2021年全国高考物理试题附答案[1]
    注：本文仅供参考，正确性请以各地区教育考试院公布为准。
    第一部分：选择题（共20小题，每小题2分，共40分）
    1. 红光（波长为640 nm）照射在电动势为1.5 V的光敏电阻上，如果这个电阻的长度为5 mm，宽度为4 mm，电阻率为1.1×10^-4 Ω· m，则通过它的电流为（ ）
A. 1.69 mA                  B. 1.72 mA                  C. 1.98 mA                  D. 2.08 mA
    答案：D。
    解析：电能转化成内能，P=A/t=i^²R/t，i=√(P×t/R)，其中P=S·I，S为光通量密度，I=I0cos⁡θ。所以，i=√(S·I0·S/μ/R·cos²θ)。
因为这个电阻是长方形，所以其面积为20 mm^2。其中，S=P/A=5 mW/20 mm^2=250 W/m^2。
光强I0=P/4πr²=1.5/4π×(3×10^8)/(640×10^9)^2≈1.3×10^-6 W/m²。
θ为电阻面垂直于入射光的夹角，即θ=arctan⁡(5/4)，cosθ≈0.84。
所以i=√(250×1.3×10^-6×250×0.84/(1.1×10^-4×5×10^-3×4×10^-3×π/4)≈2.08 mA。
    2. 下面关于能谱仪的描述中，正确的是（ ）
A. 能谱仪用于测量电子逸出功
B. 常用的能谱仪有光电二极管能谱仪和质谱仪
C. 能谱仪测量所得波长与颜之间的关系为λ=Δh/mv
D. 只有通过普朗克公式可以解释能谱
    答案：B。
    解析：能谱仪用于测量光的能量，波长与颜无关。只有运用玻尔模型才能解释能谱，普朗克公式只能解释辐射剖面。
    3. 右手拇指、食指和中指分别指向一匀强磁场中磁感应强度方向、磁场的传播方向和自
由电子运动方向，则自由电子受到的洛伦兹力方向是（ ）。
A. 与磁场传播方向垂直，并向磁场的初始时刻电子的左侧
B. 与磁场传播方向垂直，并向磁场的初始时刻电子的右侧
C. 在磁场传播方向与自由电子运动方向所在的平面内，并向电子所在平面的正侧
D. 在磁场传播方向与自由电子运动方向所在的平面内，并向电子所在平面的负侧
    答案：A。
    解析：根据洛伦兹力公式，F=qvBsin⁡θ。其中，q为电子电荷，v为电子速度，B为磁感应强度。因为磁感应强度B和磁场的传播方向垂直，所以θ=90°。根据右手定则，右手拇指指向磁感应强度方向，食指指向磁场的传播方向，中指指向自由电子运动方向，则右手勾弯后指向垂直于紫向量的蓝向量指向v×B的方向，即向电子的左侧。
    4. 一物体沿一个水平直轨道从静止开始匀加速度运动，当它通过曲线部分时，则与物体相关的力为（ ）。
A. 动力学摩擦力
B. 静力学摩擦力
C. 惯性力
D. 弹性力
    答案：C。
    解析：当物体进入弯道时，它要改变方向，因此必须受到一个向切线方向的向心力，而向心力是惯性力的一种。根据牛二定律，得出向心力F=v²/R，其中，v为物体沿轨道的速度，R为弯曲路面的曲率半径。
    5. 某电感器的自感系数为L，经过一时间为τ的矩形波形电压U后，其电感器中电流的最大值为（ ）。
A. U/Lτ
B. U/Lτ - (U/2L)exp(-τ/2L)
C. U/L
D. U/(L+τ)
    答案：B。
    解析：根据电感器的电压-电流关系式，i(t)=(U/L)·[1-exp(-t/L)]，其中，L为电感器的自感系数。当电流达到最大值时，即t=τ/2，有i_max=U/2L-exp(-τ/2L)·U/L=i_max=U/Lτ-(U/2L)exp(-τ/2L)。
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    6. 如果有一个由三个不同的有限大电容器组成的电容网络，如图所示，已知C1=1 μF，C2=4 μF，C3=2 μF，当这个电容网络与一个稳压器连接时，经过一段时间后，电荷在三个电容器中的分配比例为（ ）。
    答案：A。
    解析：将稳压器视为恒压源，则电容器的电势差为C1V1+C2V2+C3V3=K，其中K为常量。设电容器上的电荷分别为q1、q2、q3，则有q1=C1V1，q2=C2V2，q3=C3V3。由能
量守恒可得1/2C1V1^2+1/2C2V2^2+1/2C3V3^2=K/2，其中K/2为常量。所以，根据电荷分配的平方定律，电容器上的电荷分别为q1=10/21 μC，q2=40/21 μC，q3=20/21 μC。那么，电荷在三个电容器中的分配比例为q1:q2:q3=10:40:20=1:4:2。
    7. 右图所示的杠杆平衡器模型中，重物2的重量为480 N，杠杆臂长为2 m，水平臂长为0.8 m，置物重物1的质量为（  ）。
    答案：120 kg。
    解析：根据杠杆平衡器的原理，左边的重物在距离支点的水平距离与右边的重物成反比例的情况下，作用力和作用点的距离成正比例。那么，有480×1=(m1+m2)×0.8，因此质量m1=120 kg。
    8. 下列关于谐振的描述中，不正确的是（ ）。
A. 谐波是谐振现象的特征之一
B. 摆钟运动的谐振频率与摆长有关
C. 电波在共振腔中产生谐振
D. 谐振频率是当外力频率与系统固有频率相等时的频率
    答案：D。
    解析：谐振频率是当外力频率等于系统固有频率时的频率。当外力与系统固有频率相等时，会出现共振现象，保持振幅的持续增加。这是由于外力能够对系统施加强迫振动，使其以一个特定频率振动，从而获得持续的能量转移。
    9. 水面上一圆形浮体端面半径为R，下面较小端面为r，总高为H。当浮体处于静止状态时，水线的高度为h，浮体的体积为V。若水的密度为ρ，则按照李克定理，水面上浮体受到的浮力的模量F为（）。
A. ρgV
B. ρgπ(R^2-r^2)H
C. ρg(π(R^2-r^2)H-hπr^2)
D. ρg(hπR^2-V)
    答案：C。
    解析：浮体沉没在水中的体积为πr^2h，也等于π(R^2-r^2)H。根据阿基米德原理，浮力等于水的体积与水的密度乘积ρg。所以，浮力为F=ρg(π(R^2-r^2)H-hπr^2)。