Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Электромагнитные поля и волны.-3

.pdf
Скачиваний:
29
Добавлен:
05.02.2023
Размер:
2.38 Mб
Скачать

11

1.30. Укажите значение grad1 + ϕ2 ) .

ОТВЕТЫ:

1.

gradϕ1 + gradϕ2 ,

2.

ϕ2 × gradϕ1 + ϕ1 × gradϕ2 ,

3. gradϕ1 × gradϕ2

4.

ϕ1 × gradϕ1 + ϕ2 × gradϕ2 ,

5.

gradϕ1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

gradϕ2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.31. В электрическом поле точечного заряда

 

 

 

q

 

 

 

 

 

построена

 

 

 

 

 

 

 

 

E =

×ε × r 2

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

сфера с центром в месте расположения заряда и радиусом

R = 10см. Как

 

 

 

 

 

 

 

 

 

через сферу,

 

 

 

 

изменится

поток

вектора E

если ее

радиус

уменьшить в

два раза?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОТВЕТЫ:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

Не изменится,

2. Уменьшится в 2 раза,

3.

Уменьшится

в 4 раза

4.

Увеличится в 2 раза,

5.

Увеличится в 2 раза.

 

 

 

 

 

 

 

 

1.32.

Укажите

 

символический

 

определитель

векторного

произведения

 

 

[a ´ b ].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОТВЕТЫ:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

a

 

 

a

 

 

 

 

a

 

a

 

a

 

 

 

a

 

b

R

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

y

 

z

 

 

 

x

y

z

 

 

x

x

 

 

 

 

 

 

 

R

 

R

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

R

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

0

 

0

 

 

 

b b

 

b

 

 

 

a

 

b

 

0

 

 

 

 

 

 

 

x

 

y

 

z

 

 

 

y

 

 

 

y

y

y

 

 

 

 

 

1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

 

 

x

 

 

 

z

 

3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b b

 

 

b

 

 

 

R

0

R

0

R

0

 

a

 

 

 

 

R

0

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

x

y

z

 

 

z

b z

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

R

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

0

 

R

0

R

0

 

 

 

x

0

 

y0

 

z 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

y

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

a

x

 

a

y

a

z

 

 

5.

bx

 

by

 

bz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ax

 

ay

 

az

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

bx

 

by

bz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= [

 

 

 

], где

 

-постоянный

1.33. Вычислить

дивергенцию вектора

 

 

 

 

 

 

,

 

b

 

A

r

b

вектор,

 

радиус-вектор.

r

ОТВЕТЫ:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

 

 

 

 

 

, 2. 0 ,

3. − 3

 

 

 

 

 

, 4.

 

 

 

 

 

 

 

, 5. - 2

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

b

b

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.34. Что представляет собой градиент скалярной функции ϕ?

ОТВЕТЫ:

1.Вектор направление, которого соответствует максимальному изменению функции ϕ,

2.Вектор направление, которого соответствует минимальному изменению функции ϕ,

3.Вектор направление, которого соответствует касательной к поверхности уровня

4.Скаляр, равный скорости изменения функции ϕ в направлении наибольшего изменения.

5.Скаляр равный скорости изменения функции ϕ в направлении

наименьшего изменения

 

 

 

 

 

 

R

 

R

]]?

1.35. Чему равно двойное векторное произведение [a

´ [b ´ c

ОТВЕТЫ:

 

 

 

 

 

 

 

1.

R R

R R

R R

R R

3.

R R R R

 

 

R R R R

(b a)c

− (ca)b , 2.

a(b c ) − (ac )b ,

a(b c ) − c (ab ) , 4.

b (ac ) − a(cb ) ,

5.

RR

R R

 

 

 

 

 

 

 

b (ac) − c(ab )

 

 

 

 

 

 

 

1.36. Укажите выражение градиента в символическом виде.

ОТВЕТЫ:

1. gradϕ = ϕÑ , 2. gradϕ = Ñϕ , 3. gradϕ = [Ñϕ ]

 

 

13

 

4.

gradϕ = [ϕÑ], 5.

gradϕ = Ñ

∂ϕ

 

 

 

n

1.37. Какое из приведенных полей является потенциальным?

 

 

= (x 2 + y 2 )×

 

 

 

 

 

 

= x

 

; 3)

 

 

 

 

 

 

1)

 

 

;

 

2)

 

 

C

= yi

+ zk ;

A

i

 

B

j

ОТВЕТЫ:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

 

; 2.

 

;

3.

 

; 4. Все поля потенциальны 5. Ни одно из

 

A

B

C

полей не является потенциальным.

1.38. Дан вектор

H

= xi y 2

j

+ z

k

. Пользуясь теорией Стокса, найти

циркуляцию вектора по контуру L , показанном на рисунке.

ОТВЕТЫ:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

0

 

 

 

 

 

Z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

− 2

1

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

2

 

 

 

 

 

 

 

1

5.

− 1

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

Y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.39. Укажите выражение градиента скалярной функции ϕ в декартовой системе координат.

ОТВЕТЫ:

1.

R

 

 

∂ϕ

R

 

∂ϕ

 

 

R

 

∂ϕ

 

 

R

 

∂ϕ

 

R

∂ϕ

 

R

 

∂ϕ

gradϕ = x

0

y

+ y

0

z

 

+ z

0

x

,

2. gradϕ = x

0

 

y

+ y0

x

+ z

0

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

∂ϕ

 

R

∂ϕ

 

R

 

∂ϕ

 

 

R

∂ϕ

 

R

∂ϕ

 

R

∂ϕ

 

3.

gradϕ = x

0

 

x

+ y0

 

y + z

0

z ,

4.

gradϕ = x

0 x

+ y

0 z

+ z

0 y

 

5.

R

 

 

 

∂ϕ

 

R

 

∂ϕ

 

 

R

 

∂ϕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

gradϕ = x

0

 

z

 

+ y

0

 

x

+ z

0

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.40. Найдите уравнения силовых линий вектора

 

 

 

 

14

 

 

=(x / r3 ) i + (y / r3 ) j

+ (z / r3 ) k .

 

E

ОТВЕТЫ:

 

 

1. x/y=C1

z/y=C2 ,

2. x×y=C2 z×y=C2 , 3. x-y=C1 z-y=C2

 

4. x+y=C1

z+y=C2

 

1.41.

Определить циркуляцию вектора

H

=x i -z j +y k

по контуру,

указанному на рисунке. Какой из ответов верен?

 

ОТВЕТЫ:

1.0;

2.1;

3.-1;

4.-2;

5.2.

1.42. Укажите определение скалярного поля.

Ответы:

Z

2

1

Y 1

X

1.Совокупность линейно изменяющихся значений заданной скалярной функции

2.Совокупность значений некоторой скалярной функции, отнесенных к семейству параллельных плоскостей.

3.Множество значений скалярной функции

4.Совокупность значений некоторой скалярной величины, отнесенных к каждой точке пространства.

5.Совокупность точек в пространстве с одинаковыми значениями скалярных величин.

1.43. Вычислить дивергенцию вектора A = r , где r -радиус-вектор.

Ответы:

1) 2;

15

2)3;

3)4;

4)1;

5)5

44. Представьте в декартовой системе координат скалярное произведение

R

двух векторов ab .

Ответы:

 

 

 

R

= axby + aybz + azbx

 

 

 

 

 

 

 

1) ab

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

= axbz + aybxz + azby

 

 

 

 

 

 

2) ab

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

= axbx + ayby + azbz

 

 

 

 

 

 

3) ab

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

= axbx + ayby + azby

 

 

 

 

 

 

4) ab

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

R

b

R

0a

b

 

R

0a b

5)

ab

= x0a

+ y

y

+ z

 

 

 

 

 

 

x x

 

y

 

 

z

z

45. Cколько из приведённых полей являются потенциальными ?

 

 

=

 

;

 

 

=x2 i +y2 j ;

 

 

=y2 i -x2 j ;

 

 

= y k , где

 

-радиус-вектор.

 

A

B

 

C

D

 

r

 

r

Ответы:

1)Одно поле

2)Два поля

3)Три поля

4)Четыре поля

5)Ни одно поле не потенциально.

46. Чему равен grad (ϕ1ϕ2 )?

Ответы:

1.grad 1ϕ2 ) = ϕ1gradϕ2 + ϕ2 gradϕ1

2.grad 1ϕ2 ) = ϕ1gradϕ1 + ϕ2 gradϕ2

16

 

 

 

R

0

∂ϕ

3.

grad (ϕ ϕ

 

) = n

1

2

 

∂ϕ2

1

 

 

 

 

 

 

 

4.grad1ϕ2 ) = 2ϕ1gradϕ2

5.grad 1ϕ2 ) = ϕ1 gradϕ2 + ϕ2 gradϕ1

47. Укажите значение gradF(ϕ )

 

ОТВЕТЫ:

1)

∂ ϕ

gradϕ

 

n

2) F (ϕ )gradϕ

3)

F (ϕ ) + gradϕ

4) F (ϕ )

 

gradϕ

 

 

 

 

5)

F (ϕ ) gradϕ

∂ϕ

48. Какое из приведенных полей является потенциальным?

A = 2z j ; B = 8 y 2 k ; C = 3z 2 i ;

ОТВЕТЫ:

1.A ;

2.B ;

3.C ;

4.A иB ;

5.Ни одно поле не является потенциальным

49. Чему равна циркуляция вектора A = 5x j по контуру L , показанному

на рисунке?

 

 

ОТВЕТЫ:

Z

 

 

 

 

3

Y

X

3

17

1)− 45 ;

2)45

3.0 ;

4)15 ;

5)− 1.

50. Чему равна дивергенция однородного поля, если

 

= ai + b

 

 

 

,

 

A

j

+ ck

где

a, b, c = const .

ОТВЕТЫ:

1)3 ;

2)0 ;

3)a + b + c ;

4)a 2 + b2 + c 2 ;

5)6.

51. Найти дивергенцию вектора E = [i[jr]]. .

ОТВЕТЫ:

1) 0 ;

2)1;

3)2 ;

4)− 1;

5)− 2 .

52. Каково представление Ñϕ в прямоугольных координатах?

ОТВЕТЫ:

 

 

 

 

 

 

R

 

∂ϕ

R

 

∂ϕ

R

 

∂ϕ

1)

x

0

y

+ y

0

z

+ z

0

x

 

 

 

 

 

 

18

 

R

 

∂ϕ

R

 

∂ϕ

R

 

∂ϕ

2)

x

0

z

+ y

0

x

+ z

0

y

 

 

 

 

 

 

yR0 ∂ϕ

3) y

 

R

 

∂ϕ

 

 

 

 

R

 

∂ϕ

 

R

 

∂ϕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4)

x

0

x

+ y

0

y

+ z

0

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

53. В каком случае поток вектора

 

 

равен нулю?

 

A

 

1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

 

 

 

 

 

3.

 

 

4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОТВЕТЫ:

1.

2.

3.

4.

54. Если бесконечная металлическая плоскость одинаково нагрета, а над нею расположен воздух, то, каково будет семейство поверхностей одинаковой температуры в воздухе?

ОТВЕТЫ:

1.Параллельные плоскости

2.Вертикальные плоскости относительно металлической

3.Сферы концентрические

4.Эллипсоиды софокусные

5.Совокупность сфер и плоскостей

55. Вычислить циркуляцию вектора A = − y 2 i + x 2 j по контуру L ,

изображенному на рисунке.

Y

 

L

 

 

 

 

 

ОТВЕТЫ:

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

0

 

 

 

 

Z

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19

2)− 1

3)2

4)1

5)− 2

56. Как расположены векторы gradϕ относительно поверхностей

ϕ = const ?

ОТВЕТЫ:

1.По нормали

2.По касательной

3.Под углом 30 градусов

4. Под углом 45 градусов

5.Под углом 60 градусов

57. Дан вектор

A

= xi + z

j

+ z

k

. Определить поток вектора

A

через

поверхность сферы

 

радиусом R = 1м с центром в начале координат.

ОТВЕТЫ:

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

4.4 π

3

5.0

58. Какое из приведенных полей является соленоидальным?

B

= x 2 i + y 2

j

;

A

=

r

;

C

= yi + x

j

+ z

k

;

ОТВЕТЫ:

1) Поле A

2)Поле B

3)Поле C

20

4)Все поля соленоидальны

5)Ни одно из полей не является соленоидальным

59. Сколько из приведенных ниже соотношений ошибочны?

1)

R

R

2)divrotbdV = 0;

R

R

Hdl

= rotHds;

3}Dds = divDdv;

 

 

s

v

s

v

4) rotgradϑdv = 0;

R

 

 

5)rotHds = 0

 

 

V

 

 

S

 

 

Ответы:

1)Ошибочно одно соотношение.

2)Два.

3)Три.

4)Четыре

5)Все соотношения верны.

60. Вычислить циркуляцию вектора.

R R

A = 5i + 7 j

по контуру L

Ответы:

1)0,

2)2.

3)-2.

4)12.

5)-12

z

1

y

1

L

x

 

R R RR

R

R

]

61. Определить дивергенцию вектора B = j (rj )y + [[r

× k ]× i

Ответы:

 

 

 

1)

0;

 

 

 

2)

–2y;

 

 

 

3)

-y;

 

 

 

4)

2y;

 

 

 

5)

2y+2z.