14电磁场习题

思考与练习一1．证明矢量3ˆ2ˆˆz y x e e e-+=A 和z y x e e e ˆˆˆ++=B 相互垂直。

2. 已知矢量 1.55.8z y e ˆeˆ+=A 和4936z y e ˆ.e ˆ+-=B ，求两矢量的夹角。

3. 如果0=++z z y y x x B A B A B A ，证明矢量A 和B 处处垂直。

4. 导出正交曲线坐标系中相邻两点弧长的一般表达式。

5．根据算符∇的与矢量性，推导下列公式：()()()()B A B A A B A B B A ∇⋅+⨯∇⨯+∇⋅+⨯∇⨯=⋅∇)(()()A A A A A 2∇⋅-∇=⨯∇⨯21 []H E E H H E ⨯∇⋅-⨯∇⋅=⨯⋅∇6．设u 是空间坐标z ,y ,x 的函数，证明：u du df u f ∇=∇)(， ()du d u u A A ⋅∇=⋅∇， ()dud u u A A ⨯∇=⨯∇，()[]0=⨯∇⋅∇z ,y ,x A 。

7．设222)()()(z z y y x x R '-+'-+'-='-=r r 为源点x '到场点x 的距离，R 的方向规定为从源点指向场点。

证明下列结果，R R R R =∇'-=∇， 311R R R R-=∇'-=∇，03=⨯∇R R ，033=⋅∇'-=⋅∇RR R R )0(≠R 〔最后一式在0=R 点不成立〕。

8. 求[])sin(0r k E ⋅⋅∇与[])sin(0r k E ⋅⨯∇，其中0E a ,为常矢量。

9. 应用高斯定理证明 ⎰⎰⨯=⨯∇v sd dV f s f ，应用斯克斯〔Stokes 〕定理证明⎰⎰=∇⨯s Ldl dS ϕϕ。

10.证明Gauss 积分公式[]⎰⎰⎰⎰⎰∇+∇⋅∇=⋅∇s Vdv d ψφψφψφ2s 。

11.导出在任意正交曲线坐标系中()321q ,q ,q F ⋅∇、()[]321q ,q ,q F ⋅∇∇、()3212q ,q ,q f ∇的表达式。

第十三章 电磁感应一 选择题3．如图所示，一匀强磁场B 垂直纸面向内，长为L 的导线ab 可以无摩擦地在导轨上滑动，除电阻R 外，其它部分电阻不计，当ab 以匀速v 向右运动时，则外力的大小是： R L B R L B R L B R BL L B 222222222 E. D. 2 C. B. A.v v v vv 解：导线ab 的感应电动势v BL =ε，当ab 以匀速v 向右运动时，导线ab 受到的外力与安培力是一对平衡力，所以RL B L R B F F v 22===ε安外。

所以选（D ） 4．一根长度L 的铜棒在均匀磁场B 中以匀角速度ω旋转着，B 的方向垂直铜棒转动的平面，如图，设t = 0时，铜棒与Ob 成θ角，则在任一时刻t 这根铜棒两端之间的感应电动势是：（ ） A. )cos(2θωω+t B L B. t B L ωωcos 212 C. )cos(22θωω+t B L D. B L 2ωE. B L 221ω 解：⎰⎰⎰===⋅⨯=L L BL l l B l B )00221d d d ωωεv l B v （ 所以选（E ）6．半径为R 的圆线圈处于均匀磁场B 中，B 垂直于线圈平面向上。

如果磁感应强度为B =3 t 2+2 t +1，则线圈中的感应电场为：（ ）A ． 2π(3 t + 1)R 2 ,顺时针方向； Ｂ． 2π(3 t + 1)R 2 ,逆时针方向；C ． (3 t + 1)R ,顺时针方向；D ． (3 t + 1)R ,逆时针方向； 解：由⎰⎰⎰⋅∂∂-=⋅S B l E d d i t ，则感应电场的大小满足 选择题4图 选择题3图v2i π)26(π2R t R E +=⋅解出 E i = (3 t + 1)R 所以选（C ）。

7．在圆柱形空间内有感应强度B 的均匀磁场，如图所示，B 的大小以速率d B/d t 变化，在磁场中有C ，D 两点，其间可放置直导线和弯曲导线，则( )A ．电动势只在直导线中产生B ．电动势只在弯曲导线中产生C ．电动势在直导线和弯曲导线中产生，且两者大小相等D ．直导线中的电动势小于弯曲导线中的电动势 解：在圆柱形空间内的感生电场是涡选场，电场线是与圆柱同轴的同心圆，因为⎰⋅=l E d i ε，所以弯曲导线中的电动势比直导线中的电动势大。

一、填空题⒈电场强度的方向与( )的受力方向相同。

⒉电偶极子产生的电场为（）。

⒊无限长带线电荷密度为τ的导线周围电场强度为( )。

⒋静电场中，选定Q点为电位参考点，则空间任一点P的电位值为( )。

⒌电力线的微分方程为( )。

⒍球坐标系中电力线的微分方程为( )。

⒎静电场中，电通密度与电场强度、极化强度之间的关系式为( )。

⒏各向同性的线性介质中，极化强度与电场强度的关系为( )。

⒐极化电介质中电通密度与电场强度和极化强度的关系式为( )。

⒑静电场中媒质分界面上的衔接条件为( )和( )。

⒒静电场中导体与电介质分界面上电位表示的衔接条件为( )和( )。

⒓真空中半径为a的孤立导体球的电容量为( )。

⒔半径为a的球形区域内均匀分布有电荷体密度为ρ，则此球内电场为( )。

⒕静电场中电位函数的泊松方程为( )。

⒖同轴电缆内外导体半径分别为a和b，电压为U，中间介质介电常数为ε，则中间介质的电场强度为( )。

⒗内外半径分别为a和b的同心球面间电容量为( )。

⒘已知带电体上连续电荷分布密度函数和电位分布，计算静电能量的公式为( )。

⒙已知n个分离带电体上电荷量和电位分布，计算总的静电能量的公式为( )。

⒚已知静电场分布区域中电场强度分布以及区域媒质介电常数，总的静电能量计算公式为( )。

⒛电荷为q的带电体在电场中受到电场力为( )。

21静电场中，对带电荷量不变的系统，虚位移法计算电场力的公式为( )。

22静电场中，对电位不变系统，虚位移法计算电场力的公式为( )。

23在自由空间中，电荷运动形成的电流称为( )。

24恒定电场中电流连续性方程为( )。

25恒定电流指的是( )。

2020/3/27 26元电流段具有的形式为( )、( )、( )和( )。

27电流线密度与运动电荷之间的关系为( )。

28焦耳定律的微分形式为( )。

29欧姆定律的微分形式为( )。

30电源电动势与局外场强的关系为( )。

31导电媒质中（电源外）恒定电场的基本方程微分形式为( )和( )。

电磁学复习题 一、选择题：1． 如图所示，任一闭合曲面S 内有一点电荷q ，O 为S 面上任一点，若将q 由闭合曲面内的P 点移到T 点，且OP =OT ，那么 [ ] (A) 穿过S 面的电通量改变，O 点的场强大小不变； (B) 穿过S 面的电通量改变，O 点的场强大小改变； (C) 穿过S 面的电通量不变，O 点的场强大小改变； (D) 穿过S 面的电通量不变，O 点的场强大小不变。

2． 在边长为a 的正立方体中心有一个电量为q 的点电荷，度通量为 [ ] (A) q /ε0 ； (B) q /2ε0 ； (C) q /4ε0 ； (D) q /6ε0。

3． 如图所示，a 、b 、c 是电场中某条电场线上的三个点，由此可知 [ ] (A) E a >E b >E c ； (B) E a <E b <E c ； (C) U a >U b >U c ； (D) U a <U b <U c 。

4． 关于高斯定理的理解有下面几种说法，其中正确的是 [ ](A) 如果高斯面内无电荷，则高斯面上E处处为零；(B) 如果高斯面上E处处不为零，则该面内必无电荷； (C) 如果高斯面内有净电荷，则通过该面的电通量必不为零；(D) 如果高斯面上E处处为零，则该面内必无电荷。

5、A 和B 为两个均匀带电球体，A 带电量+q ，B 带电量-q ，作一与A 同心的球面S 为高斯面，如图所示，则 [ ]（A ）通过S 面的电通量（电场强度通量）为零，S 面上各点的场强为零。

（B ）通过S 面的电通量为q/ε0，S 面上场强的大小为204r q E πε=（C ）通过S 面的电通量为（-q ）/ε0，S 面上场强的大小为204rq E πε－=（D ）通过S 面的电通量为q/ε0，但S 面上场强的不能直接由高斯定理求出。

6． 电荷分布在有限空间内，则任意两点P 1、P 2之间的电势差取决于 [ ] (A) 从P 1移到P 2的试探电荷电量的大小； (B) P 1和P 2处电场强度的大小； (C) 试探电荷由P 1移到P 2的路径；(D) 由P 1移到P 2电场力对单位正电荷所作的功。

物理电磁场压轴精炼14道（有答案和精细解析）1．（16分）如图所示，直角坐标系xoy位于竖直平面内，在-3m≤x≤0的区域内有磁感应强度大小B = 4.0×10-4T、方向垂直于纸面向里的条形匀强磁场，其左边界与x轴交于P点；在x＞0的区域内有电场强度大小E = 4N/C、方向沿y轴正方向的条形匀强电场，其宽度d = 2m。

一质量m = 6.4×10-27kg、电荷量q =--3.2×10-19C的带电粒子从P点以速度v = 4×104m/s，沿与x轴正方向成α=60°角射入磁场，经电场偏转最终通过x轴上的Q点（图中未标出），不计粒子重力。

求：⑴带电粒子在磁场中运动时间；⑵当电场左边界与y轴重合时Q点的横坐标；⑶若只改变上述电场强度的大小，要求带电粒子仍能通过Q点，讨论此电场左边界的横坐标x′与电场强度的大小E′的函数关系。

2．（18分）如图a所示，水平直线MN下方有竖直向上的匀强电场，现将一重力不计、比荷qm＝106 C/kg的正电荷置于电场中的O点由静止释放，经过15π×10－5 s后，电荷以v0＝1.5×104 m/s的速度通过MN进入其上方的匀强磁场，磁场与纸面垂直，磁感应强度B按图b所示规律周期性变化(图b中磁场以垂直纸面向外为正，以电荷第一次通过MN时为t＝0时刻)．求：(1)匀强电场的电场强度E的大小；（保留2位有效数字）(2)图b中t＝45π×10－5 s时刻电荷与O点的水平距离；(3)如果在O点右方d＝68 cm处有一垂直于MN的足够大的挡板，求电荷从O点出发运动到挡板所需的时间．(sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80) （保留2位有效数字）3．（20分）一个质量m =0.1kg的正方形金属框，其电阻R=0.5Ω，金属框放在表面绝缘且光滑的斜面顶端（金属框上边与AB重合），由静止开始沿斜面下滑，下滑过程中穿过一段边界与斜面底边CD平行、宽度为d的匀强磁场后滑至斜面底端（金属框下边与CD重合）。

《电磁场》复习题A一、填空题1、描述电场对于电荷作用力的物理量叫做______________。

2、E线和等位面之间的关系是______________，和电场强度关系是______________。

3、静电场中的折射定律是______________。

4、静电场边界条件中的自然边界条件是______________。

5、静电场中，虚位移法求静电力的两个公式是______________、______________。

6、恒定磁场中的分界面衔接条件是______________、______________。

7、恒定磁场的泊松方程为______________。

8．材料能够安全承受的最大电场强度称为___________。

9．平板电容器的板面积增大时，电容量___________。

10．在均匀媒质中，电位函数满足的偏微分方程称为___________。

11．深埋于地下的球形导体接地体，其半径越大，接地电阻越___________。

12．多匝线圈交链磁通的总和，称为___________。

13．恒定磁场中的库仑规范就是选定矢量磁位A的散度为___________。

14．磁通连续性定理的微分形式是磁感应强度B的散度等于___________。

15．正弦电磁波在单位长度上相角的改变量称为___________。

16．电磁波的传播速度等于___________。

17．电场能量等于电场建立过程中外力所做的___________。

二、选择题1．两点电荷所带电量大小不等，则电量大者所受作用力（）A．更大B．更小C．与电量小者相等D．大小不定2．静电场中，场强大处，电位（）A．更高B．更低C．接近于零D．高低不定3．A 和B 为两个均匀带电球，S 为与A 同心的球面，B 在S 之外，则S 面的通量与B 的（ ）A ．电量及位置有关B ．电量及位置无关C ．电量有关、位置无关D ．电量无关、位置有关4．一中性导体球壳中放置一同心带电导体球，若用导线将导体球与中性导体球壳相联，则导体球的电位（ ）A ．会降低B ．会升高C ．保护不变D ．变为零5．相同场源条件下，均匀电介质中的电场强度值为真空中电场强度值的（） A ．ε倍 B ．εr 倍C ．倍ε1D ．倍r1ε6．导电媒质中的恒定电流场是（ ）A ．散度场B ．无散场C ．旋度场D ．无旋场7．在恒定电场中，电流密度的闭合面积分等于（ ）A ．电荷之和B ．电流之和C ．非零常数D ．零8．电流从良导体进入不良导体时，电流密度的切向分量（ ）A ．不变B ．不定C ．变小D ．变大9．磁感应强度B 的单位为（ ）A ．特斯拉B ．韦伯C ．库仑D ．安培10．如果在磁媒介中，M 和H 的关系处处相同，则称这种磁媒质为（ ）A ．线性媒质B ．均匀媒质C ．各向同性媒质D ．各向异性媒质三、名词解释1、非极性分子2、体电流密度3、恒定磁场4、时变场5、动生电动势四、简答题1、什么是唯一性定理？2、什么是传导电流、什么是运流电流，什么是位移电流。

文档解密：6cL4SsoDTwyFgJ电磁场与电磁波复习题一、填空1、球坐标系的坐标变量分别为半径r，角度φ，角度θ。

2、散度处处为零的场称为无散场，旋度处处为零的场称为无旋场。

3、无极分子的极化称为位移极化，有极分子的极化称为取向。

4、真空中的恒定电流场是无旋无散场。

5、任一标量场梯度的旋度一定等于0。

6、线性各向同性的均匀介质，极化的本构关系为D=ε E ，磁化的本构关系为βμH ，导电介质的本构关系为J=σE 。

7、恒定磁场的两种磁介质分界面处，磁感应强度的法向分量一定连续。

8、传导电流是指电子离子在导体或液体中形成的电流。

9、均匀平面波的电场强度和磁场强度之比，称为电磁波的___波阻抗_____________。

10、散度定理的公式∮sAds=∫r(∆A)dr 。

11、真空中的恒定磁场是有旋无散场。

12、复能流密度矢量的实部代表流动，虚部代表交换。

13、电磁波的频率描述相位随时间的变化特性, 而波长描述相位随空间的变化特性。

14、根据介质中束缚电荷的分布特性，介质分子可以分为有极分子和无极分子。

15、恒定磁场是有旋无散场。

16、电磁波的周期是描述相位随时间的变化特性，而波长是描述相位随空间的变化特性。

17、复数形式的麦克斯韦方程组是__________________，____________________,________________,___________________。

18、均匀平面波的电场和磁场振幅之比等于__波阻抗_______。

19、损耗媒质的本征阻抗为_②_____（①实数，②复数），损耗媒质又称为_____散媒介____。

20、理想介质分界面两侧电场强度E满足的关系是_E1t=E2t__________，电位移矢量D满足的关系是___D1n=D2n___________。

21、已知介质中有恒定电流分布J，则介质中磁场强度H与J的关系为_D×H=J__________，磁感应强度B的散度为__∆·B=0____________。

1麦克斯韦方程组的微分形式是：.D H J t∂∇⨯=+∂u v u u v u v ,BE t ∂∇⨯=-∂u v u v ,0B ∇=u v g ,D ρ∇=u vg2静电场的基本方程积分形式为：0CE dl =⎰u v u u v g Ñ S D ds ρ=⎰u v u u vg Ñ3理想导体（设为媒质2）与空气（设为媒质1）分界面上，电磁场的边界条件为：3.00n S n n n Se e e e J ρ⎧⋅=⎪⋅=⎪⎨⨯=⎪⎪⨯=⎩D B E H rr r r r r r r r 4线性且各向同性媒质的本构关系方程是：4.D E ε=u v u v ,B H μ=u v u u v ,J E σ=uv u v5电流连续性方程的微分形式为：5.J t ρ∂∇=-∂r g6电位满足的泊松方程为2ρϕε∇=-； 在两种完纯介质分界面上电位满足的边界 。

12ϕϕ=1212n n εεεε∂∂=∂∂ 7应用镜像法和其它间接方法解静态场边值问题的理论依据是: 唯一性定理。

8.电场强度E ϖ的单位是V/m ，电位移D ϖ的单位是C/m2 。

9．静电场的两个基本方程的微分形式为 0E ∇⨯=ρ∇=g D ；10.一个直流电流回路除受到另一个直流电流回路的库仑力作用外还将受到安培力作用1.在分析恒定磁场时，引入矢量磁位A u v，并令B A =∇⨯u v u v 的依据是（ 0B ∇=u vg ）2. “某处的电位0=ϕ，则该处的电场强度0=E ϖ”的说法是（错误的 ）。

3. 自由空间中的平行双线传输线，导线半径为a , 线间距为D ，则传输线单位长度的电容为（ )ln(1aaD C -=πε ）。

4. 点电荷产生的电场强度随距离变化的规律为（1/r2）。

5. N 个导体组成的系统的能量∑==Ni ii q W 121φ，其中iφ是（除i 个导体外的其他导体）产生的电位。

6.为了描述电荷分布在空间流动的状态，定义体积电流密度J ，其国际单位为（a/m2 ）7. 应用高斯定理求解静电场要求电场具有（对称性）分布。