电动力学第三版试题及其答案C

电动力学(C)试卷试卷 一、填空题（每空 2 分，共 32 分） 一、填空题（每空一、填空题（每空 2 2 分，共分，共 3232 分）分） 1、已知矢径r，则×r=0 0。 2、已知矢量A和标量，则(A)   A A 。 3、一定频率ω的电磁波在导体内传播时，形式上引入导体的“复电容率”为     i    。    A 4、在迅变电磁场中，引入矢势A和标势，则E= = E   , t  B= =B A。  d  5、麦克斯韦方程组的积分形式  Edl  BdS 、 L dt S  d   L Hdl  I dt  S DdS 、   DdS q 、  B  dS  0 。 SS  6、电磁场的能流密度为 S=S S =E E×H H 。  7、欧姆定律的微分形式为 j E 。 8、相对论的基本原理为相对性原理，光速不变原 理。，。 9、事件 A (x1,y1,z1,t1) 和事件 B (x2,y2,z2,t2) 的间隔为s = 2 s2 c2(t 2  t 1 )2 (x 2  x 1 )2 (y 2  y 1 )2 (z 2  z 1 )2 。   D 10、位移电流的表达式为 jD 。 t 1、× 2、√ 3、√ 4、√ 5、√ 6、√ 7、√ 8、√ 9、√ 10、× 二、判断题（每题二、判断题（每题 2 2 分，共分，共 2020 分）分）  1、由B  0 j可知，周围电流不但对该点的磁感应强度有贡献，而且对该点磁感应强度的旋度 有贡献。 （ F）  2、矢势A沿任意闭合回路的环流量等于通过以该回路为边界的任一曲面的磁通量。 （ T） 3、电磁波在波导管内传播时，其电磁波可以是横电波，也可以是横磁波。 （ T） 4、任何相互作用都是以有限的速度传播的。 （ T） 5、由 j  0可知，稳定电流场是无源场。 。 （ T） 6、如果两事件在某一惯性系中是同时同地发生的，在其他任何惯性系中它们必同时发生。 （T） 7、平面电磁波的电矢量和磁矢量为同相位。 （ T）   8、E、D、B、H四个物理量中只有E、B为描述场的基本物理量。 （ T）  9、由于B  A，虽然矢势A不同，但可以描述同一个磁场。 （ T ）  2  2 10、电磁波的亥姆霍兹方程 E  k E 0适用于任何形式的电磁波。 （ F） 三、证明题（每题三、证明题（每题 9 9 分，共分，共 1818 分）分） 1、利用算符的矢量性和微分性，证明 式中r为矢径，k、E0为常矢量。        [E 0 sin(kr)]kE 0 cos(kr)   2、已知平面电磁波的电场强度E  E 0 sin(zt) j，求证此平面电磁波的磁场强度为 c  E 0  B sin(zt)i cc 四、计算题（每题四、计算题（每题 1010 分，共分，共 3030 分）分）   i(k  r  t) i(krt) 1、迅变场中，已知A  A 0e ,  0e ，求电磁场的E和B。 2、一星球距地球 5 光年，它与地球保持相对静止，一个宇航员在一年内到达该星球（用相对于火箭 静止的时钟观测） ，试求火箭相对地球的速度。  3、在均匀外场E0中置入一半径为R0的导体球，导体球和地面保持电势差 0，求空间电势的分布。 电动力学试题（C）答案 一、填空题（每空 2 分，共 32 分） 1、 0 0  2、 AA 3、    i     A 4、E   ， B   A t  d  d  BdSHdl  IDdS  L  SLS dtdt   DdS qB  dS  0 5、 Edl    SS 6、S S =E E×H H  7、j E 8、相对性原理，光速不变原理。 9、s  c (t 2  t 1 )  (x 2  x 1 )  (y 2  y 1 )  (z 2  z 1 ) 222222   D 10、jD  t 二、判断题（每题 2 分，共 20 分） 1、× 2、√ 3、√ 4、√ 5、√ 6、√ 7、√ 8、√ 9、√ 10、× 三、证明题（每题 9 分，共 18 分） 1、 证明：      [E 0 sin(kr)]  [sin(kr)]E 0    sin(kr)E 0     cos(kr)(kr)E 0  kE 0 cos(kr) 2、证明:   B 由麦克斯韦方程E   ，而 t  i   E x 0   j  y E y  k  z 0    E 0 cos(zt)i cc E y   E y  k  i xz  所以   B  E 0 cos( z t)dti cc  E 0    sin(zt)i cc 四、计算题（每题 10 分，共 30 分） 1、 解：   A E   t     i(k  r i(krt)  0e  A 0e t) t  i(k  r  i(k  r  t) ik 0e iA 0e t)  B   A    A 0e i(krt)   i(k  r  ikA 0e t) 2、解：宇航员测得星球距地球l（光年）为 l  l 0 火箭通过该距离所用的时间为 v2 1 2c 2lc t vv v2v2 1 2  c25c2 25c2 25v2 v2 v  0.98c l 0 1v 2 3、解： 建立球坐标系，原点在球心，z 轴E沿方向，求解空间为RR，由于场具有轴对称性，电势 满足拉普拉斯方程 其解为 由①式得: 当n =0时 当n =1时 当n≠0,1时 得 由②式得: 当n =0时 当n =1时 由上两式解得: 得 20 （R  R 0 ）   (An B n n R  Rn1 )P n (cos ） n0 边值关系为：  R  E 0Rcos  0  RR0  0   A n 0 R P n (cos) E 0 Rcos 0 n0 A 0  0 A 1  E 0 A n  0   0 E 0 Rcos  B n n1 P n (cos) n2 R  0 E 0 R 0 cos  B n Rn1 P n (cos) 0 n0 0  0