皖西学院09级电磁场与电磁波答案doc.doc

密封线内不要答题，班级、姓名、学号必须写在密封线内。班级 姓名 学号 密封线 密封线内不要答题，班级、姓名、学号必须写在密封线内。班级 姓名 学号 密封线皖西学院1112学年度第1学期期末考试试卷（A卷） 机电 系 电信 专业 09 级 电磁场与电磁波 课程一判断题（每小题2分，共20分）二、填空题（每小题2分，共10分）1. 自由空间中原点处的源（）在t时刻发生变化，将在 t+r/c 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 = -1/3 ，透射系数 = 2/3 。3. 矩形波导管中只能传输 TE 波模和 TM 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 1/ ，在此深度上电场的振幅将变为进入海水前的 1/e 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=。二、选择题（每小题3分，共15分）1. 在分析恒定磁场时，引入矢量位，并令，这样做的依据是（ c ）。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（ B ）。A B C D3. 频率f=50MHZ的均匀平面波在理想介质（）中传播时，相速应该是（ B ）。A等于光速C B等于C/2 C等于 D等于C/44. 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 ）。A B C D5. 横截面尺寸为ab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（ B ）。Af=fc Bffc Cffc Dffc四、解答题（每小题15分，共计15分）1、论述垂直极化波斜射到理想导体表面时，理想导体外表面合成波的特点。答案：(1)合成波沿平行于分界面的方向传播；(2)合成波的振幅在垂直于导体表面的方向上呈驻波分布；(3) 合成波是非均匀平面波；(4)在波的传播方向上无磁场分量，有电场分量，是TM波。五、计算题（每小题10分，共40分）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。答案：按题意磁场表示式则电场为 由 则入 磁场、电场分别表示为：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。3. 解：（1）在内外导体为理想导体的情况下，电场和磁场只存在于内外导体之间的理想介质中，内外导体表面的电场无切向分量，只有电场的径向分量。利用高斯定理和安培环路定理，容易求得内外导体之间的电场和磁场分别为内外导体之间任意横截面上的坡印廷矢量穿过任意横截面的功率为（2）当导体的电导率为有限值时，导体内部存在沿电流方向的电场 根据边界条件，在内导体表面上电场的切向分量连续，内导体表面外侧的坡印廷矢量为进入每单位长度内导体的功率为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。 密封线内不要答题，班级、姓名、学号必须写在密封线内。班级 姓名 学号 密封线 密封线内不要答题，班级、姓名、学号必须写在密封线内。班级 姓名 学号 密封线皖西学院1112学年度第1学期期末考试试卷（B卷） 机电 系 电信 专业 09 级 电磁场与电磁波 课程一判断题（每小题2分，共20分）二、填空题（每小题2分，共10分）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 1/r ，与坐标的关系为 sin 。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= -1/3 ，透射系数 = 2/3 。3. 双线传输的负载电阻ZL=ZO时（特性阻抗），传输线工作在 行波 状态；而终端短路（ZL=0）时，则工作在 驻波 状态。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 0 。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 直线 极化波和 -圆-极化波。二、选择题（每小题3分，共15分）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（ C ）。A B C D2. 磁感应强度，式中的m值应为（ D ）。Am=2 Bm=3 Cm=4 Dm=63. 两个相互平行的导体平行板电容器，与电容C无关的是（ A ）。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（ D ）。A B C D 5. 电偶极子的远区辐射场是（ C ）。A非均匀平面波 B均匀平面波C非均匀球面波 D均匀球面波三、解答题（每小题15分，共计15分）1. 论述导电媒质中均匀平面波的传播特点。答：（1）电场和磁场与传播方向垂直；（2）电场与磁场的振幅呈指数衰减；（3）波阻抗为复数，电场与磁场不同相位；（4）电磁波相速与频率有关；（5）平均电磁场能量密度大于平均电场能量密度。四、计算题（每小题12分，共60分）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。答案：驻波比为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。3.有一均匀平面波，在的媒质中传播，其电场强度，若已知频率f=150MHZ，平均功率密度为。求（1）.电磁波的波数、相速、波长和波阻抗；（2）t=0,z=0时电场的值。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。 Y 0 d X - 密封线内不要答题，班级、姓名、学号必须写在密封线内。班级 姓名 学号 密封线 密封线内不要答题，班级、姓名、学号必须写在密封线内。班级 姓名 学号 密封线皖西学院1112学年度第1学期期末考试试卷（C卷） 机电 系 电信 专业 09 级 电磁场与电磁波 课程一判断题（每小题2分，共20分）二、填空题（每小题2分，共10分）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 电磁辐射 区域；在远场区，电场强度的振幅与距离r成 -反比-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 相等 ，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 = -1/3 ，透射系数 = 2/3 。二、选择题（每小题3分，共15分）1. 电偶极子的远区辐射场是有方向性的，其方向性因子为（ B ）。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：（ D ）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C3. 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 ）。A B C D4. 横截面尺寸为ab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（ D ）。A B C D5.若传输线工作在混合波状态，则传输线终端反射系数，电压驻波系数S满足关系是：（ D ）（A） （B）（C）（D）四、解答题（每小题15分，共计15分）1、论述电偶极子辐射远场区的性质。答案：（1）远区场是辐射场，电磁波沿径向辐射（2）远区场是横电磁波；（3）远区场是非均匀球面波；（4）远区场的振幅与R成反比；（5）远区场是分布有方向性。五、计算题（每小题10分40分）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。答案：由于工作波长为该波导的半径为：a=25.1/2*3.14=4cm,TE11的截止波长为3.13a=13.6cmTE01的截止波长为1.64a=6.56cmTM01的截止波长为2.62a=10.48cmTE21的截止波长为2.06a=8.24cm ，其他模的截止波长都小于10cm.所以，该波导中只能传播TE11和 TM01模的波。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）解：球面上的感应电荷可用镜像电荷q来等效。 q 应位于导体球内（显然不影响原方程），且在点电荷q与球心的连线上，距球心为d。则有 令ra，由球面上电位为零，即j 0，得此式应在整个球面上都成立。条件：若则有：数常，带入球外的电位函数则球外的电位函数为：球面上的感应电荷面密度为导体球面上的总感应电荷为