2020年高考物理试卷分类汇编之6-静电场和恒定电流（含解析）

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2020年高考试卷分类汇编之6---静电场和恒定电流
1.2020年上海学业考试
11．以下各图中的p表示质子、e表示电子，距离D＞d，其中O点的电场强度最大的粒子排列方式是（ ）
答案：C
解析：A图中，，方向向右；
B图中，，方向向右；
C图中，，方向向左；
D图中，，方向向右；所以O点的电场强度最大的粒子排列方式是C
2.2020年上海学业考试14．如图（a）所示电路中，E是电源，R是定值电阻。闭合电键S，移动滑动变阻器R' 的滑片P，根据电压表和电流表的读数，绘制U-I图线如图（b）所示，滑片P移到最右端时对应图中a点。由图可知： R' 的最大阻值为__________Ω，在滑片P 移动过程中R' 消耗的最大功率为________W。
答案：10， 0.45，
解析：由图b可知电源的电动势为E=3.0V，短路电流为0.6A，则
滑片P移到最右端时U=2.0V，I=0.2A，则R' 的最大阻值为，
在滑片P 移动过程中，当滑动变阻器R'的阻值等于电阻R的阻值时，R' 消耗的最大功率为
3.2020年北京学业考试12．图甲表示某金属丝的电阻R随摄氏温度变化的情况。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
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
答案∶B
解析∶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，故tA应标在电流较大的刻度上；而tB点对应的电阻阻值较大，由闭合电路欧姆定律知对应电路中的电流较小，故应标在电流较小的刻度上；
由图甲得，其中R0为图线的纵截距，k为斜率，
由闭合电路欧姆定律得
联立解得 ，可知t与I是非线性关系，故B正确，ACD错误。
故选B
4.2020年北京学业考试7．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
答案∶B
解析∶A．正电荷和负电荷周围的等势面都为一组同心球壳，该点电荷不一定为正电荷，故A错误；
B．相邻等势面间电势差相等，P点附近的等差等势面更加密集，故P点的场强一定比Q点的场强大，故B正确；
C．正电荷和负电荷周围的等势面都为一组同心球壳，若为正点电荷，则P点电势一定比Q点电势高，故C错误；
D．从等势面的情况无法判断该点电荷为正点电荷还是负点电荷，无法判断P点电势与Q点电势的高低，就无法判断正检验电荷在P点和在Q点的电势能的大小，故D错误。
故选B。
5.2020年浙江卷6.如图所示，一质量为m、电荷量为的粒子以速度从MN连线上的P点水平向右射入大小为E、方向竖直向下的匀强电场中。已知MN与水平方向成45°角，粒子的重力可以忽略，则粒子到达MN连线上的某点时（ ）
A． 所用时间为
B． 速度大小为
C． 与P点的距离为
D． 速度方向与竖直方向的夹角为30°
答案：C
解析：A．粒子在电场中做类平抛运动，水平方向，竖直方向
由， 可得， 故A错误；
B．由于，故粒子速度大小为，故B错误；
C．由几何关系可知，到P点的距离为，故C正确；
D．由于平抛推论可知，，可知速度正切
故D错误。
故选C。
6.2020年浙江卷8.空间P、Q两点处固定电荷量绝对值相等的点电荷，其中Q点处为正电荷，P、Q两点附近电场的等势线分布如图所示，a、b、c、d、e为电场中的5个点，设无穷远处电势为0，则（ ）
A．e点的电势大于0
B．a点和b点的电场强度相同
C．b点的电势低于d点的电势
D．负电荷从a点移动到c点时电势能增加
答案：D
解析：A．根据电场线与等势面垂直关系，可判断P点处为负电荷，无穷远处电势为0，e点在PQ连线的中垂线上，则，A错误；
B．a、b两点电场强度大小相同，方向不同，则a、b两点电场强度不同，B错误；
C．从Q到P电势逐渐降低，则，C错误；
D．由，负电荷从a到c电场力做负功，电势能增加，D正确。
故选D。
7.2020年浙江卷16.如图所示，系留无人机是利用地面直流电源通过电缆供电的无人机，旋翼由电动机带动。现有质量为20kg、额定功率为5kW的系留无人机从地面起飞沿竖直方向上升，经过200s到达100m高处后悬停并进行工作。已知直流电源供电电压为400V，若不计电缆的质量和电阻，忽略电缆对无人机的拉力，则（ ）
A．空气对无人机的作用力始终大于或等于200N
B．直流电源对无人机供电的额定电流为12.5A
C．无人机上升过程中消耗的平均功率为100W
D．无人机上升及悬停时均有部分功率用于对空气做功
答案：BD
解析：A．无人机先向上加速后减速，最后悬停，则空气对无人机的作用力先大于200N后小于200N，最后等于200N，选项A错误；
B．直流电源对无人机供电的额定电流，选项B正确；
C．若空气对无人机的作用力为F=mg=200N，
则无人机上升过程中消耗的平均功率
但是由于空气对无人机向上的作用力不是一直为200N，则选项C错误；
D．无人机上升及悬停时，螺旋桨会使周围空气产生流动，则会有部分功率用于对空气做功，选项D正确。
故选BD。
8.2020年山东学业考试10.真空中有两个固定的带正电的点电荷，电荷量不相等。一个带负电的试探电荷置于二者连线上的O点时，仅在电场力的作用下恰好保持静止状态。过O点作两正电荷连线的垂线，以O点为圆心的圆与连线和垂线分别交于a、c和b、d，如图所示。以下说法正确的是（　　）
A. a点电势低于O点
B. b点电势低于c点
C. 该试探电荷在a点的电势能大于在b点的电势能
D. 该试探电荷在c点的电势能小于在d点的电势能
【答案】BD
【解析】A．由题意可知O点合场强为零，根据同种电荷之间电场线的分布可知aO之间电场线由a到O，故a点电势高于O点电势，故A错误；
B．同理根据同种电荷电场线分布可知b点电视低于c点电势，故B正确；
C．根据电场线分布可知负电荷从a到b电场力做负功，电势能增加，即该试探电荷在a点的电势能小于在b点的电势能，故C错误；
D．同理根据电场线分布可知负电荷从c点到d点电场力做负功，电势能增加，即该试探电荷在c点的电势能小于在d点的电势能，故D正确。
故选BD。
9.2020年理综新课标Ⅰ卷4.图（a）所示电路中，K与L间接一智能电源，用以控制电容器C两端的电压UC。如果UC随时间t的变化如图（b）所示，则下列描述电阻R两端电压UR随时间t变化的图像中，正确的是（　　）
【答案】A
【解析】根据电容器的定义式可知
结合图像可知，图像的斜率为，则1～2s内的电流I12与3～5s内的电流I35关系为I12=2I35
且两段时间中的电流方向相反，根据欧姆定律可知R两端电压大小关系满足UR12=2URI35
由于电流方向不同，所以电压方向不同。
故选A。
10.2020年理综新课标Ⅰ卷12.在一柱形区域内有匀强电场，柱的横截面积是以O为圆心，半径为R的圆，AB为圆的直径，如图所示。质量为m，电荷量为q（q>0）的带电粒子在纸面内自A点先后以不同的速度进入电场，速度方向与电场的方向垂直。已知刚进入电场时速度为零的粒子，自圆周上的C点以速率v0穿出电场，AC与AB的夹角θ=60°。运动中粒子仅受电场力作用。
（1）求电场强度的大小；
（2）为使粒子穿过电场后的动能增量最大，该粒子进入电场时的速度应为多大？
（3）为使粒子穿过电场前后动量变化量的大小为mv0，该粒子进入电场时的速度应为多大？
【答案】(1) ； (2)； (3) 0或
【解】（1）由题意知在A点速度为零的粒子会沿着电场线方向运动，由于q>0，故电场线由A指向C，根据几何关系可知：
所以根据动能定理有：
解得： ；
（2）根据题意可知要使粒子动能增量最大则沿电场线方向移动距离最多，做AC垂线并且与圆相切，切点为D，即粒子要从D点射出时沿电场线方向移动距离最多，粒子在电场中做类平抛运动，根据几何关系有
而电场力提供加速度有
联立各式解得粒子进入电场时的速度：；
（3）因为粒子在电场中做类平抛运动，粒子穿过电场前后动量变化量大小为mv0，即在电场方向上速度变化为v0 ，过C点做AC垂线会与圆周交于B点，故由题意可知粒子会从C点或B点射出。当从B点射出时由几何关系有

电场力提供加速度有
联立解得；
当粒子从C点射出时初速度为0。
11.2020年理综新课标Ⅱ卷20．（6分）如图，竖直面内一绝缘圆环的上、下半圆分别均匀分布着等量异种电荷。a、b为圆环水平直径上的两个点，c、d为竖直直径上的两个点，它们与圆心的距离均相等。则（　　）
A．a、b两点的场强相等 B．a、b两点的电势相等
C．c、d两点的场强相等 D．c、d两点的电势相等
答案：ABC
解析： AB、将带电圆环看成若干个点电荷，取关于水平直径对称的两个点电荷，依据点电荷的电场强度大小与方向，结合矢量的合成法则，如下图所示，那么此两个点电荷在a、b两点产生电场强度大小相等，方向相同，同理，任意两个关于水平直径对称的两个点电荷在a、b两点产生的合电场强度大小相等，方向都相同，那么带异种电荷的上、下半圆在a、b两点的场强相等，方向相同，再依据电场线与等势线垂直，可知，ab连线即为等势线，因此a、b两点的电势也相等，故AB正确；
CD、将带电圆环看成若干个点电荷，取上半圆关于竖直直径对称的两个点电荷，依据点电荷的电场强度大小与方向，结合矢量的合成法则，如上图所示，那么此两个点电荷在c点产生电场强度的方向竖直向下，同理，取下半圆关于竖直直径对称的两个点电荷，依据点电荷的电场强度大小与方向，结合矢量的合成法则，如上图所示，那么此两个点电荷在d点产生电场强度的方向也竖直向下，由于c、d两点关于水平直径对称，那么c、d两点的场强相等，因此任意两个关于竖直直径对称的两个点电荷在c、d两点产生的合电场强度大小相等，方向都相同，那么带异种电荷的上、下半圆在c、d两点的场强相等，方向相同。再依据沿着电场线方向电势降低，可知，c点的电势高于d，故C正确，D错误；
故选：ABC。
12.2020年理综新课标Ⅲ卷21．（6分）如图，∠M是锐角三角形PMN最大的内角，电荷量为q（q＞0）的点电荷固定在P点。下列说法正确的是（　　）
A．沿MN边，从M点到N点，电场强度的大小逐渐增大
B．沿MN边，从M点到N点，电势先增大后减小
C．正电荷在M点的电势能比其在N点的电势能大
D．将正电荷从M点移动到N点，电场力所做的总功为负
答案：BC
解析： A、点电荷的电场以点电荷为中心，向四周呈放射状，如下图所示：∠M是最大内角，所以PN＞PM，因为是锐角三角形，过P点作MN上的高线为P到线段MN的最短距离，所以点P到线段MN上的点的距离先减小后变大，即r先减小后变大，根据点电荷的场强公式，可知从M点到N点电场强度先增大后减小，故A错误；
B、电场线与等势面（右图中虚线）处处垂直，沿电场线方向电势降低，所以从M→N电势先增大后减小，故B正确；
C、两点的电势大小关系为，根据电势能的公式可知正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能，故C正确；
D、正电荷从M点移动到N点，电势能减小，电场力所做的总功为正功，故D错误。
故选：BC。
13.2020年物理江苏卷6.某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示。当汽车启动时，开关S闭合，电机工作，车灯突然变暗，此时（　　）
A. 车灯的电流变小
B. 路端电压变小
C. 电路的总电流变小
D. 电源的总功率变大
【答案】ABD
【解析】A．开关闭合时，车灯变暗，故流过车灯的电流变小，A正确；
B．电路的路端电压为
变小，路端电压变小，B正确；
C．总电流即干路电流为
减小，干路电流增大，C错误；
D．电源总功率为
增大，总功率变大，D正确。
故选ABD。
14.2020年物理江苏卷9.如图所示，绝缘轻杆的两端固定带有等量异号电荷的小球（不计重力）。开始时，两小球分别静止在A、B位置。现外加一匀强电场E，在静电力作用下，小球绕轻杆中点O转到水平位置。取O点的电势为0。下列说法正确的有（　　）
A. 电场E中A点电势低于B点
B. 转动中两小球的电势能始终相等
C. 该过程静电力对两小球均做负功
D. 该过程两小球的总电势能增加
【答案】AB
【解析】A．沿着电场线方向，电势降低，A正确；
B．由于O点的电势为0，根据匀强电场的对称性
又，，所以 ，B正确；
CD．A、B位置的小球受到的静电力分别水平向右、水平向左，绝缘轻杆逆时针旋转，两小球静电力对两小球均做正功，电场力做正功，电势能减少，CD错误；
故选AB。
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