2017-2021年（5年）北京高考物理真題分類(lèi)匯編：靜電場(chǎng)和恒定電流

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2017-2021年北京高考物理真題分類(lèi)匯編之靜電場(chǎng)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(xiàn)圈接在u＝Umsin（ωt+φ）的交流電源上，副線(xiàn)圈接三個(gè)阻值相同的電阻R，不計(jì)電表內(nèi)電阻影響。閉合開(kāi)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(lái)（圖乙），用這段金屬絲做測(cè)溫探頭，把電流表的刻度改為相應(yīng)的溫度刻度，就得到了一個(gè)簡(jiǎn)易溫度計(jì)。下列說(shuō)法正確的是（）

A．tA應(yīng)標(biāo)在電流較大的刻度上，且溫度與電流是線(xiàn)性關(guān)系

B．tA應(yīng)標(biāo)在電流較大的刻度上，且溫度與電流是非線(xiàn)性關(guān)系

C．tB應(yīng)標(biāo)在電流較大的刻度上，且溫度與電流是線(xiàn)性關(guān)系

D．tB應(yīng)標(biāo)在電流較大的刻度上，且溫度與電流是非線(xiàn)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(hào)點(diǎn)電荷，M、N兩點(diǎn)關(guān)于兩電荷連線(xiàn)對(duì)稱(chēng)，M、P兩點(diǎn)關(guān)于兩電荷連線(xiàn)的中垂線(xiàn)對(duì)稱(chēng)。下列說(shuō)法正確的是（）

A．M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)比P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大

B．M點(diǎn)的電勢(shì)比N點(diǎn)的電勢(shì)高

C．N點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)與P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)相同

D．電子在M點(diǎn)的電勢(shì)能比在P點(diǎn)的電勢(shì)能大

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

A．該點(diǎn)電荷一定為正電荷

B．P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)一定比Q點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大

C．P點(diǎn)電勢(shì)一定比Q點(diǎn)電勢(shì)低

D．正檢驗(yàn)電荷在P點(diǎn)比在Q點(diǎn)的電勢(shì)能大

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

A．a(chǎn)點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小比b點(diǎn)大 B．b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小比c點(diǎn)小

C．a(chǎn)點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)高 D．b點(diǎn)電勢(shì)比c點(diǎn)低

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

A．實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中，只將電容器b板向上平移，靜電計(jì)指針的張角變小

C．實(shí)驗(yàn)中，只在極板間插入有機(jī)玻璃板，靜電計(jì)指針的張角變大

D．實(shí)驗(yàn)中，只增加極板帶電量，靜電計(jì)指針的張角變大，表明電容增大

二．計(jì)算題（共2小題）

7．（2018?北京）如圖1所示，用電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r的電源，向滑動(dòng)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(biāo)，I為橫坐標(biāo)，在圖2中畫(huà)出變阻器阻值R變化過(guò)程中U﹣I圖象的示意圖，并說(shuō)明U﹣I圖象與兩坐標(biāo)軸交點(diǎn)的物理意義。

（2）a．請(qǐng)?jiān)趫D2畫(huà)好的U﹣I關(guān)系圖線(xiàn)上任取一點(diǎn)，畫(huà)出帶網(wǎng)格的圖形，以其面積表示此時(shí)電源的輸出功率；

b．請(qǐng)推導(dǎo)該電源對(duì)外電路能夠輸出的最大電功率及條件。

（3）請(qǐng)寫(xiě)出電源電動(dòng)勢(shì)定義式，并結(jié)合能量守恒定律證明：電源電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于內(nèi)、外電路電勢(shì)降落之和。

8．（2017?北京）如圖所示，長(zhǎng)l＝1m的輕質(zhì)細(xì)繩上端固定，下端連接一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的帶電小球，小球靜止在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)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(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)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(chǎng)力F的大小。

（2）小球的質(zhì)量m。

（3）將電場(chǎng)撤去，小球回到最低點(diǎn)時(shí)速度v的大小。

2017-2021年北京高考物理真題分類(lèi)匯編之靜電場(chǎng)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(xiàn)圈接在u＝Umsin（ωt+φ）的交流電源上，副線(xiàn)圈接三個(gè)阻值相同的電阻R，不計(jì)電表內(nèi)電阻影響。閉合開(kāi)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(diǎn)】變壓器的構(gòu)造和原理；閉合電路的歐姆定律．

【專(zhuān)題】應(yīng)用題；定量思想；推理法；交流電專(zhuān)題；推理能力．

【分析】變壓器的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題和閉合電路中的動(dòng)態(tài)分析類(lèi)似，可以根據(jù)閉合開(kāi)關(guān)S后，確定出總電路的電阻的變化，進(jìn)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(lái)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(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，副線(xiàn)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(cuò)誤；

D、開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，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(cuò)誤；

故選：A。

【點(diǎn)評(píng)】對(duì)于電路的動(dòng)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(lái)（圖乙），用這段金屬絲做測(cè)溫探頭，把電流表的刻度改為相應(yīng)的溫度刻度，就得到了一個(gè)簡(jiǎn)易溫度計(jì)。下列說(shuō)法正確的是（）

A．tA應(yīng)標(biāo)在電流較大的刻度上，且溫度與電流是線(xiàn)性關(guān)系

B．tA應(yīng)標(biāo)在電流較大的刻度上，且溫度與電流是非線(xiàn)性關(guān)系

C．tB應(yīng)標(biāo)在電流較大的刻度上，且溫度與電流是線(xiàn)性關(guān)系

D．tB應(yīng)標(biāo)在電流較大的刻度上，且溫度與電流是非線(xiàn)性關(guān)系

【考點(diǎn)】閉合電路的歐姆定律．

【專(zhuān)題】比較思想；圖析法；恒定電流專(zhuān)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(jì)的溫度刻度情況。

【解答】解：AB、由甲圖可知，tA點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電阻阻值較小，由閉合電路歐姆定律知對(duì)應(yīng)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(xiàn)性關(guān)系，故A錯(cuò)誤，B正確；

CD、同理，tB應(yīng)標(biāo)在電流較小的刻度上，且溫度與電流是非線(xiàn)性關(guān)系，故CD錯(cuò)誤。

故選：B。

【點(diǎn)評(píng)】本題考查閉合電路歐姆定律，要注意根據(jù)圖象列式進(jìn)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(jìn)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(hào)點(diǎn)電荷，M、N兩點(diǎn)關(guān)于兩電荷連線(xiàn)對(duì)稱(chēng)，M、P兩點(diǎn)關(guān)于兩電荷連線(xiàn)的中垂線(xiàn)對(duì)稱(chēng)。下列說(shuō)法正確的是（）

A．M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)比P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大

B．M點(diǎn)的電勢(shì)比N點(diǎn)的電勢(shì)高

C．N點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)與P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)相同

D．電子在M點(diǎn)的電勢(shì)能比在P點(diǎn)的電勢(shì)能大

【考點(diǎn)】點(diǎn)電荷的電場(chǎng)．

【專(zhuān)題】常規(guī)題型；參照思想；電場(chǎng)力與電勢(shì)的性質(zhì)專(zhuān)題；理解能力．

【分析】沿電場(chǎng)線(xiàn)方向電勢(shì)逐漸減小，根據(jù)正負(fù)電荷所形成的電場(chǎng)圖像分析。

【解答】解：A：如圖所示M點(diǎn)和P點(diǎn)電場(chǎng)線(xiàn)的疏密程度相同，M和P點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相同，故A錯(cuò)誤；

B：M點(diǎn)和N點(diǎn)到正負(fù)電荷的距離都相同，它們位于同一個(gè)等勢(shì)面上，電勢(shì)相同，故B錯(cuò)誤；

C：如上圖所示MNP三點(diǎn)電場(chǎng)線(xiàn)疏密程度，場(chǎng)強(qiáng)大小相同，其中N點(diǎn)和P點(diǎn)的方向相同，故C正確；

D：沿電場(chǎng)線(xiàn)方向電勢(shì)逐漸減小，M點(diǎn)電勢(shì)大于P點(diǎn)電勢(shì)，電子帶負(fù)電，負(fù)電荷在電勢(shì)越低的地方電勢(shì)能越大，故電子在P點(diǎn)電勢(shì)能大于M點(diǎn)電勢(shì)能；故D錯(cuò)誤；

故選：C。

【點(diǎn)評(píng)】熟悉等量同種電荷和異種電荷形成的電場(chǎng)圖像以及電勢(shì)圖像對(duì)做題有較大幫助。

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

A．該點(diǎn)電荷一定為正電荷

B．P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)一定比Q點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大

C．P點(diǎn)電勢(shì)一定比Q點(diǎn)電勢(shì)低

D．正檢驗(yàn)電荷在P點(diǎn)比在Q點(diǎn)的電勢(shì)能大

【考點(diǎn)】電勢(shì)能與電場(chǎng)力做功；等勢(shì)面．

【專(zhuān)題】定性思想；推理法；電場(chǎng)力與電勢(shì)的性質(zhì)專(zhuān)題；推理能力．

【分析】根據(jù)順著電場(chǎng)線(xiàn)電勢(shì)逐漸降低從而判斷電場(chǎng)線(xiàn)的方向，以此判斷點(diǎn)電荷的電性；根據(jù)等勢(shì)面的疏密程度分析場(chǎng)強(qiáng)的大??；正電荷電勢(shì)越高，電勢(shì)能越大。

【解答】解：ACD、由于題中P、Q兩點(diǎn)的電勢(shì)的大小關(guān)系不確定，所以無(wú)法確定電場(chǎng)線(xiàn)的方向，則沒(méi)有辦法確定點(diǎn)電荷的電性，正檢驗(yàn)電荷在P、Q兩點(diǎn)的電勢(shì)能的大小也無(wú)法確定，故ACD錯(cuò)誤；

B、根據(jù)等勢(shì)面的疏密程度可知，P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于Q點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，故B正確。

故選：B。

【點(diǎn)評(píng)】解決該題的關(guān)鍵是掌握點(diǎn)電荷的電性的判斷方法，知道等勢(shì)面的疏密程度反映了電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。

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

A．a(chǎn)點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小比b點(diǎn)大 B．b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小比c點(diǎn)小

C．a(chǎn)點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)高 D．b點(diǎn)電勢(shì)比c點(diǎn)低

【考點(diǎn)】電勢(shì)；電場(chǎng)強(qiáng)度與電場(chǎng)力．

【專(zhuān)題】定性思想；推理法；電場(chǎng)力與電勢(shì)的性質(zhì)專(zhuān)題；理解能力．

【分析】根據(jù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算公式E＝判斷電場(chǎng)強(qiáng)度的大??；根據(jù)沿電場(chǎng)線(xiàn)方向電勢(shì)降低分析電勢(shì)高低。

【解答】解：AB、根據(jù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算公式E＝可知，a點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小和b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小比c點(diǎn)大，故AB錯(cuò)誤；

CD、a、b在以負(fù)點(diǎn)電荷為球心的同一球面上，即在同一等勢(shì)面上，故a點(diǎn)電勢(shì)和b點(diǎn)電勢(shì)相等，根據(jù)沿電場(chǎng)線(xiàn)方向電勢(shì)降低可得b點(diǎn)電勢(shì)比c點(diǎn)低，故C錯(cuò)誤、D正確。

故選：D。

【點(diǎn)評(píng)】本題主要是考查電場(chǎng)強(qiáng)度大小的判斷和電勢(shì)高低的判斷，掌握電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算公式和電勢(shì)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(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。下列說(shuō)法正確的是（）

A．實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中，只將電容器b板向上平移，靜電計(jì)指針的張角變小

C．實(shí)驗(yàn)中，只在極板間插入有機(jī)玻璃板，靜電計(jì)指針的張角變大

D．實(shí)驗(yàn)中，只增加極板帶電量，靜電計(jì)指針的張角變大，表明電容增大

【考點(diǎn)】電容器的動(dòng)態(tài)分析．

【專(zhuān)題】定性思想；推理法；電容器專(zhuān)題．

【分析】靜電計(jì)指針的張角反應(yīng)電容器兩端間電勢(shì)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(shì)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(yīng)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(duì)面積減小，根據(jù)C＝，電容減小，根據(jù)U＝，Q不變，則電勢(shì)差增大，張角變大，故B錯(cuò)誤。

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

D、在實(shí)驗(yàn)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(shì)差增大，張角變大，故D錯(cuò)誤。

故選：A。

【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵掌握電容器的動(dòng)態(tài)分析，電容器與電源斷開(kāi)，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(shì)差不變，同時(shí)理解電容器帶電量的含義。

二．計(jì)算題（共2小題）

7．（2018?北京）如圖1所示，用電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r的電源，向滑動(dòng)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(biāo)，I為橫坐標(biāo)，在圖2中畫(huà)出變阻器阻值R變化過(guò)程中U﹣I圖象的示意圖，并說(shuō)明U﹣I圖象與兩坐標(biāo)軸交點(diǎn)的物理意義。

（2）a．請(qǐng)?jiān)趫D2畫(huà)好的U﹣I關(guān)系圖線(xiàn)上任取一點(diǎn)，畫(huà)出帶網(wǎng)格的圖形，以其面積表示此時(shí)電源的輸出功率；

b．請(qǐng)推導(dǎo)該電源對(duì)外電路能夠輸出的最大電功率及條件。

（3）請(qǐng)寫(xiě)出電源電動(dòng)勢(shì)定義式，并結(jié)合能量守恒定律證明：電源電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于內(nèi)、外電路電勢(shì)降落之和。

【考點(diǎn)】閉合電路的歐姆定律；電功、電功率．

【專(zhuān)題】計(jì)算題；定量思想；方程法；恒定電流專(zhuān)題．

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

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

（3）電動(dòng)勢(shì)的定義式為E＝；根據(jù)能量守恒定律證明電源電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于內(nèi)、外電路電勢(shì)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(huà)出的U﹣I圖象如圖所示；

圖象與縱坐標(biāo)的坐標(biāo)值為電源電動(dòng)勢(shì)，與橫軸交點(diǎn)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(qiáng)度為I＝

輸出電功率P＝I2R＝（）2R＝

當(dāng)R＝即R＝r時(shí)輸出功率最大，最大電功率Pm＝；

（3）電動(dòng)勢(shì)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(biāo)的坐標(biāo)值為電源電動(dòng)勢(shì)，與橫軸交點(diǎn)表示短路電流；

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

（3）電源電動(dòng)勢(shì)定義式E＝；證明見(jiàn)解析。

【點(diǎn)評(píng)】本題主要是考查閉合電路歐姆定律和電功率的計(jì)算，能夠推導(dǎo)出U﹣I關(guān)系式是畫(huà)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(zhǎng)l＝1m的輕質(zhì)細(xì)繩上端固定，下端連接一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的帶電小球，小球靜止在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，繩與豎直方向的夾角θ＝37°．已知小球所帶電荷量q＝1.0×