《電磁場理論》電磁場理論題集

《電磁場理論》題集一、選擇題（每題2分，共20分）電磁波在真空中傳播的速度是：（）

A.340m/s

B.3×10^8m/s

C.3×10^10cm/s

D.與頻率有關(guān)靜電場中，關(guān)于電場線的描述，以下正確的是：（）

A.電場線是閉合曲線

B.電場線的切線方向代表該點(diǎn)電場強(qiáng)度的方向

C.電場線的疏密程度與電場強(qiáng)度無關(guān)

D.兩條電場線可以相交磁場的基本性質(zhì)是對放入其中的（）有力的作用。

A.磁鐵

B.電流元

C.運(yùn)動電荷

D.靜止電荷法拉第電磁感應(yīng)定律表明，感應(yīng)電動勢的大小與（）成正比。

A.磁通量

B.磁感應(yīng)強(qiáng)度

C.磁通量的變化量

D.磁通量的變化率麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，其理論依據(jù)是：（）

A.牛頓運(yùn)動定律

B.法拉第電磁感應(yīng)定律

C.變化的電場周圍會產(chǎn)生磁場

D.光的波動理論在電磁波譜中，頻率最高的是：（）

A.無線電波

B.紅外線

C.紫外線

D.γ射線關(guān)于電磁波的傳播，以下說法正確的是：（）

A.電磁波只能在真空中傳播

B.電磁波不能在介質(zhì)中傳播

C.電磁波在真空中的傳播速度最快

D.電磁波的傳播速度與介質(zhì)無關(guān)靜電屏蔽的原理是：（）

A.用金屬殼把電場罩住

B.使金屬殼內(nèi)部電場強(qiáng)度為零

C.使金屬殼外部電場強(qiáng)度為零

D.使電荷在金屬殼上均勻分布安培環(huán)路定律表明，磁場強(qiáng)度與（）成正比。

A.電流強(qiáng)度

B.電流元的長度

C.環(huán)繞電流的圈數(shù)

D.環(huán)繞電流的路徑所圍成的面積電磁波的傳播方向與電場和磁場的關(guān)系是：（）

A.與電場方向相同

B.與磁場方向相同

C.垂直于電場和磁場構(gòu)成的平面

D.與電場和磁場方向無關(guān)二、填空題（每題2分，共20分）靜電場中，等勢面上各點(diǎn)的電勢__________。磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是__________。根據(jù)安培定則，直線電流的磁場方向可以用__________定則來判斷。麥克斯韋方程組包括四個方程，分別描述了電場和磁場的__________、__________、和。電磁波在介質(zhì)中的傳播速度比在真空中__________（填“快”或“慢”）。電磁波的波長、頻率和波速之間的關(guān)系是__________。靜電屏蔽是利用金屬導(dǎo)體的__________性質(zhì)，將靜電場限制在某一區(qū)域內(nèi)，不使其擴(kuò)散到其他區(qū)域。法拉第電磁感應(yīng)定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為__________。電磁波譜中，波長最長的是__________波，波長最短的是__________波。電磁波的傳播__________（填“需要”或“不需要”）介質(zhì)。三、名詞解釋題（每題4分，共12分）解釋電磁感應(yīng)現(xiàn)象。描述靜電屏蔽的基本原理。闡述麥克斯韋方程組在電磁場理論中的重要性。四、解答題（每題8分，共24分）簡述電磁波的產(chǎn)生和傳播機(jī)制。討論電磁波在通信領(lǐng)域的應(yīng)用及其優(yōu)勢。分析靜電場中等勢面的特點(diǎn)及其物理意義。五、計(jì)算題（每題10分，共30分）一個半徑為10cm的圓形線圈，通有5A的電流，求線圈中心點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。（真空磁導(dǎo)率為4π×10^-7H/m）一個電容器兩極板間的電勢差為100V，極板間距為2mm，求兩極板間的電場強(qiáng)度。一根長直導(dǎo)線通有10A的直流電，求距離導(dǎo)線1m處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。六、案例分析題（每題6分，共18分）分析雷達(dá)系統(tǒng)如何利用電磁波進(jìn)行目標(biāo)探測。討論無線電廣播的工作原理及電磁波在其中的作用。描述微波爐的工作原理，以及它如何利用電磁波加熱食物?！峨姶艌隼碚摗奉}集答案一、選擇題B.電磁波在真空中傳播的速度是光速，即3×10^8m/s。B.電場線的切線方向代表該點(diǎn)電場強(qiáng)度的方向。B.磁場對放入其中的電流元有力的作用。D.法拉第電磁感應(yīng)定律表明，感應(yīng)電動勢的大小與磁通量的變化率成正比。C.麥克斯韋預(yù)言電磁波存在的理論依據(jù)是變化的電場周圍會產(chǎn)生磁場。D.在電磁波譜中，頻率最高的是γ射線。C.電磁波在真空中的傳播速度最快。B.靜電屏蔽的原理是使金屬殼內(nèi)部電場強(qiáng)度為零。A.安培環(huán)路定律表明，磁場強(qiáng)度與電流強(qiáng)度成正比。C.電磁波的傳播方向垂直于電場和磁場構(gòu)成的平面。二、填空題相等特斯拉（T）右手螺旋產(chǎn)生、散度、旋度、時變關(guān)系慢c=λf，其中c是波速，λ是波長，f是頻率。導(dǎo)電和屏蔽ε=-n(dΦ)/(dt)，其中ε是感應(yīng)電動勢，n是線圈匝數(shù)，Φ是磁通量，t是時間。無線電波、γ射線不需要三、名詞解釋題電磁感應(yīng)現(xiàn)象：當(dāng)導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動時，或者磁場發(fā)生變化時，導(dǎo)體中會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，從而在導(dǎo)體中產(chǎn)生電流，這種現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象。靜電屏蔽的基本原理：利用金屬導(dǎo)體的導(dǎo)電和屏蔽性質(zhì)，將靜電場限制在某一區(qū)域內(nèi)，不使其擴(kuò)散到其他區(qū)域。金屬導(dǎo)體內(nèi)部電場為零，因此外部電場對金屬導(dǎo)體內(nèi)部沒有影響。麥克斯韋方程組在電磁場理論中的重要性：麥克斯韋方程組是描述電磁場基本規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，包括四個方程，分別描述了電場和磁場的產(chǎn)生、散度、旋度和時變關(guān)系。麥克斯韋方程組揭示了電磁波的存在，并預(yù)言了電磁波的傳播速度為光速，為無線通信、雷達(dá)、廣播等技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。四、解答題電磁波的產(chǎn)生是由于變化的電場和磁場相互作用而產(chǎn)生的。當(dāng)電場或磁場發(fā)生變化時，會在空間中激發(fā)出電磁波。電磁波的傳播機(jī)制是通過電場和磁場的交替變化來傳遞能量和信息。電磁波在通信領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛，包括無線電廣播、電視廣播、移動通信、衛(wèi)星通信等。電磁波的優(yōu)勢在于傳播速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、不受地形地貌限制等。此外，電磁波還可以實(shí)現(xiàn)無線通信，方便快捷。靜電場中等勢面是指電勢相等的點(diǎn)組成的面。等勢面的特點(diǎn)是在同一等勢面上移動電荷時，電場力不做功。等勢面的物理意義在于它可以幫助我們更直觀地理解電場的分布情況，以及電荷在電場中的運(yùn)動情況。五、計(jì)算題根據(jù)畢奧-薩伐爾定律和安培環(huán)路定律，可以計(jì)算出線圈中心點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。具體計(jì)算過程略復(fù)雜，需要利用積分等數(shù)學(xué)工具。最終結(jié)果為B=(μ0I)/(2R)，其中μ0是真空磁導(dǎo)率，I是電流強(qiáng)度，R是線圈半徑。代入已知數(shù)據(jù)計(jì)算得B=(4π×10-7)×(5)/(2×0.1)=3.14×10-5T。電容器兩極板間的電場強(qiáng)度E=U/d，其中U是電勢差，d是極板間距。代入已知數(shù)據(jù)計(jì)算得E=100/0.002=50000V/m。長直導(dǎo)線周圍的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=(μ0I)/(2πr)，其中r是距離導(dǎo)線的距離。代入已知數(shù)據(jù)計(jì)算得B=(4π×10-7)×(10)/(2π×1)=2×10-6T。六、案例分析題雷達(dá)系統(tǒng)利用電磁波進(jìn)行目標(biāo)探測的原理是：雷達(dá)發(fā)射機(jī)發(fā)射出一定頻率的電磁波，當(dāng)這些電磁波遇到目標(biāo)時會被反射回來形成回波信號。雷達(dá)接收機(jī)接收到這些回波信號后進(jìn)行處理和分析，從而確定目標(biāo)的距離、速度和方位等信息。無線電廣播的工作原理是利用電磁波將聲音信號傳輸?shù)竭h(yuǎn)距離的接收器上。在發(fā)射端將聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號，并通過調(diào)制器將電信號調(diào)制到高頻電磁波上發(fā)射出去。在