2017-2021年（5年）北京高考物理真題分類匯編：靜電場和恒定電流

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2017-2021年北京高考物理真題分類匯編之靜電場和恒定電流

一．選擇題（共6小題）

1．（2020?北京）如圖所示，理想變壓器原線圈接在u＝Umsin（ωt+φ）的交流電源上，副線圈接三個阻值相同的電阻R，不計電表內(nèi)電阻影響。閉合開關(guān)S后（）

A．電流表A2的示數(shù)減小 B．電壓表V1的示數(shù)減小

C．電壓表V2的示數(shù)不變 D．電流表A1的示數(shù)不變

2．（2020?北京）圖甲表示某金屬絲的電阻R隨攝氏溫度t變化的情況。把這段金屬絲與電池、電流表串聯(lián)起來（圖乙），用這段金屬絲做測溫探頭，把電流表的刻度改為相應的溫度刻度，就得到了一個簡易溫度計。下列說法正確的是（）

A．tA應標在電流較大的刻度上，且溫度與電流是線性關(guān)系

B．tA應標在電流較大的刻度上，且溫度與電流是非線性關(guān)系

C．tB應標在電流較大的刻度上，且溫度與電流是線性關(guān)系

D．tB應標在電流較大的刻度上，且溫度與電流是非線性關(guān)系

3．（2021?北京）如圖所示的平面內(nèi)，有靜止的等量異號點電荷，M、N兩點關(guān)于兩電荷連線對稱，M、P兩點關(guān)于兩電荷連線的中垂線對稱。下列說法正確的是（）

A．M點的場強比P點的場強大

B．M點的電勢比N點的電勢高

C．N點的場強與P點的場強相同

D．電子在M點的電勢能比在P點的電勢能大

4．（2020?北京）真空中某點電荷的等勢面示意如圖，圖中相鄰等勢面間電勢差相等。下列說法正確的是（）

A．該點電荷一定為正電荷

B．P點的場強一定比Q點的場強大

C．P點電勢一定比Q點電勢低

D．正檢驗電荷在P點比在Q點的電勢能大

5．（2019?北京）如圖所示，a、b兩點位于以負點電荷﹣Q（Q＞0）為球心的球面上，c點在球面外，則（）

A．a(chǎn)點場強的大小比b點大 B．b點場強的大小比c點小

C．a(chǎn)點電勢比b點高 D．b點電勢比c點低

6．（2018?北京）研究與平行板電容器電容有關(guān)因素的實驗裝置如圖所示。下列說法正確的是（）

A．實驗前，只用帶電玻璃棒與電容器a板接觸，能使電容器帶電

B．實驗中，只將電容器b板向上平移，靜電計指針的張角變小

C．實驗中，只在極板間插入有機玻璃板，靜電計指針的張角變大

D．實驗中，只增加極板帶電量，靜電計指針的張角變大，表明電容增大

二．計算題（共2小題）

7．（2018?北京）如圖1所示，用電動勢為E、內(nèi)阻為r的電源，向滑動變阻器R供電。改變變阻器R的阻值，路端電壓U與電流I均隨之變化。

（1）以U為縱坐標，I為橫坐標，在圖2中畫出變阻器阻值R變化過程中U﹣I圖象的示意圖，并說明U﹣I圖象與兩坐標軸交點的物理意義。

（2）a．請在圖2畫好的U﹣I關(guān)系圖線上任取一點，畫出帶網(wǎng)格的圖形，以其面積表示此時電源的輸出功率；

b．請推導該電源對外電路能夠輸出的最大電功率及條件。

（3）請寫出電源電動勢定義式，并結(jié)合能量守恒定律證明：電源電動勢在數(shù)值上等于內(nèi)、外電路電勢降落之和。

8．（2017?北京）如圖所示，長l＝1m的輕質(zhì)細繩上端固定，下端連接一個可視為質(zhì)點的帶電小球，小球靜止在水平向右的勻強電場中，繩與豎直方向的夾角θ＝37°．已知小球所帶電荷量q＝1.0×10﹣6C，勻強電場的場強E＝3.0×103N/C，取重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8．求：

（1）小球所受電場力F的大小。

（2）小球的質(zhì)量m。

（3）將電場撤去，小球回到最低點時速度v的大小。

2017-2021年北京高考物理真題分類匯編之靜電場和恒定電流

參考答案與試題解析

一．選擇題（共6小題）

1．（2020?北京）如圖所示，理想變壓器原線圈接在u＝Umsin（ωt+φ）的交流電源上，副線圈接三個阻值相同的電阻R，不計電表內(nèi)電阻影響。閉合開關(guān)S后（）

A．電流表A2的示數(shù)減小 B．電壓表V1的示數(shù)減小

C．電壓表V2的示數(shù)不變 D．電流表A1的示數(shù)不變

【考點】變壓器的構(gòu)造和原理；閉合電路的歐姆定律．

【專題】應用題；定量思想；推理法；交流電專題；推理能力．

【分析】變壓器的動態(tài)分析問題和閉合電路中的動態(tài)分析類似，可以根據(jù)閉合開關(guān)S后，確定出總電路的電阻的變化，進而可以確定總電路的電流的變化的情況，再根據(jù)電壓不變，來分析其他的元件的電流和電壓的變化的情況。

【解答】解：ABC、因開關(guān)S閉合時，副線圈電路的總的電阻減小，由于變壓器的匝數(shù)比和輸入的電壓都不變，所以輸出的電壓也不變，即V1示數(shù)不變，但因總電阻減小，則電流增大，因干路中電阻R分壓增大，所以電壓表V2示數(shù)變小，電流表的示數(shù)為：IA2＝，故電流表A2的示數(shù)減小，故A正確，BC錯誤；

D、開關(guān)S閉合時，總的電阻減小，所以電路的總電流I2要變大，根據(jù)＝，可知IA1變大，電流表A1示數(shù)要變大，故D錯誤；

故選：A。

【點評】對于電路的動態(tài)變化的分析，總的原則就是由部分電路的變化確定總電路的變化的情況，再確定其他的電路的變化的情況，即先部分后整體再部分的方法。注意變壓器輸出電壓由輸入電壓決定，而輸入功率由輸出功率決定。

2．（2020?北京）圖甲表示某金屬絲的電阻R隨攝氏溫度t變化的情況。把這段金屬絲與電池、電流表串聯(lián)起來（圖乙），用這段金屬絲做測溫探頭，把電流表的刻度改為相應的溫度刻度，就得到了一個簡易溫度計。下列說法正確的是（）

A．tA應標在電流較大的刻度上，且溫度與電流是線性關(guān)系

B．tA應標在電流較大的刻度上，且溫度與電流是非線性關(guān)系

C．tB應標在電流較大的刻度上，且溫度與電流是線性關(guān)系

D．tB應標在電流較大的刻度上，且溫度與電流是非線性關(guān)系

【考點】閉合電路的歐姆定律．

【專題】比較思想；圖析法；恒定電流專題；推理能力．

【分析】由甲圖讀出溫度與電阻的關(guān)系，再由閉合電路歐姆定律得出電流與電阻的關(guān)系，從而得到溫度與電阻的關(guān)系，即可分析電阻溫度計的溫度刻度情況。

【解答】解：AB、由甲圖可知，tA點對應的電阻阻值較小，由閉合電路歐姆定律知對應電路中的電流較大，由圖甲得：

R＝R0+kt

由閉合電路歐姆定律得：I＝

聯(lián)立解得：t＝﹣，可知，溫度與電流是非線性關(guān)系，故A錯誤，B正確；

CD、同理，tB應標在電流較小的刻度上，且溫度與電流是非線性關(guān)系，故CD錯誤。

故選：B。

【點評】本題考查閉合電路歐姆定律，要注意根據(jù)圖象列式進行分析，明確題目中給出的信息，再結(jié)合閉合電路歐姆定律進行分析即可得出結(jié)論。

3．（2021?北京）如圖所示的平面內(nèi)，有靜止的等量異號點電荷，M、N兩點關(guān)于兩電荷連線對稱，M、P兩點關(guān)于兩電荷連線的中垂線對稱。下列說法正確的是（）

A．M點的場強比P點的場強大

B．M點的電勢比N點的電勢高

C．N點的場強與P點的場強相同

D．電子在M點的電勢能比在P點的電勢能大

【考點】點電荷的電場．

【專題】常規(guī)題型；參照思想；電場力與電勢的性質(zhì)專題；理解能力．

【分析】沿電場線方向電勢逐漸減小，根據(jù)正負電荷所形成的電場圖像分析。

【解答】解：A：如圖所示M點和P點電場線的疏密程度相同，M和P點電場強度大小相同，故A錯誤；

B：M點和N點到正負電荷的距離都相同，它們位于同一個等勢面上，電勢相同，故B錯誤；

C：如上圖所示MNP三點電場線疏密程度，場強大小相同，其中N點和P點的方向相同，故C正確；

D：沿電場線方向電勢逐漸減小，M點電勢大于P點電勢，電子帶負電，負電荷在電勢越低的地方電勢能越大，故電子在P點電勢能大于M點電勢能；故D錯誤；

故選：C。

【點評】熟悉等量同種電荷和異種電荷形成的電場圖像以及電勢圖像對做題有較大幫助。

4．（2020?北京）真空中某點電荷的等勢面示意如圖，圖中相鄰等勢面間電勢差相等。下列說法正確的是（）

A．該點電荷一定為正電荷

B．P點的場強一定比Q點的場強大

C．P點電勢一定比Q點電勢低

D．正檢驗電荷在P點比在Q點的電勢能大

【考點】電勢能與電場力做功；等勢面．

【專題】定性思想；推理法；電場力與電勢的性質(zhì)專題；推理能力．

【分析】根據(jù)順著電場線電勢逐漸降低從而判斷電場線的方向，以此判斷點電荷的電性；根據(jù)等勢面的疏密程度分析場強的大??；正電荷電勢越高，電勢能越大。

【解答】解：ACD、由于題中P、Q兩點的電勢的大小關(guān)系不確定，所以無法確定電場線的方向，則沒有辦法確定點電荷的電性，正檢驗電荷在P、Q兩點的電勢能的大小也無法確定，故ACD錯誤；

B、根據(jù)等勢面的疏密程度可知，P點的電場強度大于Q點的電場強度，故B正確。

故選：B。

【點評】解決該題的關(guān)鍵是掌握點電荷的電性的判斷方法，知道等勢面的疏密程度反映了電場強度的大小。

5．（2019?北京）如圖所示，a、b兩點位于以負點電荷﹣Q（Q＞0）為球心的球面上，c點在球面外，則（）

A．a(chǎn)點場強的大小比b點大 B．b點場強的大小比c點小

C．a(chǎn)點電勢比b點高 D．b點電勢比c點低

【考點】電勢；電場強度與電場力．

【專題】定性思想；推理法；電場力與電勢的性質(zhì)專題；理解能力．

【分析】根據(jù)點電荷電場強度的計算公式E＝判斷電場強度的大??；根據(jù)沿電場線方向電勢降低分析電勢高低。

【解答】解：AB、根據(jù)點電荷電場強度的計算公式E＝可知，a點場強的大小和b點電場強度大小相等，b點場強的大小比c點大，故AB錯誤；

CD、a、b在以負點電荷為球心的同一球面上，即在同一等勢面上，故a點電勢和b點電勢相等，根據(jù)沿電場線方向電勢降低可得b點電勢比c點低，故C錯誤、D正確。

故選：D。

【點評】本題主要是考查電場強度大小的判斷和電勢高低的判斷，掌握電場強度的計算公式和電勢高低的判斷方法是關(guān)鍵。

6．（2018?北京）研究與平行板電容器電容有關(guān)因素的實驗裝置如圖所示。下列說法正確的是（）

A．實驗前，只用帶電玻璃棒與電容器a板接觸，能使電容器帶電

B．實驗中，只將電容器b板向上平移，靜電計指針的張角變小

C．實驗中，只在極板間插入有機玻璃板，靜電計指針的張角變大

D．實驗中，只增加極板帶電量，靜電計指針的張角變大，表明電容增大

【考點】電容器的動態(tài)分析．

【專題】定性思想；推理法；電容器專題．

【分析】靜電計指針的張角反應電容器兩端間電勢差的變化，抓住電容器帶電量不變，根據(jù)C＝，判定電容的變化，再依據(jù)U＝，判斷電勢差的變化，從而即可求解。

【解答】解：A、由電容器帶電量是某一極板的電量，再結(jié)合靜電感應原理，可知，只用帶電玻璃棒與電容器a板接觸，即能使電容器帶電，故A正確；

B、將b板向上平移，正對面積減小，根據(jù)C＝，電容減小，根據(jù)U＝，Q不變，則電勢差增大，張角變大，故B錯誤。

C、在極板之間插入有機玻璃板，根據(jù)C＝，電容增大，根據(jù)U＝，Q不變，則電勢差減小，張角變小，故C錯誤。

D、在實驗中，只增加極板帶電量，根據(jù)C＝，電容C不變，根據(jù)U＝，則電勢差增大，張角變大，故D錯誤。

故選：A。

【點評】解決本題的關(guān)鍵掌握電容器的動態(tài)分析，電容器與電源斷開，電量保持不變，電容器始終與電源相連，電容器兩端間的電勢差不變，同時理解電容器帶電量的含義。

二．計算題（共2小題）

7．（2018?北京）如圖1所示，用電動勢為E、內(nèi)阻為r的電源，向滑動變阻器R供電。改變變阻器R的阻值，路端電壓U與電流I均隨之變化。

（1）以U為縱坐標，I為橫坐標，在圖2中畫出變阻器阻值R變化過程中U﹣I圖象的示意圖，并說明U﹣I圖象與兩坐標軸交點的物理意義。

（2）a．請在圖2畫好的U﹣I關(guān)系圖線上任取一點，畫出帶網(wǎng)格的圖形，以其面積表示此時電源的輸出功率；

b．請推導該電源對外電路能夠輸出的最大電功率及條件。

（3）請寫出電源電動勢定義式，并結(jié)合能量守恒定律證明：電源電動勢在數(shù)值上等于內(nèi)、外電路電勢降落之和。

【考點】閉合電路的歐姆定律；電功、電功率．

【專題】計算題；定量思想；方程法；恒定電流專題．

【分析】（1）根據(jù)閉合電路的歐姆定律得到U﹣I表達式，再畫出圖象；根據(jù)表達式分析圖象與兩坐標軸交點的物理意義；

（2）根據(jù)P＝UI畫出圖象，根據(jù)閉合電路的歐姆定律結(jié)合電功率的計算公式求解最大輸出功率；

（3）電動勢的定義式為E＝；根據(jù)能量守恒定律證明電源電動勢在數(shù)值上等于內(nèi)、外電路電勢降落之和。

【解答】解：（1）根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得E＝U+Ir，解得U＝E﹣Ir，

畫出的U﹣I圖象如圖所示；

圖象與縱坐標的坐標值為電源電動勢，與橫軸交點表示短路電流；

（2）a、如圖中網(wǎng)格圖形所示；

b、電路中的電流強度為I＝

輸出電功率P＝I2R＝（）2R＝

當R＝即R＝r時輸出功率最大，最大電功率Pm＝；

（3）電動勢的定義式為E＝，

根據(jù)能量守恒，在圖1中，非靜電力做的功W產(chǎn)生的電能等于外電路和內(nèi)電路產(chǎn)生的電熱，

即：W＝I2rt+I2Rt，

所以EIt＝U內(nèi)It+U外It，

解得E＝U內(nèi)+U外。

答：（1）U﹣I圖象如圖所示；圖象與縱坐標的坐標值為電源電動勢，與橫軸交點表示短路電流；

（2）a、如圖中網(wǎng)格圖形所示；b、R＝r時輸出功率最大，最大電功率Pm＝；

（3）電源電動勢定義式E＝；證明見解析。

【點評】本題主要是考查閉合電路歐姆定律和電功率的計算，能夠推導出U﹣I關(guān)系式是畫出圖象的關(guān)鍵；知道電源最大輸出功率的條件。

8．（2017?北京）如圖所示，長l＝1m的輕質(zhì)細繩上端固定，下端連接一個可視為質(zhì)點的帶電小球，小球靜止在水平向右的勻強電場中，繩與豎直方向的夾角θ＝37°．已知小球所帶電荷量q＝1.0×