电磁场与电磁波(双语)样卷
电磁场与电磁波试题及参考答案
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 二 E -e x ■ je y e Jkz ,则其极化方式为(A ) ° 命题教师:李学军审题教师:米燕 A.左旋圆极化 B.右旋圆极化 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.线极化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(1. 2. 3. 4.5.6. 7.8. 9.、判断题(10分)(每题1分) 旋度就是任意方向的环量密度 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 点电荷仅仅指直径非常小的带电体 静电场中介质的相对介电常数总是大于 1 静电场的电场力只能通过库仑定律进行计算 理想介质和导电媒质都是色散媒质 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 复坡印廷矢量的模值是通过单位面积上的电磁功率 在真空中电磁波的群速与相速的大小总是相同的A. Dn=0B. D n = : sC. D n = q10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 ( ( ( ( ( ( ( ( ( () ) ) ) ) ) ) ) ) )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 二、选择填空(10分)# 1. 已知标量场u 的梯度为G ,则勺沿I 方向的方向导数为..A. G lB. G l 0C. 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£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( Q QA. 2B. 2 4 胧 0r 2一个半径为 a 的均匀带电圆柱(无限长)的电荷密度是 C 4 n r 理意义。
上海民办协和双语学校高中物理必修三第十三章《电磁感应与电磁波初步》测试(包含答案解析)
一、选择题1.如图所示,通有恒定电流的导线MN 与闭合金属框共面,第一次将金属框由位置Ⅰ平移到位置Ⅱ,第二次将金属框绕cd 边翻转到位置Ⅱ,设先后两次通过金属框的磁通量变化量分别为1∆Φ和2∆Φ,则( )A .12∆Φ>∆ΦB .12∆Φ=∆ΦC .12∆Φ<∆ΦD .无法判断 2.下列说法正确的是( )A .磁铁是磁场的唯一来源B .磁感线是从磁体的北极出发而到南极终止C .静止的电荷只能产生电场,运动的电荷才能产生磁场D .两条磁感线空隙处不存在磁场3.关于磁通量的概念,以下说法中正确的是( )A .磁感应强度越大,穿过闭合回路的磁通量也越大B .磁感应强度越大,线圈面积越大,则穿过闭合回路的磁通量也越大C .磁通量发生变化,一定是磁场发生变化引起的D .穿过线圈的磁通量为零,但磁感应强度不一定为零4.如图所示,在直角三角形acd 中,∠a =60︒,三根通电长直导线垂直纸面分别放置在a 、b 、c 三点,其中b 为ac 的中点。
三根导线中的电流大小分别为I 、2I 、3I ,方向均垂直纸面向里。
通电长直导线在其周围空间某点产生的磁感应强度B =kI r,其中I 表示电流强度,r 表示该点到导线的距离,k 为常数。
已知a 点处导线在d 点产生的磁感应强度大小为B 0,则d 点的磁感应强度大小为( )A .B 0 B .2B 0C .3B 0D .4B 05.电磁波谱家族有众多的成员。
关于电磁波的应用,下列说法不正确的是( )A.电磁炉是利用电磁波来工作的B.微波炉是利用电磁波的能量来快速煮熟食物的C.雷达是利用电磁波的反射来侦测目标的D.夜视仪是利用红外线来帮助人们在夜间看见物体的6.如图,在直角三角形ACD区域的C、D两点分别固定着两根垂直纸面的长直导线,导线中通有大小相等、方向相反的恒定电流,∠A=90︒,∠C=30︒,E是CD边的中点,此时E 点的磁感应强度大小为B,若仅将D处的导线平移至A处,则E点的磁感应强度()A.大小仍为B,方向垂直于AC向上B.大小为32B,方向垂直于AC向下C.大小为32B,方向垂直于AC向上D.大小为3B,方向垂直于AC向下7.磁场中某区域的磁感线如图所示,则()A.a、b两处磁感应强度大小不等,B a>B bB.a、b两处磁感应强度大小不等,B a<B bC.同一小段通电导线放在a处时受力一定比b处时大D.同一小段通电导线放在a处时受力一定比b处时小8.两根长直通电导线互相平行,电流方向相同,它们的截面处于等边ABC∆的A和B 处,如图所示。
(完整word版)电磁场与电磁波波试卷3套含答案
《电磁场与电磁波》试卷1一. 填空题(每空2分,共40分)1.矢量场的环流量有两种特性:一是环流量为0,表明这个矢量场 无漩涡流动 .另一个是环流量不为0,表明矢量场的 流体沿着闭合回做漩涡流动 .2.带电导体内静电场值为 0 ,从电位的角度来说,导体是一个 等电位体 ,电荷分布在导体的 表面 。
3.分离变量法是一种重要的求解微分方程的方法,这种方法要求待求的偏微分方程的解可以表示为 3个 函数的乘积,而且每个函数仅是 一个 坐标的函数,这样可以把偏微分方程化为 常微分方程 来求解。
4.求解边值问题时的边界条件分为3类,第一类为 整个边界上的电位函数为已知 ,这种条件成为狄利克莱条件.第二类为已知 整个边界上的电位法向导数 ,成为诺伊曼条件。
第三类条件为 部分边界上的电位为已知,另一部分边界上电位法向导数已知 ,称为混合边界条件。
在每种边界条件下,方程的解是 唯一的 。
5.无界的介质空间中场的基本变量B 和H 是 连续可导的 ,当遇到不同介质的分界面时,B 和H 经过分解面时要发生 突变 ,用公式表示就是 12()0n B B ⋅-=,12()s n H H J ⨯-=.6.亥姆霍兹定理可以对Maxwell 方程做一个简单的解释:矢量场的 旋度 ,和 散度 都表示矢量场的源,Maxwell 方程表明了 电磁场 和它们的 源 之间的关系。
二.简述和计算题(60分)1.简述均匀导波系统上传播的电磁波的模式。
(10分)答:(1)在电磁波传播方向上没有电场和磁场分量,即电场和磁场完全在横平面内,这种模式的电磁波称为横电磁波,简称TEM 波.(2)在电磁波传播方向上有电场和但没有磁场分量,即磁场在横平面内,这种模式的电磁波称为横磁波,简称TM 波。
因为它只有纵向电场分量,又成为电波或E 波.(3)在电磁波传播方向上有磁场但没有电场分量,即电场在横平面内,这种模式的电磁波称为横电波,简称TE 波。
因为它只有纵向磁场分量,又成为磁波或M 波。
电磁场与电磁波英文版
1. Directional Derivative & Gradient
The directional derivative of a scalar at a point indicates the spatial rate of change of the scalar at the point in a certain direction. l
Δl
P
P
of scalar l P at point P in the direction of l is defined as
The directional derivative
l
lim
P
( P) ( P)
Δl
Δl 0
The gradient is a vector. The magnitude幅度 of the gradient of a scalar field at a point is the maximum directional derivative at the point, and its direction is that in which the directional derivative will
be maximum.
In rectangular coordinate system直角坐标系, the gradient of a scalar field can be expressed as
grad e x
ey ez x y z
Where “grad” is the observation of the word “gradient”. In rectangular coordinate system, the operator算符 is denoted as
【单元练】上海民办协和双语学校高中物理选修2第四章【电磁振荡与电磁波】知识点复习(培优)
一、选择题1.出海捕鱼的渔船,船长会通过海事对讲机电台来与甲板上的船员沟通,在这个过程中需要使海事对讲机接收频率与电台频率相同,船员才能用海事对讲机接收信号,与此过程原理相似的是()A.乐器利用共鸣腔提高声音的响度B.调节共振筛的振动频率,以较小的驱动力驱动质量较大的筛箱C.在较空旷地方高声喊,能听到回声D.在大厦底部安装阻尼器以减小大风天气时大厦的晃动幅度B解析:BA.海事对讲机频率与电台频率相同时振荡电流最强,这个过程属于调谐,是使接收装置与信号产生电谐振的过程,乐器利用共鸣腔提高声音的响度利用波的叠加原理,故A错误;B.调节共振筛的振动频率,以较小的驱动力驱动质量较大的筛箱是使共振筛与筛箱发生共振的过程,故B正确;C.在较空旷地方高声喊,能听到回声属于波的反射,故C错误;D.在大厦底部安装阻尼器以减小大风天气时大厦的晃动幅度的过程中阻尼器的作用是避免大厦发生共振,故D错误。
故选B。
2.关于电磁场和电磁波,下列说法正确的是()A.把带电体和永磁体放在一起,可在其周围空间中产生电磁波B.手机、电视、光纤通信都是通过电磁波来传递信息的C.医院中用于检查病情的“B超”是利用了电磁波的反射原理D.车站、机场安全检查时“透视”行李箱的安检装置利用的是红外线B解析:BA.变化的磁场、电场才能产生电磁波,A错误;B.手机、电视、光纤通信都可以用电磁波来传递信息,B正确;C.医院中用于检查病情的“B超”利用了超声波的反射原理,C错误;D.车站、机场“透视”行李箱的安检装置是利用X射线的穿透性来成像的,D错误。
故选B。
3.关于电磁场和电磁波,下列说法中正确的是()A.麦克斯韦认为变化的电场产生变化的磁场B.红外线、可见光和紫外线是由原子的外层电子受激发产生的C.电磁波由真空进入介质传播时,波长变大D.电磁波按频率由高到低的正确排列顺序是:无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线, 射线B解析:BA.变化的电场产生磁场,均匀变化的电场产生恒定的磁场,不均匀变化的电场产生变化的磁场,A错误;B.红外线、可见光和紫外线是由原子的外层电子受激发产生的,B正确;C.由电磁波波速公式v= f可知,电磁波由真空到介质传播时,速度变小,频率不变,波长变小,C错误;D.电磁波按频率由高到低的正确排列顺序是:γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波,D错误。
电磁场与电磁波考卷0901(a)new
电磁场与电磁波考卷0901(a)new一、选择题(每题2分,共20分)A. 电势B. 磁感应强度C. 介电常数D. 磁导率2. 下列关于电磁波的说法,正确的是:A. 电磁波在真空中的传播速度小于光速B. 电磁波的传播方向垂直于电场和磁场方向C. 电磁波的频率与波长成正比D. 电磁波是横波3. 在真空中,下列关于电磁波的传播速度,正确的是:A. 与频率无关B. 与波长成正比C. 与介电常数成正比D. 与磁导率成正比A. 麦克斯韦方程组B. 欧姆定律C. 焦耳定律D. 库仑定律5. 在电磁波传播过程中,下列哪个物理量始终保持不变?A. 电场强度B. 磁场强度C. 传播速度D. 波长6. 下列关于电磁场的能量密度,正确的是:A. 只与电场强度有关B. 只与磁场强度有关C. 与电场强度和磁场强度均有关D. 与介质的介电常数和磁导率有关A. 偏振片B. 电磁波的反射C. 电磁波的折射D. 电磁波的衍射8. 在电磁波的传播过程中,下列哪个物理量与波长成反比?A. 频率B. 传播速度C. 相速度D. 角频率9. 下列关于电磁波的干涉现象,正确的是:A. 只在相同频率的电磁波之间发生B. 只在相干电磁波之间发生C. 在任意电磁波之间均可发生D. 与电磁波的极化方向有关A. 折射率B. 介电常数C. 磁导率D. 电导率二、填空题(每题2分,共20分)1. 电磁波是由______和______交替变化而产生的。
2. 电磁波在真空中的传播速度为______。
3. 电磁波的波长与频率成______比。
4. 麦克斯韦方程组描述了______、______、______和______四个基本电磁场规律。
5. 电磁波的能量密度与______和______的平方成正比。
6. 电磁波的极化是指______在传播过程中方向的变化。
7. 电磁波的干涉现象是指______在空间叠加时产生的现象。
8. 电磁波的衍射是指______在遇到障碍物或通过狭缝时发生的现象。
电磁场与电磁波试题及答案
1. 写出非限定情况下麦克斯韦方程组的微分形式,并简要说明其物理意义。
2.答非限定情况下麦克斯韦方程组的微分形式为,,0,D BH J E B D t tρ∂∂∇⨯=+∇⨯=-∇⋅=∇⋅=∂∂,(3分)(表明了电磁场和它们的源之间的全部关系除了真实电流外,变化的电场(位移电流)也是磁场的源;除电荷外,变化的磁场也是电场的源。
1. 写出时变电磁场在1为理想导体与2为理想介质分界面时的边界条件。
2. 时变场的一般边界条件 2n D σ=、20t E =、2t s H J =、20n B =。
(或矢量式2n D σ=、20n E ⨯=、2s n H J ⨯=、20n B =)1. 写出矢量位、动态矢量位与动态标量位的表达式,并简要说明库仑规范与洛仑兹规范的意义。
2. 答矢量位,0B A A =∇⨯∇⋅=;动态矢量位A E t ϕ∂=-∇-∂或AE tϕ∂+=-∇∂。
库仑规范与洛仑兹规范的作用都是限制A 的散度,从而使A 的取值具有唯一性;库仑规范用在静态场,洛仑兹规范用在时变场。
1. 简述穿过闭合曲面的通量及其物理定义 2.sA ds φ=⋅⎰⎰ 是矢量A 穿过闭合曲面S 的通量或发散量。
若Ф> 0,流出S 面的通量大于流入的通量,即通量由S 面内向外扩散,说明S 面内有正源若Ф< 0,则流入S 面的通量大于流出的通量,即通量向S 面内汇集,说明S 面内有负源。
若Ф=0,则流入S 面的通量等于流出的通量,说明S 面内无源。
1. 证明位置矢量x y z r e x e y e z =++ 的散度,并由此说明矢量场的散度与坐标的选择无关。
2. 证明在直角坐标系里计算 ,则有()()xy z x y z r r e e e e x e y e z x y z ⎛⎫∂∂∂∇⋅=++⋅++ ⎪∂∂∂⎝⎭3x y z x y z∂∂∂=++=∂∂∂ 若在球坐标系里计算,则 232211()()()3r r r r r r r r r∂∂∇⋅===∂∂由此说明了矢量场的散度与坐标的选择无关。
电磁场与电磁波习题09
7.13 Three coils with 100, 150, and 200 turns are tightly and closely wound on a common magnetic circuit of 40cm2 in cross section and 80cm in length. Determine (a) the self-inductance of each coil, (b) the mutual inductance between any two coils. Assume the relative permeability of the magnetic material as 500.3.63 A large spherical cloud of radius b has a uniform volume charge distribution of ρv . Calculate and sketch the potential distribution and the electric field intensity at any point in space using Poisson’s and Laplace ’s equations.3.66 Determine the potential distribution in a coaxial cable when the inner conductor of radius 10cm is at a potential of 100v and the outer conductor radius 20cm is grounded. The space between the conductors is filled with two concentric dielectrics. The dielectric constant is 3 for the inner dielectric and 9 for the outer dielectric. The dielectric interface is at a radius of 15cm. Determine (a) the potential distribution, (b) the D and E field in each region, (c) the surface charge density on the inner conductor, and (d) the capacitance of the 100-meter-long cable.3.67 Calculate the capacitance of two spherical shells of radii a and b using Laplace ’s equation. The inner shell is at a potential of V0, and the outer shell is grounded. What is the surface charge density on the inner shell? Obtain the expression for the capacitance of the system.3.71 Two infinite grounded metal plates parallel to the z axis are at 00,60φ=. A charge of 500nCis placed at ()05,30,10m. Calculate the potential function and the electric field intensity at()07,30,10m. Assume that the medium between the plates is free space.。
《电磁场与电磁波》2010试题
《电磁场与电磁波》试题1填空题(每小题1分,共10分)1.在均匀各向同性线性媒质中,设媒质的导磁率为μ,则磁感应强度B 和磁场H 满足的方程为: 。
2.设线性各向同性的均匀媒质中,02=∇φ称为 方程。
4.在理想导体的表面, 的切向分量等于零。
5.矢量场)(r A 穿过闭合曲面S 的通量的表达式为: 。
7.静电场是无旋场,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 等于零,则此两个矢量必然相互垂直。
9.对平面电磁波而言,其电场、磁场和波的传播方向三者符合 关系。
10.由恒定电流产生的磁场称为恒定磁场,恒定磁场是无散场,因此,它可用 函数的旋度来表示。
二、简述题 (每小题5分,共20分)11.已知麦克斯韦第二方程为t B E ∂∂-=⨯∇ ,试说明其物理意义,并写出方程的积分形式。
12.试简述唯一性定理,并说明其意义。
答:在静电场中,在给定的边界条件下,拉普拉斯方程或泊松方程的解是唯一的,这一定理称为唯一性定理。
它的意义:给出了定解的充要条件:既满足方程又满足边界条件的解是正确的14.写出位移电流的表达式,它的提出有何意义? .答:位移电流:tD J d ∂∂= 位移电流产生磁效应代表了变化的电场能够产生磁场,使麦克斯韦能够预言电磁场以波的形式传播,为现代通信打下理论基础。
《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ε,则电位移矢量D 和电场E 满足的方程为: 。
2.设线性各向同性的均匀媒质中电位为φ,媒质的介电常数为ε,电荷体密度为V ρ,电位所满足的方程为 。
4.在理想导体的表面,电场强度的 分量等于零。
5.表达式()S d r A S ⋅⎰称为矢量场)(r A 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 。
上海民办协和双语学校高中物理必修三第十三章《电磁感应与电磁波初步》测试题(有答案解析)
一、选择题1.沈括在《梦溪笔谈》中记载了“以磁石磨针锋”制造指南针的方法,磁针“常微偏东,不全南也”。
他是世界上第一个指出地磁场存在磁偏角的人,比西方早了400年。
关于地磁场,下列说法中正确的是()A.地磁场只分布在地球的外部B.地理南极点的地磁场方向竖直向上C.地磁场穿过地球表面的磁通量为零D.地球表面各处地磁场的磁感应强度相等2.下列说法中正确的是()A.电源的电动势反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小B.电动势等于闭合电路中接在电源两极间的电压表测得的电压C.电流元IL在磁场中受力为F,则磁感应强度B可能小于或等于F ILD.磁感应强度越大的地方,线圈面积越大,则穿过线圈的磁通量越大3.如图所示,一个正电子沿着逆时针方向做匀速圆周运动,则此正电子的运动()A.不产生磁场B.产生磁场,圆心处的磁场方向垂直纸面向里C.产生磁场,圆心处的磁场方向垂直纸面向外D.只在圆周内侧产生磁场4.如题图所示,为某种用来束缚原子的磁场的磁感线分布情况,以O点(图中白点)为坐标原点,沿Z轴正方向磁感应强度B大小的变化最有可能为()A.B.C.D.5.关于磁通量,下列说法正确的是()A.磁通量不仅有大小而且有方向,所以是矢量B.磁感应强度越大,磁通量越大C.通过某一平面的磁通量为零,该处磁感应强度不一定为零D.磁通量就是磁感应强度6.如图所示,a、b、c三个环水平套在条形磁铁外面,其中a和b两环大小相同,c环最大,a环位于N极处,b和c两环位于条形磁铁中部,则穿过三个环的磁通量的大小是()A.c环最大,a与b环相同B.三个环相同C.b环比c环大D.a环一定比c环大7.如图所示,两直导线中通以相同的电流I,矩形线圈位于两导线之间的实线位置Ⅰ,穿过线圈的磁通量为Φ,已知虚线位置Ⅱ与实线位置Ⅰ关于右边的直导线对称,虚线位置Ⅲ与两直导线的距离相等,虚线位置Ⅳ和虚线位置Ⅴ关于左边直导线对称,且与左边直导线的距离和实线位置Ⅰ与右边直导线的距离相等,现将线圈由实线位置移到图示各个虚线位置,则()A.将线圈由实线位置Ⅰ移到图示虚线位置Ⅱ时,磁通量大小不变B.将线圈由实线位置Ⅰ移到图示虚线位置Ⅲ时,磁通量变化大小为ΦC.将线圈由实线位置Ⅰ移到图示虚线位置Ⅳ时,磁通量变化为零D.将线圈由实线位置Ⅰ移到图示虚线位置Ⅴ时,磁通量大小不变8.如图所示,一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1T的匀强磁场中,以导线为中心,R为半径的圆周上有a、b、c、d四个点,已知c点的实际磁感应强度为0,则下列说法中正确的是()A.直导线中电流方向垂直纸面向里B.a2T,方向向右C.b2T,方向斜向下,与B成45°角D.d点的磁感应强度为09.如图所示,纸面内有平行于平面连线向右的匀强磁场,磁感应强度大小为B 0,三条长直导线P 、Q 和M 垂直纸面放置,其截面PQM 在纸面内形成等边三角形、当P 、Q 两导线中均通有向里的电流I 时,等边三角形MPQ 的中心O 点的磁感应强度为2B 0。
北理工 电磁场双语期末卷
c)Give the expressions ofelectricand magnetic field intensities ofthetransmitted wave.
6.Given that onlyoneTE10modecanpropagatesinside the standardhollowrectangularwaveguide(withgeometry ). =1cm;the propagation constant is 102.65rad/m;and the frequency is 12GHz.
7.Given aHertziandipolewith aninput time-harmoniccurrentofamplitude24A,andworksat 10MHz. the length ofHertziandipoleis 50cm.
Find:
1)Theexpressions of electric field intensity and magnetic field intensityforfarfield.
2)Theexpressቤተ መጻሕፍቲ ባይዱon of thepower pattern.
3)The directivity and theradiation resistance.
4)Plot the E-plane and H-planepattern.
8.Supposean electric current source is placed over thex-yplane. Thex-yplaneis covered by an infinite perfectly conducting plate. Find theexpressions ofelectric and magnetic fields over the x-yplane.
电磁场与电磁波试卷及复习提纲
《电磁场与电磁波》测验试卷﹙一﹚一、 填空题1、在国际单位制中,电场强度的单位是________;电通量密度的单位是___________;磁场强度的单位是____________;磁感应强度的单位是___________;真空中介电常数的单位是____________。
2、静电场→E 和电位Ψ的关系是→E =_____________。
→E 的方向是从电位_______处指向电位______处。
3、位移电流与传导电流不同,它与电荷___________无关。
只要电场随__________变化,就会有位移电流;而且频率越高,位移电流密度___________。
位移电流存在于____________和一切___________中。
4、在两种媒质分界面的两侧,电场→E 的切向分量E 1t -E 2t =________;而磁场→B 的法向分量B 1n -B 2n=_________;电流密度→J 的法向分量J 1n -J 2n =___________。
5、沿Z 轴传播的平面电磁波的复数表示式为:_____________________=→E , ____________________=→H 。
二、计算题1、(15分)在真空中,有一均匀带电的长度为L 的细杆, 其电荷线密度为τ。
求在其横坐标延长线上距 杆端为d 的一点P 处的电 场强度E P 。
2、(10分)已知某同轴电容器的内导体半径为a ,外导体的内半径为c ,在a ﹤r ﹤b (b ﹤c)部分填充电容率为ε的电介质,求其单位长度上的电容。
3、(10分)一根长直螺线管,其长度L =1.0米,截面积S =10厘米2,匝数N 1=1000匝。
在其中段密绕一个匝数N 2=20匝的短线圈,请计算这两个线圈的互感M 。
4、(10分)某回路由两个半径分别为R 和r 的半圆形导体与两段直导体组成,其中通有电流I 。
求中心点O 处的磁感应强度→B 。
电磁场与电磁波(英文版)ppt课件
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A Great Innovation 重大突破
In 1873, British scientist James Clerk Maxwell (1831—1879) postulated the displacement current, which provided the link between a time-varying electric field and a magnetic field. He put on a firm mathematical foundation the laws governing an electromagnetic field. They are known today as the famous Maxwell’s equations. 1873年英国科学家麦克斯韦(1831-1879)提出了位 移电流的假设,认为时变电场可以产生时变磁场,并以严格数学方程描述了电 磁场与波应该遵循的统一规律,这就是著名的麦克斯韦方程。
Vector analysis 4
EM induction 3
Electrostatic fields 7
Time-varying EM fields 7
Boundary-value problems 4 Plane EM waves 10
Steady current fields 3
Guided EM waves 8
In 1785, French scientist Charles Augustin de Coulomb (1736—1806) discovered Coulomb’s law (1785年法国科学家库仑(1736-1806)通过实 验创建了著名的库仑定律), and it gives the relationship between the force experienced by two small charged objects and the distance between them.
上海民办协和双语尚音学校高中物理选修二第四章《电磁震荡与电磁波》检测题(有答案解析)
一、选择题1.(0分)[ID:129187]关于电磁波的下列说法正确的是()A.T射线(1THz=1012Hz)是指频率从0.3~10THz、波长介于无线电波中的毫米波与红外线之间的电磁辐射,它的波长比可见光波长短B.电磁波可以通过电缆、光缆进行有线传输,但不能实现无线传输,光缆传递的信息量最大,这是因为频率越高可以传递的信息量越大C.太阳辐射的能量大部分集中在可见光及附近的区域D.调制的方法分调幅和调频,经过调制后的电磁波在空间传播得更快2.(0分)[ID:129184]为了消杀新冠病毒,防控重点场所使用一种人体感应紫外线灯。
这种灯装有红外线感应开关,人来灯灭,人走灯亮,为人民的健康保驾护航。
下列说法错误的是()A.红外线的衍射能力比紫外线的强B.紫外线能消杀病毒是因为紫外线具有较高的能量C.真空中红外线的传播速度比紫外线的大D.红外线感应开关通过接收到人体辐射的红外线来控制电路通断3.(0分)[ID:129183]电磁波已广泛运用与很多领域,下列关于电磁波的说法符合实际的是()A.电磁波不能产生衍射现象B.常用的遥控器通过紫外线脉冲信号来遥控电视机C.根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度D.不同频率的光在真空中传播的速度不同4.(0分)[ID:129169]调谐电路的可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出仍接收不到较高频率电台发出的电信号,如果要接收到这个电台的信号,应该采取的措施是()A.增大调谐电路中线圈的匝数B.加大电源电压C.增加调谐电路中的电容D.将线圈中的铁芯抽出5.(0分)[ID:129162]火星探测器从火星向地球发回成功着陆的信号,用来携带该信号的电磁波属于()A.X射线B.无线电波C.红外线D.紫外线6.(0分)[ID:129133]下列说法正确的是()A.频率越高,振荡电路向外辐射电磁波的本领越弱B.在光的单缝衍射中,若将狭缝变窄,则在屏上产生的中央亮条纹变窄C.医院中放射科给病人做胸透,是利用了β射线照射人体进行透视D.光纤通信是激光和光导纤维结合的产物7.(0分)[ID:129122]有关光的知识,下列说法正确的是()A.电视机遥控器发出的红外线的波长比医院里“CT”中发出的X射线的波长要短B.偏振光可以是横波,也可以是纵波C.雨后公路积水上面漂浮的油膜看起来是彩色的,是发生了光的衍射所形成的的现象D.在水下的潜水员看来,岸上的所有景物都出现在一个顶角为2C(C为临界角)的倒立的圆锥里8.(0分)[ID :129119]如图所示,图甲是LC 震荡回路中电流随时间的变化关系,若以图乙回路中顺时针方向的电流为正,a 、b 、c 、d 均为电场能或磁场能最大的时刻,下列说法正确的是( )A .图乙中的a 是电场能最大的时刻,对应图甲中的34T 时刻B .图乙中的b 是电场能最大的时刻,此后的4T 内电流方向为正 C .图乙中的c 是磁场能最大的时刻,对应图甲中的34T 时刻 D .图乙中的d 是磁场能最大的时刻,此后电容C 的下极板将充上正电荷9.(0分)[ID :129101]如图所示,单刀双掷开关S 先置于a 端。
【单元练】成都双语实验学校高中物理选修2第四章【电磁振荡与电磁波】经典测试卷(答案解析)
一、选择题1.电磁波已广泛运用与很多领域,下列关于电磁波的说法符合实际的是()A.电磁波不能产生衍射现象B.常用的遥控器通过紫外线脉冲信号来遥控电视机C.根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度D.不同频率的光在真空中传播的速度不同C解析:CA.电磁波是横波,波都能发生干涉和衍射现象,选项A错误;B.常用红外线作为脉冲信号来遥控电视,选项B错误;C.由于波源与接受者的相对位移的改变,而导致接受频率的变化,称为多普勒效应,所以可以判断遥远天体相对于地球的运动速度,选项C正确;D.不同频率的光在真空中传播的速度相同,选项D错误。
故选C。
2.关于声波和光波,下列说法正确的是()A.光波能产生干涉、衍射现象,但是声波不能B.声波和光波从空气射入水中时,声波的速度变大,光波的速度变小C.声波与光波的波速都由波源决定,与介质无关D.它们都能在真空中传播B解析:BA.干涉和衍射是波的特有现象,故声波和光波都能产生干涉和衍射,则A错误;B.声波和光波从空气射入水中时,声波的速度变大,光波的速度变小,故B正确;C.声波与光波的波速都由介质决定,与波源无关,故C错误;D.声波的传播依赖于介质,它在真空中不能传播,光波在真空中和介质中都能传播,故D 错误;故选B。
3.关于波和波的现象解释,下列说法中正确的有()A.电磁波的传播速度恒为8⨯310m/sB.雷达工作时利用了声波的反射C.增透膜使得两列反射光波相消,但透射光强并没有增加D.声源与观察者相对靠近时,观察者按收到的频率大于声源发出的频率D解析:DA.电磁波在真空中的传播速度恒为8⨯,在其它介质中传播速度并不相等,A错310m/s误;B.雷达工作时利用了电磁波的反射,B错误;C.反射光相消就是透射光增强,因为两个光的光程差是一样的,但一个肯定有另一个肯定没有半波损失,把薄膜厚度设计成反射光相消,透射光就增强,C错误;D.根据多普勒效应,声源与观察者相对靠近时,观察者按收到的频率大于声源发出的频率,D 正确。
上海民办协和双语学校高中物理选修二第四章《电磁振荡与电磁波》阶段练习(含答案)
一、选择题1.关于电磁场和电磁波,下列说法中正确的是( )A .麦克斯韦认为变化的电场产生变化的磁场B .红外线、可见光和紫外线是由原子的外层电子受激发产生的C .电磁波由真空进入介质传播时,波长变大D .电磁波按频率由高到低的正确排列顺序是:无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线,γ射线2.在自然界生态系统中,蛇与老鼠和其他生物通过营养关系构成生物链,在维持生态平衡方面发挥重要作用,蛇是老鼠的天敌,它是通过接收热辐射来发现老鼠的,假设老鼠的体温约37℃,它发出的最强的热辐射的波长为λm ,根据热辐射理论,λm 与辐射源的绝对温度T 的关系近似为Tλm =2.90×10-3m·K ,老鼠发出的最强的热辐射属于( ) A .可见光波段B .紫外波段C .红外波段D .射线波段 3.要提高LC 振荡电路辐射电磁波的本领,应该采取的措施是( )A .增加辐射波的波长B .使振荡电容器的正对面积足够小C .尽可能使电场和磁场分散开D .增加回路中的电容和电感4.微波炉是通过微波加热食物的。
所谓的微波是指频率在300MHz~3000GHz 之间的电磁波。
若某微波的频率为1500MHz ,电磁波在真空中的速度8310m/s c =⨯,则该微波的波长为( )A .0.002mB .0.02mC .0.2mD .2m5.如图所示,电容器充电稳定后,将开关S 由b 扳到a 并开始计时,在电流振荡了半个周期时,电路中( )A .电容器C 里的电场强度最强,电场强度方向向下B .线圈L 周围磁场最强C .线圈中的磁感应强度为零D .磁场能开始向电场能转化6.某时刻LC 振荡电路的状态如图所示,下列说法中正确的是( )A.振荡电流i在减小B.电容器两板间电压在减小C.电场能正在向磁场能转化D.电容器极板上的电荷量从零变化到最大值所需的最短时间为πLC7.下列说法正确的是()A.医学诊断时用“B超”仪器探测人体内脏,是利用超声波的多普勒效应B.图(a)中如果灯泡灯丝突然烧断,会引起原线圈电流突然增大C.图(b)中磁铁上下振动时,磁铁下端放一金属线圈,让磁铁振动时穿过它,它将对磁铁产生明显的阻尼D.图(c)中LC振荡电路中,如果磁场在增大,那么电容器在放电且电容器上极板带正电8.电磁波由真空进入介质后,发生变化的物理量有()A.波长和频率B.波速和频率C.波长和波速D.频率和振幅9.如图所示是由线圈L和电容器C组成的最简单的LC振荡电路。
北京力迈外国语学校高中物理选修二第四章《电磁震荡与电磁波》检测卷(答案解析)
一、选择题1.(0分)[ID:129181]关于声波和光波,下列说法正确的是()A.光波能产生干涉、衍射现象,但是声波不能B.声波和光波从空气射入水中时,声波的速度变大,光波的速度变小C.声波与光波的波速都由波源决定,与介质无关D.它们都能在真空中传播2.(0分)[ID:129178]关于电磁场和电磁波,下列说法中正确的是()A.麦克斯韦认为变化的电场产生变化的磁场B.红外线、可见光和紫外线是由原子的外层电子受激发产生的C.电磁波由真空进入介质传播时,波长变大D.电磁波按频率由高到低的正确排列顺序是:无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线, 射线3.(0分)[ID:129164]2019年央视春晚深圳分会场首次成功实现4K超高清内容的5G网络传输。
2020年我国将全面进入5G万物互联的商用网络新时代。
所谓5G是指第五代通信技术,采用3300~5000MH Z频段的无线电波。
现行的第四代移动通信技术4G,其频段范围是1880~2635MH Z。
5G相比4G技术而言,其数据传输速度提升了数十倍,容量更大,时延大幅度缩短到1毫秒以内,为产业革命提供技术支撑。
根据以上内容结合所学知识,判断下列说法正确的是()A.4G信号是纵波,5G信号是横波B.4G信号和5G信号相遇能产生干涉现象C.4G信号比5G信号更容易发生衍射现象D.4G信号比5G信号在真空中的传播速度更小4.(0分)[ID:129157]如图所示,L为电感线圈,C为电容器,R为定值电阻,线圈及导线电阻均不计。
先闭合开关S,稳定后,再将其断开,并规定此时t=0。
当t1=0.01s时,LC回路中电容器右极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值,则()A.LC回路的振荡周期为0.02sB.LC回路中电流最大时电场能最大C.t2=0.12s时线圈中磁场能最大D.t3=0.125s时回路中电流沿顺时针方向5.(0分)[ID:129149]图中画出了一个LC振荡电路中的电流变化图线,根据图线可判断()A.1t时刻电感线圈两端电压最大B.2t时刻电容器两极板间电压为零C.1t时刻电路中只有电场能D.1t时刻电容器带电荷量为零6.(0分)[ID:129129]下列说法正确的是()A.电磁炉的工作原理是利用了自感现象的相关规律B.日光灯只有在启动的瞬间,才发生了自感现象C.变压器的铁芯是用多块彼此绝缘的硅钢片叠压制作而成,目的是为了减小涡流D.金属探测器的原理利用了X射线对不同硬度物体的穿透能力不同7.(0分)[ID:129127]下列说法正确的是()A.公共场合使用的非接触式测温仪利用的是紫外线B.在地球上利用接收遥远天体发出光波的频率判断遥远天体相对于地球的运动速度,利用的是多普勒效应C.军队过桥需要迈着整齐的步伐,防止共振对桥造成伤害D.在机械波的干涉现象中,振动加强点始终位于波峰位置8.(0分)[ID:129125]下列说法正确的是()A.超声波测速仪利用的是多普勒效应B.使电磁波随各种信号而改变的技术叫调谐C.汽车减振系统的固有频率一般都比较高D.机场和车站用红外线检查行李箱内的物品9.(0分)[ID:129121]关于电磁波谱,下列说法正确的是()A.红外体温计的工作原理是人的体温越高,发射的红外线越强,有时物体温度较低,不发射红外线,导致无法使用B.紫外线的频率比可见光低,医学中常用于杀菌消毒,长时间照射人体可能损害健康C.X射线、γ射线频率较高,波动性较强,粒子性较弱,较难发生光电效应D.手机通信使用的是无线电波,其波长较长,更容易观察到衍射现象10.(0分)[ID:129110]电磁波由真空进入介质后,发生变化的物理量有()A.波长和频率B.波速和频率C.波长和波速D.频率和振幅t=时开11.(0分)[ID:129100]如图所示,单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电。
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Beijing Jiaotong University T erminal Examination (Paper A)(the second term, 2011-2012 academic year)Course Name: electromagnetic fields and waves Teacher: Wei Y an Class__________________Student ID____________Name___________--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Formula of operations on scalar and vector fields in cylindrical coordinates and spherical coordinates111sin z r f ff f f ff zrr r ρφθφρρφθθφ∂∂∂∂∂∂∇=++=++∂∂∂∂∂∂a a a a a a222222222222211111()()(sin )sin sin f ff f f ff rzr rrr r ρθρρρρφθθθθφ∂∂∂∂∂∂∂∂∂∇=++=++∂∂∂∂∂∂∂∂∂22()(sin )()11111sin sin z r A A A A A r A zrrr r ρφφθρθρρρφθθθφ∂∂∂∂∂∂∇∙=++=++∂∂∂∂∂∂A2sin 11sin sin z rzrr r z r rB B B B rB r B ρφθφρφθφθρρφθθφρθ∂∂∂∂∂∂∇⨯==∂∂∂∂∂∂a a a a a a B--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------There are 4 choices marked A, B, C, and D in every question and only one choice is correct. Please write the symbol of the choice which one you think is right in the blank in each question. In the same time, you must write down the process to obtain the solution . (5×20=100 marks)[1-3] A point charge q is enclosed in a linear, isotropic, and homogeneous dielectric medium of infinite extent. The medium has a relative permittivity εr . Suppose the point charge is located at the origin of the spherical coordinate system.1. The electric field intensity E can be expressed as (A)24πr q ra(B)204πεrq ra (C)20r 4πεεr q ra(D)20r 4πεεrq r-aY ou select ( ). Solution:2. The polarization vector P can be expressed as (A)r 20(ε1)4πεrq r -a (B)r 2r (ε1)4πεr q r -a(C)r 2r (ε1)4πεr q r--a(D)r 20(ε1)4πεr q r--aY ou select ( ). Solution:3. Determine the total bound charge Q sb , which is on the surface of the dielectric next to the point charge q. (A)r r (ε-1)/εq -(B)r/εq - (C)r (ε1)q -(D) qY ou select ( ). Solution:[4]. The plane z=0 marks the boundary between free space and a dielectric medium with a relative permittivity of εr . The Electric field intensity next to the interface in free space isx x y y z zE E E =++E a a a .Determine the Electric field intensity on the other side of the interface. (A) x x y y z zE E E ++a a a (B) /εx r x y y z z E E E ++a a a (C)/εx x y r y z zE E E ++a a a (D)/εx x y y z r zE E E ++a a aY ou select ( ). Solution:[5]. A spherical capacitor is formed by two concentric metallic spheres with inner radius a and outer radius b , b > a . The region between the two concentric spherical shells is filled with a dielectric medium with a relative permittivity of εr . Find the capacitance of the capacitor. (A)04πεab b a- (B)0r 4πεεab b a- (C)0r 4πεεab b a+ (D)04πεab b a+Y ou select ( ). Solution:[6]. A charged semicircular ring of radius b extending from φ=0 to φ=π lies in the x-y plane and is centered at origin. If the charge distribution is ksin(φ), compute the electric field intensity at P(0,0,h). (A)223/201π24πε()2y z kbb h h b ⎛⎫-+ ⎪+⎝⎭a a (B)223/201π24πε()2y z kbb h h b ⎛⎫- ⎪+⎝⎭a a (C)223/201π22πε()2y z kbb h h b ⎛⎫-+ ⎪+⎝⎭a a(D)223/201π24πε()2y z kbb h h b ⎛⎫-- ⎪+⎝⎭a aY ou select ( ). Solution:[7-8]. Charge is uniformly distributed inside an infinite long cylinder of radius a . The volume charge density is ρv .7. Calculate the electric field intensity at all points inside and outside the cylinder.(A) 02()2ε()2εv v a a a ρρρρρρρρ⎧≤⎪⎪=⎨⎪≥⎪⎩a E a(B)2()4ε()4εv v a a a ρρρρρρρρ⎧≤⎪⎪=⎨⎪≥⎪⎩a E a(C)2εv ρρρ=E a (D)204εv aρρρ=E aY ou select ( ). Solution: 8. Takeρ→∞as the zero electric potential point. Compute the electricpotential at all points inside the cylinder. (A) ()222ln 24v vaaρρρρεε+- (B)2ln 2v aρρε(C)()224va ρρε- (D)()222ln 22v vaaρρρρεε+-Y ou select ( ). Solution:[9-10] A charged ring of radius a carries a uniform charge distribution. The linear charge density is ρl .9. The electric potential at point P (0, 0, z ) on the axis of the ring is(A)(B)(C)(D)Y ou select ( ). Solution:10. The electric field intensity at point P (0, 0, z ) on the axis of the ring is (A) 223/202()l z a za z ρε⎡⎤⎢⎥+⎣⎦a (B)223/202()l z a aa z ρε⎡⎤⎢⎥+⎣⎦a (C)223/202()l z a za z ρπε⎡⎤⎢⎥+⎣⎦a (D)223/204()l z a za z ρε⎡⎤⎢⎥+⎣⎦aY ou select ( ). Solution:[11-12] We define an electric dipole as a pair of equal charges of opposite signs that are very close together. Assume that the magnitude of each charge is q and the separation between them is d. If the charges are symmetrically placed along the z axis, and the point of observation P (r, θ, φ) is quite far away so that r>>d, as illustrated in Figure P11.Figure P1111. The electric potential at point P can be written as (A)20cos 4πεqd rθ (B)20cos 2πεqd rθ (C)0cos 4πεqd rθ (D)20sin 4πεqd rθY ou select ( ). Solution:12. Calculate the electric field intensity at point P. (A) 20[2cos sin ]4πεr qd r θθθ=+E a a(B)30[2cos sin ]4πεr qd r θθθ=+E a a(C)20[cos 2sin ]4πεr qd rθθθ=-E a a(D)30[2cos sin ]2πεr qd rθθθ=+E a aY ou select ( ).Solution:[13-20] A metallic spherical shell with inner radius a and outer radius b is shown in Figure P13. The center of the spherical shell is located at the origin of the coordinate system. There is a point charge +q at point C (0, h ,0), h<a. Assume the electrical potential of the points at infinity is zero.13. If the shell is not grounded, determine its electric potential. (A)04q bπε(B)04q aπε(C)04()q a h πε+ (D)04(-)q b a πεY ou select ( ). Solution:14. If the shell is not grounded and has an electric potential V 0, find the electric potential at the center of the shell. (A) 0V(B)0011V ()4πεqh a +-(C) 0011V ()4πεqh b+-(D) 0012V ()4πεqhb a+-+Y ou select ( ). Solution:15. If the shell is not grounded, determine the electric force which the point charge +q experienced. (A) 2220/4πε(/)yqa ha h h -a(B) 2220/4πε(/)yqh aa h h -a (C)2220/4πε(/)yqb hb h h -a (D)2220/4πε(/)yqh bb h h -aY ou select ( ). Solution:16. Now suppose another point +Q is located at point D (0, d , 0), d >b . If the shell is grounded, determine the electric potential at a point P (x , y , z ) outside the metalized shell. (A)014πε⎡⎤-(B)014πε⎡⎤-(C)01/4πεQ Qb d q⎡⎤-+(D)014πε⎡⎤Y ou select ( ). Solution:17. At problem 16, when the shell is grounded, suppose the electric potential at point P (x , y , z ) outside the metalized shell is V p . Now Assume the shell is not grounded, find the electric potential at point P. (A)p V +(B)p V(C) p V +(D)014πε⎡⎤ Y ou select ( ). Solution:18. At problem 16, when the shell is grounded, determine total induced charge on the outer surface of the shell. (A) q (B)/Qb d- (C)/Qa d - (D)/q Qb d-Y ou select ( ). Solution:induced charge on the outer surface of the shell.(A) q (B)/q Qb d--(D)/Qa d-(C)/Qb dY ou select ( ).Solution:force which the point charge +Q experienced. (A) 222201/4πε(/)yqQ Q b d d d b d ⎡⎤-⎢⎥-⎣⎦a (B)222201(/)/4πε(/)y q Qb d Q Q b dd d b d ⎡⎤+-⎢⎥-⎣⎦a (C) 222201/4πε()(/)y qQ Q b dd h d b d ⎡⎤-⎢⎥--⎣⎦a (D) 2014πεyqQdaY ou select ( ). Solution:。