2017-2021年（5年）北京高考物理真题分类汇编：静电场和恒定电流.docx

2017-2021年北京高考物理真题分类汇编之静电场和恒定电流一选择题（共6小题）1（2020北京）如图所示，理想变压器原线圈接在uUmsin（t+）的交流电源上，副线圈接三个阻值相同的电阻R，不计电表内电阻影响。闭合开关S后（）A电流表A2的示数减小B电压表V1的示数减小C电压表V2的示数不变D电流表A1的示数不变2（2020北京）图甲表示某金属丝的电阻R随摄氏温度t变化的情况。把这段金属丝与电池、电流表串联起来（图乙），用这段金属丝做测温探头，把电流表的刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简易温度计。下列说法正确的是（）AtA应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是线性关系BtA应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是非线性关系CtB应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是线性关系DtB应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是非线性关系3（2021北京）如图所示的平面内，有静止的等量异号点电荷，M、N两点关于两电荷连线对称，M、P两点关于两电荷连线的中垂线对称。下列说法正确的是（）AM点的场强比P点的场强大BM点的电势比N点的电势高CN点的场强与P点的场强相同D电子在M点的电势能比在P点的电势能大4（2020北京）真空中某点电荷的等势面示意如图，图中相邻等势面间电势差相等。下列说法正确的是（）A该点电荷一定为正电荷BP点的场强一定比Q点的场强大CP点电势一定比Q点电势低D正检验电荷在P点比在Q点的电势能大5（2019北京）如图所示，a、b两点位于以负点电荷Q（Q0）为球心的球面上，c点在球面外，则（）Aa点场强的大小比b点大Bb点场强的大小比c点小Ca点电势比b点高Db点电势比c点低6（2018北京）研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示。下列说法正确的是（）A实验前，只用带电玻璃棒与电容器a板接触，能使电容器带电B实验中，只将电容器b板向上平移，静电计指针的张角变小C实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大D实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大二计算题（共2小题）7（2018北京）如图1所示，用电动势为E、内阻为r的电源，向滑动变阻器R供电。改变变阻器R的阻值，路端电压U与电流I均随之变化。（1）以U为纵坐标，I为横坐标，在图2中画出变阻器阻值R变化过程中UI图象的示意图，并说明UI图象与两坐标轴交点的物理意义。（2）a请在图2画好的UI关系图线上任取一点，画出带网格的图形，以其面积表示此时电源的输出功率；b请推导该电源对外电路能够输出的最大电功率及条件。（3）请写出电源电动势定义式，并结合能量守恒定律证明：电源电动势在数值上等于内、外电路电势降落之和。8（2017北京）如图所示，长l1m的轻质细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角37°已知小球所带电荷量q1.0×106C，匀强电场的场强E3.0×103N/C，取重力加速度g10m/s2，sin37°0.6，cos37°0.8求：（1）小球所受电场力F的大小。（2）小球的质量m。（3）将电场撤去，小球回到最低点时速度v的大小。2017-2021年北京高考物理真题分类汇编之静电场和恒定电流参考答案与试题解析一选择题（共6小题）1（2020北京）如图所示，理想变压器原线圈接在uUmsin（t+）的交流电源上，副线圈接三个阻值相同的电阻R，不计电表内电阻影响。闭合开关S后（）A电流表A2的示数减小B电压表V1的示数减小C电压表V2的示数不变D电流表A1的示数不变【考点】变压器的构造和原理；闭合电路的欧姆定律【专题】应用题；定量思想；推理法；交流电专题；推理能力【分析】变压器的动态分析问题和闭合电路中的动态分析类似，可以根据闭合开关S后，确定出总电路的电阻的变化，进而可以确定总电路的电流的变化的情况，再根据电压不变，来分析其他的元件的电流和电压的变化的情况。【解答】解：ABC、因开关S闭合时，副线圈电路的总的电阻减小，由于变压器的匝数比和输入的电压都不变，所以输出的电压也不变，即V1示数不变，但因总电阻减小，则电流增大，因干路中电阻R分压增大，所以电压表V2示数变小，电流表的示数为：IA2，故电流表A2的示数减小，故A正确，BC错误；D、开关S闭合时，总的电阻减小，所以电路的总电流I2要变大，根据，可知IA1变大，电流表A1示数要变大，故D错误；故选：A。【点评】对于电路的动态变化的分析，总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况，再确定其他的电路的变化的情况，即先部分后整体再部分的方法。注意变压器输出电压由输入电压决定，而输入功率由输出功率决定。2（2020北京）图甲表示某金属丝的电阻R随摄氏温度t变化的情况。把这段金属丝与电池、电流表串联起来（图乙），用这段金属丝做测温探头，把电流表的刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简易温度计。下列说法正确的是（）AtA应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是线性关系BtA应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是非线性关系CtB应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是线性关系DtB应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是非线性关系【考点】闭合电路的欧姆定律【专题】比较思想；图析法；恒定电流专题；推理能力【分析】由甲图读出温度与电阻的关系，再由闭合电路欧姆定律得出电流与电阻的关系，从而得到温度与电阻的关系，即可分析电阻温度计的温度刻度情况。【解答】解：AB、由甲图可知，tA点对应的电阻阻值较小，由闭合电路欧姆定律知对应电路中的电流较大，由图甲得： RR0+kt由闭合电路欧姆定律得：I联立解得：t，可知，温度与电流是非线性关系，故A错误，B正确；CD、同理，tB应标在电流较小的刻度上，且温度与电流是非线性关系，故CD错误。故选：B。【点评】本题考查闭合电路欧姆定律，要注意根据图象列式进行分析，明确题目中给出的信息，再结合闭合电路欧姆定律进行分析即可得出结论。3（2021北京）如图所示的平面内，有静止的等量异号点电荷，M、N两点关于两电荷连线对称，M、P两点关于两电荷连线的中垂线对称。下列说法正确的是（）AM点的场强比P点的场强大BM点的电势比N点的电势高CN点的场强与P点的场强相同D电子在M点的电势能比在P点的电势能大【考点】点电荷的电场【专题】常规题型；参照思想；电场力与电势的性质专题；理解能力【分析】沿电场线方向电势逐渐减小，根据正负电荷所形成的电场图像分析。【解答】解：A：如图所示M点和P点电场线的疏密程度相同，M和P点电场强度大小相同，故A错误；B：M点和N点到正负电荷的距离都相同，它们位于同一个等势面上，电势相同，故B错误；C：如上图所示MNP三点电场线疏密程度，场强大小相同，其中N点和P点的方向相同，故C正确；D：沿电场线方向电势逐渐减小，M点电势大于P点电势，电子带负电，负电荷在电势越低的地方电势能越大，故电子在P点电势能大于M点电势能；故D错误；故选：C。【点评】熟悉等量同种电荷和异种电荷形成的电场图像以及电势图像对做题有较大帮助。4（2020北京）真空中某点电荷的等势面示意如图，图中相邻等势面间电势差相等。下列说法正确的是（）A该点电荷一定为正电荷BP点的场强一定比Q点的场强大CP点电势一定比Q点电势低D正检验电荷在P点比在Q点的电势能大【考点】电势能与电场力做功；等势面【专题】定性思想；推理法；电场力与电势的性质专题；推理能力【分析】根据顺着电场线电势逐渐降低从而判断电场线的方向，以此判断点电荷的电性；根据等势面的疏密程度分析场强的大小；正电荷电势越高，电势能越大。【解答】解：ACD、由于题中P、Q两点的电势的大小关系不确定，所以无法确定电场线的方向，则没有办法确定点电荷的电性，正检验电荷在P、Q两点的电势能的大小也无法确定，故ACD错误；B、根据等势面的疏密程度可知，P点的电场强度大于Q点的电场强度，故B正确。故选：B。【点评】解决该题的关键是掌握点电荷的电性的判断方法，知道等势面的疏密程度反映了电场强度的大小。5（2019北京）如图所示，a、b两点位于以负点电荷Q（Q0）为球心的球面上，c点在球面外，则（）Aa点场强的大小比b点大Bb点场强的大小比c点小Ca点电势比b点高Db点电势比c点低【考点】电势；电场强度与电场力【专题】定性思想；推理法；电场力与电势的性质专题；理解能力【分析】根据点电荷电场强度的计算公式E判断电场强度的大小；根据沿电场线方向电势降低分析电势高低。【解答】解：AB、根据点电荷电场强度的计算公式E可知，a点场强的大小和b点电场强度大小相等，b点场强的大小比c点大，故AB错误；CD、a、b在以负点电荷为球心的同一球面上，即在同一等势面上，故a点电势和b点电势相等，根据沿电场线方向电势降低可得b点电势比c点低，故C错误、D正确。故选：D。【点评】本题主要是考查电场强度大小的判断和电势高低的判断，掌握电场强度的计算公式和电势高低的判断方法是关键。6（2018北京）研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示。下列说法正确的是（）A实验前，只用带电玻璃棒与电容器a板接触，能使电容器带电B实验中，只将电容器b板向上平移，静电计指针的张角变小C实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大D实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大【考点】电容器的动态分析【专题】定性思想；推理法；电容器专题【分析】静电计指针的张角反应电容器两端间电势差的变化，抓住电容器带电量不变，根据C，判定电容的变化，再依据U，判断电势差的变化，从而即可求解。【解答】解：A、由电容器带电量是某一极板的电量，再结合静电感应原理，可知，只用带电玻璃棒与电容器a板接触，即能使电容器带电，故A正确；B、将b板向上平移，正对面积减小，根据C，电容减小，根据U，Q不变，则电势差增大，张角变大，故B错误。C、在极板之间插入有机玻璃板，根据C，电容增大，根据U，Q不变，则电势差减小，张角变小，故C错误。D、在实验中，只增加极板带电量，根据C，电容C不变，根据U，则电势差增大，张角变大，故D错误。故选：A。【点评】解决本题的关键掌握电容器的动态分析，电容器与电源断开，电量保持不变，电容器始终与电源相连，电容器两端间的电势差不变，同时理解电容器带电量的含义。二计算题（共2小题）7（2018北京）如图1所示，用电动势为E、内阻为r的电源，向滑动变阻器R供电。改变变阻器R的阻值，路端电压U与电流I均随之变化。（1）以U为纵坐标，I为横坐标，在图2中画出变阻器阻值R变化过程中UI图象的示意图，并说明UI图象与两坐标轴交点的物理意义。（2）a请在图2画好的UI关系图线上任取一点，画出带网格的图形，以其面积表示此时电源的输出功率；b请推导该电源对外电路能够输出的最大电功率及条件。（3）请写出电源电动势定义式，并结合能量守恒定律证明：电源电动势在数值上等于内、外电路电势降落之和。【考点】闭合电路的欧姆定律；电功、电功率【专题】计算题；定量思想；方程法；恒定电流专题【分析】（1）根据闭合电路的欧姆定律得到UI表达式，再画出图象；根据表达式分析图象与两坐标轴交点的物理意义；（2）根据PUI画出图象，根据闭合电路的欧姆定律结合电功率的计算公式求解最大输出功率；（3）电动势的定义式为E；根据能量守恒定律证明电源电动势在数值上等于内、外电路电势降落之和。【解答】解：（1）根据闭合电路的欧姆定律可得EU+Ir，解得UEIr，画出的UI图象如图所示；图象与纵坐标的坐标值为电源电动势，与横轴交点表示短路电流；（2）a、如图中网格图形所示；b、电路中的电流强度为I输出电功率PI2R（）2R当R即Rr时输出功率最大，最大电功率Pm；（3）电动势的定义式为E，根据能量守恒，在图1中，非静电力做的功W产生的电能等于外电路和内电路产生的电热，即：WI2rt+I2Rt，所以EItU内It+U外It，解得EU内+U外。答：（1）UI图象如图所示；图象与纵坐标的坐标值为电源电动势，与横轴交点表示短路电流；（2）a、如图中网格图形所示；b、Rr时输出功率最大，最大电功率Pm；（3）电源电动势定义式E；证明见解析。【点评】本题主要是考查闭合电路欧姆定律和电功率的计算，能够推导出UI关系式是画出图象的关键；知道电源最大输出功率的条件。8（2017北京）如图所示，长l1m的轻质细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角37°已知小球所带电荷量q1.0×106C，匀强电场的场强E3.0×103N/C，取重力加速度g10m/s2，sin37°0.6，cos37°0.8求：（1）小球所受电场力F的大小。（2）小球的质量m。（3）将电场撤去，小球回到最低点时速度v的大小。【考点】带电粒子在匀强电场中的运动；共点力的平衡；机械能守恒定律【专题】计算题；定量思想；方程法；带电粒子在电场中的运动专题【分析】（1）根据电场力的计算公式求解电场力；（2）画出小球受力情况示意图，根据几何关系列方程求解质量；（3）根据机械能守恒定律求解速度。【解答】解：（1）根据电场力的计算公式可得电场力FqE1.0×106×3.0×103 N3.0×103 N；（2）小球受力情况如图所示：根据几何关系可得mg，所以m4×104kg；（3）电场撤去后小球运动过程中机械能守恒，则mgl（1cos37°），解得：v2m/s。答：（1）小球所受电场力F的大小为3.0×103 N。（2）小球的质量为4×104kg。（3）将电场撤去，小球回到最低点时速度v的大小为2m/s。【点评】有关带电粒子在匀强电场中的运动，可以从两条线索展开：其一，力和运动的关系。根据带电粒子受力情况，用牛顿第二定律求出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的速度和位移等；其二，功和能的关系。根据电场力对带电粒子做功，引起带电粒子的能量发生变化，利用动能定理进行解答。第11页（共11页）学科网（北京）股份有限公司