电动力学期终总复习及试题
电动力学期末考试复习知识总结及试题
电动力学期末考试复习知识总结及试题第一章电磁现象的普遍规律一、主要内容：电磁场可用两个矢量—电场强度和磁感应强度来完全描写，这一章的主要任务是：在实验定律的基础上找出, 所满足的偏微分方程组—麦克斯韦方程组以及洛仑兹力公式，并讨论介质的电磁性质及电磁场的能量。
在电磁学的基础上从实验定律出发运用矢量分析得出电磁场运动的普遍规律；使学生掌握麦克斯韦方程的微分形式及物理意义；同时体会电动力学研究问题的方法，从特殊到一般，由实验定律加假设总结出麦克斯韦方程。
完成由普通物理到理论物理的自然过渡。
二、知识体系：三、内容提要：1．电磁场的基本实验定律：（1）库仑定律：对个点电荷在空间某点的场强等于各点电荷单独存在时在该点场强的矢量和，即：（2）毕奥——萨伐尔定律（电流决定磁场的实验定律）（3）电磁感应定律①生电场为有旋场（又称漩涡场）,与静电场本质不同。
②磁场与它激发的电场间关系是电磁感应定律的微分形式。
（4）电荷守恒的实验定律,①反映空间某点与之间的变化关系，非稳恒电流线不闭合。
② 若空间各点与无关，则为稳恒电流，电流线闭合。
稳恒电流是无源的（流线闭合），，均与无关，它产生的场也与无关。
2、电磁场的普遍规律—麦克斯韦方程其中：1是介质中普适的电磁场基本方程，适用于任意介质。
2当，过渡到真空情况：3当时，回到静场情况：4有12个未知量，6个独立方程，求解时必须给出与，与的关系。
介质中：3、介质中的电磁性质方程若为非铁磁介质1、电磁场较弱时：均呈线性关系。
向同性均匀介质：，，2、导体中的欧姆定律在有电源时，电源内部，为非静电力的等效场。
4．洛伦兹力公式考虑电荷连续分布，单位体积受的力：洛伦兹认为变化电磁场上述公式仍然成立，近代物理实验证实了它的正确。
说明：①②5.电磁场的边值关系其它物理量的边值关系：恒定电流:6、电磁场的能量和能流能量密度：能流密度：三．重点与难点1．概念：电场强度、磁感应强度、电流密度、极化强度、磁化强度、能流密度。
电动力学复习题库及答案pdf
电动力学复习题库及答案pdf1. 电场强度的定义是什么？电场强度是指在电场中某一点，单位正电荷所受的力与该电荷量的比值。
数学表达式为：\[ \vec{E} = \frac{\vec{F}}{q} \]，其中\( \vec{E} \)表示电场强度，\( \vec{F} \)表示电荷所受的力，\( q \)表示电荷量。
2. 描述电势差的定义及其与电场强度的关系。
电势差是指在两点间移动单位正电荷所做的功与该电荷量的比值。
数学表达式为：\[ V = \frac{W}{q} \]，其中\( V \)表示电势差，\( W \)表示所做的功，\( q \)表示电荷量。
电势差与电场强度的关系为：\[ V_{AB} = -\int_{A}^{B} \vec{E} \cdot d\vec{l} \]，其中\( V_{AB} \)表示从点A到点B的电势差，\( \vec{E} \)表示电场强度，\( d\vec{l} \)表示沿电场方向的微小位移矢量。
3. 电容器的电容是如何定义的？电容器的电容定义为电容器两极板间的电势差与所带电荷量的比值。
数学表达式为：\[ C = \frac{Q}{V} \]，其中\( C \)表示电容，\( Q \)表示电荷量，\( V \)表示电势差。
4. 描述电流强度的物理意义及其单位。
电流强度是指单位时间内通过导体横截面的电荷量，其物理意义是描述电流的强弱。
电流强度的单位是安培（A），定义为每秒通过导体横截面的电荷量为1库仑（C）时的电流强度。
5. 洛伦兹力定律的内容是什么？洛伦兹力定律描述了带电粒子在电磁场中所受的力。
数学表达式为：\[ \vec{F} = q(\vec{E} + \vec{v} \times \vec{B}) \]，其中\( \vec{F} \)表示洛伦兹力，\( q \)表示粒子的电荷量，\( \vec{E} \)表示电场强度，\( \vec{v} \)表示粒子的速度矢量，\( \vec{B} \)表示磁场强度。
电动力学期末考试试卷及答案三
电动力学期末考试试卷及答案三
电动力学期末考试试卷及答案三
一、选择题
1、在下列哪个选项中，磁场强度H与电流密度J方向永远是垂直的？（多选） A. 稳定电流产生的磁场 B. 稳恒磁场 C. 交变电流产生的磁场 D. 以上三项都不正确
2、一根长直导线周围的磁场强度为B，则与导线垂直的平面上，任意一点的磁感应强度为：（） A. B B. 0 C. B/2 D. 2B
3、一根长直导线中的电流为I，则在距离导线中心为x的点上所产生的磁感应强度B与电流I的关系为：（） A. B. C. 2πIx D. 以上都不正确
二、填空题
4、静电场中的高斯定理指出，闭合曲面上的电通量等于____。
41、一根长直导线中的电流为I，在距离该导线_1米处所产生的磁场强度H等于____。
411、电磁波的产生可以分为____和____两种方式。
4111、在真空中，电磁波的传播速度为____，这个速度也是光速在真
空中的值。
三、解答题
8、试计算一个半径为R的圆线圈在中心轴线上一点的磁感应强度B 的大小，并解释其原理。
81、试述电磁感应定律的基本内容，并列举三个基于该定律的常见应用实例。
811、能否用细铁丝来代替保险丝？为什么？在什么情况下可以勉强使用细铁丝？
四、论述题
11、论述电磁场理论在当今科技领域中的应用，并展望其未来的发展前景。
111、评述麦克斯韦电磁场理论在物理学中的地位和意义。
电动力学期中考试复习题
a a Q Q ， Q Q 。 b b
它们坐标为（ 0,0,
a2 a2 ） ， （ 0,0, ） 。由势的叠加原理得上半空间的电势就是这四种电荷所产生的电势的叠加，即 b b
z
1 4 0 1 4 0
( (
Q Q Q Q ) r r r r Q x 2 y 2 ( z b) 2 Qa b Q x 2 y 2 ( z b) 2 Qa b a2 2 x y (z ) b
， 即
E1 sin 1 E 2 sin 2
；
D2 n D1n
， 即
2 E 2 n 1 E1n ，
2 E 2 cos 2 1 E1 cos 1 。由上面两式得，
tg 2 2 。 tg1 1
六．计算题（10 分） 介电常数为 的均匀介质球，半径为 R0 ,被置于均匀外电场 E 0 中，球外为真空，求电势分布。
0
,a
n
0 ， ( n 1)
d 0 （2） R 0 处， 2 应为有限值，因此 n
（3）在介质球面上 R R 0 ， 把这些条件代入通解：
1 2 ,
0
1 2 R R
3
E0 R0 P 1 (cos )
n
bn Pn (cos ) R0n 1
2 2
Q Q
O
b
r r R r r
y P
a2 2 x y (z ) b
2 2
)
a
Q Q
亦可以表示为
-b
1 4 0 1 (
(
Q Q Q Q ) r r r r Q Q R 2 b 2 2 Rb cos Qa b a2 a2 R ( ) 2 2 R cos b b
电动力学-期末考试试题库-word版本
第一章 电磁现象的普遍规律1）麦克斯韦方程组是整个电动力学理论的完全描述。
1-1)在介质中微分形式为D ρ∇•=r来自库仑定律，说明电荷是电场的源，电场是有源场。
0B ∇•=r来自毕—萨定律，说明磁场是无源场。
B E t ∂∇⨯=-∂r r 来自法拉第电磁感应定律，说明变化的磁场B t ∂∂r 能产生电场。
D H J t ∂∇⨯=+∂r r r 来自位移电流假说，说明变化的电场D t∂∂r 能产生磁场。
1-2) 在介质中积分形式为L S d E dl B dS dt =-⎰⎰r r r r g g Ñ,f L S dH dl I D dS dt =+⎰⎰r r r r g g Ñ,f S D dl Q =⎰r r g Ñ,0S B dl =⎰r r g Ñ。
2）电位移矢量D r 和磁场强度H r并不是明确的物理量，电场强E r 度和磁感应强度B r ，两者在实验上都能被测定。
D r 和H r不能被实验所测定，引入两个符号是为了简洁的表示电磁规律。
3）电荷守恒定律的微分形式为0J tρ∂∇+=∂r g 。
4）麦克斯韦方程组的积分形式可以求得边值关系，矢量形式为()210n e E E ⨯-=r r r ，()21n e H H α⨯-=r r r r ，()21n e D D σ•-=r r r ，()210n e B B •-=r r r具体写出是标量关系21t t E E =，21t t H H α-=，21n n D D σ-=，21n n B B =矢量比标量更广泛，所以教材用矢量来表示边值关系。
例题（28页）无穷大平行板电容器内有两层线性介质，极板上面电荷密度为f σ±，求电场和束缚电荷分布。
解：在介质1ε和下极板f σ+界面上，根据边值关系1f D D σ+-=和极板内电场为0，0D +=r得1fD σ=。
同理得2f D σ=。
由于是线性介质，有DE ε=r r，得1111f D E σεε==，2222f D E σεε==。
《电动力学》期末考试(A卷)
《电动力学》期末考试(A 卷)
姓名 学号
一、判断题，对的写（是），错的写（否）。
每题2分，共20分）
1、电磁理论一条最基本的实验定律为电荷守恒定律,其微分形式为: /j t ρ∇⋅=∂∂。
( ) 2、磁场强度 H 是个辅助物理量,它与磁感应强度 B 的普遍关系为 0()B H M μ=+。
( ) 3、静电场是保守场,任意两点的势差与电场的关系为 1122E dl ϕϕ-=⋅⎰. ( )
4、在稳恒电流电路中,电流密度满足方程 0j ∇⋅= 。
( )
5、平面电磁波中,电场能量密度和磁场能量密度相等,总的能量密度为 2w E ε= 。
( ) 6、在一个无穷长矩形波导管中,如果传播方向为 z 方向,电场 0z E = 为横场,那么磁场也为横场。
( ) 7、在研究辐射问题时,常用用小区域展开,所谓小区域是指它的线度 l ,波长为 λ,以及观察点与源点距
离 r 之间满足关系: ,l r λ。
( ) 8、当具有连续谱的电磁波投射到电子上时,时只有当电磁波的频率与电子的固有振动频率相等或者接
近时才能被强烈吸收。
( ) 9、在相对论中,时间先后是相对的。
在某一惯性系中, A 事件比 B 事件先发生。
在另一惯性系中,
A 事件就可能比
B 事件迟发生。
( ) 10、在相对论中,粒子能量、动量以及静止质量的关系为
: W = ( )。
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矢量比标量更广泛，所以教材用矢量来表示边值关系。
例题（28 页）无穷大平行板电容器内有两层线性介质，极板上面电荷密度为 f ，求电场
和束缚电荷分布。
解：在介质 1 和下极板 f 界面上，根据边值关系 D1 D f 和极板内电场为 0，
r
rr
D 0 得 D1 f 。同理得 D2 f 。由于是线性介质，有 D E ，得
P
r E0
gxr
例题（46 页）两同心导体求壳之间充满良种介质，左半球电容率为 1 ，有半球电容率为
2 （如图）。设内球带电荷 Q ，外球壳接地，求电场分布。
解：在两介质分界面上有边值关系 E2t E1t ， D2n D1n 。内导体球壳电荷为 Q ，边界条
Ñ 件为
rr D dS
1
E1
D1 1
f 1
，
E2
D2 2
f 2
。
在两个介质表面上，由于没有自由电荷，由 0 E2n E1n p f 得
p
0
E2
E1
0 2
0 1
f
介质 1 和下表面分界处，有
p
f
0E1
r B
，
t
r
H
r D
r ，D
r 0，B
0 。于是有
t
r E
t
r B
0 0
r 2E t 2
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精品文档电动力学期末考试物理学专业级班《电动力学》试卷B题号一二三四五总分得分得分评卷人一．填空（每空1 分，共 14 分）1. a 为常矢量，则( a r ),( a ) r =2.能量守恒定律的积分式是－s d = f dV + dwdV ，它的物理意义是_____________________ dt3. B =▽ A , 若 B 确定，则 A _______（填确定或不确定）， A 的物理意义是4.在某区域内能够引入磁标势的条件是5.电四极矩有几个独立分量？答：6．金属内电磁波的能量主要是电场能量还是磁场能量？答：7．良导体条件是 ________________8.库仑规范辅助条件为 ____________；洛伦兹规范辅助条件为 ____________，在此条件下，达朗贝尔矢势方程为________________________________9.爱因斯坦提出了两条相对论的基本假设：⑴相对性原理： _______________________________________________________________________⑵光速不变原理： ____________________________________________________________________得分评卷人二．单项选择（每题 2 分，共 26 分）1.导体的静止条件归结为以下几条 , 其中错误的是 ( )A.导体内部不带电 , 电荷只能分布于导体表面B.导体内部电场为零C.导体表面电场线沿切线方向D. 整个导体的电势相等2．下列表述正确的个数是（）⑴单位张量和任一矢量的点乘等于该矢量⑵反称张量 T 与矢量f点乘有 f T T f⑶并矢 AB 等于并矢 BAA. 0 个B. 1个C. 2个D. 3个3．对于均匀带电的长形旋转椭球体，有（）A.电偶极矩不为零，电四极矩也不为零B.电偶极矩为零，电四极矩不为零C.电偶极矩为零，电四极矩也为零D.电偶极矩不为零，电四极矩为零4．有关复电容率i的描述正确的是（）A.实数部分代表位移电流的贡献，它不能引起电磁波功率的耗散；虚数部分是传导电流的贡献，它引起能量耗散B.实数部分代表传导电流的贡献，它不能引起电磁波功率的耗散；虚数部分是位移电流的贡献，它引起能.精品文档量耗散C.实数部分代表位移电流的贡献，它引起电磁波功率的耗散；虚数部分是传导电流的贡献，它不能引起能量耗散D.实数部分代表传导电流的贡献，它引起电磁波功率的耗散；虚数部分是位移电流的贡献，它不能引起能量耗散5．已知矢势A A, 则下列说法错误的是 ( )A. A 与 A 对应于同一个磁场 BB. A 和 A 是不可观测量 , 没有对应的物理效应C.只有 A 的环量才有物理意义 , 而每点上的 A 值没有直接物理意义由磁场 B 并不能唯一地确定矢势A6．波矢量k i, 有关说法正确的个数是（）⑴矢量和的方向不常一致⑵为相位常数，为衰减常数⑶只有实部才有实际意义A. 0个B. 1个C. 2个D. 3个7．频率为30109HZ的微波，在0.7cm0.6cm 的矩形波导管中，能以什么波模传播？（）A.TE01B.TE10C.TE10及 TE01D.TE118．( A B)（）A. A (B) B (A)B. A (B) B (A)C. B (A) A (B)D.(A)B9.平面电磁波的特性描述如下：⑴电磁波为横波， E 和 B 都与传播方向垂直⑵ E 和 B 互相垂直， E× B 沿波矢 K 方向⑶ E 和 B 同相，振幅比为 v以上 3 条描述正确的个数为（）A. 0 个B. 1个C. 2个D. 3个10．谐振腔的本征频率表达式为( m )2( n )2( p )2mnpl 1l 2l 3若 l1l 2l 3，则最低频率的谐振波模为（）A. (0,1,1)B. (1,1,0)C. (1,1,1)D. (1,0,0)11．相对论有着广泛的实验基础, 下列实验中不能验证相对论的是( )A.碳素分析法测定地质年代B.横向多普勒效应实验C.高速运动粒子寿命的测定D. 携带原子钟的环球飞行试验12．根据相对论理论下列说法中正确的个数为（）⑴时间和空间是运动着的物质存在的形式⑵离开物质及其运动，就没有绝对的时空概念⑶时间不可逆地均匀流逝，与空间无关⑷同时发生的两个事件对于任何惯性系都是同时的⑸两事件的间隔不因参考系的变换而改变A. 1个B. 2个C. 3个D. 4个13．学习电动力学课程的主要目的有下面的几条, 其中错误的是 ( ) .精品文档A.掌握电磁场的基本规律 , 加深对电磁场性质和时空概念的理解B.获得本课程领域内分析和处理一些基本问题的初步能力, 为以后解决实际问题打下基础C.更深刻领会电磁场的物质性 , 加深辩证唯物主义的世界观D.物理理论是否定之否定 , 没有绝对的真理 , 世界是不可知的得分评卷人三．证明（每题 6 分，共 12 分）1．写出介质中的麦克斯韦方程组，并从麦克斯韦方程组出发证明均匀介质内部的体极化电荷密度p 总是等于体自由电荷密度f的(10 )倍。
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总复习试卷一．填空题（30分,每空2分） 1.麦克斯韦电磁场理论的两个基本假设是（ ）和（ ）。
2. 电磁波（电矢量和磁矢量分别为E 和H ）在真空中传播，空间某点处的能流密度S（ ）。
3.在矩形波导管（a, b ）内，且b a ，能够传播TE 10型波的最长波长为（ ）；能够传播TM 型波的最低波模为（ ）。
4. 静止μ子的平均寿命是6102.2 s. 在实验室中，从高能加速器出来的μ子以0.6c （c为真空中光速）运动。
在实验室中观察，(1)这些μ子的平均寿命是（ ）(2)它们在衰变前飞行的平均距离是（ ）。
5. 设导体表面所带电荷面密度为 ，它外面的介质电容率为ε，导体表面的外法线方向为n。
在导体静电条件下，电势φ在导体表面的边界条件是（ ）和（ ）。
6.如图所示，真空中有一半径为a 的接地导体球，距球心为d （d>a ）处有一点电荷q ，则其镜像电荷q 的大小为（ ），距球心的距离d 大小为（ ）。
7. 阿哈罗诺夫－玻姆（Aharonov-Bohm ）效应的存在表明了（ ）。
8.若一平面电磁波垂直入射到理想导体表面上，则该电磁波的穿透深度δ为（ ）。
9. 利用格林函数法求解静电场时，通常根据已知边界条件选取适当的格林函数。
若r 为源点x 到场点x的距离，则真空中无界空间的格林函数可以表示为（ ）。
10. 高速运动粒子寿命的测定，可以证实相对论的（ ）效应。
二．判断题（20分，每小题2分）(说法正确的打“√”，不正确的打“ ”)1. 无论稳恒电流磁场还是变化的磁场，磁感应强度B都是无源场。
（ ）2. 亥姆霍兹方程的解代表电磁波场强在空间中的分布情况，是电磁波的基本方程，它在任何情况下都成立。
（ ） 3. 无限长矩形波导管中不能传播TEM 波。
（ ）4. 电介质中，电位移矢量D 的散度仅由自由电荷密度决定，而电场E的散度则由自由电荷密度和束缚电荷密度共同决定。
（ ）5. 静电场总能量可以通过电荷分布和电势表示出来，即dV W 21，由此可见21的物理意义是表示空间区域的电场能量密度。
（ ）6. 趋肤效应是指在静电条件下导体上的电荷总是分布在导体的表面。
（ ）7. 若物体在S 系中的速度为c u 6.0 ，S 相对S 的速度为c v 8.0 ，当二者方向相同时，则物体相对于S 的速度为1.4c 。
（ ）8. 推迟势的重要意义在于它反映了电磁作用具有一定的传播速度。
（ ）9. 介质的电磁性质方程E D 和H B，反映介质的宏观电磁性质，对于任何介质都适用。
（ ） 10. 电四极矩有两个定义式V d x x x D Vj i ij)(3和V d x r x x D ij Vj i ij)()3(2，由这两种定义式算出的电四极矩数值不同，但它们产生的电势是相同的。
（ ） 三．证明题（20分）1． 试用边值关系证明：在绝缘介质与导体的分界面上，在静电情况下导体外的电场线总是垂直于导体表面；在恒定电流情况下，导体内电场线总是平行于导体表面。
2．电磁波)(),(),,,(t z k i z e y x E t z y x E 在波导管中沿z 方向传播，试使用H i E 0 及E i H0 ，证明电磁场所有分量都可用),(y x E z 及),(y x H z 这两个分量表示四．计算题（25分）1. 如图所示，相对电容率为r 的介质球置于均匀外电场0E中，设球半径为0R ，球外为真空，试用分离变量法求介质球内外电势以及球内的电场E。
（计算题第1题图）2. 带电π介子衰变为 子和中微子各粒子质量为0 v m求π介子质心系中 子的动量、能量和速度。
五．简述题（5分）有一个内外半径为R 1和R 2的空心球，位于均匀外磁场0H内，球的磁导率为μ，空腔内的磁感应强度B可由如下关系式表示：试讨论空心球的磁屏蔽作用。
电动力学考题一.名词解释：(30分)1．写出电磁场的能量和动量密度2．简要说明静电问题的唯一性定理3．狭义相对论的两条基本假设4．电磁波的趋肤效应5．辐射压力二．由真空中麦克斯韦方程组推导出电场的波动方程(15分)三．半径为a 的无限长圆柱导体中流有稳恒电流I ，求导体内外的磁场。
并求其旋度，解释其物理意义。
(15分)四．原子核物理中有名的汤川势are r q04＝,式中q , a 均为常数，r 为某点到中心的距离，求满足汤川势时电荷的分布情况。
(20分)五．电磁波在色散介质里传播时，相速度定义为v p = /k , 群速度定义为v g = dk d, 式中 为电磁波的频率，k=2 n/ , n 为介质的折射律， 为真空中的波长。
(1)试用n 和 等表示v p 和v g ；(2)已知某介质的n ＝1.00027＋1.5 10-18 / 2, 平均波长为550 nm 的1ns 的光脉冲，在这介质中传播10km 比在真空中传播同样的距离所需的时间长多少？(20分)六．在太阳表面附件有一个密度为 ＝1.0 103 kg/m 3的黑体小球。
设太阳作用在它上面的辐射压力等于万有引力，试求它的半径。
已知太阳在地球大气表面的辐射强度是1.35kW/m 2,地球到太阳的距离为1.5 108 km.(20分)(提示：辐射压强P )电动力学试题一、选择题（每题4分，共5题）1、在高斯定理0Q s d E 中，E由：（ ）A 闭合曲面s 内的电荷产生；B 闭合曲面s 外的电荷产生；C 闭合曲面s 内、外的电荷共同产生；D 闭合曲面s 内的正电荷产生；2、介电常数为的无限均匀各向同性介质的电场为E，在垂直于电场方向横挖一窄缝，则缝中电场强度大小为：（ ） A E 0； B E 0； C E0 ； D E 。
3、无限大均匀介质被均匀极化，极化矢量为P，若在介质中挖去半径为R 的球形区域，设空心球的球心到球面某处的矢径为R，则该处的极化电荷密度为：（ ）A P ；B RR P ； C 0； D R R P。
4、有一个电四极矩系统，它放在0 z 处的无限大接地导体平面的上方，其中211 D ，112 D ，122 D ，213 D 则它的像系统的电四极矩33D 为：（ ）A 1；B -3；C 2；D 3。
5、已知z e B B0 ，则对应的矢量势A 为：（ ）A )0,0,(0yB A ； B )0,,(00x B y B A ；C )0,,0(0x B A；D )0,2,2(00x B y B A。
二、填充题（15分）1、半径分别为)(,b a b a 的两同心球面，均匀地带相同电荷Q ，则其相互作用能为 ，系统的总静电能为 。
2、原子核物理中有名的汤川势为ar e rq04 ，式中a q ,均为常数，r 为场点到中心点的距离，则空间个点的电荷密度分布为 。
3、一金属壁谐振腔，长、宽和高分别为c b a ,,，且满足c b a ，腔中为真空。
则腔中所激发的最低频率的谐振波模为 ，与之相应的电磁波波长为 。
三、一频率为 的平面电磁波，垂直入射到很厚的金属表面上，金属到体的电导率为 。
求：（15分）1、 进入金属的平均能流密度；2、 金属单位体积内消耗的焦尔热；3、 证明透入金属内部的电磁波能量全部变为焦尔热。
四、半径为R 、磁导率为 的均匀介质球，放在均匀恒定的磁场z e B B0 中，球外为真空。
用磁标势法求空间个点的磁感应强度。
（15分）五、在地球上看来，某颗恒星发出波长为nm 640 的红光。
一宇宙飞船正向该恒星飞去。
飞船中的宇航员观测到该恒星发出的是波长为nm 480 的蓝光。
求飞船相对于地球的速度的大小。
（15分）六、电荷量分别为21,q q 的两个点电荷，相距为a ，它们以相同的速度v 运动，v垂直于它们之间的联线，如图。
试求它们之间的相互作用力。
（10分）1q va 2q v七、如图，两个相距为r 带异号电荷的粒子的质量和电荷量分别为11,q m 和22,q m 。
设在它们之间的库仑吸引力的作用下，两粒子相互环绕运动，运动速度远小于光速。
设某一时刻在质心坐标系里，它们运动的轨道都为圆。
试求该时刻系统在质心系的电偶极矩和总辐射功率。
（10分）1l2l• — 11,q m C 22,q m《电动力学》试题（A ）姓名______________班_________学号_________成绩______________ 一. 单选题(每题3分,共24分) 1.洛伦兹变换是( )A. 同一事件在两个惯性系中的时空坐标变换;B. 两个事件在同一惯性系中的时空坐标变换;C. 是一种非线性变换;D. 可以是线性变换也可以是非线性变换.2.介质内极化电荷体密度( ) A. 决定于极化强度 P的旋度; B. 决定于极化强度 P的散度;C. 与极化强度P无关;D. 由极化强度的散度、旋度和边界条件共同决定.3.测量物体长度的正确方法是( ) A. 测量物体两端的坐标之差;B, 测量物体长度的方法与物体是否运动无关; C. 对运动物体必须同时测量它两端坐标之差.D. 不管物体是否运动,都必须同时测量它两端坐标之差.4.带电粒子辐射电磁波的必要条件是( ) A. 粒子具有速度; B. 粒子具有加速度; C. 粒带正电荷;D. 粒子带负电荷.5.一架飞机以v 速度从广州飞向北京,地球(惯性系)上观测,两地的距离为L 0,飞行时间为0t ,飞机(惯性系)测得分别是L 和t ,则( ).A. L>L 0 ;B. L=L 0 ;C.vL t 0 ; D. v cvL t 20)(16．下列关于平面电磁波的论述中正确的是A ．E 与B 的位相相同； B ．E 与B的位相相反； C ．E 与B 的方向相同； D ．E 与B的方向相反7.若 A 是四维矢量,则x A 是A 四维二阶张量; B.四维矢量; C.四维标量; D.不是协变量.8.在不同介质分界面处,磁场边值关系的正确表述是 A. 磁感应强度的切向分量是连续的; B. 磁场强度的切向分量是连续的; C. 磁感应强度的法向分量是连续的; D. 磁场强度的法向分量是连续的;二. 填空题(每小题4分,共24分)1.电磁波入射到导体表面时,透入深度随频率增大而_______________.2.用电导率σ、介电常数ε和电磁波的频率ω来区分物质的导电性能,当满足_____________________条件时是良导体.3.当振荡电偶极子的频率变为原来的2倍时,辐射功率将变成原来的______倍.4.对不同的惯性系,电荷是守恒量,由此可得出结论,当电荷作高速运动时,其体积__________________,电荷密度___________________.5. 真空中平面z=0为带电平面,电荷密度为σ,则在z=0处电势应满足边值关系____________________和________________.6.不同频率的电磁波在同一介质中具有不同的传播速度,就表现为_____________现象.三.（13分）利用真空中的麦克斯韦方程组和电磁势的定义推导电磁势A满足的达朗贝尔方程:j tA c A 022221四.（20分）设有平面电磁波:x t z i e e E)102102(62100 V/m,求:1. 圆频率、波长、介质中的波速、电矢量的偏振方向和波的传播方向；2. 若该介质的磁导率7104 HM -1,问它的介电常数 是多少?五.（13分）真空中有一个半径为R 0的带电球面,面电荷密度为 cos 0 (其中σ0为常数),试用分离变量法求空间的电势分布.六.（13分）静止长度为L 0的宇宙飞船以v =c /2的速度远离地球而去,问: 1. 地球上的观察者观测到飞船的长度是多少?2. 地球上的观察者观测到飞船尾端发出的光到达飞船头所需的时间是多少?《电动力学》试题（A ）评分标准及参考解答第二题（每小题4分） 1． 减少 2．13． 164． 缩小，变大 5． 21 ，12z z 6． 色散第三题（13分）解：把电磁势的定义： A B 和tAE代入真空中的场方程（4分）tE J B000得：)(000tAt J A（2分）注意到：A A A 2)( 及2001c 将上式整理后得：J tc A t Ac A 022222)1(1 （4分）利用洛伦兹条件：012 tc A，得：J tA c A 022221 （3分）第四题（13分）解：1）圆频率Hz 6102 (1分)波长)(100102222M k(2分) 介质中的波速kv(2分))/(10102102826S M (1分) 电矢量的偏振方向为x 方向(1分)，波传播方向是z 轴正向.(1分) 2)由1v 得21v(3分) 287)10(1041=4109 (F/M)≈7.96×10-11F/M (2分) 第五题(13分)解:设球内外空间的电势分别为φ1和φ2在球内外均有ρ=0,故φ1和φ2都满足拉氏方程. (2分)显然本问题是轴对称的,以球心为坐标原点,以θ=0的方向为z 轴,建立球坐标系. (1分)考虑到边界条件:R →0时, φ1有限R →∞时,φ2→0 (2分) 可令尝试解为:)(cos 1101 RP a a ; )(cos 12102 P Rb R b(2分) 由边值关系当R =R 0时, φ1=φ2 ;cos 01020RR (2分) 得: )(cos )(cos 1201001010 P R bR b P R a a； )(cos )(cos )(cos 2101113120 P P a P R b R b(2分)比较方程两边P n (cos θ)多项式的系数,可得:000 b a ;0013a , 300013R b (2分) 于是: cos 301R; cos 3230002RR 从解题过程中可看出, φ1与φ2满足本问题的所有边界条件及边值关系,是本问题唯一正确的解. (2分)第六题(13分)解:1)0202023)2/1(1)/(1l l c v l l(5分) 2)设坐标系S 与地球固连, 坐标系S ’与飞船固连.考虑以下两个事件:⑴飞船尾端发光----在S 系表示为(x 1,t 1),在S ’系表示为（'1'1,t x ) ; ⑵光到达飞船前端 ----在S 系表示为(x 2,t 2),在S ’系表示为),('2'2t x . 由洛伦兹变换得:2'1'22'1'212)(1)(cv x x c v t t t t(4分) 把 0'1'2)(l x x ,cl t t 0'1'2)(代入得： cl t t 0123，这就是所求的时间。