06 单元综合提升 电磁感应与电磁波初步-【金版新学案】2024-2025学年高中物理必修第三册同步课堂高效讲义教师用书（人教版2019）

单元综合提升 电磁感应与电磁波初步 (多选)(2023·福建高考)地球本身是一个大磁体，其磁场分布示意图如图所示。学术界对于地磁场的形成机制尚无共识。一种理论认为地磁场主要源于地表电荷随地球自转产生的环形电流。基于此理论，下列判断正确的是(　　 ) A．地表电荷为负电荷 B．环形电流方向与地球自转方向相同 C．若地表电荷的电量增加，则地磁场强度增大 D．若地球自转角速度减小，则地磁场强度增大 答案：AC 解析：根据磁场方向结合右手螺旋定则可知，环形电流方向与地球自转方向相反，则地表电荷为负电荷，故A正确，B错误；若地表电荷的电量增加，则等效电流增大，地磁场强度增大，故C正确；若地球自转角速度减小，则等效电流减小，地磁场强度减小，故D错误。 　鲁科版必修第三册P146·【科学书屋】 地磁场 地球本身是一个大磁体，它的N极位于地理南极附近，S极位于地理北极附近(如图)。在地磁两极，磁针竖直指向地面；在赤道上，磁针水平指示南北。磁针 学生用书第146页 指示南北是一种近似的说法，小磁针的指向与地理正南正北方向之间的夹角称为磁偏角。对于地球磁性的成因，目前仍没有确定的说法，部分科学家认为是由地核中熔化了的金属(铁和镍)的环流引起的。 　关于地磁场的特点，在高中物理教科书各种版本中都做了介绍，要求学生掌握地磁场的分布特点以及用安培分子电流假设分析地磁场的产生，2023年福建高考试题从地球的自转分析地磁场的形成，并考查了磁感应强度与地球带电量和自转角速度的关系，试题源于教材，且高于教材。 (多选)(2022·全国乙卷)安装适当的软件后，利用智能手机中的磁传感器可以测量磁感应强度B。如图，在手机上建立直角坐标系，手机显示屏所在平面为xOy面。某同学在某地对地磁场进行了四次测量，每次测量时y轴指向不同方向而z轴正向保持竖直向上。根据表中测量结果可推知(　　 ) 测量序号 Bx/μT By/μT Bz/μT 1 0 21 －45 2 0 －20 －46 3 21 0 －45 4 －21 0 －45 A．测量地点位于南半球 B．当地的地磁场大小约为50 μT C．第2次测量时y轴正向指向南方 D．第3次测量时y轴正向指向东方 答案：BC 解析：地磁南极大致在地理北极附近，地磁北极大致在地理南极附近，如图所示。由表中z轴数据可看出z轴的磁场竖直向下，则测量地点应位于北半球，A错误；磁感应强度为矢量，由表格可看出此处的磁感应强度大致为B＝，计算可得B ≈ 50 μT，B正确；由选项A可知测量地在北半球，而北半球地磁场指向北方斜向下，第2次测量时By<0，故y轴指向南方，第3次测量时Bx>0，故x轴指向北方，y轴指向西方，C正确，D错误。 　鲁科版必修第三册P146·【DIS实验室】 测量磁场中各点的磁感应强度 利用磁感应强度传感器、数据采集器和计算机，可测量磁场中各点的磁感应强度大小。 如图所示，将条形磁铁放在坐标纸上，勾画磁铁轮廓，并在坐标轴上确定测量点。用连接在数据采集器和计算机上的磁感应强度传感器测量各点的磁感应强度。分析条形磁铁周围的磁感应强度的大小分布，对照条形磁铁的磁感线分布，你能得出什么结论？ 　磁感应强度的测量可以有多种方法，2022年全国乙卷高考试题考查了用手机测量磁感应强度，并考查了磁感应强度的叠加计算，考查知识点较全面。试题源于教材情境，进一步考查其他知识，因此理解实验方法和物理概念是解答高考试题的关键。 (2021·全国甲卷)两足够长直导线均折成直角，按图示方式放置在同一平面内，EO与O′Q在一条直线上，PO′与OF在一条直线上，两导线相互绝缘，通有相等的电流I，电流方向如图所示。若一根无限长直导线通过电流I时，所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强 学生用书第147页 度大小为B，则图中与导线距离均为d的M、N两点处的磁感应强度大小分别为(　　) A．B、0 B．0、2B C．2B、2B D．B、B 答案：B 解析：两直角导线可以等效为如图所示的两直导线，由安培定则可知，两直导线在M处的磁感应强度方向分别为垂直纸面向里、垂直纸面向外，故M处的磁感应强度大小为零；两直导线在N处的磁感应强度方向均垂直纸面向里，故N处的磁感应强度大小为2B。综上分析可知B正确。 　教科版必修第三册P124·T2 两根通电直导线M和N都垂直于纸面放置，通过的电流I1和I2大小相等而方向相反，如图所示。P点是纸面内距离M、N相等的一点，这两个电流产生的磁场在P点的磁感强度分别为B1和B2，请在图上画出表示B1和B2的箭头，以及它们的合矢量B的箭头。 　磁感应强度是矢量，叠加时满足平行四边形定则，磁感应强度的叠加计算是近几年高考的热点。教科版必修第三册P124·T2和2021年全国甲卷高考试题均考查了通电直导线产生的磁场的叠加，考查目的相同。 (2021·浙江1月选考)如图所示是通有恒定电流的环形线圈和螺线管的磁感线分布图。若通电螺线管是密绕的，下列说法正确的是(　　) A．电流越大，内部的磁场越接近匀强磁场 B．螺线管越长，内部的磁场越接近匀强磁场 C．螺线管直径越大，内部的磁场越接近匀强磁场 D．磁感线画得越密，内部的磁场越接近匀强磁场 答案：B 解析：根据螺线管内部的磁感线分布可知，在螺线管内部，越接近中心位置，磁感线分布越均匀，越接近两端，磁感线越不均匀，可知螺线管越长，内部的磁场越接近匀强磁场，故选B。 　人教版必修第三册P106－P·107安培定则 　通电直导线、通电圆环、通电螺线管的磁场分布特点是学习磁场的基础，要求学生熟练掌握安培定则的应用，掌握电流磁场的分布特点。2021年浙江1月选考试题便是对学生掌握程度的考查，是教材内容在高考中的再现。 易错题1.(多选)下列说法正确的是(　　) A．磁场中某点的磁感应强度可这样测定：把一小段通电导线放在该点时，受到的磁场力F与导线的长度L、通过的电流I的乘积的比值B＝，即该点的磁感应强度 B．通电导线在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零 C．磁感应强度B＝只是定义式，它的大小取决于场源及磁场中的位置，与F、I、L以及通电导线在磁场中的方向无关 D．磁场是客观存在的 答案：CD 解析：A项考查的是磁感应强度的定义，只有当通电导线与磁场方向垂直时才有B＝，A错误；B项中，当通电导线与磁场平行时，不受磁场力，此时，磁感应强度可能不为零，B错误；C选项中，B＝是磁感应强度的定义式，磁场强弱取决于场源及磁场中的位置，C正确；磁场与电场一样，都是客观存在的，D正确。 学生用书第148页 [易错分析]　有的同学只记住了磁感应强度的公式，却忽视了公式的适用条件，B＝为磁感应强度的定义式，B与F、I、L无比例关系。解决方法是要理解磁感应强度的决定因素和公式的适用条件。磁场在某位置的磁感应强度与通过导线的电流大小、导线的长短无关，与导线是否受磁场力以及磁场力的大小也无关。即使不放入通电导线，磁感应强度也照样存在，故不能说B与F成正比或B与IL成反比。 易错题2.如图所示，在匀强磁场中有两条平行金属轨道，金属轨道的右侧通过导线连接，轨道上有等长的两根金属棒ab和cd，它们以相同的速度匀速运动，则(　　) A．断开开关S，ab中有感应电流 B．闭合开关S，ab中有感应电流 C．无论断开还是闭合S，ab中都有感应电流 D．无论断开还是闭合S，ab中都无感应电流 答案：B 解析：两根金属棒ab和cd以相同的速度匀速运动，若断开开关S，穿过两根金属棒与导轨构成的回路的磁通量无变化，则回路中无感应电流，选项A、C错误；若闭合开关S，穿过两根金属棒与导轨构成的回路的磁通量发生变化，则回路中有感应电流，选项B正确，D错误。 [易错分析]　此题容易错选D项，原因是没搞清电路结构，寻找闭合电路出错。解题关键是掌握产生感应电流的条件，认清闭合电路的组成，不能盲目地乱套结论得出答案。 易错题3.(2024·江苏东台市高二上学期期末)如图所示，在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中(图中未画出)，相距为l的两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置。两导线均通有方向垂直于纸面向里、大小相等的电流时，纸面内与两导线距离均为l的a点处磁感应强度为零。b点与a点关于PQ连线对称。下列说法正确的是(　　) A．匀强磁场的方向平行于PQ向右 B．P的电流在a点处产生的磁场的磁感应强度大小为 C．将P中的电流方向反向，PQ连线中点处的磁场方向垂直PQ向上 D．将Q中的电流方向反向时，b点处产生的磁场的磁感应强度大小为B0 答案：D 解析：对a点的磁场分析如图甲所示，设P 和Q在a点产生的磁场的磁感应强度大小均为B，当P和Q中的电流都垂直于纸面向里时，根据安培定则可知，P在a点产生的磁场的磁感应强度方向为水平向右偏下30°， Q在a点产生的磁场的磁感应强度方向为水平向右偏上30°，由矢量的平行四边形法则可知两者在a点产生的合磁场的磁感应强度大小为B′＝B，方向水平向右，所以匀强磁场的方向为水平向左，因a点的磁感应强度大小为零，则B＝B0，解得B＝B0，故A、B错误；将P中的电流方向反向，P、Q在PQ连线中点处产生的磁场大小相等，方向垂直PQ向上，匀强磁场水平向左，所以PQ连线中点处的磁场方向为斜向左上方，故C错误；将Q中的电流方向反向时，P在b点处产生的磁场的磁感应强度方向为水平向左偏下30°， Q在b点处产生的磁场的磁感应强度方向为水平向右偏下30°，如图乙所示，根据平行四边形定则可得b点处产生的磁场的磁感应强度为Bb＝＝B0，故D正确。 [易错分析]　判断电流产生的磁场方向用安培定则，在解答磁场叠加问题时判断每个电流产生的磁场是解题关键，有部分同学不会判断电流产生的磁场，或受电荷电场的影响，画错磁场方向，从而出现错解。 学科网（北京）股份有限公司 $$