2025年中職通信工程（電磁場(chǎng)與電磁波）試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______一、選擇題（總共10題，每題3分，每題只有一個(gè)正確答案，請(qǐng)將正確答案填入括號(hào)內(nèi)）1.下列關(guān)于矢量的說(shuō)法正確的是（）A.矢量只有大小沒(méi)有方向B.矢量的運(yùn)算遵循代數(shù)運(yùn)算法則C.力是矢量D.溫度是矢量2.靜電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度的方向是（）A.正電荷在該點(diǎn)的受力方向B.負(fù)電荷在該點(diǎn)的受力方向C.電場(chǎng)線的切線方向D.以上說(shuō)法都不對(duì)3.真空中，點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度公式為（）A.E=kQ/r2B.E=kQ/rC.E=Q/r2D.E=Q/r4.高斯定理適用于（）A.任何電場(chǎng)B.靜電場(chǎng)C.穩(wěn)恒磁場(chǎng)D.變化的磁場(chǎng)5.電位移矢量D的單位是（）A.C/m2B.N/CC.V/mD.F/m6.均勻平面電磁波在無(wú)損耗媒質(zhì)中傳播時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度E、磁場(chǎng)強(qiáng)度H和傳播方向k滿足（）A.E×H=kB.E·H=kC.E×H=k/μD.E×H=μk7.理想介質(zhì)中均勻平面電磁波的相速vp與頻率f的關(guān)系是（）A.vp=fλB.vp=λ/fC.vp=ω/βD.vp=β/ω8.當(dāng)平面電磁波從一種媒質(zhì)垂直入射到另一種媒質(zhì)時(shí)，反射系數(shù)Γ與折射系數(shù)τ滿足（）A.Γ+τ=1B.Γ-τ=1C.Γ2+τ2=1D.Γ2-τ2=19.矩形波導(dǎo)中主模是（）A.TE10模B.TM10模C.TE01模D.TM01模10.傳輸線的特性阻抗Z0與哪些因素有關(guān)（）A.傳輸線的長(zhǎng)度B.傳輸線的終端負(fù)載C.傳輸線的結(jié)構(gòu)和媒質(zhì)參數(shù)D.傳輸線的輸入電壓二、填空題（總共10題，每題2分，請(qǐng)將正確答案填在橫線上）1.矢量場(chǎng)的通量是______，環(huán)流是______。2.靜電場(chǎng)是______場(chǎng)，其電場(chǎng)強(qiáng)度沿任意閉合路徑的線積分______。3.高斯定理的數(shù)學(xué)表達(dá)式為______，它反映了靜電場(chǎng)的______性質(zhì)。4.電介質(zhì)極化的微觀機(jī)制有______、______和______。5.均勻平面電磁波的電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁場(chǎng)強(qiáng)度H的振幅之比為______，它們?cè)诳臻g相互______。6.無(wú)損耗媒質(zhì)中均勻平面電磁波的相速vp=______，波長(zhǎng)λ=______。7.當(dāng)平面電磁波從光密媒質(zhì)向光疏媒質(zhì)垂直入射時(shí)，若入射角大于臨界角，則會(huì)發(fā)生______現(xiàn)象。8.矩形波導(dǎo)的截止波長(zhǎng)λc與波導(dǎo)尺寸a、b的關(guān)系為______。9.傳輸線的輸入阻抗Zi與終端負(fù)載ZL及傳輸線長(zhǎng)度l的關(guān)系為______。10.匹配負(fù)載是指______的負(fù)載。三、簡(jiǎn)答題（總共5題，每題6分）1.簡(jiǎn)述矢量場(chǎng)的散度和旋度的物理意義。2.說(shuō)明靜電場(chǎng)高斯定理的應(yīng)用步驟。3.解釋電介質(zhì)極化的概念，并說(shuō)明極化的種類。4.簡(jiǎn)述均勻平面電磁波的特點(diǎn)。5.說(shuō)明矩形波導(dǎo)中傳輸電磁波的條件。四、計(jì)算題（總共2題，每題15分）1.已知真空中有一點(diǎn)電荷Q=2×10??C，求距該點(diǎn)電荷r=1m處的電場(chǎng)強(qiáng)度E。2.一均勻平面電磁波在無(wú)損耗媒質(zhì)（εr=4，μr=1）中傳播，其電場(chǎng)強(qiáng)度表達(dá)式為E=E0e?j(ωt-βz)ax，已知ω=10?πrad/s，求：（1）相速vp、波長(zhǎng)λ和波數(shù)β；（2）磁場(chǎng)強(qiáng)度H的表達(dá)式。五、分析題（1題，20分）如圖所示，為一矩形波導(dǎo)，其尺寸為a×b。設(shè)波導(dǎo)中傳輸TE10模電磁波，已知波導(dǎo)內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E=E0sin(πx/a)e?j(ωt-βz)ay。（1）求磁場(chǎng)強(qiáng)度H的表達(dá)式；（2）計(jì)算波導(dǎo)的截止波長(zhǎng)λc；（3）說(shuō)明TE10模電磁波在波導(dǎo)中的傳播特性。答案：一、1.C2.A3.A4.B5.A6.A7.C8.C9.A10.C二、1.矢量場(chǎng)通過(guò)閉合曲面的通量，矢量場(chǎng)沿閉合路徑的環(huán)流2.保守，為零3.∮E·dS=Q/ε0，有源4.電子位移極化，離子位移極化，取向極化5.η，垂直6.ω/√(με)，2π/β7.全反射8.2√(a2+b2)9.Zi=Z0(ZL+jZ0tanβl)/(Z0+jZLtanβl)10.使傳輸線終端反射系數(shù)為零三、1.矢量場(chǎng)的散度表示矢量場(chǎng)中某點(diǎn)處通量對(duì)體積的變化率，反映了矢量場(chǎng)的源分布情況；矢量場(chǎng)的旋度表示矢量場(chǎng)中某點(diǎn)處環(huán)流對(duì)面積的變化率，反映了矢量場(chǎng)的漩渦源分布情況。2.應(yīng)用步驟：首先根據(jù)電荷分布的對(duì)稱性選取合適的高斯面，然后計(jì)算通過(guò)高斯面的電通量，最后利用高斯定理求出高斯面內(nèi)的總電荷量，從而得到電場(chǎng)強(qiáng)度。3.電介質(zhì)極化是指電介質(zhì)在電場(chǎng)作用下，其內(nèi)部的束縛電荷發(fā)生位移或轉(zhuǎn)向，形成電偶極矩的現(xiàn)象。極化種類有電子位移極化、離子位移極化和取向極化。4.均勻平面電磁波的特點(diǎn)：電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁場(chǎng)強(qiáng)度H在空間相互垂直，且都與傳播方向垂直；電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁場(chǎng)強(qiáng)度H的振幅不變；相速vp與頻率無(wú)關(guān)；是橫電磁波（TEM波）。5.矩形波導(dǎo)中傳輸電磁波的條件是工作頻率f大于截止頻率fc，即f>fc，其中fc與波導(dǎo)尺寸有關(guān)。四、1.根據(jù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度公式E=kQ/r2，k=9×10?N·m2/C2，可得E=9×10?×2×10??/12=1.8×10?N/C。2.（1）vp=ω/√(με)=ω/√(μ0ε0εr)=c/√εr=3×10?/√4=1.5×10?m/s，λ=vp/f=2πvp/ω=2π×1.5×10?/10?π=3m，β=ω/vp=10?π/1.5×10?=2π/3rad/m。（2）H=(1/η)e?j(ωt-βz)az×E，η=√(μ/ε)=√(μ0μr/ε0εr)=√(μr/εr)×η0=√(1/4)×120π=60π，所以H=(1/60π)E0sin(πx/a)e?j(ωt-βz)az。五、（1）根據(jù)麥克斯韋方程組的旋度方程，由E=E0sin(πx/a)e?j(ωt-βz)ay可得H=(1/η)e?j(ωt-βz)az×E=(E0/η)sin(πx/a)e?j(ωt-βz)ax，其中η