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2025年中职通信工程（电磁场与电磁波）试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分） 班级______ 姓名______

第 I 卷（选择题，共30分）
本卷共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 下列关于电磁场的说法，正确的是（ ）
A. 变化的电场一定能产生变化的磁场
B. 周期性变化的电场一定能产生同频率的周期性变化的磁场
C. 均匀变化的电场能产生均匀变化的磁场
D. 稳定的电场也能产生磁场
答案：B

2. 真空中有一均匀平面电磁波，其电场强度矢量为E = E₀cos(ωt - kz)eₓ，则磁场强度矢量H为（ ）
A. H = (E₀/η)cos(ωt - kz)eᵧ
B. H = (E₀/η)cos(ωt - kz)eₓ
C. H = (E₀/η)sin(ωt - kz)eᵧ
D. H = (E₀/η)sin(ωt - kz)eₓ
答案：A

3. 关于坡印廷矢量，下列说法错误的是（ ）
A. 坡印廷矢量表示电磁能量的传播方向
B. 坡印廷矢量的大小等于单位时间内通过垂直于传播方向单位面积的电磁能量
C. 坡印廷矢量的方向与电场强度和磁场强度的方向都垂直
D. 坡印廷矢量只存在于导体中
答案：D

4. 均匀平面电磁波在理想介质中传播时，其电场强度和磁场强度的相位关系是（ ）
A. 同相
B. 反相
C. 电场强度超前磁场强度π/2
D. 磁场强度超前电场强度π/2
答案：A

5. 当均匀平面电磁波从一种介质垂直入射到另一种介质时，发生全反射的条件是（ ）
A. 入射角大于临界角
B. 入射角小于临界角
C. 两种介质的波阻抗相等
D. 两种介质的相对介电常数相等
答案：A

6. 下列关于镜像法的说法，正确的是（ ）
A. 镜像法是一种求解静电场问题的近似方法
B. 镜像电荷的位置和电量由边界条件确定
C. 镜像电荷与原电荷性质相同
D. 镜像法只能用于求解简单的静电场问题
答案：B

7. 对于静电场中的导体，下列说法正确的是（ ）
A. 导体内部电场强度处处为零
B. 导体表面电场强度处处为零
C. 导体内部电势处处相等
D. 导体表面电势处处相等
答案：AC

8. 电介质极化的微观机制不包括（ ）
A. 电子位移极化
B. 离子位移极化
C. 取向极化
D. 电磁极化
答案：D

9. 关于静电场的高斯定理，下列说法正确的是（ ）
A. 高斯定理只适用于静电场
B. 通过闭合曲面的电通量只与面内自由电荷有关
C. 高斯定理表明静电场是有源场
D. 高斯定理可以用来计算任意电场的电场强度
答案：AC

10. 均匀传输线的特性阻抗与下列哪些因素有关（ ）
A. 传输线的长度
B. 传输线的终端负载
C. 传输线的分布参数
D. 传输线的工作频率
答案：C

第 II 卷（非选择题，共70分）
11. （10分）简述麦克斯韦方程组的积分形式及其物理意义。
答案：麦克斯韦方程组的积分形式为：
∮E·dl = -dΦB/dt（法拉第电磁感应定律，表明变化的磁场产生电场）；
∮H·dl = I + dΦD/dt（安培环路定理，表明传导电流和变化的电场产生磁场）；
∮D·ds = q（高斯定理，表明电场是有源场）；
∮B·ds = 0（磁通连续性原理，表明磁场是无源场）。

12. （15分）已知均匀平面电磁波在自由空间中传播，其电场强度矢量为E = E₀cos(ωt - kz)eₓ，求：
（1）该电磁波的频率、波长、波速；
（2）磁场强度矢量H；
（3）坡印廷矢量S。
答案：（1）自由空间中波速c = 3×10⁸m/s，由ω = 2πf，k = ω/c可得频率f = ω/2π，波长λ = 2π/k，波速c。
（2）H = (E₀/η₀)cos(ωt - kz)eᵧ，其中η₀ = 120πΩ。
（3）S = E×H = (E₀²/η₀)cos²(ωt - kz)eₓ×eᵧ = (E₀²/η₀)cos²(ωt - kz)eₓ。

13. （15分）如图所示，在真空中有一无限长均匀带电直线，电荷线密度为λ，求空间任意点的电场强度。
答案：利用高斯定理求解。以带电直线为轴作一圆柱形高斯面，根据高斯定理∮E·ds = q/ε₀，其中q = λL，ds = 2πrL，可得E = λ/(2πε₀r)，方向沿径向向外。

14. （15分）材料：在通信工程中，经常会遇到电磁波在不同介质中的传播问题。例如，当电磁波从空气进入某种电介质时，其传播特性会发生变化。
问题：请分析电磁波从空气进入电介质时，频率、波长、波速以及电场强度和磁场强度的变化情况，并说明原因。
答案：频率不变，因为频率由波源决定。波速减小，因为电介质的相对介电常数大于空气，根据v = c/√εr，波速与相对介电常数平方根成反比。波长减小，由λ = v/f，频率不变，波速减小，所以波长减小。电场强度和磁场强度的振幅会减小，因为波阻抗发生了变化，坡印廷矢量减小，电磁能量传播受到影响。

15. （15分）材料：有一均匀传输线，其特性阻抗为Z₀，终端接有负载ZL。当传输线工作在某一频率时，线上传输的电压和电流分别为U(z)和I(z)。
问题：请推导传输线的输入阻抗表达式，并分析当ZL = Z₀时传输线的工作状态。
答案：传输线输入阻抗Zin(z) = U(z)/I(z)，通过传输线方程可推导得出Zin(z) = Z₀(ZL + jZ₀tanβz)/(Z₀ + jZLtanβz)。当ZL = Z₀时，Zin(z) = Z₀，此时传输线处于行波状态，无反射，传输效率最高，信号能无损耗地传输。