浙江大学 春夏学期《电磁场与电磁波》期末考试试卷及答案

浙江大学20 16 –20 17 学年 春夏 学期

《 电磁场与电磁波 》课程期末考试试卷

课程号： _11120010___，开课学院：___信电系___ 考试试卷：√A卷、B卷（请在选定项上打√）

考试形式：闭、√开卷（请在选定项上打√），允许带___课本___入场 考试日期： 2017 年 6 月 26 日,考试时间： 120 分钟

诚信考试，沉着应考，杜绝违纪。

考生姓名： 学号： 所属院系： _ 题序 得分 评卷人 一 二 三 死 五 总 分 一、 单项选择题(每小题2分，共40分) 1. 电偶极子的远区辐射场是（C）。

A. 非均匀平面波 B.均匀平面波 C.非均匀球面波 D.均匀球面波 2.有关导电介质中传播的电磁波，错误的描述是（B） A.场幅度随传播距离增加按指数衰减 B.电场与磁场同相位

C.有色散现象 D.良导体中电磁波的趋肤深度随频率按1/f变化

3. 两个同频同方向传播的极化方向相互垂直的线极化波，如果（ D ），则合成的波一定是椭圆极化波。

A．两者的相位差不为0和π B．两者振幅不同 C．两者的相位差不为±π/2 D．同时满足A和B 4. 有关复介电常数的描述正确的是（A）

A. 实数部分代表位移电流的贡献，它不能引起电磁波功率的耗散；虚数部分是传导电流的贡献，它引起能量耗散。

B. 实数部分代表传导电流的贡献，它不能引起电磁波功率的耗散；虚数部分是位移电流的贡献，它引起能量耗散。

1

C. 实数部分代表位移电流的贡献，它引起电磁波功率的耗散；虚数部分是传导电流的贡献，它不能引起能量耗散。

D. 实数部分代表传导电流的贡献，它引起电磁波功率的耗散；虚数部分是位移电流的贡献，它不能引起能量耗散。

5. 有关天线增益和天线方向性的描述，不正确的是（B）

A．天线增益考虑了天线材料中的欧姆损耗，而天线方向性则没有； B．天线增益是馈入天线电磁信号的放大倍数，方向性是指波束的指向方向； C．方向图主瓣越窄，副瓣越小，天线方向性就越大，天线增益也越高 D．天线方向性和增益都表示了天线把输入功率集中辐射的程度 6. 下面的说法不正确的是（C）

A. 相速是指信号恒定相位点的移动速度 B. 在导电媒质中，相速与频率有关

C. 相速代表信号的能量传播的速度 D. 群速是指信号包络上恒定相位点的移动速度 7. 在不同介质分界面上电场强度的法向分量和切向分量分别是（B）

A．都是连续的 B. 不连续的；连续的 C. 连续的；不连续的 D．都不连续 8. z=0是空气(???0)与介质(?2?3?0)的分界面，若已知空气中的电场强度E1?3x0?3z0，则介质中的电场强度应为（C）。

A.E2?3x0?9z0 B. E2?x0?3z0 C. E2?3x0?z0 D.E2?9x0?3z0

9. 截面尺寸为a?b(b

A.0???a B.2b???2a C.a???2a D.2a??

10. 长度为l的传输线将负载连接到振荡频率为f的正弦电压源，假定线路上的波速为2?108m/s，对于以下情况，可以忽略传输线影响的是（A） A. l=20cm, f=10kHz B. l=50km, f=600Hz C. l=20cm, f=300MHz D. l=1mm, f=100GHz 11. 有关光纤的数值孔径描述不正确的是（A ）

A．数值孔径较大光纤传输带宽较大 B. 数值孔径较大光纤聚光能力较强

C. 数值孔径较大光纤模间色散较大 D. 数值孔径较大纤芯和包层相对折射率差较大 12. 下面对于趋肤效应的说法错误的是（D）

A. 趋肤深度是指波进入到导体内，幅度衰减为导体表面幅度的1/e处的深度

2

B.媒质导电性越好，趋肤深度越小。 C. 频率越高，趋肤深度越小。

D.媒质导电性越好，波在媒质中的衰减越慢。

13.一传输线其终端反射系数为0.2，则驻波系数为（B）

A.1 B.1.5 C.2 D.2.5 14.E(r)和H(r)分别是电场和磁场的复矢量形式，则时间平均坡印廷矢量为：( A ) A.

11Re[E(r)?H?(r)] B. Re[E(r)?H(r)] 22C.Re[E(r)?H(r)] D.Re[E(r)?H?(r)]

15.传输线特征阻抗为50?，电压为U(z)?10e?jkz?5ejkz，则电流 I(z) 为（D）： A. 0.1e?jkz?0.2ejkz B. 0.1e?jkz?0.2ejkz C.0.2e?jkz?0.1ejkz D. 0.2e?jkz?0.1ejkz

16.均匀平面波由介质垂直入射到理想导体表面时，产生全反射，入射波与反射波叠加将形成驻波，其电场强度的波节位置和磁场的波节位置（B）

A．相同 B.相差λ/4 C.相差λ/2 D.相差λ

17. 有一个二单元天线阵，两个单元为线天线，沿z轴排列，相隔距离为d，天线的激励幅度相同，相位差为?，哪种情况下，沿z轴的辐射为零（C） A. ???2,d??2 B. ???,d??2 C. ???2,d??4 D. ???,d??4

18.一段传输线，其中电压驻波系数恒定为?，沿线各参考面上能出现的最大电纳为（B）。

?2?1?2?1?2?1?2?1A、? B、? C、? D、 ?

2?2???19. 矩形波导管边长分别为a、b（已知），内填相对介电常数为4的介质，该波导管能传播的电磁波最大真空波长为（C）。

A.2a B. 2b C.4a D.4b

20. 若抛物面天线直径为2m，有效面积为1.6m2，工作频率为6GHz，则天线增益为（A）。 A. 39dB B.66dB C. 33dB D.78dB

二、 一余弦平面电磁波垂直向下传播，由空气射到海面，已知在空气中的波长为600米，海水中的电导率??1S/m、?r?80，?r?1。试求波透入海水中后的波长、相速、相位常数与波阻抗。（15分）

3

解：平面波的工作频率f为：

f?c?air3?108??0.5（兆赫） 600?1??450?100 ??2??5?105?80?1?10?936?由此可知，海水对该工作频率呈现良导体性质，所以应用波在良导体传播时的公式。在海水中的波长与相速为：

?sea?2?2????2?2 5?72??5?10?4??10?1?4.48（米）

2?2??5?105vp?? ?7??4??10?12??2.24?106（米/秒）

相移常数、波阻抗分别为：

k????22??5?105?4??10?7?1? 2?1.4（弧度/米）

??2??5?105?4??10?7????1.99（欧）

?1三、频率f?50MHz的正弦均匀平面波在?1??0,?1?6?0,?1?0的电介质中沿+z方向传播，在z=0处入射到?2??0,?2?2.5?0,?2?0的另一种电介质。设该波是x方向的直线极化波，在z=0处的电场振幅值为10mV/m。（15分） 试求：（1）入射波的电场、磁场和平均坡印廷矢量；（5分） （2）反射波的电场、磁场和平均坡印廷矢量；（5分） （3）透射波的电场、磁场和平均坡印廷矢量。（5分）

解：求媒质1中的波参数。 传播常数

jk1?j?1?j??1?1?j2??50?1066?0?0?j2.57rad/m

波阻抗

4

?1??0?1??153.91? ?16?0求媒质2中的波参数。 传播常数

jk2?j?2?j??2?2?j2??50?1062.5?0?0?j1.66rad/m

波阻抗

?2??0?2??238.44? ?22.5?0由此得出分界面上的反射系数和透射系数

??T??2??1238.44?153.91??0.215

?2??1238.44?153.912?22?238.44??1.215

?2??1238.44?153.91（1）入射波

???j?1zE1?x0Emle?x010e?j2.57zmV/m ?H1?1?1??j?1zz0?x0Emle?y010?j2.57ze153.91

?y064.97?10?3e?j2.57zmA/mS?av1?

1??*?Re?E?H11??21?j2.57z?3j2.57z??Re?x10e?y64.97?10e 00??2?z0324.86?10?3mW/m2（2）反射波

??j?1zj2.57zj2.57zE1?x0Eme?x0.215?10e?x2.15emV/m 100?H1?1?1?j?1z??z0?x0Em??1e1?y02.15ej2.57z?A/m?153.91

??y013.97?10?3ej2.57mA/m

1??*?x02.15ej2.57z???y013.97?10?3ej2.57z???S??Re?E?H?av111??? 2???z015.02?10?3mW/m2（3）透射波

E2?x0Em2e?j?2z?x01.215?10e?j1.66z?x012.15e?j1.66zmV/m

5