一、单项选择题。
1.非稳恒电流的电流线止于( b )
(a)负电荷增加的地方b)负电荷减少的地方;
(c)没有电荷的地方d)负电荷所在的地方。
2.稳恒电流磁场的能量密度等于( b )
(a); b); c); d)(a)和(b)都对。
3.磁场可以用矢势来描述,理由是( c )
(a)磁场是保守场; (b)磁场是有旋场;
(c)磁场是无源场; (d)静磁场和静电场完全对应。
4.电磁波在金属中的穿透深度( d )
(a); b); c); d)。
5.下列关于电磁辐射的说法中错误的是(a )
a)电场可以用标势来描述b)磁场可以用矢势来描述;
c)电磁相互作用具有规范不变性;
d)推迟势表明电磁相互作用具有有限的传播速度。
6.关于单色平面电磁波在良导体中的传播,下列说法中正确的是( c )
a)单色平面波是横波; (b)和振幅比为;
c)相速与频率有关d)和同相。
7.下列现象中不属于超导现象的是( d )
(a)同位素效应b)迈斯纳效应;
c)磁通量子化效应d)阿哈罗诺夫-玻姆效应。
8.量子力学中“纠缠光子”是向相反方向运动的一对光子,两光子的相对速度为。
c )(a); bcd)以上结果都不对。
二、填空题。
1.位移电流的实质是真空中位移电流密度。
2. 电导率为的导体中流有稳恒电流,设导体中任一点的电势为,则。
3.若两事件可以用低于光速的作用来联系,则两事件的间隔满足。
4.在矩形波导管内,,能够传播型波的最长波长为能够传播型波的最低波模为。
5.磁介质1()与磁介质2()的分界面是的平面。若已知介质1中的磁场强度矢量(),则介质2中的磁感应强度矢量应为。
6.对单色平面电磁波,在洛仑兹规范下,标势和矢势的关系为。
7.给定电磁场的标势和矢势,则。
8.写出下列方程的协变形式:
1)洛仑兹规范。
2)麦克斯韦方程:和。
三、(10分)证明均匀介质内部的磁化电流密度总是等于自由电流密度的倍。
四、(10分)设地球上诞生一婴儿甲,火星上诞生一婴儿乙,乙比甲晚生分钟,地球和火星的距离为万公里,如果有一飞船以的速度从地球匀速直飞火星,试问飞船上的观察者认为乙和甲谁大?大多少?并判断你的计算结果是否违背因果关系。
五、(10分)推导图示矩形波导管内时谐场满足的亥姆霍兹方程及边界条件。
六、(10分) 一天线长为,由中心馈电,以为原点,沿天线取轴。天线上的电流分布为:
已知,求天线辐射的电磁场、平均辐射能流密度、辐射总功率和辐射电阻。
提示:电偶极辐射的磁场)
七、 (12分)半径为、处于迈斯纳态的超导球置于均匀磁场中,求外部真空中的磁场分布,以及球面上的超导电流分布。
一、单项选择题。
二、填空题。
1.变化的电场,
6. 或。
三、(10分)解3分)
而3分)所以 (4分)
四、(10分)解:已知:
由洛仑兹变换,有:
(6分)飞船上的观察者认为甲比乙晚生2分)
由于: 所以甲乙无因果关系,故两人的说法都对,不违背因果关系2分)
五、(10分)解:设时谐场。
由麦克斯韦方程: 有:
2分)两边取旋度,有:
又由麦克斯韦方程:,且,所以。
2分)考虑到,有:
而,并令,所以有:
(2分)在导体分界面上,同时,因而有。
时2分)时2分)六、(10分)解:,此时天线的辐射可看作电偶极辐射 ,复电流为,所以电偶极辐射的变化率为:
2分)辐射的电磁场:
2分)平均辐射能流密度为:
(2分)电偶极辐射的功率为:
(2分)辐射电阻2分)
七、(12分)解:以球心为原点,方向为极轴,建立球坐标系。因球内,球外为无电流的单连通区域,可以引入磁标势来描述磁场,磁标势满足拉普拉斯方程:。
由于对称性,与方位角无关,故球外磁标势的通解可以设为:
2分)当时,,因而有:,
),所以有:
3分)在的边界上,有:,即有。
比较系数得:,。
这样有3分)
球外的磁场分布:
2分)球面上的磁化电流分布:
(2分)
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