动时，线框中的总电动势就等于框上各段导体中的动生电动势的代数和．如图（ａ）所示，导体eh 段和fg 段上的电动势为零［此两段导体上处处满足()0l B =⋅⨯d v ］，因而线框中的总电动势为()()()()hg ef hgef gh ef E E E -=⋅⨯-⋅⨯=⋅⨯+⋅⨯=⎰⎰⎰⎰l B l B l B l B d d d d v v v v 其等效电路如图（ｂ）所示．（2）用公式tΦE d d -=求解，式中Φ是线框运动至任意位置处时，穿过线框的磁通量．为此设时刻t 时，线框左边距导线的距离为ξ，如图（c ）所示，显然ξ是时间t 的函数，且有v =tξd d ．在求得线框在任意位置处的电动势E （ξ）后，再令ξ＝d ，即可得线框在题目所给位置处的电动势．解1 根据分析，线框中的电动势为hg ef E E E -=()()⎰⎰⋅⨯-⋅⨯=hgef l B l B d d v v ()⎰⎰+-=2201000d 2πd 2πl l l l d I μl d I μv v ()1202πl d d l I +=1vl μ由E ef ＞E hg 可知，线框中的电动势方向为efgh ．解2 设顺时针方向为线框回路的正向．根据分析，在任意位置处，穿过线框的磁通量为 ()ξξμξμ120020ln π2d π21l Il x x Il l +=+=Φ⎰ 相应电动势为 ()()1120π2d d l ξξl l I μt ΦξE +=-=v 令ξ＝d ，得线框在图示位置处的电动势为()1120π2l d d l l I μE +=v 由E ＞0 可知，线框中电动势方向为顺时针方向．12－15 在半径为R 的圆柱形空间中存在着均匀磁场，B 的方向与柱的轴线平行．如图（ａ）所示，有一长为l 的金属棒放在磁场中，设B 随时间的变化率tB d d 为常量．试证：棒上感应电动势的大小为 2222d d ⎪⎭⎫ ⎝⎛-=l R l t B ξ题 12-15 图分析 变化磁场在其周围激发感生电场，把导体置于感生电场中，导体中的自由电子就会在电场力的作用下移动，在棒内两端形成正负电荷的积累，从而产生感生电动势．由于本题的感生电场分布与上题所述情况完全相同，故可利用上题结果，由⎰⋅=l k l E d ξ计算棒上感生电动势．此外，还可连接OP 、OQ ，设想PQOP 构成一个闭合导体回路，用法拉第电磁感应定律求解，由于OP 、OQ 沿半径方向，与通过该处的感生电场强度E k 处处垂直，故0d =⋅l E k ，OP 、OQ 两段均无电动势，这样，由法拉第电磁感应定律求出的闭合回路的总电动势，就是导体棒PQ 上的电动势．证1 由电磁感应定律，在r ＜R 区域， ⎰⎰⋅-=⋅=SB tl E k d d d d ξ t B r E r k d d ππ22-=⋅ 解得该区域内感生电场强度的大小tB r E k d d 2= 设PQ 上线元ｄx 处，E k 的方向如图（b ）所示，则金属杆PQ 上的电动势为()()222202/2d d d 2/d d 2d cos d l R l t B x r l R tB r xE l k k PQ -=-==⋅=⎰⎰θξx E 证2 由法拉第电磁感应定律，有22Δ22d d d d d d ⎪⎭⎫ ⎝⎛-==-==l R l t B t B S t ΦE E PQ 讨论 假如金属棒PQ 有一段在圆外，则圆外一段导体上有无电动势 该如何求解 12－16 截面积为长方形的环形均匀密绕螺绕环，其尺寸如图（ａ）所示，共有N 匝（图中仅画出少量几匝），求该螺绕环的自感L ．题 12-16 图分析 如同电容一样，自感和互感都是与回路系统自身性质（如形状、匝数、介质等）有关的量．求自感L 的方法有两种：1．设有电流I 通过线圈，计算磁场穿过自身回路的总磁通量，再用公式I ΦL =计算L ．2．让回路中通以变化率已知的电流，测出回路中的感应电动势E L ，由公式t I E L L d /d =计算L ．式中E L 和tI d d 都较容易通过实验测定，所以此方法一般适合于工程中．此外，还可通过计算能量的方法求解．解 用方法1 求解，设有电流I 通过线圈，线圈回路呈长方形，如图（ｂ）所示，由安培环路定理可求得在R 1 ＜r ＜R 2 范围内的磁场分布为xNI μB π20= 由于线圈由N 匝相同的回路构成，所以穿过自身回路的磁链为12200ln π2d π2d 21R R hI N μx h x NI μN N ψS R R ==⋅=⎰⎰S B 则1220ln π2R R h N μI ψL = 若管中充满均匀同种磁介质，其相对磁导率为μr ，则自感将增大μr 倍．12－17 如图所示，螺线管的管心是两个套在一起的同轴圆柱体，其截面积分别为S 1 和S 2 ，磁导率分别为μ1 和μ2 ，管长为l ，匝数为N ，求螺线管的自感．（设管的截面很小）题 12-17 图分析 本题求解时应注意磁介质的存在对磁场的影响．在无介质时，通电螺线管内的磁场是均匀的，磁感强度为B 0 ，由于磁介质的存在，在不同磁介质中磁感强度分别为μ1 B 0 和μ2 B 0 ．通过线圈横截面的总磁通量是截面积分别为S 1 和S 2 的两部分磁通量之和．由自感的定义可解得结果．解 设有电流I 通过螺线管，则管中两介质中磁感强度分别为I L N μnl μB 111==,I LN μnl μB 222== 通过N 匝回路的磁链为 221121S NB S NB ΨΨΨ+=+=则自感2211221S μS μlN I ψL L L +==+= 12－18 有两根半径均为a 的平行长直导线，它们中心距离为d ．试求长为l的一对导线的自感（导线内部的磁通量可略去不计）．题 12-18 图分析 两平行长直导线可以看成无限长但宽为d 的矩形回路的一部分．设在矩形回路中通有逆时针方向电流I ，然后计算图中阴影部分（宽为d 、长为l ）的磁通量．该区域内磁场可以看成两无限长直载流导线分别在该区域产生的磁场的叠加．解 在如图所示的坐标中，当两导线中通有图示的电流I 时，两平行导线间的磁感强度为()r d I μr I μB -+=π2π200 穿过图中阴影部分的磁通量为 aa d l μr Bl ΦS a d a -==⋅=⎰⎰-ln πd d 0S B 则长为l 的一对导线的自感为aa d l μI ΦL -==ln π0 如导线内部磁通量不能忽略，则一对导线的自感为212L L L +=．L 1 称为外自感，即本题已求出的L ，L 2 称为一根导线的内自感．长为l 的导线的内自感8π02l μL =，有兴趣的读者可自行求解． 12－19 如图所示，在一柱形纸筒上绕有两组相同线圈AB 和A ′B ′，每个线圈的自感均为L ，求：（1） A 和A ′相接时，B 和B ′间的自感L 1 ；（2） A ′和B 相接时，A 和B ′间的自感L 2 ．题 12-19 图分析 无论线圈AB 和A ′B ′作哪种方式连接，均可看成一个大线圈回路的两个部分，故仍可从自感系数的定义出发求解．求解过程中可利用磁通量叠加的方法，如每一组载流线圈单独存在时穿过自身回路的磁通量为Φ，则穿过两线圈回路的磁通量为2Φ；而当两组线圈按（1）或（2）方式连接后，则穿过大线圈回路的总磁通量为2Φ±2Φ，“ ±”取决于电流在两组线圈中的流向是相同或是相反．解 （1） 当A 和A ′连接时，AB 和A ′B ′线圈中电流流向相反，通过回路的磁通量亦相反，故总通量为0221=-=ΦΦΦ，故L 1 ＝0．（2） 当A ′和B 连接时，AB 和A ′B ′线圈中电流流向相同，通过回路的磁通量亦相同，故总通量为ΦΦΦΦ4222=+=，故L IΦI ΦL 4422===． 本题结果在工程实际中有实用意义，如按题（1）方式连接，则可构造出一个无自感的线圈．12－20 如图所示，一面积为4.0 cm 2共50 匝的小圆形线圈A ，放在半径为20 cm 共100 匝的大圆形线圈B 的正中央，此两线圈同心且同平面．设线圈A 内各点的磁感强度可看作是相同的．求：（1） 两线圈的互感；（2） 当线圈B 中电流的变化率为－50 A ·ｓ－1 时，线圈A 中感应电动势的大小和方向．题 12-20 图分析 设回路Ⅰ中通有电流I 1 ，穿过回路Ⅱ的磁通量为Φ21 ，则互感M ＝M 21 ＝Φ21/I 1 ；也可设回路Ⅱ通有电流I 2 ，穿过回路Ⅰ的磁通量为Φ12 ，则21212I ΦM M == ． 虽然两种途径所得结果相同，但在很多情况下，不同途径所涉及的计算难易程度会有很大的不同．以本题为例，如设线圈B 中有电流I 通过，则在线圈A 中心处的磁感强度很易求得，由于线圈A 很小，其所在处的磁场可视为均匀的，因而穿过线圈A 的磁通量Φ≈BS ．反之，如设线圈A 通有电流I ，其周围的磁场分布是变化的，且难以计算，因而穿过线圈B 的磁通量也就很难求得，由此可见，计算互感一定要善于选择方便的途径．解 （1） 设线圈B 有电流I 通过，它在圆心处产生的磁感强度RI μN B B200=,穿过小线圈A 的磁链近似为 A BA A A A S RI μN N S B N ψ200== 则两线圈的互感为 H 1028.6260-⨯===RS μN N I ψM A B A A （2）线圈A 中感应电动势的大小为 V 1014.3d d 4-⨯=-=t I ME A 互感电动势的方向和线圈B 中的电流方向相同．12－21 如图所示，两同轴单匝线圈A 、C 的半径分别为R 和r ，两线圈相距为d ．若r 很小，可认为线圈A 在线圈C 处所产生的磁场是均匀的．求两线圈的互感．若线圈C 的匝数为N 匝，则互感又为多少题 12-21 图解 设线圈A 中有电流I 通过，它在线圈C 所包围的平面内各点产生的磁感强度近似为()2/322202d R IR μB +=穿过线圈C 的磁通为 ()22/32220π2r d R IR μBS ψC +==则两线圈的互感为 ()2/3222202πd R R r μI ψM +== 若线圈C 的匝数为N 匝，则互感为上述值的N 倍．12－22 如图所示，螺绕环A 中充满了铁磁质，管的截面积S 为2.0 cm 2 ，沿环每厘米绕有100 匝线圈，通有电流I 1 ＝ ×10 －2 A ，在环上再绕一线圈C ，共10 匝，其电阻为 Ω，今将开关Ｓ 突然开启，测得线圈C 中的感应电荷为 ×10－3 C ．求：当螺绕环中通有电流I 1时，铁磁质中的B 和铁磁质的相对磁导率μr ．题 12-22 图分析 本题与题12-8 相似，均是利用冲击电流计测量电磁感应现象中通过回路的电荷的方法来计算磁场的磁感强度．线圈C 的磁通变化是与环形螺线管中的电流变化相联系的． 解 当螺绕环中通以电流I 1 时，在环内产生的磁感强度110I n μμB r =则通过线圈C 的磁链为S I n μμN BS N ψr c 11022==设断开电源过程中，通过C 的感应电荷为q C ，则有()RS I n μμN ψR ψR qc r c c 110201Δ1=--=-= 由此得 T 10.02110===SN Rq I n B C r μμ 相对磁导率 1991102==I n S N Rq C r μμ 12－23 一个直径为0.01 m ，长为0.10 m 的长直密绕螺线管，共1 000 匝线圈，总电阻为 Ω．求：（1） 如把线圈接到电动势E ＝ V 的电池上，电流稳定后，线圈中所储存的磁能有多少 磁能密度是多少*（2） 从接通电路时算起，要使线圈储存磁能为最大储存磁能的一半，需经过多少时间分析 单一载流回路所具有的磁能，通常可用两种方法计算：方法 1： 如回路自感为L （已知或很容易求得），则该回路通有电流I 时所储存的磁能221LI W m =，通常称为自感磁能． 方法 2： 由于载流回路可在空间激发磁场，磁能实际是储存于磁场之中，因而载流回路所具有的能量又可看作磁场能量，即V w W V m m d ⎰=，式中m w 为磁场能量密度，积分遍及磁场存在的空间．由于μB w m 22=，因而采用这种方法时应首先求载流回路在空间产生的磁感强度B 的分布． 上述两种方法还为我们提供了计算自感的另一种途径，即运用V w LI V m d 212⎰=求解L ． 解 （1） 密绕长直螺线管在忽略端部效应时，其自感l S N L 20μ=，电流稳定后，线圈中电流RE I =，则线圈中所储存的磁能为 J 1028.3221522202-⨯===lRSE N μLI W m 在忽略端部效应时，该电流回路所产生的磁场可近似认为仅存在于螺线管中，并为均匀磁场，故磁能密度m w 处处相等，3m J 17.4-⋅==SLW w m m （2） 自感为L ，电阻为R 的线圈接到电动势为E 的电源上，其电流变化规律⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-t L R R E I e 1，当电流稳定后，其最大值R E I m = 按题意⎥⎦⎤⎢⎣⎡=22212121m LI LI ，则R E I 22=，将其代入⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-t L RR E I e 1中，得 ()s 1056.122ln 221ln 4-⨯=+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=R L R L t 12－24 未来可能会利用超导线圈中持续大电流建立的磁场来储存能量．要储存1 kW ·h 的能量，利用Ｔ的磁场，需要多大体积的磁场 若利用线圈中500 A 的电流储存上述能量，则该线圈的自感系数应该多大解 由磁感强度与磁场能量间的关系可得302m 0.92/==μB W V m 所需线圈的自感系数为H 2922==I W L m 12－25 中子星表面的磁场估计为108Ｔ，该处的磁能密度有多大解 由磁场能量密度 21021098.32⨯==μB w m 3m /J 12－26 在真空中，若一均匀电场中的电场能量密度与一 Ｔ 的均匀磁场中的磁场能量密度相等，该电场的电场强度为多少解 2021E εw e =,022μB w m =,按题意，当m e w w =时，0220221μB E ε=则 1800m V 1051.1-⋅⨯==μεB E 12－27 设有半径R ＝0.20 m 的圆形平行板电容器，两板之间为真空，板间距离d ＝0.50 cm ，以恒定电流I ＝2.0 A 对电容器充电．求位移电流密度（忽略平板电容器的边缘效应，设电场是均匀的）．分析 尽管变化电场与传导电流二者形成的机理不同，但都能在空间激发磁场．从这个意义来说，变化电场可视为一种“广义电流”，即位移电流．在本题中，导线内存在着传导电流I c ，而在平行板电容器间存在着位移电流I d ，它们使电路中的电流连续，即c d I I =．解 忽略电容器的边缘效应，电容器内电场的空间分布是均匀的，因此板间位移电流2πd R j I d Sd d =⋅=⎰S j ，由此得位移电流密度的大小 222m A 9.15ππ-⋅===R I R I j c d d。
高二物理电磁波试题
高二物理电磁波试题1.在真空中传播的波长是20 m的电磁波，进入某一介质中传播时，其传播速度为1×108 m/s，求此电磁波在介质中的波长．【答案】6.67 m【解析】电磁波在真空中的传播速度为c＝3.0×108m/s，根据波速、波长与频率的关系式c＝λƒ，得此电磁波的频率为f＝＝Hz＝1.5×107 Hz又由v＝λƒ得电磁波在介质中的波长为λ＝＝m＝6.67 m.2.关于对电磁场和电磁波的认识中正确的是()．A．均匀变化的电场在它周围空间产生均匀的磁场B．电磁波和机械波一样依赖于介质传播C．只要空间某个区域有振荡电场或振荡磁场就能产生电磁波D．电磁场由发生区域向外传播就形成电磁波【答案】CD【解析】电磁波是一种物质，传播时不需要媒介，可以在真空中传播．3.如图所示，闭合开关S，待电容器充电结束后，再打开开关S，用绝缘工具使电容器两极板距离稍稍拉开一些，在电容器周围空间()．A．会产生变化的磁场B．会产生稳定的磁场C．不会产生磁场D．会产生振荡的磁场【答案】C【解析】两平行板电容器接入直流电源后两极板间的电压等于电源的电动势，断开电源后，电容器带电荷量不变，由电容器定义式和平行板电容器公式可得两板间场强E＝＝＝，当用绝缘工具将两极板距离稍稍拉开一些，电容器两板间的电场不发生变化，所以不会产生磁场，C正确．4.一雷达向一方向发射不连续的无线电波，每次发射的时间为百万分之一秒，两次发射的时间间隔是万分之一秒．图是雷达指示器的显示屏上显示的情景，P为发射出去的无线电波的某一尖形波，Q为其遇到障碍物反射回来被雷达接收到的尖形波．由图中所给信息计算障碍物离雷达站的距离．【答案】12 km【解析】由图知从发射无线电波到接收到此信号经历的时间为：Δt＝×s＝s障碍物到雷达站的距离为l，则有2l＝cΔt，得l＝＝×m＝12 000 m＝12 km.5.关于电磁波在真空中的传播速度，下列说法中正确的是A．频率越高，传播速度越大B．波长越长，传播速度越大C．电磁波能量越大，传播速度越大D．频率、波长、能量都不影响电磁波在真空中的传播速度【答案】 D【解析】各种频率（波长）的电磁波在真空中的传播速度都是，电磁波在真空中传播速度与波长、频率、能量均无关，则D正确。
电磁场与电磁波练习题
电磁场与电磁波练习题一、单项选择题(每小题1分，共15分)1、电位不相等的两个等位面（）A. 可以相交B. 可以重合C. 可以相切D. 不能相交或相切2、从宏观效应看，物质对电磁场的响应包括三种现象，下列选项中错误的是（）A.磁化B.极化C.色散D.传导3、电荷Q 均匀分布在半径为a 的导体球面上，当导体球以角速度ω绕通过球心的Z 轴旋转时，导体球面上的面电流密度为（）A.sin 4q e a ?ωθπB.cos 4q e a ?ωθπC.2sin 4q e a ?ωθπD.33sin 4q e r aωθπ 4、下面说法错误的是（）A.梯度是矢量, 其大小为最大方向导数,方向为最大方向导数所在的方向。
B.矢量场的散度是标量，若有一个矢量场的散度恒为零，则总可以把该矢量场表示为另一个矢量场的旋度。
C.梯度的散度恒为零。
D.一个标量场的性质可由其梯度来描述。
5、已知一均匀平面波以相位系数30rad/m 在空气中沿x 轴方向传播，则该平面波的频率为（）A.81510π?HzB.8910?HzC.84510π?Hz D.9910?Hz6、坡印廷矢量表示（）A.穿过与能量流动方向相垂直的单位面积的能量B.能流密度矢量C.时变电磁场中空间各点的电磁场能量密度D.时变电磁场中单位体积内的功率损耗7、在给定尺寸的矩形波导中，传输模式的阶数越高，相应的截止波长（）A.越小B.越大C.与阶数无关D.与波的频率有关8、已知电磁波的电场强度为(,)cos()sin()x y E z t e t z e t z ωβωβ=---，则该电磁波为（）A. 左旋圆极化波B. 右旋圆极化波C. 椭圆极化波D.直线极化波9、以下矢量函数中，可能表示磁感应强度的是（）A. 3x y B e xy e y =+B.x y B e x e y =+C.22x y B e x e y =+D. x y B e y e x =+10、对于自由空间，其本征阻抗为（）A. 0η=B.0η=C. 0η=D. 0η=11、自感和互感与回路的（）无关。
《电磁场与电磁波》试题12及答案
《电磁场与电磁波》试题（12）1． （12分）无限长同轴电缆内导体半径为R 1，外导体半径为R 2，内外导体之间的电压为U 。
现固定外导体半径R 2，调整内导体半径R 1，问：（1）内外导体半径的比值R 1 /R 2为多少时内导体表面上的电场强度最小，和最小电场强度E min =？；（2）此时电缆的特性阻抗Z 0为多少？（设该同轴电缆中介质的参数为μ0和ε0）。
2． （12分）距半径为R 的导体球心d （d >R ）处有一点电荷q 。
问需要在球上加多少电荷Q 才可以使作用于q 上的力为零，此时球面电位ϕ为多少？3． （10分）半径为R 的薄金属圆柱壳等分为二，互相绝缘又紧密靠近，如图所示。
上半圆柱壳的电位为（+U ），下半圆柱壳的电位为（-U ）。
圆柱壳内充满介电常数为ε的均匀电介质，且无空间电荷分布。
写出阴影区内静电场的边值问题。
题3图 题4图4． （10分）图示装置用以测量磁性材料的特性，上下为两个几何形状对称，相对磁导率为μr1的U 形磁轭，被测样品的相对磁导率为μr2（磁轭和样品的磁导率均远大于μ0），磁化线圈的匝数为N ，电流为I ，尺寸如图所示。
求：（1）样品中的磁场强度H ；（2）样品中的磁化强度M 与线圈电流I 间的关系。
5． （12分）面积为A 的平行圆形极板电容器，板间距离为d ，外加低频电压，板间介质的电导率为γ，介电常数为ε。
求电源提供的复功率S 。
6． （12分）一内阻为50Ω的信号源，通过50cm 长的无损耗传输线向负载馈电，传输线上电磁波的波长为100cm ，传输线终端负载Z L =50+j100Ω，信号源的电压t U u m S ωcos =，传输线单位长度的电感L 0=0.25μH ，单位长度的电容C 0=100pF 。
求：（1）电源的频率；（2）传输线始端和终端的电压、电流相量； （3）负载与传输线上电压最大值处间的距离；（4）传输线上的驻波比。
7． （10分）均匀平面波从理想介质（μr =1，εr =16）垂直入射到理想导体表面上，测得理想介质中电场强度最大值为200V/m ，第一个最大电场强度值与理想导体表面的距离为1m ，求：（1）该平面波的频率和相位常数；（2）试写出介质中电场和磁场的瞬时表达式。
12电磁波练习
电磁场与电磁波练习1、同轴电缆的内导体半径为a，外导体的内、外半径分别为 b和c，如图所示。
导体中通有电流I，试求同轴电缆中单位长度储存的磁场能量与自感。
abc2、同轴线内导体半径为a电常数为的均匀介质，求同轴线单位长度的电容。
ba同轴线3、同心球形电容器的内导体半径为a、外导体半径为b，其间填充介电常数为ε的均匀介质。
求此球形电容器的电容。
在介电常数为ε的无限大约均匀介质中，有一半径为a的带电q的导体球，求储存在介质中的静电能量。
4、真空中一半径为R的圆球空间内，分布有体密度为ρ的电荷，ρ为常量。
试求静电能量。
5、一电荷面密度为的“无限大”平面，在距离平面a处的一点的场强大小的一半是由平面上的一个半径为R的圆面积范围内的电荷所产生的．试求该圆半径的大小。
aR O Eσ6、已知两半径分别为a 和)(a b b >的同轴圆柱构成的电容器，其电位差为V 。
试证：将半径分别为a 和b ，介电常数为ε的介质管拉进电容器时，拉力为ab V F ln )(20εεπ-=7、今有一球形薄膜导体，半径为R ，其上带电荷q 。
求薄膜单位面积上所受膨胀力。
8、一同轴线的内导体半径为a ，外导体半径为b ，内、外导体间为空气，内、外导体均为理想导体，载有直流电流I ，内、 外导体间的电压为U 。
求同轴线的传输功率和能流密度矢量。
9、设同轴线的内导体半径为a, 外导体的内半径为b ，内、 外导体间填充电导率为σ的电媒质，求同轴线单位长度的漏电电导。
)sin(kz t A e A m x -=ω10、已知时变电磁场中矢量位 ，其中A m 、k 是常数，求电场强度、磁场强度和坡印廷矢量。
11、已知无源(ρ=0, J =0)的自由空间中，时变电磁场的电场强度复矢量式中k 、E 0为常数。
求：（1）磁场强度复矢量；（2）坡印廷矢量的瞬时值；（3）平均坡印廷矢量。
12、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 ， 电场强度试求：(1) 均匀平面电磁波的相速度v p 、波长λ、相移常数k 和波阻抗η；(2) 电场强度和磁场强度的瞬时值表达式；)/(m V jkz y e E e z E -=0)(()m V e e ee z E j jkz y jkz x /33)(3π+--+=(3) 与电磁波传播方向垂直的单位面积上通过的平均功率。
2023高考物理电磁波练习题及答案
2023高考物理电磁波练习题及答案一、选择题1. 下列现象中，与电磁波直接相关的是：A) 音乐的传播B) 磁铁吸引铁钉C) 电灯的发光D) 石头下坠答案：C) 电灯的发光2. 电磁波的传播速度在真空中是：A) 等于光速B) 小于光速C) 大于光速D) 无法确定答案：A) 等于光速3. 以下哪一种电磁波的频率最高？A) 微波B) 可见光C) 红外线D) X射线答案：D) X射线4. 电磁波在真空中传播时，其传播路径是：A) 直线B) 螺旋线C) 曲线D) 反射线答案：A) 直线5. 以下哪一种电磁波有最长的波长？A) 红外线B) 可见光C) 微波D) 紫外线答案：C) 微波二、解答题1. 简述电磁波的特点及应用领域。
电磁波是一种由电场和磁场相互作用产生的波动现象。
其特点包括传播速度快、频率范围广、电磁波长连续可变、能量传递效率高等。
由于电磁波的这些特点，它在各个领域都有广泛的应用。
例如，可见光是一种特定频率范围内的电磁波，用于照明和成像；微波可以用于通信、雷达系统和食品加热等；无线电波可用于无线通信、广播和卫星通信等。
电磁波的应用涉及到科学、工程、医学等多个领域。
2. 电磁波如何实现信息的传播？请以无线电通信为例进行说明。
电磁波通过调制和解调的方式实现信息的传播。
以无线电通信为例，发送信息的无线电台会调制电磁波的频率、幅度或相位，将信息信号转化为调制信号，然后将调制信号与载波信号相乘，产生调幅、调频或调相的信号。
接收信息的无线电接收机会将接收到的信号进行解调，还原出原始的信息信号。
无线电通信通过电磁波的传播，可以实现远距离的信息传输。
无线电波可以穿越大气层传播，不受地形和障碍物的限制，使信息可以迅速传达到目标地点。
3. 什么是电磁波的偏振？偏振光有哪些特点？电磁波的偏振是指电磁波中电场矢量振动方向的取向特性。
在自然状态下，电磁波中的电场矢量在各个方向上都有振动，这种波被称为非偏振光或自然光。
而经过适当的处理后，电磁波中的电场矢量在某个方向上振动的特定光被称为偏振光。
高中物理知识点考试总结(第12章电磁波)
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三、电磁场：变化的电场和变化的磁场相互联系，形成一个 不可分割的统一场，这就是电磁场;
四、电磁波：电磁场由近及远的传播，就形成了电磁波; 1、有效向外发射电磁波的条件： (1)要有足够高的频率; (2)电场、磁场必须分散到尽可能大的空间(开放电路) 2、电磁场的性质：
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(1)电磁波是横波; (2)电磁波的速度 v=3.0*108; (3)遵守波的一切性质;波的衍射、干涉、反射、折射; (4)电磁波的传播不需要介质
高中物理知识点考试总结（第 12 章电磁波）
第 12 章电磁波
一、麦克斯韦的电磁场理论： 1、不仅电荷能产生电场，变化的磁场亦能产生电场; 2、不仅电流能产生磁场，变化的电场亦能产生磁场;
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
二、对麦氏理论的理解 1、稳恒的电场周围没有磁场; 2、稳恒的磁场周围没有电场 3、均匀变化的电场产生稳恒的磁场; 4、均匀变化的磁场产生稳恒的电场; 5、非均匀变化的电场、磁场可以相互转化;
电磁波-----高中物理模块典型题归纳(含详细答案)
电磁波-----高中物理模块典型题归纳（含详细答案）一、单选题1.在LC电路中发生电磁振荡时，以下说法正确的是()A.电容器的某一极板，从带最多的正电荷放电到这一极板充满负电荷为止，这一段时间为一个周期B.当电容器放电完毕瞬间，回路中的电流为零C.提高充电电压，极板上带更多的电荷时，能使振荡周期变大D.要提高振荡频率，可减小电容器极板间的正对面积2.下列说法正确的是（）A.电磁波是一种横波B.空间有变化的电场（或磁场）存在，一定能形成电磁波C.微波的频率高于可见光D.当物体以接近光速的速度运动时，物体的质量变化才明显，因此牛顿运动定律不仅适用于低速运动，而且适用于高速运动3.下列有关电磁波的说法正确的是()A.伽利略预言了电磁波的存在B.雷达利用电磁波只能测距不能定位C.移动电话利用电磁波传送信号D.电磁波不能在介质中传播4.关于电磁场和电磁波，下列说法不正确的是（）A.变化的电场能够产生磁场，变化的磁场能够产生电场B.麦克斯韦第一次通过实验验证了电磁波的存在C.无线电波、红外线、可见光、紫外线、x射线、γ射线都是电磁波D.紫外线是一种波长比紫光更短的电磁波，能够灭菌消毒5.关于电视信号的发射，下列说法中正确的是（）A.摄像管输出的电信号可以直接通过天线向外发射B.摄像管输出的电信号必须加在高频等幅振荡电流上，才能向外发射C.伴音信号和图象信号不是同步向外发射的D.电视台发射的是带有信号的长波6.LC振荡电路中，某时刻磁场方向如图所示，则下列说法正确的是()A.若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电B.若电容器正在放电，则电容器上极板带负电C.若电容器上极板带正电，则自感电动势正在减小D.若电容器正在充电，则自感电动势正在阻碍电流减小7.如图1甲所示的振荡电路中，电容器极板间电压随时间变化的规律如图1乙所示，则电路中振荡电流随时间变化的图象是图2中的(回路中振荡电流以逆时针方向为正)()A. B. C. D.二、多选题8.要接收到载有信号的电磁波，并通过耳机发出声音，在接收电路中必须经过下列过程中的()A.调幅B.调频C.调谐D.解调9.在LC振荡电路中，和时电感线圈中的磁感线和电容器中的极板带电情况如图所示，若，则下列说法中正确的是A.在时刻电容器正在充电B.在时刻电容器正在充电C.在时刻电路中的电流处在增大状态D.在时刻电路中的电流处在增大状态10.如果表中给出的是LC电路中电容器里电场强度E或振荡电流i与各时刻的对应关系，TTA.若甲表示电场强度E，则丙表示相应的振荡电流iB.若乙表示电场强度E，则甲表示相应的振荡电流iC.若丙表示电场强度E，则甲表示相应的振荡电流iD.若丁表示电场强度E，则丙表示相应的振荡电流i11.下列关于电磁波谱各成员说法正确的是()A.最容易发生衍射现象的是无线电波B.紫外线有明显的热效应C.X射线穿透能力较强，所以可用来检查工件D.明朗的天空看起来是蓝色是光散射的结果12.如图所示，一个闭合导线圈静止于磁场中，由于磁场强弱的变化，而使电路中产生了感生电动势．下列说法正确的是（）A.磁场变化时，会在空间激发一种电场B.使电荷定向移动形成电流的力是磁场力C.使电荷定向移动形成电流的力是电场力D.从上向下看，当磁场增强时，线圈中有逆时针电场13.下列对无线电广播要对电磁波进行调制的原因的说法正确的是()A.经过调制后的高频电磁波向外辐射能量的本领更强B.经过调制后的电磁波在空间传播得更快C.经过调制后的电磁波在空间传播波长不变D.经过调制后的电磁波在空间传播波长改变14.用一平行板电容器和一个线圈组成LC振荡电路，要增大发射电磁波的波长，可采用的做法是()A.增大电容器两极板间的距离B.减小电容器两极板间的距离C.减小电容器两极板的正对面积D.在电容器两极板间加入电介质三、综合题15.由自感系数为L的线圈和可变电容器C构成收音机的调谐电路．该收音机能接收到f1=550kHz至f2=1650kHz范围内的所有电台．求：（1）该收音机能接收到的电磁波的波长范围；（2）可变电容器与f1对应的电容C1和与f2对应的电容C2的比值．16.如果中央广播电台向外发射500kHz的电磁波，若距该台6000km处有一台收音机，求：（1）此电磁波的波长是多大？（2）从电台发出的信号经过多长时间可以到达收音机？17.车载Mp3可以把Mp3中储存的音乐，以无线发射方式发射到车载调频立体声收音设备中，车主只需将汽车收音机的频率设定为车载Mp3的频率，或让收音机搜索到该频率即可进行播放．如图为某种型号的车载Mp3 ，若其设置频率为87.5MHz，试求：（1）所发射的无线电波的波速是多少？（2）所发射的无线电波的波长是多少？18.质量为m、长度为L的通电技术杆ab水平搁置在两压力传感器上（杆与传感器绝缘）．处于磁感应强度为B ，垂直纸面向里的匀强磁场中，金属与磁场垂直．如图所示．金属杆中的电流大小和方向均可以改变，但金属杆一直处于静止状态，两压力传感器度数时刻保持一致，重力加速度为g ，则：（1）若电流大小为I、方向由b到a ，试求此时压力传感器的读数；（2）若压力传感器的度数均为F ，求通入的电流的大小和方向．答案一、单选题1.【答案】D【解析】【解答】电容器某一极板从带最多的正电荷到带最多的负电荷这段时间，电容器完成了放电和反向充电过程，时间为半个周期，A错误；电容器放电完毕瞬间，电路中电场能最小，磁场能最大，故电路中的电流最大，B错误；振荡周期仅由电路本身决定，与充电电压等无关，C错误；提高振荡频率，就是减小振荡周期，可通过减小电容器极板正对面积来减小电容C，达到增大振荡频率的目的，D正确．【分析】理解LC振荡电路充放电的过程，根据相关内容解答。
成都市第十二中学(川大附中)高中物理选修二第四章《电磁振荡与电磁波》测试题(提高培优)
一、选择题1．如图所示，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分为各种单色光，取其中a、b、c三种色光，下列说法正确的是（）A．把温度计放在c的下方，示数增加最快B．若分别让a、b、c三色光通过一双缝装置，则a光形成的干涉条纹的间距最大C．a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越小D．若让a、b、c三色光以同一入射角，从空气中某方向射入一介质，b光恰能发生全反射，则c光也一定能发生全反射2．如图所示为LC振荡电路某时刻的情况，以下说法不正确的是（）A．电容器正在充电B．电感线圈中的磁场能正在增加C．电感线圈中的电流正在增大D．此时刻自感电动势正在阻碍电流增大3．LC振荡电路中，某时刻的磁场方向如图所示，则（）A．若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电B．若电容器正在放电，则电容器上极板带正电C．若电容器上极板带正电，则线圈中电流正在增大D．若在电容器板间插入电介质，则振荡频率会增大4．关于电磁波下列说法正确的是（）A．麦克斯韦通过实验验证了“变化的电场产生磁场”和“变化的磁场产生电场”，并证实了电磁波的存在B．医院里常用X射线照射病房和手术室进行消毒C．一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关D．电磁波的传播需要介质，其在介质中的传播速度等于光速5．甲坐在人民大会堂台前60m 处听报告，乙坐在家里离电视机5m 处看电视直播，已知乙所在处与人民大会堂相距1000km ，不考虑其他因素，则（空气中声速为340m/s ） A ．甲先听到声音B ．乙先听到声音C ．甲、乙同时听到声音D ．不能确定6．如图所示，氢原子中的电子绕核逆时针快速旋转，匀强磁场垂直于轨道平面向外，电子的运动轨道半径r 不变，若使磁场均匀增加，则电子的动能（ ）A ．不变B ．增大C ．减小D ．无法判断7．为了测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器C 置于储罐中，电容器可通过开关S 与线圈L 或电源相连，如图所示。
2013电磁复习
2012电磁波复习题（阅读教材理解主题内容部分）一、填空题 1.任何材料都有一定的电导率和介电常数，若材料的 ，则称它为理想导体，若 ，则称为理想的电介质材料；一般分析时，可认为大多数金属材料的介电常数为 ；电介质的各向同性是指 ，电介质的均匀性是指 ，电介质的线性性质是指 。
2．简单媒质是指线性均匀的各向同性媒质，既媒质的介电常数、磁导率和电导率不随场点的 变化且不随外场的 、 变化。
3．已知真空中的电荷分布为()r ρ，则空间任意点电场强度E 的散度为 ；已知真空中有恒定电流()J r ，则空间任意点磁感应强度B 的旋度为 。
4.某同学在电磁波实验中测得介质的布儒斯特角为60度，则该理想介质的相对介电常数为 ，折射率为 ；设想电磁波从此介质中射向空气，发生全反射的临界角为 。
5.均匀平面电磁波的特点是在与波传播方向垂直的无限大平面内，E.H 的 、 和 保持不变的波；从传播模式看，均匀平面电磁波属于 波。
4. 麦克斯韦第二方程的微分式和第一方程的积分式分别为： 电磁感应定律---麦克斯韦第二方程的积分式为 , 此式表明 和 都能产生电场；而由斯托克斯定理可推导出麦克斯韦第一方程---全电流定律的微分形式为 ，它揭示不仅 激发磁场， 也可以激发磁场。
它与变化的磁场激发电场形成自然界的一个对偶关系。
5.从宏观效应看，物质对电磁场的响应可分为 、 和电流传导三种现象；而定量描述这三种特性的物质结构方程分别对应为E D G G ε=、_________和 。
6.当电介质的交界面上无自由电荷时，由高斯通量定律可推出在分界面上 连续，用电位函数可以表示成 （介电常数分别为21,εε），而由 可以推出电场强度的切向连续性条件，用电位函数可以表示为 ；同理，当磁介质的交界面上传导电流时，依据 可推出在分界面上此感应强度的法向连续，用标量磁位可表示为 （磁导率分别为21,μμ），而由安培环路定律可以推出 的连续性条件，用标量磁位可以表示为 ； 7.亥姆赫兹定理总结了矢量场的基本性质，它告诉我们，研究一个矢量场需要从矢量的 和 两个方面去研究，以得到矢量场的微分方程；或者从矢量场的闭合面上 和闭合回路的 两个方面去研究，以求得矢量场的积分方程。
简单电磁波练习题
简单电磁波练习题电磁波是一种既有物质性质又有波动性质的现象，它由电场和磁场交替变化而产生。
我们身边的许多技术和设备都是基于电磁波的原理工作的，因此对电磁波的理解和掌握是非常重要的。
下面是一些简单的电磁波练习题，帮助我们更好地学习和巩固相关知识。
题目一：什么是电磁波？解答一：电磁波是以电场和磁场相互作用而传播的波动现象。
它的传播速度为光速，不需要介质来传播，可以在真空中传播。
电磁波的频率范围很广，包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X 射线和γ射线。
题目二：光的频率和波长有何关系？解答二：光的频率与波长是倒数关系。
频率指的是单位时间内波动的次数，通常用赫兹（Hz）来表示。
波长则指的是波动中一个完整周期的长度，通常用米（m）来表示。
光的频率乘以波长等于光的传播速度，即c=νλ，其中c是光速。
题目三：什么是太赫兹波？解答三：太赫兹波是一种频率介于红外线和微波之间的电磁波。
它的频率范围为0.1至10太赫兹（THz），对应的波长范围为0.03至3毫米。
太赫兹波在生物医学、安检、材料检测和通信等领域有广泛应用的前景。
题目四：什么是电磁辐射？解答四：电磁辐射是指电磁波在空间中传播时产生的能量传递。
电磁辐射的强度与距离的平方成反比，即辐射强度随着距离的增加而减弱。
高能量的电磁辐射（如X射线和γ射线）具有较强的穿透性和能量，能够对物质产生较大的影响，而低能量的电磁辐射（如无线电波和可见光）则较为安全。
题目五：电磁波如何应用于通信？解答五：电磁波在通信领域发挥了重要作用。
无线电波、微波和红外线在无线通信设备中被广泛应用。
无线电波的频率范围很广，可以传输各种类型的信息，如声音、图像和数据等。
微波和红外线的波长相对较短，适合近距离通信和高速数据传输。
电磁波在通信中的应用使得人们可以实现远距离的语音和图像传输。
题目六：如何避免电磁辐射对人体的危害？解答六：电磁辐射对人体有一定的潜在危害，特别是长时间暴露在辐射源附近。
人教版高考物理一轮总复习课后习题 第12单元交变电流 电磁振荡 电磁波 传感器 交变电流的产生及描述
第十二单元交变电流电磁振荡电磁波传感器作业30交变电流的产生及描述A组基础达标微练一交变电流的产生1.(浙江金华十二校联考)以下四种情境中产生正弦式交变电流的是( )A.图甲中矩形线圈绕与匀强磁场方向垂直的中心轴OO'沿顺时针方向转动B.图乙中矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中,线圈按图示方向绕轴线OO'匀速转动C.图丙中圆柱形铁芯上沿轴线方向绕有矩形线圈abcd,铁芯绕轴线以角速度ω转动D.图丁中矩形线圈绕与匀强磁场方向平行的中心轴OO'转动2.(浙江绍兴期末)手摇式交流发电机结构如图所示,灯泡L与交流电流表A串联后通过电刷、滑环与矩形线圈相连。
摇动手柄,使线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴OO'逆时针匀速转动,从t=0时刻开始,线圈中的磁通量变化如图乙所示,下列说法正确的是( )A.t1时刻线圈中电流最大B.t3时刻通过电流表的电流改变方向C.t3时刻线圈所在平面和磁场平行D.线圈转速变快,交变电流周期将变大微练二交变电流有效值的理解与计算3.某一线圈通过的交变电流的电流—时间关系图像前半个周期为正弦如图所示,则一个周期内该电流的有效值为( )式波形的12A.32I 0B.√52I 0C.√32I 0D.52I 04.(浙江6月选考)如图所示,虚线是正弦式交变电流的图像,实线是另一交变电流的图像,它们的周期T 和最大值U m 相同,则实线所对应的交变电流的有效值U 满足( )A.U=U m 2B.U=√2U m2 C.U>√2U m2D.U<√2U m2微练三 交变电流四值的应用5.(多选)如图甲所示,将阻值为R=5 Ω的电阻接到内阻不计的正弦式交变电源上,电流随时间变化的规律如图乙所示,电流表串联在电路中测量电流的大小。
下列说法正确的是( )A.电阻R 两端电压变化规律的函数表达式为u=2.5sin 200πt VB.电阻R 消耗的电功率为1.25 WC.如图丙所示,若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生,当线圈的转速提升一倍时,电流表的示数为1 AD.这一交变电流与图丁所示电流比较,其有效值之比为√226.单匝闭合矩形线框电阻为R,在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动,穿过线框的磁通量Φ与时间t 的关系图像如图所示。
中考物理复习基础知识精练—电磁波
2021年中考物理复习基础知识精练——电磁波一、选择题1.预言电磁波存在和证明电磁波存在的科学家分别是（）A. 赫兹和麦克斯韦B. 麦克斯韦和赫兹C. 奥斯特和法拉第D. 法拉第和奥斯特2.下列不属于电磁波的是( )A．红外线B．紫外线C．可见光D．超声波3.现在家庭中使用的电器较多，例如：①吸尘器；②手机；③空调；④电视遥控器；⑤洗衣机．其中，应用电磁波工作的一组电器是( )A．①②B．③④C．②④D．②⑤4.下列设备中，没有利用电磁波的是( )A．电视机B．录音机C．微波炉D．移动电话5.某实验小组的同学，为了检验电磁波的产生，连接的几个电路如图所示，当他们将打开的收音机放到电路附近时，能检验出电磁波产生的是（）A．B．C．D．6.关于电磁波，下列说法正确的是（）A．当导体中有电流时，在它的周围空间就会产生电磁波B．电磁波是一种物质C．当导体中有振荡电流时，在它的周围空间就会产生电磁波D．电磁波在真空中也能传播7.在真空中传播着几种电磁波，下列说法中正确的是( )A．频率越高的电磁波传播越快B．频率越低的电磁波传播越快C．波长越短的电磁波传播越快D．不论什么电磁波，在真空中的传播速度均相等8．关于电磁波，说法正确的是（）A．当导体中有电流时，在它的周围就会产生电磁波B．电磁波虽然看不见，摸不着，但可以通过我们的感觉直接观察它的存在C．当导体中有迅速变化的电流时，在它的周围就会产生电磁波D．电磁波是电磁场在空间的传播，只能在介质中传播，不能在真空中传播9.日常生活中，利用电磁波来传输信息的事例是（）A．机场对飞机进行导航B．气象卫星向地面站传递气象变化情况C．警察拿的步话机（对讲机）D．到长途电话局打长途电话10.下列关于电磁波的说法中，正确的是( )A．电磁波不能在真空中传播B．电磁波在空气中的传播速度约为3×108km/sC．固定电话是利用电磁波传递信息D．微波炉是利用电磁波来工作的11.关于电磁波，下列说法不正确的是( )A．不同波长的电磁波在真空中传播速度不同B．电磁波可以在真空中传播，声波不可以在真空中传播C．光实际上也是一种电磁波，可以用来传递信息和能量D．微波、无线电波、红外线、紫外线都属于电磁波，超声波不是电磁波12.打开收音机的开关，转动选台的旋钮，调到一个没有电台的位置，并开大音量；将一节干电池的正极与一把钢锉良好接触，负极连一根导线，用手拿着导线的另一头，使它在锉面上滑动(如图)，这时会听到收音机里发出“喀喀“声，这是由于( )A．导线在锉面上滑动产生的声音，经过空气传到收音机，被收音机反射而形成的B．导线在锉面上滑动，引起电流的迅速变化，产生电磁波被收音机接收放大而形成的C．导线在锉面上滑动产生的声音，经过空气传到收音机，被收音机接收并被放大而形成的D．以上三种说法都不对13.如图是甲、乙两种不同电磁波的传播图像，下列说法正确的是（）A. 甲电磁波振动的波长较长B. 甲、乙两种电磁波的振动频率相同C. 甲电磁波的传播速度较快D. 甲电磁波振动的频率较大14.一个电台发射出的电磁波频率为100 kHz，那么此波的波长为( )A．300 m B．3 000 m C．30 000 m D．3 m15.甲、乙两列电磁波，甲的波长是乙的4倍，则两列电磁波在真空中的传播速度之比为( ) A．1：1 B．1：4 C．4：1 D．无法确定二、填空题16.如图：通过真空罩可以看到手机来电显示灯在不断闪烁却听不到声音，此现象既说明电磁波，又说明。
大学物理答案第12章
第十二章 电磁感应 电磁场和电磁波12－1 一根无限长平行直导线载有电流I ，一矩形线圈位于导线平面内沿垂直于载流导线方向以恒定速率运动（如图所示），则（ ） （A ） 线圈中无感应电流（B ） 线圈中感应电流为顺时针方向 （C ） 线圈中感应电流为逆时针方向 （D ） 线圈中感应电流方向无法确定题 12-1 图分析与解 由右手定则可以判断，在矩形线圈附近磁场垂直纸面朝里，磁场是非均匀场，距离长直载流导线越远，磁场越弱．因而当矩形线圈朝下运动时，在线圈中产生感应电流，感应电流方向由法拉第电磁感应定律可以判定．因而正确答案为（B ）．12－2 将形状完全相同的铜环和木环静止放置在交变磁场中，并假设通过两环面的磁通量随时间的变化率相等，不计自感时则（ ） （A ） 铜环中有感应电流，木环中无感应电流 （B ） 铜环中有感应电流，木环中有感应电流 （C ） 铜环中感应电动势大，木环中感应电动势小 （D ） 铜环中感应电动势小，木环中感应电动势大分析与解 根据法拉第电磁感应定律，铜环、木环中的感应电场大小相等， 但在木环中不会形成电流．因而正确答案为（A ）．12－3 有两个线圈，线圈1对线圈2 的互感系数为M 21 ，而线圈2 对线圈1的互感系数为M 12 ．若它们分别流过i 1 和i 2 的变化电流且ti t i d d d d 21<，并设由i 2变化在线圈1 中产生的互感电动势为12 ，由i 1 变化在线圈2 中产生的互感电动势为ε21 ，下述论断正确的是（ ）． （A ）2112M M = ，1221εε=（B ）2112M M ≠ ，1221εε≠ （C ）2112M M =， 1221εε<（D ）2112M M = ，1221εε<分析与解 教材中已经证明M21 ＝M12 ，电磁感应定律t i M εd d 12121=；tiM εd d 21212=．因而正确答案为（D ）．12－4 对位移电流，下述说法正确的是（ ） （A ） 位移电流的实质是变化的电场（B ） 位移电流和传导电流一样是定向运动的电荷 （C ） 位移电流服从传导电流遵循的所有定律 （D ） 位移电流的磁效应不服从安培环路定理分析与解 位移电流的实质是变化的电场．变化的电场激发磁场，在这一点位移电流等效于传导电流，但是位移电流不是走向运动的电荷，也就不服从焦耳热效应、安培力等定律．因而正确答案为（A ）．12－5 下列概念正确的是（ ） （A ） 感应电场是保守场（B ） 感应电场的电场线是一组闭合曲线（C ） LI Φm =，因而线圈的自感系数与回路的电流成反比 （D ） LI Φm =，回路的磁通量越大，回路的自感系数也一定大分析与解 对照感应电场的性质，感应电场的电场线是一组闭合曲线．因而 正确答案为（B ）．12－6 一铁心上绕有线圈100匝，已知铁心中磁通量与时间的关系为t Φπ100sin 100.85⨯=，式中Φ的单位为Wb ，t 的单位为s ，求在s 100.12-⨯=t 时，线圈中的感应电动势．分析 由于线圈有N 匝相同回路，线圈中的感应电动势等于各匝回路的感应电动势的代数和，在此情况下，法拉第电磁感应定律通常写成tψt ΦN ξd d d d -=-=，其中ΦN ψ=称为磁链．解 线圈中总的感应电动势())V (π100cos 51.2d d t tΦN=-=ξ 当s 100.12-⨯=t 时，V 51.2=ξ．12－7 载流长直导线中的电流以tId d 的变化率增长.若有一边长为d 的正方形线圈与导线处于同一平面内，如图所示.求线圈中的感应电动势. 分析 本题仍可用法拉第电磁感应定律tΦd d -=ξ，来求解.由于回路处在非均匀磁场中，磁通量就需用⎰⋅=SS B Φd 来计算.为了积分的需要，建立如图所示的坐标系.由于B 仅与x 有关，即B =B (x )，故取一个平行于长直导线的宽为d x 、长为d 的面元d S ，如图中阴影部分所示，则d S =d d x ，所以，总磁通量可通过线积分求得（若取面元d S =d x d y ，则上述积分实际上为二重积分）.本题在工程技术中又称为互感现象，也可用公式tIM d d -=ξ求解.解1 穿过面元d S 的磁通量为x d xIS B Φd π2d d 0μ=⋅=因此穿过线圈的磁通量为2ln π2d π2d 200⎰⎰===ddIdx xIdΦΦμμ再由法拉第电磁感应定律，有tI d t Φd d 21ln π2d d 0）（μξ=-=解2 当两长直导线有电流I 通过时，穿过线圈的磁通量为2ln π20dIΦμ=线圈与两长直导线间的互感为2ln π20d I ΦM μ==当电流以tId d 变化时，线圈中的互感电动势为 tI d t I Md d 21ln π2d d 0）（μξ=-=题 12-7 图12－8 有一测量磁感强度的线圈，其截面积S ＝4.0 cm 2 、匝数N ＝160 匝、电阻R ＝50Ω．线圈与一内阻R i ＝30Ω的冲击电流计相连．若开始时，线圈的平面与均匀磁场的磁感强度B 相垂直，然后线圈的平面很快地转到与B 的方向平行．此时从冲击电流计中测得电荷值54.010C q -=⨯．问此均匀磁场的磁感强度B 的值为多少？分析 在电磁感应现象中，闭合回路中的感应电动势和感应电流与磁通量变化的快慢有关，而在一段时间内，通过导体截面的感应电量只与磁通量变化的大小有关，与磁通量变化的快慢无关．工程中常通过感应电量的测定来确定磁场的强弱． 解 在线圈转过90°角时，通过线圈平面磁通量的变化量为NBS NBS ΦΦΦ=-=-=0Δ12因此，流过导体截面的电量为i i R R NBS R R Φq +=+=Δ则 ()T 050.0=+=NSR R q B i 12－9 如图所示，一长直导线中通有I ＝5.0 A 的电流，在距导线9.0 cm 处，放一面积为0.10 cm 2 ，10匝的小圆线圈，线圈中的磁场可看作是均匀的．今在1.0 ×10－2s 内把此线圈移至距长直导线10.0 cm 处．求：（1） 线圈中平均感应电动势；（2） 设线圈的电阻为1.0×10－2Ω，求通过线圈横截面的感应电荷．题 12-9 图分析 虽然线圈处于非均匀磁场中，但由于线圈的面积很小，可近似认为穿过线圈平面的磁场是均匀的，因而可近似用NBS ψ=来计算线圈在始、末两个位置的磁链．解 （1） 在始、末状态，通过线圈的磁链分别为1011π2r ISμN S NB ψ==,2022π2r IS μN S NB ψ==则线圈中的平均感应电动势为V 1011.111πΔ2ΔΔ8210-⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-==r r t IS N t μψξ 电动势的指向为顺时针方向．（2） 通过线圈导线横截面的感应电荷为C 101.11821-⨯=∆=-=t RR q ξψψ12－10 如图（ａ）所示，把一半径为R 的半圆形导线OP 置于磁感强度为B 的均匀磁场中，当导线以速率v 水平向右平动时，求导线中感应电动势E 的大小，哪一端电势较高？题 12-10 图分析 本题及后面几题中的电动势均为动生电动势，除仍可由tΦE d d -=求解外（必须设法构造一个闭合回路），还可直接用公式()l B d ⋅⨯=⎰lE v 求解．在用后一种方法求解时，应注意导体上任一导线元ｄl 上的动生电动势()l B d d ⋅⨯=v E .在一般情况下，上述各量可能是ｄl 所在位置的函数．矢量（v ×B ）的方向就是导线中电势升高的方向．解1 如图（ｂ）所示，假想半圆形导线O P 在宽为2R 的静止形导轨上滑动，两者之间形成一个闭合回路．设顺时针方向为回路正向，任一时刻端点O 或 端点P 距 形导轨左侧距离为x ，则B R Rx Φ⎪⎭⎫⎝⎛+=2π212即B R tx RB t ΦE v 2d d 2d d -=-=-= 由于静止的 形导轨上的电动势为零，则E ＝－2R v B ．式中负号表示电动势的方向为逆时针，对OP 段来说端点P 的电势较高．解2 建立如图（c ）所示的坐标系，在导体上任意处取导体元ｄl ，则()θR θB l θB E o d cos d cos 90sin d d v v ==⋅⨯=l B vB R θθBR E v v 2d cos d E π/2π/2===⎰⎰-由矢量（v ×B ）的指向可知，端点P 的电势较高．解3 连接OP 使导线构成一个闭合回路．由于磁场是均匀的，在任意时刻，穿过回路的磁通量==BS Φ常数.由法拉第电磁感应定律tΦE d d -=可知，E ＝0又因 E ＝E OP ＋E PO 即 E OP ＝－E PO ＝2R v B由上述结果可知，在均匀磁场中，任意闭合导体回路平动所产生的动生电动势为零；而任意曲线形导体上的动生电动势就等于其两端所连直线形导体上的动生电动势．上述求解方法是叠加思想的逆运用，即补偿的方法．12－11 长为L 的铜棒，以距端点r 处为支点，以角速率ω绕通过支点且垂直于铜棒的轴转动.设磁感强度为B 的均匀磁场与轴平行，求棒两端的电势差．题 12-11 图分析 应该注意棒两端的电势差与棒上的动生电动势是两个不同的概念，如同电源的端电压与电源电动势的不同．在开路时，两者大小相等，方向相反（电动势的方向是电势升高的方向，而电势差的正方向是电势降落的方向）．本题可直接用积分法求解棒上的电动势，亦可以将整个棒的电动势看作是O A 棒与O B 棒上电动势的代数和，如图（ｂ）所示．而E O A 和E O B 则可以直接利用第12－2 节例1 给出的结果．解1 如图（ａ）所示，在棒上距点O 为l 处取导体元ｄl ，则()()r L lB ωl lB ωE L-rrABAB 221d d --=-=⋅⨯=⎰⎰-l B v因此棒两端的电势差为()r L lB ωE U AB AB 221--==当L ＞2r 时，端点A 处的电势较高解2 将AB 棒上的电动势看作是O A 棒和O B 棒上电动势的代数和，如图（ｂ）所示．其中221r ωB E OA =,()221r L B ωE OB -= 则()r L BL ωE E E OB OA AB 221--=-=12－12 如图所示，长为L 的导体棒OP ，处于均匀磁场中，并绕OO ′轴以角速度ω旋转，棒与转轴间夹角恒为θ，磁感强度B 与转轴平行．求OP 棒在图示位置处的电动势．题 12-12 图分析 如前所述，本题既可以用法拉第电磁感应定律tΦE d d -= 计算（此时必须构造一个包含OP 导体在内的闭合回路， 如直角三角形导体回路OPQO ），也可用()l B d ⋅⨯=⎰lE v 来计算．由于对称性，导体OP 旋转至任何位置时产生的电动势与图示位置是相同的．解1 由上分析，得()l B d ⋅⨯=⎰OPOP E vl αB lo d cos 90sin ⎰=v()()l θB θωlod 90cos sin ⎰-=l()⎰==L L B l l B 022sin 21d sin θωθω由矢量B ⨯v 的方向可知端点P 的电势较高．解2 设想导体OP 为直角三角形导体回路OPQO 中的一部分，任一时刻穿过回路的磁通量Φ为零，则回路的总电动势QO PQ OP E E E tΦE ++==-=0d d 显然，E QO ＝0，所以()221PQ B ωE E E QO PQ OP ==-=2)sin (21θωL B = 由上可知，导体棒OP 旋转时，在单位时间内切割的磁感线数与导体棒QP 等效． 12－13 如图（ａ）所示，金属杆AB 以匀速12.0m s -=⋅v 平行于一长直导线移动，此导线通有电流I ＝40 A ．求杆中的感应电动势，杆的哪一端电势较高？题 12-13 图分析 本题可用两种方法求解． 方法1：用公式()l B d ⋅⨯=⎰lE v 求解，建立图（a ）所示的坐标系，所取导体元x l d d =，该处的磁感强度xIμB π20=． 方法2：用法拉第电磁感应定律求解，需构造一个包含杆AB 在内的闭合回路．为此可设想杆AB 在一个静止的导轨上滑动，如图（ｂ）所示．设时刻t ，杆AB 距导轨下端CD 的距离为y ，先用公式⎰⋅=SΦS B d 求得穿过该回路的磁通量，再代入公式tΦE d d -=，即可求得回路的电动势，亦即本题杆中的电动势．解1 根据分析，杆中的感应电动势为()V 1084.311ln 2πd 2πd d 50m1.1m 1.00-⨯-=-=-==⋅⨯=⎰⎰vv v I μx x μxl E ABAB l B 式中负号表示电动势方向由B 指向A ，故点A 电势较高．解2 设顺时针方向为回路AB CD 的正向，根据分析，在距直导线x 处，取宽为ｄx 、长为y 的面元ｄS ，则穿过面元的磁通量为x y xIμΦd 2πd d 0=⋅=S B 穿过回路的磁通量为11ln 2πd 2πd 0m1.1m 1.00⎰⎰-===SIyμx y x I μΦΦ回路的电动势为V 1084.32πd d 11ln 2πd d 500-⨯-=-=-=-=Iyμt y x I μt ΦE 由于静止的导轨上电动势为零，所以V 1084.35-⨯-==E E AB式中负号说明回路电动势方向为逆时针，对AB 导体来说，电动势方向应由B 指向A ，故点A 电势较高．12－14 如图（ａ）所示，在“无限长”直载流导线的近旁，放置一个矩形导体线框，该线框在垂直于导线方向上以匀速率v 向右移动，求在图示位置处，线框中感应电动势的大小和方向．题 12 -14 图分析 本题亦可用两种方法求解．其中应注意下列两点：（1）当闭合导体线框在磁场中运动时，线框中的总电动势就等于框上各段导体中的动生电动势的代数和．如图（ａ）所示，导体eh 段和fg 段上的电动势为零［此两段导体上处处满足()0l B =⋅⨯d v ］，因而线框中的总电动势为()()()()hg ef hgefghefE E E -=⋅⨯-⋅⨯=⋅⨯+⋅⨯=⎰⎰⎰⎰l B l B l B l B d d d d v v v v 其等效电路如图（ｂ）所示．（2）用公式tΦE d d -=求解，式中Φ是线框运动至任意位置处时，穿过线框的磁通量．为此设时刻t 时，线框左边距导线的距离为ξ，如图（c ）所示，显然ξ是时间t 的函数，且有v =tξd d ．在求得线框在任意位置处的电动势E （ξ）后，再令ξ＝d ，即可得线框在题目所给位置处的电动势．解1 根据分析，线框中的电动势为hg ef E E E -=()()⎰⎰⋅⨯-⋅⨯=hgefl B l B d d v v()⎰⎰+-=2201000d 2πd 2πl l l l d I μl d I μvv ()1202πl d d l I +=1vl μ由E ef ＞E hg 可知，线框中的电动势方向为efgh ．解2 设顺时针方向为线框回路的正向．根据分析，在任意位置处，穿过线框的磁通量为()ξξμξμ120020lnπ2d π21l Il x x Il l +=+=Φ⎰ 相应电动势为()()1120π2d d l ξξll I μt ΦξE +=-=v 令ξ＝d ，得线框在图示位置处的电动势为()1120π2l d d l l I μE +=v由E ＞0 可知，线框中电动势方向为顺时针方向．12－15 在半径为R 的圆柱形空间中存在着均匀磁场，B 的方向与柱的轴线平行．如图（ａ）所示，有一长为l 的金属棒放在磁场中，设B 随时间的变化率tBd d 为常量．试证：棒上感应电动势的大小为2222d d ⎪⎭⎫ ⎝⎛-=l R l t B ξ题 12-15 图分析 变化磁场在其周围激发感生电场，把导体置于感生电场中，导体中的自由电子就会在电场力的作用下移动，在棒内两端形成正负电荷的积累，从而产生感生电动势．由于本题的感生电场分布与上题所述情况完全相同，故可利用上题结果，由⎰⋅=l k l E d ξ计算棒上感生电动势．此外，还可连接OP 、OQ ，设想PQOP 构成一个闭合导体回路，用法拉第电磁感应定律求解，由于OP 、OQ 沿半径方向，与通过该处的感生电场强度E k 处处垂直，故0d =⋅l E k ，OP 、OQ 两段均无电动势，这样，由法拉第电磁感应定律求出的闭合回路的总电动势，就是导体棒PQ 上的电动势．证1 由电磁感应定律，在r ＜R 区域，⎰⎰⋅-=⋅=S B tl E k d d dd ξ tB r E r k d d ππ22-=⋅ 解得该区域内感生电场强度的大小tBr E k d d 2=设PQ 上线元ｄx 处，E k 的方向如图（b ）所示，则金属杆PQ 上的电动势为()()222202/2d d d 2/d d 2d cos d l R l t B x r l R tB r xE lk k PQ -=-==⋅=⎰⎰θξx E证2 由法拉第电磁感应定律，有22Δ22d d d d d d ⎪⎭⎫⎝⎛-==-==l R l t B t B S t ΦE E PQ讨论 假如金属棒PQ 有一段在圆外，则圆外一段导体上有无电动势？ 该如何求解？12－16 截面积为长方形的环形均匀密绕螺绕环，其尺寸如图（ａ）所示，共有N 匝（图中仅画出少量几匝），求该螺绕环的自感L ．题 12-16 图分析 如同电容一样，自感和互感都是与回路系统自身性质（如形状、匝数、介质等）有关的量．求自感L 的方法有两种：1．设有电流I 通过线圈，计算磁场穿过自身回路的总磁通量，再用公式IΦL =计算L ．2．让回路中通以变化率已知的电流，测出回路中的感应电动势E L ，由公式tI E L Ld /d =计算L ．式中E L 和t I d d 都较容易通过实验测定，所以此方法一般适合于工程中．此外，还可通过计算能量的方法求解．解 用方法1 求解，设有电流I 通过线圈，线圈回路呈长方形，如图（ｂ）所示，由安培环路定理可求得在R 1 ＜r ＜R 2 范围内的磁场分布为xNI μB π20=由于线圈由N 匝相同的回路构成，所以穿过自身回路的磁链为12200ln π2d π2d 21R R hI N μx h x NI μN N ψSR R ==⋅=⎰⎰S B 则1220ln π2R R h N μI ψL =若管中充满均匀同种磁介质，其相对磁导率为μr ，则自感将增大μr 倍．12－17 如图所示，螺线管的管心是两个套在一起的同轴圆柱体，其截面积分别为S 1 和S 2 ，磁导率分别为μ1 和μ2 ，管长为l ，匝数为N ，求螺线管的自感．（设管的截面很小）题 12-17 图分析 本题求解时应注意磁介质的存在对磁场的影响．在无介质时，通电螺线管内的磁场是均匀的，磁感强度为B 0 ，由于磁介质的存在，在不同磁介质中磁感强度分别为μ1 B 0 和μ2 B 0 ．通过线圈横截面的总磁通量是截面积分别为S 1 和S 2 的两部分磁通量之和．由自感的定义可解得结果．解 设有电流I 通过螺线管，则管中两介质中磁感强度分别为I L N μnl μB 111==,I LN μnl μB 222== 通过N 匝回路的磁链为221121S NB S NB ΨΨΨ+=+=则自感2211221S μS μlN I ψL L L +==+=12－18 有两根半径均为a 的平行长直导线，它们中心距离为d ．试求长为l 的一对导线的自感（导线内部的磁通量可略去不计）．题 12-18 图分析 两平行长直导线可以看成无限长但宽为d 的矩形回路的一部分．设在矩形回路中通有逆时针方向电流I ，然后计算图中阴影部分（宽为d 、长为l ）的磁通量．该区域内磁场可以看成两无限长直载流导线分别在该区域产生的磁场的叠加．解 在如图所示的坐标中，当两导线中通有图示的电流I 时，两平行导线间的磁感强度为()r d I μr I μB -+=π2π200 穿过图中阴影部分的磁通量为aa d l μr Bl ΦSad a-==⋅=⎰⎰-ln πd d 0S B 则长为l 的一对导线的自感为aad l μI ΦL -==ln π0 如导线内部磁通量不能忽略，则一对导线的自感为212L L L +=．L 1 称为外自感，即本题已求出的L ，L 2 称为一根导线的内自感．长为l 的导线的内自感8π02lμL =，有兴趣的读者可自行求解．12－19 如图所示，在一柱形纸筒上绕有两组相同线圈AB 和A ′B ′，每个线圈的自感均为L ，求：（1） A 和A ′相接时，B 和B ′间的自感L 1 ；（2） A ′和B 相接时，A 和B ′间的自感L 2 ．题 12-19 图分析 无论线圈AB 和A ′B ′作哪种方式连接，均可看成一个大线圈回路的两个部分，故仍可从自感系数的定义出发求解．求解过程中可利用磁通量叠加的方法，如每一组载流线圈单独存在时穿过自身回路的磁通量为Φ，则穿过两线圈回路的磁通量为2Φ；而当两组线圈按（1）或（2）方式连接后，则穿过大线圈回路的总磁通量为2Φ±2Φ，“ ±”取决于电流在两组线圈中的流向是相同或是相反．解 （1） 当A 和A ′连接时，AB 和A ′B ′线圈中电流流向相反，通过回路的磁通量亦相反，故总通量为0221=-=ΦΦΦ，故L 1 ＝0．（2） 当A ′和B 连接时，AB 和A ′B ′线圈中电流流向相同，通过回路的磁通量亦相同，故总通量为ΦΦΦΦ4222=+=，故L IΦI ΦL 4422===． 本题结果在工程实际中有实用意义，如按题（1）方式连接，则可构造出一个无自感的线圈． 12－20 如图所示，一面积为4.0 cm 2 共50 匝的小圆形线圈A ，放在半径为20 cm 共100 匝的大圆形线圈B 的正中央，此两线圈同心且同平面．设线圈A 内各点的磁感强度可看作是相同的．求：（1） 两线圈的互感；（2） 当线圈B 中电流的变化率为－50 A·ｓ－1时，线圈A 中感应电动势的大小和方向．题 12-20 图分析 设回路Ⅰ中通有电流I 1 ，穿过回路Ⅱ的磁通量为Φ21 ，则互感M ＝M 21 ＝Φ21/I 1 ；也可设回路Ⅱ通有电流I 2 ，穿过回路Ⅰ的磁通量为Φ12 ，则21212I ΦM M == ． 虽然两种途径所得结果相同，但在很多情况下，不同途径所涉及的计算难易程度会有很大的不同．以本题为例，如设线圈B 中有电流I 通过，则在线圈A 中心处的磁感强度很易求得，由于线圈A 很小，其所在处的磁场可视为均匀的，因而穿过线圈A 的磁通量Φ≈BS ．反之，如设线圈A 通有电流I ，其周围的磁场分布是变化的，且难以计算，因而穿过线圈B 的磁通量也就很难求得，由此可见，计算互感一定要善于选择方便的途径．解 （1） 设线圈B 有电流I 通过，它在圆心处产生的磁感强度RIμN B B 200=,穿过小线圈A 的磁链近似为A BA A A A S RIμN N S B N ψ200== 则两线圈的互感为H 1028.6260-⨯===RSμN N I ψM A B A A （2）线圈A 中感应电动势的大小为V 1014.3d d 4-⨯=-=tIME A 互感电动势的方向和线圈B 中的电流方向相同．12－21 如图所示，两同轴单匝线圈A 、C 的半径分别为R 和r ，两线圈相距为d ．若r 很小，可认为线圈A 在线圈C 处所产生的磁场是均匀的．求两线圈的互感．若线圈C 的匝数为N 匝，则互感又为多少？题 12-21 图解 设线圈A 中有电流I 通过，它在线圈C 所包围的平面内各点产生的磁 感强度近似为()2/322202dR IR μB +=穿过线圈C 的磁通为()22/32220π2r dR IR μBS ψC +==则两线圈的互感为()2/3222202πdR R r μI ψM +== 若线圈C 的匝数为N 匝，则互感为上述值的N 倍．12－22 如图所示，螺绕环A 中充满了铁磁质，管的截面积S 为2.0 cm 2 ，沿环每厘米绕有100 匝线圈，通有电流I 1 ＝4.0 ×10 －2A ，在环上再绕一线圈C ，共10 匝，其电阻为0.10 Ω，今将开关Ｓ 突然开启，测得线圈C 中的感应电荷为2.0 ×10 －3C ．求：当螺绕环中通有电流I 1 时，铁磁质中的B 和铁磁质的相对磁导率μr ．题 12-22 图分析 本题与题12-8 相似，均是利用冲击电流计测量电磁感应现象中通过回路的电荷的方法来计算磁场的磁感强度．线圈C 的磁通变化是与环形螺线管中的电流变化相联系的． 解 当螺绕环中通以电流I 1 时，在环内产生的磁感强度110I n μμB r =则通过线圈C 的磁链为S I n μμN BS N ψr c 11022==设断开电源过程中，通过C 的感应电荷为q C ，则有()RSI n μμN ψR ψR qc r c c 110201Δ1=--=-= 由此得T 10.02110===SN Rq I n B Cr μμ 相对磁导率1991102==I n S N Rq Cr μμ12－23 一个直径为0.01 m ，长为0.10 m 的长直密绕螺线管，共1 000 匝线圈，总电阻为7.76 Ω．求：（1） 如把线圈接到电动势E ＝2.0 V 的电池上，电流稳定后，线圈中所储存的磁能有多少？ 磁能密度是多少？*（2） 从接通电路时算起，要使线圈储存磁能为最大储存磁能的一半，需经过多少时间？分析 单一载流回路所具有的磁能，通常可用两种方法计算：方法 1： 如回路自感为L （已知或很容易求得），则该回路通有电流I 时所储存的磁能221LI W m =，通常称为自感磁能． 方法 2： 由于载流回路可在空间激发磁场，磁能实际是储存于磁场之中，因而载流回路所具有的能量又可看作磁场能量，即V w W Vm m d ⎰=，式中m w 为磁场能量密度，积分遍及磁场存在的空间．由于μB w m 22=，因而采用这种方法时应首先求载流回路在空间产生的磁感强度B 的分布．上述两种方法还为我们提供了计算自感的另一种途径，即运用V w LI V m d 212⎰=求解L ．解 （1） 密绕长直螺线管在忽略端部效应时，其自感lSN L 20μ=，电流稳定后，线圈中电流REI =，则线圈中所储存的磁能为 J 1028.3221522202-⨯===lRSE N μLI W m 在忽略端部效应时，该电流回路所产生的磁场可近似认为仅存在于螺线管中，并为均匀磁场，故磁能密度m w 处处相等，3m J 17.4-⋅==SLW w mm （2） 自感为L ，电阻为R 的线圈接到电动势为E 的电源上，其电流变化规律⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-t LR R E I e 1，当电流稳定后，其最大值R E I m = 按题意⎥⎦⎤⎢⎣⎡=22212121m LI LI ，则R E I 22=，将其代入⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-t LRR E I e 1中，得 ()s 1056.122ln 221ln 4-⨯=+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=RL R L t12－24 未来可能会利用超导线圈中持续大电流建立的磁场来储存能量．要储存1 kW·h 的能量，利用1.0Ｔ的磁场，需要多大体积的磁场？ 若利用线圈中500 A 的电流储存上述能量，则该线圈的自感系数应该多大？解 由磁感强度与磁场能量间的关系可得302m 0.92/==μB W V m所需线圈的自感系数为H 2922==I W L m12－25 中子星表面的磁场估计为108Ｔ，该处的磁能密度有多大？解 由磁场能量密度21021098.32⨯==μB w m 3m /J12－26 在真空中，若一均匀电场中的电场能量密度与一 0.50Ｔ 的均匀磁场中的磁场能量密度相等，该电场的电场强度为多少？解 2021E εw e =,022μB w m =,按题意，当m e w w =时，0220221μB E ε=则1800m V 1051.1-⋅⨯==μεBE 12－27 设有半径R ＝0.20 m 的圆形平行板电容器，两板之间为真空，板间距离d ＝0.50 cm ，以恒定电流I ＝2.0 A 对电容器充电．求位移电流密度（忽略平板电容器的边缘效应，设电场是均匀的）．分析 尽管变化电场与传导电流二者形成的机理不同，但都能在空间激发磁场．从这个意义来说，变化电场可视为一种“广义电流”，即位移电流．在本题中，导线内存在着传导电流I c ，而在平行板电容器间存在着位移电流I d ，它们使电路中的电流连续，即c d I I =．解 忽略电容器的边缘效应，电容器内电场的空间分布是均匀的，因此板间位移电流2πd R j I d Sd d =⋅=⎰S j ，由此得位移电流密度的大小222m A 9.15ππ-⋅===R I R I j c d d。
12电磁波作业 吉林大学大物答案
P 解 2 =3.18×103(SI) ：＝ S πr
E = 2cµ0 S ==1.55×10 V 0
3
m
B = 0
E 0
c
=5.17×10 T
−6
（2） ）
r 1 ε0 z r K0 cos(t − )i E =− 2 µ0 c z >0 , r H = −1 K cos(t − z) r j 0 2 c
r 1 ε0 z r K0 cos(t + )i E = − 2 µ0 c z <0 , r 1 H = K cos(t + z) r j 0 2 c
解(1 Ez = E0cosπ ×10 (t + x 0.8c) ： )
15
c ⇒u = 0.8c ⇒n = =1.25 u
(3 H = ) 0
ε − E = 2 1 × 0−4(A⋅ m 1) . 6 1 0 µ
1
ω 14 (2)v = =5×10 2 π
εµ
(4 S = )
=0 8 , µ ≈ µ . c 0
P 1 =I =S = 2 π r 2
ε0 2 E 0 µ0
10. 在真空中传播的平面电磁波，在空间 在真空中传播的平面电磁波，
1 π 某点的磁场强度为 H =1.20cos(2 vt + 3π)
则该店的电场强度为
E=
。
µ0 1 1 2 c s 2 vt + π) . 0 o( π ε0 3
−2
= 4 5× 0 . 1
P 注 2 = 3.18×103(SI) ：＝ S πr
6. 在电磁波传播的空间中，任一点的 E和 在电磁波传播的空间中， 的方向及波传播的之间的关系是＿ 的方向及波传播的之间的关系是＿三者 H 相互垂直成右手螺旋系 ＿＿＿。 E×H 或 ：S ＝
第十二章 电磁感应与电磁波单元检测题
14．我们可以通过以下实验，来探究产生感应电流的条件
（1）给出的实物图中，请用笔画线代替导线补全实验电路；______
（2）接好电路，合上开关瞬间，电流表指针______（填“偏转”或“不偏转”）；
（3）电路稳定后，电流表指针__________（填“偏转”或“不偏转”）；
(1)导线所在处的磁感应强度是多大？
(2)如果把导线中的电流增大到5A，导线所在处的磁感应强度是多大？
(3)如果一通电导线在磁场中某处不受磁场力，是否可以确定该处没有磁场？
17．矩形线框 的边长分别为l1、l2，可绕它的一条对称轴 转动，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与 垂直，初位置时线框平面与B平行，如图所示.
C．图(b)是两异名磁极的磁感线分布示意图，c端是N极，d端是S极
D．图(b)是两异名磁极的磁感线分布示意图，c端是S极，d端是N极
10．关于电磁波，下列说法正确的是（）
A．可见光的波长比紫外线的长
B．卫星是用X射线来传输信号的
C．在电磁波谱中，频率最高的是 射线
D．医用消毒灯利用的是紫光具有消毒作用的特性
A．0
B． BS
C． nBS
D．nBS
7．μ子与氢原子核（质子）构成的原子称为μ氢原子（hydrogenmuonatom），它在原子核物理的研究中有重要作用，图为μ氢原子的能级示意图。假定光子能量为E的一束光照射大量处于n=2能级的μ氢原子，μ氢原子吸收光子后，一共能发出６种频率分别为 、 、 、 、 和 的光，且频率依次增大，则E等于（ ）
（4）根据以上实验可得：产生感应电流的条件____________________．
电磁波练习题理解电磁波的传播特性和性质
电磁波练习题理解电磁波的传播特性和性质电磁波练习题：理解电磁波的传播特性和性质电磁波是一种由电场和磁场相互耦合而成的波动现象。
它在电磁场中传播，具有许多特性和性质。
本文将通过一系列练习题，帮助读者更好地理解电磁波的传播特性和性质。
练习一：波长和频率的关系1. 一种电磁波的波长为2米，求其频率。
2. 一种电磁波的频率为5×10^8赫兹，求其波长。
练习二：波速、波长和频率的关系3. 一种电磁波在真空中的波长为10^-6米，频率为5×10^14赫兹，求其波速。
4. 一种电磁波在空气中的波长为3米，频率为5×10^7赫兹，求其波速。
练习三：电磁波的传播特性5. 电磁波在真空中传播时，速度是多少？6. 电磁波在哪些介质中传播速度会减小？练习四：电磁波的能量传递7. 电磁波的能量是如何传递的？8. 电磁波的哪个特性与能量的传播有关？练习五：电磁波的反射和折射9. 简述电磁波的反射现象。
10. 什么是电磁波的折射？与反射有何区别？练习六：光的色散现象11. 什么是光的色散现象？12. 描述一下光在折射过程中的颜色变化。
练习七：电磁波的利用13. 电磁波在日常生活中有哪些应用？14. 电磁波如何应用于通信技术中？练习八：电磁波的危害15. 电磁波对人体和环境有哪些潜在危害？16. 如何正确使用电磁波设备以减少潜在危害？以上是关于电磁波的传播特性和性质的练习题。
通过解答这些问题，希望读者能够更深入地理解电磁波的基本概念、特性和应用。
电磁波是一门重要的物理学科，对于现代科技和日常生活都有着重要的影响。
愿本文对读者有所帮助。
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电磁场与电磁波练习
1、同轴电缆的内导体半径为a，
有电流I
2、同轴线内导体半径为a
质，求同轴线单位长度的电容。
同轴线
3、同心球形电容器的内导体半径为a、外导体半径为b，其间填充介电常数为ε的均匀
介质。
求此球形电容器的电容。
在介电常数为ε的无限大约均匀介质中，有一半径为a的带电q的导体球，求储存在介质中的静电能量。
4、真空中一半径为R的圆球空间内，分布有体密度为ρ的电荷，ρ为常量。
试求静电能
量。
5、一电荷面密度为σ的“无限大”平面，在距离平面a处的一点的场强大小的一半是由平面上的一个半径为R的圆面积范围内的电荷所产生的．试求该圆半径的大小。
6、已知两半径分别为a 和)(a b b >的同轴圆柱构成的电容器，其电位差为V 。
试证：将半径分别为a 和b ，介电常数为ε的介质管拉进电容器时，拉力为
a
b V F ln )(2
0εεπ-=
7、今有一球形薄膜导体，半径为R ，其上带电荷q 。
求薄膜单位面积上所受膨胀力。
8、一同轴线的内导体半径为a ，外导体半径为b ，内、外导体间为空气，内、外导体均为理想导体，载有直流电流I ，内、 外导体间的电压为U 。
求同轴线的传输功率和能流密度矢量。
9
、设同轴线的内导体半径为a, 外导体的内半径为b ，内、 外导体间填充电导率为σ的电
媒质，求同轴线单位长度的漏电电导。
10、已知时变电磁场中矢量位 ，其中A m 、k 是常数，求电 场强度、磁场强度和坡印廷矢量。
11、已知无源(ρ=0, J =0)的自由空间中，时变电磁场的电场强度复矢量
式中k 、E 0
为常数。
求：
（1）磁场强度复矢量； （2）坡印廷矢量的瞬时值； （3）平均坡印廷矢量。
12、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 ， 电场强度
试求：
(1) 均匀平面电磁波的相速度
v p 、波长λ
、相移常数k 和波阻抗η； (2) 电场强度和磁场强度的瞬时值表达式；
)sin(kz t A e A m x -=ω
)/(m V jkz y e E e z E -=0)( ()m V e e e e z E j jkz y jkz x /33)(3
π
+--+=
(3) 与电磁波传播方向垂直的单位面积上通过的平均功率。
13、电磁波在真空中传播，其电场强度矢量的复数表达式为
试求：
(1) 工作频率f ;
(2) 磁场强度矢量的复数表达式；
(3) 坡印廷矢量的瞬时值和时间平均值；
(4) 此电磁波是何种极化，旋向如何。
14、在自由空间，一均匀平面波垂直入射到半无限大的无耗介质平面上，已知自由空间中， 合成波的驻波比为3，介质内传输波的波长是自由空间波长的1/6，且分界面上为驻波电场 的最小点。
求介质的相对磁导率和相对介电常数。
15、已知媒质1的εr1=4、μr1=1、σ1=0 ， 媒质2 的εr2=10、μr2 = 4、σ2= 0 。
角频 率ω＝5×108 rad /s 的均匀平面波从媒质1垂直入射到分界面上，设入射波是沿 x 轴方向 的线极化波，在t ＝0、z ＝0 时，入射波电场的振幅为2.4 V/m 。
求： (1) β1和β2 ； (2) 反射系数Г；
(3) 1区的电场 (4) 2区的电场
16、若内充空气的矩形波导尺寸为λλ2<<a ，工作频率为3GHz 。
如果要求工作频率至少高于主模TE 10波的截止频率的20%，且至少低于TE 01波的截止频率的20%。
试求：①波导尺寸a 及b ；②根据所设计的波导，计算工作波长，相速，波导波长及波阻抗。
17、某一内部为真空的矩形金属波导，其截面尺寸为25mm ⨯10mm ，当频率
MHz f 410=的电磁波进入波导中以后，该波导能够传输的模式是什么？当波导中填充介
电常数4=r ε 的理想介质后，能够传输的模式有无改变？ 18、判断下列平面电磁波的极化形式：
19、一个在自由空间传播的均匀平面波，电场强度是
)
/(10)()(204m V e e j e z E z j y x π---=
)68(00)543()()2()2()()1(y x jk z y x jkz
y x e e j e e E z E e e j e j E z E ---+=-=
jky
z x jkz
y x e je e E E e je e E E --+=+-=)3()4()()3(00
)
2
20(4
)
20(41010π
πωπω+----∙
+=z t j y z t j x e
e
e e E （v/m ）
求 （1）电磁波的传播方向。
（2）电磁波的频率。
（3）电磁波的极化方式。
（4）磁场强度∙
H 。
（5）沿传播方向单位面积流过的平均功率。
20、在任何均匀线性各向同性的理想介质中，一个椭圆极化波的电场是
jkz j y j x e e E e E -∙
+=)(2121ϕϕe e E ，
证明 （1）空间任一点的平均电能密度等于平均磁能密度。
（2）能速等于相速。
21、一平面电磁波垂直向海里传播。
海水的电磁参数为 ε = 80, μ = 1，σ = 4 S/m 。
电磁波
在紧切海平面(z = 0)处的电场为m V t e z E x /)10cos(100)0(7π
==
求：(1) 海水的损耗角正切，衰减常数，相位常数，波阻抗，相速，穿透深度； (2) 电场强度幅值减小为初值的十分之一时传播的距离；
(3) 海平面下处电场和磁场的表达式，以及该处穿过单位面积的平均功率。
22、均匀平面波的磁场强度的振幅为 π31
A/m ，以相位常数为30 rad/m 在空气中沿
z e -方向传播。
当t = 0 和 z = 0时，若H 取向为 y e - ，试写出 ),(t z E 和 ),(t z H 的
表示式，并求出频率和波长。
23、如图所示，长直导线与三角
形导体回路共面，求它们之间的互感。
长直导线与三角形回路
I
ρ
60。