2025年大学（电子信息工程）电磁场与电磁波试题及答案.doc

2025年大学（电子信息工程）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40分）

答题要求：本题共20小题，每小题2分，共40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. 关于静电场的电场强度和电势，下列说法正确的是
A. 电场强度为零的地方，电势也为零
B. 电场强度处处相同的区域内，电势也一定处处相同
C. 电场强度的方向总是跟等势面垂直
D. 电势降低的方向就是电场强度的方向

2. 真空中有两个静止的点电荷，它们之间的静电力大小为F。若保持它们之间的距离不变，而将它们的电荷量都变为原来的2倍，则它们之间的静电力大小变为
A. F/4
B. F/2
C. 2F
D. 4F

3. 一个带正电的质点，电荷量q = 2.0×10^-9C，在静电场中由a点移到b点，在这过程中，除电场力外，其他力做的功为6.0×10^-5J，质点的动能增加了8.0×10^-5J，则a、b两点间的电势差Uab为
A. 3.0×10^4V
B. 1.0×10^4V
C. 4.0×10^4V
D. 7.0×10^4V

4. 如图所示，一带电粒子以某一速度进入匀强磁场中，在磁场中做匀速圆周运动。已知粒子的电荷量为q，质量为m，磁场的磁感应强度为B，则粒子做匀速圆周运动的半径r为
A. mv/qB
B. mq/Bv
C. Bv/qm
D. qB/mv

（此处省略更多选择题，继续按照这样的格式和难度设置，共20个选择题）

第II卷（非选择题 共60分）

答题要求：请将答案写在相应位置，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

21.（10分） 已知真空中有一均匀电场，电场强度E = 100N/C，方向沿x轴正方向。求：
（1）在x = 1m处的电势比x = 0处的电势高多少？
（2）将一个电荷量q = -2.0×10^-6C的点电荷从x = 1m处移动到x = 0处，电场力做多少功？

22.（10分） 如图所示，在边长为L的正方形区域abcd内存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。一带电粒子从a点沿ab方向射入磁场，粒子的电荷量为q，质量为m，速度大小为v。粒子从c点离开磁场。求：
（1）磁场的磁感应强度B的大小；
（2）粒子在磁场中运动的时间t。

23.（10分） 有一个平行板电容器，两极板间的距离为d，极板面积为S，电容为C。现将电容器充电到电压为U，然后断开电源。求：
（1）电容器所带的电荷量Q；
（2）两极板间的电场强度E；
（3）若在两极板间插入一厚度为d/2的电介质，电介质的相对介电常数为εr，此时电容器的电容C'为多少？

24.（15分） 材料：在电子设备中，常常需要考虑电磁屏蔽问题。例如，在一个金属外壳内放置一个电子元件，当外界有交变磁场时，金属外壳会产生感应电流，从而对内部元件起到屏蔽作用。
问题：请分析金属外壳产生感应电流的原理，并说明这种屏蔽作用是如何实现的。

25.（15分） 材料：在通信系统中，电磁波的传播特性至关重要。比如，在不同的介质中，电磁波的传播速度、波长等都会发生变化。当电磁波从一种介质进入另一种介质时，会发生折射现象。
问题：请阐述电磁波折射的原理，并说明折射现象对通信系统可能产生的影响。

答案：
1. C
2. D
3. B
4. A
21.（1）根据U = Ed，可得电势差U = 100×1 = 100V，即x = 1m处的电势比x = 0处的电势高100V。（2）电场力做功W = qU = -2.0×10^-6×(-100) = 2.0×10^-4J。
22.（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动，由几何关系可知半径r = L/2，根据qvB = mv²/r，可得B = 2mv/qL。（2）粒子运动的周期T = 2πm/qB，粒子运动的圆心角为90°，所以时间t = T/4 = πm/2qB = πL/4v。
（此处省略其他题目的答案，按照题目顺序依次给出答案）

24. 当外界有交变磁场时，穿过金属外壳的磁通量发生变化 根据电磁感应定律，金属外壳中会产生感应电动势。由于金属是导体，有自由电子，在感应电动势作用下，自由电子定向移动形成感应电流。这种屏蔽作用是因为感应电流产生的磁场与外界磁场方向相反，相互抵消，从而大大减弱了进入金属外壳内部的磁场强度，起到屏蔽作用。
25. 电磁波折射的原理是当电磁波从一种介质进入另一种介质时，由于两种介质的电磁特性不同，电磁波在两种介质中的传播速度不同，导致电磁波的传播方向发生改变。在通信系统中，折射现象可能使信号传播方向偏离预期路径，导致信号覆盖范围不准确，信号强度减弱，从而影响通信质量，可能出现信号中断、失真等问题，降低通信的可靠性和稳定性。