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

2017-2021年北京高考物理真题分类汇编之静电场和恒定电流

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u=Umsin（3t+（p）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（）

电压表Vi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（）

甲乙

A.tA应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是线性关系

B.tA应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是非线性关系

C.tB应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是线性关系

D.tB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（）

M•••p

&......i......-o

A.M点的场强比P点的场强大

B.M点的电势比N点的电势高

C.N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

B.P点的场强一定比Q点的场强大

C.P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（Q>0）为球心的球面上，c点

在球面外，则（）

A.a点场强的大小比b点大B.b点场强的大小比c点小

C.a点电势比b点高D.b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

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。

图1图2

(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U-I图象的

示意图，并说明U-1图象与两坐标轴交点的物理意义。

(2)a.请在图2画好的U-I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l=lm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9=37°.已知小

球所带电荷量q=1.0X106。匀强电场的场强E=3.0X103N/C,取重力加速度g=

10m/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u=Umsin（3t+<p）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$后（）

C.电压表V2的示数不变D.电流表Ai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Vi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=1丝，故电流表A2的示数减小，故A正确，BC错误；

R

„T

D、开关S闭合时，总的电阻减小，所以电路的总电流12要变大，根据一1=，-,可知

n2TA1

IAI变大，电流表Ai示数要变大，故D错误；

故选：Ao

【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（）

R

]~~

A.tA应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是线性关系

B.tA应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是非线性关系

C.tB应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是线性关系

D.tB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:

R=Ro+kt

由闭合电路欧姆定律得：1=―—

RA+R-h?

联立解得：R[|+%+r,可知，温度与电流是非线性关系，故A错误，B正

klk

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（）

M•••p

……j...-0

N•：

A.M点的场强比P点的场强大

B.M点的电势比N点的电势高

C.N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：Co

【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

B.P点的场强一定比Q点的场强大

C.P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：Bo

【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（Q>0）为球心的球面上，c点

在球面外，则（）

A.a点场强的大小比b点大B.b点场强的大小比c点小

C.a点电势比b点高D.b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=X§•判断电场强度的大小；根据沿电场线方

r2

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=X&可知，a点场强的大小和b点

r2

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

4兀kdC

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

4兀kdC

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=9,Q不变，

4兀kdC

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=—^一，电容C不变，根据U=9,则电

4兀kdC

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。

图1图2

(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U-I图象的

示意图，并说明U-1图象与两坐标轴交点的物理意义。

(2)a.请在图2画好的U-I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U-I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P=UI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=此；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：(I)根据闭合电路的欧姆定律可得E=U+Ir,解得U=E-Ir,

画出的U-I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1=上

R-h?

.E2

输出电功率P=PR=(」Ri_)20R=-----

R打

R+2r『

22

当R=2—即R=r时输出功率最大，最大电功率Pm=RL；

R4r

(3)电动势的定义式为E=W

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：W=I2rt+I2Rt,

所以EIt=U内It+U外It,

解得E=Urt+U外。

答：（1）U-I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、如图中网格图形所不；b、R=i•时输出功率最大，最大电功率Pm=9-；

4r

（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U-I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l=lm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9=37°.已知小

球所带电荷量q=1.