第3章 电磁场与电磁波初步 单元综合提升-【金版新学案】2025-2026学年高中物理必修第三册同步课堂高效讲义配套课件（教科版）

该高中物理课件系统梳理了电磁场与电磁波初步的核心知识，通过概念梳理构建网络，将磁场（磁感线、磁通量、磁感应强度）、电磁感应现象、电磁波理论及能量量子化等知识点串联，形成“磁场性质-电磁感应-电磁波传播”的逻辑脉络。 其亮点在于采用“教考衔接-易错辨析-分层检测”策略，如结合2021浙江选考真题分析螺线管磁场特点，通过易错辨析强化磁感应强度公式适用条件等科学思维，单元检测卷涵盖选择、计算等题型。这种设计培养学生模型建构与科学推理能力，助力分层复习，教师可精准把握学情提升复习效率。

单元综合提升 　　　　 第三章　电磁场与电磁波初步 概念梳理 构建网络 1 教考衔接 明确考向 2 易错辨析 强化落实 3 单元检测卷 4 内容索引 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 概念梳理 构建网络 返回 返回 教考衔接 明确考向 返回 (2021·浙江1月选考)如图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 √ 根据螺线管内部的磁感线分布可知，在螺线管的内部，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。 衔接教材本题考查了环形电流和通电螺线管产生的磁场的特点，在教材第117页用铁屑模拟了通电金属环和螺线管的磁场情况。 衔接分析2021浙江1月选考试题以通电的环形线圈和螺线管的磁感线分布图为素材，创设了磁感线分布特点的问题情境，本题相对比较容易，但也考查了学生的模型建构能力。 针对练1. (2025·江苏扬州高二学业考试)如图所示，圆环中通逆时针方向电流，位于圆环圆心处的小磁针静止时N极指向为 A．水平向右 B．竖直向下 C．垂直纸面向里 D．垂直纸面向外 √ 根据题意，由安培定则可知，环形电流内部的磁场方向为垂直纸面向外，则圆环圆心处的小磁针静止时N极指向为垂直纸面向外。故选D。 针对练2.(2025·山东枣庄高二统考期末)在探究通电线圈产生磁场的实验中，有一位同学画出了一组如图所示的小磁针状态，同组的同学发现其中小磁针的N极指向有多处错误，请帮忙找出小磁针的N极指向正确的是 A．a B．b　　 C．c D．d √ 根据右手螺旋定则可知，通电线圈的左端相当于条形磁铁的N极，通电线圈的右端相当于条形磁铁的S极，小磁针的N极指向与所在处的磁场方向相同，则a处小磁针的N极向左；b处小磁针的N极向右；c处小磁针的N极向左；d处小磁针的N极向左。故D正确。 (2020·浙江7月选考)特高压直流输电是国家重点能源工程。如图所示，两根等高、相互平行的水平长直导线分别通有方向相同的电流I1和I2，I1＞I2。a、b、c三点连线与两根导线等高并垂直，b点位于两根导线间的中点，a、c两点与b点距离相等，d点位于b点正下方。不考虑地磁场的影响，则 A．b点处的磁感应强度大小为0 B．d点处的磁感应强度大小为0 C．a点处的磁感应强度方向竖直向下 D．c点处的磁感应强度方向竖直向下 √ 把实际情境转化为如图所示的结构示意图。根 据安培定则可知两通电导线在b点产生的磁场方 向相反，根据电流在周围产生磁场的特点，可知 B1＞B2，A错误；根据安培定则及电流在周围产 生磁场的特点，可画出d点处的磁感应强度为B1′和B2′，如图所示，由平行四边形定则可知合磁感应强度不为0，B错误；同理，两通电导线在a点产生磁场的磁感应强度为B1″和B2″，如图所示，故a点的合磁感应强度方向竖直向下，C正确；两通电导线在c点产生磁场的磁感应强度为B1″′ 和B2″′ ，如图所示，故c点的合磁感应强度方向竖直向上，D错误。 衔接教材本题考查两平行导线产生磁场的叠加问题，在教材第124页第2题考查了两平行导线在P点产生的磁感应强度的大小和方向，与此类似。 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。 衔接分析2020浙江7月考试题以电流大小不同的两平行导线产生的磁场为素材，创设了磁感应强度的叠加问题，是一道中档题，创设了磁感线分布特点的问题情境，本题相对比较容易，但也考查了学生的模型建构能力和科学推理能力。 针对练1. (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 √ 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，两直导线分别在M处的磁感应强度方向为垂直纸面向里、垂直纸面向外，故M处的磁感应强度为零；两直导线在N处的磁感应强度方向均垂直纸面向里，故N处的磁感应强度为2B；综上分析可知B正确。 针对练2. (多选)(2023·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 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 √ √ 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 返回 表格中的Bz数据都是负的，表明Bz方向竖直向下，则测量地点位于北半球，A错误；当地的磁感应强度为两个方向磁感应强度的矢量和，大小约为50 μT，B正确；当地的磁感应强度的水平分量指向北方，第二次测量时By为负值，表明此次测量时y轴正向指向南方，C正确；第3次测量时Bx为正值，表明此次测量时x轴正向指向北方，此时y轴正向指向西方，D错误。 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 易错辨析 强化落实 返回 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 √ √ 只有当通电导线与磁场方向垂直时才有B＝ ，A错误；当通电导线与磁场平行时，不受磁场力，此时的磁感应强度不一定为零，B错误；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。 易错分析 有的同学只记住了磁感应强度的公式，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。 2．一根长为0.1 m、电流为1 A的通电导线，在磁场中某处受到的磁场力大小为0.4 N，则该处的磁感应强度 A．等于4 T B．大于或等于4 T C．小于或等于4 T D．可能为零 √ 当通电导线与磁场垂直时，磁感应强度有最小值，有F＝BIL＝B×1 A×0.1 m＝0.4 N，解得B＝4 T，故该处的磁感应强度一定大于或等于4 T，故B正确。 易错分析 公式B＝ 中的磁感应强度B，属于利用比值定义法定义的物理量，即B与F、I、L均没有关系，它是由磁场本身决定的；F＝BIL是决定式，即公式中F的大小由B、I、L共同决定，B＝ 、F＝BIL这两个式子成立的条件必须是通电导线电流方向与磁场方向相互垂直，有些同学经常会忽略这一条件，从而出错。 3．(2025·福建邵武期中)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 √ 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 没搞清电路结构，寻找闭合回路出错，造成错选D。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。 返回 单 元 检 测 卷 返回 1. (2025·广东汕头高二统考期末)奥斯特实验是科学历史上的经典实验，它的价值在于直接证实了 A．任何导线周围均存在磁场 B．电流周围有磁场 C．地磁场的存在 D．地磁场的方向 √ 奥斯特实验发现通电直导线下方的小磁针发生了偏转，其价值在于直接证实了电流周围会产生磁场。故选B。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 √ 2.如图所示的磁场中垂直磁场放置两个面积相同的闭合线圈S1(左)、S2(右)，由图可知穿过线圈S1、S2的磁通量大小关系正确的是 A．穿过线圈S1的磁通量比较大 B．穿过线圈S2的磁通量比较大 C．穿过线圈S1、S2的磁通量一样大 D．不能比较 穿过线圈S1的磁感线条数多，故穿过线圈S1的磁通量比较大。故选A。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 √ 3．(2025·安徽合肥一中高二上学期期末)某智能手机中有多种传感器，其中包括磁传感器，安装合适的软件后，利用手机中的磁传感器可以测量磁感应强度。地磁场的磁感线分布如图(a)所示。小明为了测量当地的地磁场，在手机上建立直角坐标系，如图(b)所示，手机显示屏所在平面为xOy平面。某次测量手机水平放置，z轴正方向竖直向上，测出以下数据Bx＝50 μT、By＝0、Bz＝0。根据测量结果可以推断 A．测量地点位于北半球 B．测量地点位于赤道 C．y轴正方向指向南方 D．当地的地磁场大小约为50 μT 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 地磁场可以看成一巨大的“条形磁铁”，地磁场的N极在地球的南极附近，地磁场的S极在地球的北极附近。在赤道上地磁场的磁感线是平行于地面的，所以，测量地点在赤道，且y轴正方向指向西方，故A、C错误，B正确；测量点的磁场大小是三个方向的磁场的合成，所以测量地点的磁场大小为B＝ ＝50 μT，故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 √ 4．(2025·四川绵阳高二统考期末)将一个面积为8×10－2m2的单匝线圈，放在磁感应强度为B＝0.04 T的匀强磁场中，当线圈平面与磁场方向成60°的夹角时，穿过线圈的磁通量为 A．0 B．1.6×10－3 Wb C．1.6 ×10－3 Wb D．3.2×10－3 Wb 根据磁通量的定义式可知，穿过线圈的磁通量为Φ＝BSsin60°，解得Φ＝1.6 ×10－3 Wb。故选C。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 √ 5. (2025·四川南充高二统考期末)如图所示，通有恒定电流的直导线竖直放置，和导线在同一平面有矩形闭合导线圈abcd，线圈ab边平行于直导线，当线圈做下面几种运动时，线圈中不会产生感应电流的是 A．线圈ab边平行于直导线向上移动 B．线圈ab边垂直于直导线向右移动 C．线圈以ab边为轴，cd边向纸里的方向转动90°角 D．线圈以ad边为轴，bc边向纸里的方向转动90°角 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 线圈ab边平行于直导线向上移动， 穿过线圈的磁通量不变，不会产生感应电流，故A正确；线圈ab边垂直于直导线向右移动， 穿过线圈的磁通量减小，会产生感应电流，故B错误；线圈以ab边为轴，cd边向纸里的方向转动90°角，穿过线圈的磁通量减小，会产生感应电流，故C错误；线圈以ad边为轴，bc边向纸里的方向转动90°角，穿过线圈的磁通量减小，会产生感应电流，故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 √ 6.如图所示，a、b两个单匝线圈用同样的导线制成。a、b的半径分别为r和2r，圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则下列说法正确的是 A．穿过a、b两线圈的磁通量之比为1∶2 B．穿过a、b两线圈的磁通量之比为1∶4 C．a、b两线圈的电阻大小之比为1∶2 D．a、b两线圈的电阻大小之比为1∶4 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 √ 7．通电长直导线在其周围空间某点处产生磁场的磁感应强度大小为B＝k(k为常量，I为导线中的电流，r为该点到长直导线的距离)。如图所示，两根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于θ＝37°的直角三角形的顶点a、b处，其中a处导线电流大小为I、方向如图所示，此时c处磁感应强度方向平行于ab向右，sin 37°＝0.6，则b处导线中电流的大小和方向为 A．I，垂直纸面向外 B．I，垂直纸面向里 C．2I，垂直纸面向外 D．2I，垂直纸面向里 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 如图，由安培定则知a处导线在c处产生的磁场的磁感应强度方向为由c指向b，大小为B1，所以b处的电流方向必须是垂直纸面向里，这样b处导线在c处产生的磁场的磁感应强度方向是由a指向c，大小为B2，最终使c处的磁感应强度方向平行于ab向右，大小为B3。设顶点a、c距离为L，由题知B1＝k 。 设b处电流为Ib，则根据矢量叠加原理可知B2＝ ＝k ，解得Ib＝I。故选B。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 √ √ 8．(2025·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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 根据右手螺旋定则可知，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。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 9．下列关于电磁波的说法，正确的是 A．电磁波在真空中的速度为3×108 m/s B．无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线均属于电磁波 C．手机既可接收电磁波，又可发射电磁波 D．电磁波不能传播能量 √ √ √ 电磁波在真空中的速度等于光速，c＝3×108 m/s，选项A正确；根据电磁波谱的知识可知，无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线均属于电磁波，选项B正确；手机既可接收电磁波，又可发射电磁波，选项C正确；电磁波不但能传播信息，还能传播能量，选项D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 √ √ 10.如图所示，三角形线框ABC与长直导线MN彼此绝缘，AB∥MN，且线框被导线分成面积相等的两部分，当导线中通有由N到M的恒定电流I时，下列说法正确的是 A．穿过三角形线框的磁通量为0 B．穿过三角形线框的磁通量一定不为0 C．穿过三角形线框的磁通量可能为0 D．导线MN向左移动少许，穿过三角形线框的磁通量可能为0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 根据安培定则可知穿过线框右侧的磁场向里、穿过左侧的磁场向外。但通电导线MN左侧的线框部分比右侧部分处的磁感应强度大，根据磁通量概念可知穿过左侧部分的磁通量大于右侧的，则穿过线框的磁通量不为0，导线MN向左移动少许可能使两侧的磁通量等大反向、合磁通量为0，选项B、D正确，A、C错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 11．(6分)如图为研究电磁感应现象的实验装置，部分导线已连接。 (1)请用笔画线代替导线将实验器材连接起来构成实验电路图，要求移动滑动变阻器滑片时灵敏电流计指针发生偏转。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 探究电磁感应现象实验电路分两部分，要使原线圈产生磁场必须对其通电，故电源、开关、滑动变阻器、原线圈组成闭合电路，灵敏电流计与副线圈组成另一个闭合电路。实验电路图如图所示。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 (2)在实验过程中灵敏电流计指针发生偏转时，A、B两个线圈中______(选填“A”或“B”)线圈相当于电源。 B 由上述分析可知，B线圈相当于电源。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 12．(8分)连长l＝10 cm的正方形线框，固定在匀强磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，如图所示，磁感应强度随时间变化的规律为B＝2＋3t(T)，则第3 s内穿过线圈的磁通量的变化量ΔΦ为多少？ 答案：3×10－2 Wb 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 第3 s内就是从2 s末到3 s末，所以2 s末时磁感应强度为B1＝(2＋3×2) T＝8 T 3 s末时的磁感应强度为B2＝(2＋3×3) T＝11 T 所以ΔΦ＝ΔBS＝(11－8)×(10×10－2)2 Wb＝3×10－2 Wb。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 13. (8分)三根平行的长直导线垂直放置在一个等腰直角三角形的三个顶点上，且每根导线中电流的方向如图所示，现若使每根通电导线在斜边中点O处产生的磁感应强度大小均为B，则O点实际磁感应强度的大小和方向如何？ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 根据安培定则可知，I1和I3在O点处产生的磁感应强度方向相同，I2在O点处产生的磁感应强度方向与它们垂直，如图所示。O点实际磁感应强 度的大小B0＝ ＝ B，方向在三角形所在平面内且与斜边夹角为θ，tan θ＝ ＝2。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 14. (10分)如图所示，用特制的弹簧测力计将单匝线框悬挂在匀强磁场中，线框长为10 cm，宽为2 cm(引出线a、b可与电源相接)，线框平面与磁场垂直，线框通电前弹簧测力计的示数为0.1 N。通以1.6 A电流后，弹簧测力计的示数为0.11 N，试求： (1)磁场的磁感应强度的大小； 答案：0.312 5 T 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 由题意可知，通电后，弹簧测力计的示数变大，其差值为0.11 N－0.1 N＝0.01 N，则可知，线框所受磁场力的方向竖直向下，大小为0.01 N。 由B＝ 可知磁场的磁感应强度B＝ ＝ T＝0.312 5 T。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 (2)如果通电后线框在磁场中的长度为5 cm，穿过线框的磁通量的大小。 答案：3.125×10－4 Wb 通电线框在磁场中的长度为5 cm，则由Φ＝BS可知，穿过线框的磁通量为Φ＝BS＝0.312 5×2×10－2×5×10－2 Wb＝3.125×10－4 Wb。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 15. (10分)如图所示，框架面积为S，框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，求： (1)穿过平面的磁通量为多少？ 答案：BS 根据磁通量的定义知，穿过平面的磁通量为Φ1＝BS。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 (2)若使框架绕OO′转过60°角，则穿过线框平面的磁通量为多少？穿过线框平面的磁通量变化量为多少？ 答案： BS　 － BS 转过60°角后穿过线框平面的磁通量为Φ2＝BS⊥＝BS·cos 60°＝ BS 磁通量的变化量为ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－ BS。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 16. (12分)如图所示，在边长为2l的正方形区域内存在着磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，有一边长为l的正方形导线框沿垂直磁场的方向以速度v匀速通过磁场区域，从ab边刚进入磁场时开始计时(t＝0)。 (1)指出哪些时间段内有感应电流产生； 答案：0～　 ～ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 线框进入磁场的过程，在0～ 时间段内穿过线框垂直纸面向里的磁通量均匀增加，Φ＝Blvt，有感应电流产生，当t＝ 时，Φm＝Bl2，线框完全进入磁场。在磁场中运动的过程，在 ～ 时间段内穿过线框的磁通量不变，无感应电流产生。线框离开磁场的过程，在 ～ 时间段内穿过线框垂直纸面向里的磁通量均匀减少，有感应电流产生。当t＝ 时，线框完全穿出磁场，Φ＝0。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 (2)画出磁通量随时间变化的图像。 由(1)分析可得磁通量随时间变化的图像如图所示。 返回 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 谢 谢 观 看 ！ 第三章 　电磁场与电磁波初步 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 由图可知，线圈与磁场垂直，则穿过线圈的磁通量为Φ＝BS，则穿过a、 b两线圈的磁通量之比为1∶1，故A、B错误；根据电阻定律R＝ρ＝ρ，可得＝＝，故C正确，D错误。 $