2025年大學(xué)《物理學(xué)》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——電磁波傳播與信號(hào)處理的物理學(xué)原理考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題3分，共30分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。）1.下列哪個(gè)方程是麥克斯韋方程組中描述電場(chǎng)變化產(chǎn)生磁場(chǎng)的是？A.?·E=ρ/ε?B.?×E=-?B/?tC.?·B=0D.?×B=μ?J+μ?ε??E/?t2.在真空中，一平面電磁波的頻率為1MHz，其波長(zhǎng)約為：A.3米B.30米C.300米D.3000米3.電磁波的偏振態(tài)表示：A.電磁波的頻率B.電磁波的波長(zhǎng)C.電場(chǎng)矢量振蕩的方向D.電磁波的傳播速度4.光從空氣射入水中，下列哪個(gè)量會(huì)發(fā)生變化？A.頻率B.波速C.波長(zhǎng)D.強(qiáng)度5.傅里葉變換的主要作用是：A.將信號(hào)從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域B.將信號(hào)從頻域轉(zhuǎn)換到時(shí)域C.對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大D.對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波6.濾波器的目的是：A.產(chǎn)生信號(hào)B.放大信號(hào)C.選擇性地通過(guò)或阻止特定頻率的信號(hào)D.改變信號(hào)的幅度7.調(diào)制是指：A.將低頻信號(hào)疊加到高頻載波上B.將高頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為低頻信號(hào)C.對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波D.對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大8.下列哪個(gè)技術(shù)利用了光纖中的電磁波傳播？A.無(wú)線電廣播B.電纜電視C.光纖通信D.衛(wèi)星通信9.雷達(dá)的工作原理是：A.發(fā)射電磁波并接收目標(biāo)反射的回波B.發(fā)射聲波并接收目標(biāo)反射的回波C.發(fā)射光波并接收目標(biāo)反射的回波D.發(fā)射紅外線并接收目標(biāo)反射的回波10.下列哪個(gè)領(lǐng)域不屬于電磁波傳播與信號(hào)處理的applications？A.無(wú)線通信B.醫(yī)學(xué)成像C.天文學(xué)D.熱力學(xué)二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在橫線上。）1.麥克斯韋方程組預(yù)言了________的存在。2.電磁波在介質(zhì)中的傳播速度與其介質(zhì)的________和________有關(guān)。3.傅里葉變換可以將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為_(kāi)_______信號(hào)。4.濾波器可以分為低通濾波器、高通濾波器和________濾波器。5.調(diào)制的方式主要有調(diào)幅、調(diào)頻和________。三、計(jì)算題（每題10分，共30分。請(qǐng)寫(xiě)出詳細(xì)的解題步驟。）1.一個(gè)平面電磁波在真空中傳播，其電場(chǎng)強(qiáng)度振幅為1V/m，頻率為1GHz。求該電磁波的磁場(chǎng)強(qiáng)度振幅、波長(zhǎng)和傳播速度。2.一個(gè)頻率為1MHz的信號(hào)被一個(gè)頻率為1GHz的載波進(jìn)行調(diào)幅，調(diào)制指數(shù)為0.5。求已調(diào)波的頻率成分。3.一個(gè)信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)低通濾波器后，其最高頻率成分從1MHz降低到100kHz。求該濾波器的截止頻率。四、分析題（每題10分，共20分。請(qǐng)寫(xiě)出詳細(xì)的分析過(guò)程。）1.分析電磁波在光纖中傳播時(shí)會(huì)發(fā)生哪些現(xiàn)象，并解釋其原因。2.分析雷達(dá)系統(tǒng)是如何利用電磁波的特性來(lái)測(cè)量目標(biāo)的距離和速度的。試卷答案一、選擇題1.B2.B3.C4.B,C5.A6.C7.A8.C9.A10.D二、填空題1.電磁波2.介電常數(shù)，磁導(dǎo)率3.頻域4.帶通5.調(diào)相三、計(jì)算題1.解：*真空中電磁波速度c=3×10?m/s*頻率f=1GHz=1×10?Hz*波長(zhǎng)λ=c/f=3×10?/1×10?=0.3m*真空中ε?=8.854×10?12F/m,μ?=4π×10??T·m/A*磁場(chǎng)強(qiáng)度振幅H?=E?/(μ?c)=1/(4π×10??×3×10?)≈2.65×10??A/m2.解：*載波頻率f_c=1GHz=1×10?Hz*信號(hào)頻率f_m=1MHz=1×10?Hz*調(diào)制指數(shù)m=0.5*已調(diào)波包含三個(gè)頻率成分：*載波頻率：f_c=1×10?Hz*上邊頻：f_c+f_m=1×10?+1×10?=1.001×10?Hz*下邊頻：f_c-f_m=1×10?-1×10?=0.999×10?Hz3.解：*濾波器截止頻率f_c定義為允許通過(guò)的最高頻率成分*題目中最高頻率成分從1MHz降低到100kHz*因此該濾波器的截止頻率f_c=100kHz四、分析題1.解：*電磁波在光纖中傳播時(shí)會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象。*原因：光纖由纖芯和包層組成，纖芯的折射率n?小于包層的折射率n?。當(dāng)光從纖芯射向包層時(shí)，在纖芯-包層界面處的入射角大于臨界角，光會(huì)發(fā)生全反射，從而沿著光纖傳播。*此外，光纖中還會(huì)發(fā)生色散現(xiàn)象，即不同頻率的光傳播速度不同，導(dǎo)致信號(hào)失真。*光纖的損耗也會(huì)影響信號(hào)的傳輸質(zhì)量，包括吸收損耗和散射損耗。2.解：*雷達(dá)系統(tǒng)通過(guò)發(fā)射電磁波并接收目標(biāo)反射的回波來(lái)測(cè)量目標(biāo)的距離和速度。*測(cè)量距離：雷達(dá)發(fā)射電磁波，電磁波遇到目標(biāo)后反射回來(lái)，雷達(dá)接收回波。根據(jù)電磁波在發(fā)射和接收之間的時(shí)間差τ，可以計(jì)算出目標(biāo)的距離R=cτ/2，其中c是電磁波在真空中的速度。*測(cè)量速度：利用多普勒效應(yīng)。雷達(dá)發(fā)射