【物理】安徽省安庆市2020届高三上学期期末教学质量监测试题（解析版）

【物理】安徽省安庆市2020届高三上学期期末教学质量监测试题（解析版）

安徽省安庆市2020届高三上学期期末 教学质量监测试题 一、单项选择题 ‎1.物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科，在物理学的探索和发现过程中，科学家们运用了许多研究方法如：理想实验法、控制变量法、极限思想法、类比法、科学假说法和建立物理模型法等。以下关于物理学研究方法的叙述中正确的是 A. 在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法是微元法 B. 在探究加速度、力和质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，这里运用了假设法 C. 在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，再把各小段位移相加，这里运用了理想模型法 D. 根据速度定义式，当Δt→0时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义运用了极限思维法 ‎【答案】D ‎【详解】A中采用了理想模型法；B中采用控制变量法；C中采用了微元法；D中是极限思维法；故选D.‎ ‎2. 如图所示，一定质量的通电导体棒ab置于倾角为θ的粗糙导轨上，在图所加各种大小相同方向不同的匀强磁场中，导体棒ab均静止，则下列判断错误的是 A. 四种情况导体受到的安培力大小相等 B. A中导体棒ab与导轨间摩擦力可能为零 C. B中导体棒ab可能是二力平衡 D. C、D中导体棒ab与导轨间摩擦力可能为零 ‎【答案】D ‎【详解】A．导体棒受到的安培力F=BIL，因B大小相同，电流相同，故受到的安培力大小相等，故A正确，不符合题意；‎ B．杆子受竖直向下的重力、水平向右的安培力和垂直于斜面向上的斜面的支持力，若三个力平衡，则不受摩擦力，故B正确，不符合题意；‎ C．杆子受竖直向下的重力、竖直向上的安培力，若重力与安培力相等，则二力平衡，故C正确，不符合题意；‎ D．杆子受重力、竖直向下的安培力、支持力，要想处于平衡，一定受摩擦力，D杆子受重力、水平向左的安培力，支持力，要想处于平衡，一定受摩擦力，故D错误，符合题意；‎ 故选D.‎ ‎【名师点睛】此题是物体的平衡及安培力的问题；解决本题的关键掌握安培力的方向判定，以及能正确地进行受力分析，根据受力平衡判断杆子受力；此题难度不大，考查基本知识的运用能力.‎ ‎3.如图所示物块A和B的质量分别为4m和m，开始A、B均静止，细绳拉直，在竖直向上拉力F＝6mg作用下，动滑轮竖直向上运动．已知动滑轮质量忽略不计，动滑轮半径很小，不考虑绳与滑轮之间的摩擦，细绳足够长，在滑轮向上运动中，物块A和B的加速度分别为 A. aA＝g，aB＝5g B. aA＝aB＝g C. aA＝g，aB＝3g D. aA＝0，aB＝2g ‎【答案】D ‎【详解】在竖直向上拉力F＝6mg时，此时A、B受的拉力分别为3mg、3mg，对A因为3mg＜4mg，故物体A静止，加速度为0；对物体B ‎3mg－mg＝maB 解得aB＝2g 故选D。‎ ‎4.一个质量为m的质点以速度做匀速运动，某一时刻开始受到恒力F 的作用，质点的速度先减小后增大，其最小值为。质点从开始受到恒力作用到速度减至最小的过程中 A. 该质点做匀变速直线运动 B. 经历的时间为 C. 该质点可能做圆周运动 D. 发生位移大小为 ‎【答案】D ‎【详解】质点减速运动的最小速度不为0，说明质点不是做直线运动，力F是恒力所以不能做圆周运动，而是做匀变速曲线运动．设力F与初速度夹角为θ，因速度的最小值为可知初速度v0在力F方向的分量为，则初速度方向与恒力方向的夹角为150°，在恒力方向上有 v0cos 30°－t＝0‎ 在垂直恒力方向上有质点的位移 联立解得时间为 发生的位移为 选项ABC错误，D正确；‎ 故选D．‎ ‎5.在空间中水平面MN的下方存在竖直向下的匀强电场，质量为m的带电小球由MN上方的A点以一定初速度水平抛出，从B点进入电场，到达C点时速度方向恰好水平，A、B、C三点在同一直线上，且AB=2BC，如图所示，由此可知（ ）‎ A. 小球带正电 B. 电场力大小为3mg C. 小球从A到B与从B到C的运动时间相等 D. 小球从A到B与从B到C的速度变化相等 ‎【答案】B ‎【详解】根据小球从B点进入电场的轨迹可看出，小球带负电，故A 错误；因为到达C点时速度水平，所以C点速度等于A点速度，因为AB=2BC，设BC的竖直高度为h，则AB的竖直高度为2h，由A到C根据动能定理：mg×3h-Eqh=0，即Eq=3mg，故B正确；小球从A到B在竖直方向上的加速度为g，所用时间为：；在从B到C，的加速度为向上，故所用时间：，故t1=2t2，故C 错误；小球从A到B与从B到C的速度变化大小都等于，但方向相反，故D 错误。‎ ‎6.如图所示，位于竖直平面内的光滑轨道由一段抛物线AB组成，A点为抛物线顶点，已知A、B两点间的高度差h＝0.8 m，A、B两点间的水平距离x＝0.8 m，重力加速度g取10 m/s2，一小环套在轨道上的A点，下列说法正确的是 A. 小环以初速度v0＝2 m/s从A点水平抛出后，与轨道无相互作用力 B. 小环以初速度v0＝1 m/s从A点水平抛出后，与轨道无相互作用力 C. 若小环从A点由静止因微小扰动而滑下，到达B点的速度为 D. 若小环从A点由静止因微小扰动而滑下，到达B点的时间为0.4s ‎【答案】A ‎【详解】AB．小环以初速度v0＝2 m/s从A点水平抛出，下落0.8 m用时 水平位移为x=v0t=0.8 m，其轨迹刚好与光滑轨道重合，与轨道无相互作用力，A正确，B错误；‎ C．根据机械能守恒定律 mgh＝mv2‎ 到达B点的速度 C错误；‎ D．小环沿轨道下落到B点所用的时间比平抛下落到B点所用的时间长，大于0.4 s，D错误．‎ 故选A。‎ ‎7.某一电源的路端电压与电流的关系和电阻R1、R2的电压与电流的关系图如图所示.用此电源和电阻R1、R2组成电路.R1、R2可以同时接入电路，也可以单独接入电路.为使电源输出功率最大，可采用的接法是( )‎ A. 将R1单独接到电源两端 B. 将R1、R2并联后接到电源两端 C. 将R1、R2串联后接到电源两端 D. 将R2单独接到电源两端 ‎【答案】A ‎【详解】根据闭合电路欧姆定律得：U=E−Ir知，I=0时，U=E，图象的斜率等于r，则由电源的U−I图线得到：电源的电动势为E=3V，内阻为r=0.5Ω. 由电阻的伏安特性曲线求出R1=0.5Ω、R2=1Ω，R1单独接到电源两端时，两图线的交点表示电路的工作状态，可知，电路中的电流为3A，路端电压为1.5V，则电源的输出功率为P出1=1.5V×3A=4.5W，‎ 同理，当将R1、R2串联后接到电源两端，利用欧姆定律可得电路电流I串 ‎=1.5A，此时电源的输出功率P串=I2串(R1+R2)=3.75W；两电阻并联时，利用欧姆定律可得电路电流I并=3.6A,此时电源的输出功率P并=EI并−I2并r=4.32W；R2单独接到电源两端输出功率为P出2=2V×2A=4W.所以将R1单独接到电源两端时电源的输出功率最大．故A正确，BCD错误．‎ 故选A ‎【点睛】由电源的U-I图线纵横截距读出电源的电动势，由斜率求出电源的内阻．由电阻的U-I图线求出电阻．再分别求出四种情况下电源的输出功率进行选择．‎ ‎8.如图所示，质量相同的两物体a、b，用不可伸长的轻绳跨接在同一光滑的 轻质定滑轮两侧，a在水平桌面的上方，b在水平粗糙桌面上．初始时用力压住b使a、b静止，撤去此压力后，a开始运动，在a下降的过程中，b始终未离开桌面．在此过程中 A. a的动能一定小于b的动能 B. 两物体机械能的变化量相等 C. a的重力势能的减小量等于两物体总动能的增加量 D. 绳的拉力对a所做的功与对b所做的功的代数和为正 ‎【答案】A ‎【详解】A．轻绳两端沿绳方向的速度分量大小相等，故可知a的速度等于b的速度沿绳方向的分量，a的动能比b的动能小，A正确；‎ BC．因为b与地面有摩擦力，运动时有热量产生，所以该系统机械能减少，而B、C 两项的说法均为系统机械能守恒的表现，故B、C错误；‎ D．轻绳不可伸长，两端分别对a、b做功大小相等，一负一正，D错误.‎ 故选A。‎ 二、多项选择题 ‎9.如图所示，粗糙程度均匀的绝缘空心斜面ABC放置在水平面上，∠CAB=30°，斜面内部0点(与斜面无任何连接)固定一个正点电荷，一带负电可视为质点的小物体可以分别静止在M、P、N点，P为MN的中点，OM=ON，OM∥AB，下列说法正确的是（　　）‎ A. 小物体在M、P、N点静止时一定都是受4个力 B. 小物体静止在P点时受到的摩擦力最大 C. 小物体静止在P点时受到的支持力最大 D. 小物体静止在M、N点时受到的支持力相等 ‎【答案】CD ‎【详解】对小物体分别在三处静止时所受力分析如图所示：‎ ‎ A．结合平衡条件，由图，小物体在P、N两点时一定受四个力作用，而在M处不一定。故A错误。‎ B．小物体静止在P点时，摩擦力f=mgsin30°，静止在N点时：f′=mgsin30°+F′cos30°，静止在M点时：f″=mgsin30°-F′cos30°，可见静止在N点时所受摩擦力最大。故B错误。 CD．小物体静止在P点时，设库仑力为F，受到的支持力：N=mgcos30°+F，在M、N点时：N′=mgcos30°+F′sin30°，由库仑定律知：F＞F′，故N＞N′，即小物体静止在P点时受到的支持力最大，静止在M、N点时受到的支持力相等。故CD正确。‎ 故选CD。‎ ‎10.如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上．一质量为m＝0.2 kg的小球，从弹簧上端某高度处自由下落，从它接触弹簧到弹簧压缩至最短的过程中(弹簧在弹性限度内)，其速度v和弹簧压缩量Δx之间的函数图象如图乙所示，其中A为曲线的最高点．不计小球和弹簧接触瞬间机械能损失、空气阻力，g取10 m/s2，则下列说法正确的是 A. 小球刚接触弹簧时加速度最大 B. 该弹簧的劲度系数为20.0 N/m C. 从接触弹簧到压缩至最短的过程中，小球的机械能守恒 D. 小球自由落体运动下落的高度1.25m ‎【答案】BD ‎【详解】AB．由小球的速度图象知，开始小球的速度增大，说明小球的重力大于弹簧对它的弹力，当Δx为0.1 m时，小球的速度最大，然后减小，说明当Δx为0.1 m时，小球的重力等于弹簧对它的弹力．所以可得：‎ kΔx＝mg 解得：k＝N/m＝20 N/m 弹簧的最大缩短量为Δx最大＝0.61 m，所以 F最大＝20 N/m×0.61 m＝12.2 N 弹力最大时的加速度a＝＝＝51 m/s2‎ 小球刚接触弹簧时加速度为10 m/s2，所以压缩到最短时加速度最大，故A错误，B正确；‎ C．小球和弹簧组成的系统机械能守恒，单独的小球机械能不守恒，故C错误；‎ D．根据自由落体运动算得小球自由落体运动下落的高度 D正确．故选BD。‎ ‎11.如图所示，圆形区域内以直线AB为分界线，上半圆内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。下半圆内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小未知，圆的半径为R。在磁场左侧有一粒子水平加速器，质量为m，电量大小为q的粒子在极板M右侧附近，由静止释放，在电场力的作用下加速，以一定的速度沿直线CD射入磁场，直线CD与直径AB距离为0.6R。粒子在AB上方磁场中偏转后，恰能垂直直径AB进入下面的磁场，之后在AB下方磁场中偏转后恰好从O点进入AB上方的磁场。带电粒子的重力不计。则 A. 带电粒子带负电 B. 加速电场的电压为 C. 粒子进入AB下方磁场时的运动半径为0.1R D. AB下方磁场的磁感应强度为上方磁场的3倍 ‎【答案】AC ‎【详解】A．从C点入射的粒子向下做匀速圆周运动，即受到洛仑兹力向下，由左手定则知道粒子带负电，所以选项A正确；‎ B．由题意知，粒子在AB上方磁场中做匀速圆周运动的半径r1＝0.6R，在电场中加速有：‎ 在AB上方磁场中：‎ 联立得：‎ 所以选项B错误；‎ C．粒子在AB下方磁场中做匀速圆周运动，由几何关系：‎ 解得 r2＝0.1R 所以选项C正确；‎ D．由洛仑兹力提供向心力得到半径：‎ 由于r1＝6r2，所以 B2＝6B1‎ 所以选项D错误。‎ 故选AC。‎ ‎12.在倾角为θ的斜面上固定两根足够长的光滑平行金属导轨PQ、MN，相距为L，导轨处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下．有两根质量均为m的金属棒a、b，先将a棒垂直导轨放置，用跨过光滑定滑轮的细线与物块c连接，连接a棒的细线平行于导轨，由静止释放c，此后某时刻，将b也垂直导轨放置，a、c此刻起做匀速运动，b棒刚好能静止在导轨上．a棒在运动过程中始终与导轨垂直，两棒与导轨电接触良好，导轨电阻不计．则（ ）‎ A. 物块c的质量是2msinθ B. b棒放上导轨前，物块c减少的重力势能等于a、c增加的动能 C. b棒放上导轨后，物块c减少的重力势能等于回路消耗的电能 D. b棒放上导轨后，a棒中电流大小是 ‎【答案】AD ‎【详解】b棒静止说明b棒受力平衡，即安培力和重力沿斜面向下的分力平衡，a棒匀速向上运动，说明a棒受绳的拉力和重力沿斜面向下的分力大小以及沿斜面向下的安培力三个力平衡，c匀速下降则c所受重力和绳的拉力大小平衡．由b平衡可知，安培力大小F安=mgsinθ，由a平衡可知F绳=F安+mgsinθ=2mgsinθ，由c平衡可知F绳=mcg；因为绳中拉力大小相等，故2mgsinθ=mcg，即物块c的质量为2msinθ，故A正确；b放上之前，根据能量守恒知a增加的重力势能也是由于c减小的重力势能，故B错误；a匀速上升重力势能在增加，故根据能量守恒知C错误；根据b棒的平衡可知F安=mgsinθ又因为F安=BIL，故，故D正确；故选AD．‎ 考点：物体的平衡；安培力.‎ 三、实验题 ‎13.某物理兴趣小组的同学用如图甲所示装置验证机械能守恒定律，轻绳一端固定在光滑固定转轴O处，另一端系一小球．‎ ‎（1）张小明同学在小球运动的最低点和最高点附近分别放置了一组光电门，用螺旋测微器测出了小球的直径，如图乙所示，则小球的直径d＝____ mm，使小球在竖直面内做圆周运动，测出小球经过最高点的挡光时间为Δt1，经过最低点的挡光时间为Δt2.‎ ‎（2）戴小军同学在光滑水平转轴O处安装了一个拉力传感器，已知当地重力加速度为g.现使小球在竖直平面内做圆周运动，通过拉力传感器读出小球在最高点时绳上的拉力大小是F1，在最低点时绳上的拉力大小是F2.‎ ‎（3）如果要验证小球从最低点到最高点机械能守恒，张小明同学还需要测量的物理量有_____（填字母代号）．戴小军同学还需要测量的物理量有______（填字母代号）．‎ A．小球的质量m B．轻绳的长度L C．小球运行一周所需要的时间T ‎（4）根据张小明同学的思路，请你写出验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式：________________ (用题目所给得字母表示）‎ ‎（5）根据戴小军同学的思路，请你写出验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式：____________________ (用题目所给得字母表示）‎ ‎【答案】(1) 5.700 (3) B A (4) (5). F2－F1＝6mg ‎【详解】（1）[1]．螺旋测微器固定刻度读数为5.5 mm，可动刻度读数为20.0×0.01 mm，故最终读数为两者相加，即5.700 mm.‎ ‎（3）[2][3]．根据小明同学的实验方案，小球在最高点的速度大小为 v1＝‎ 小球在最低点的速度大小为 v2＝‎ 设轻绳长度为L，则从最低点到最高点依据机械能守恒定律有 化简得 所以小明同学还需要测量的物理量是轻绳的长度L；根据小军同学的实验方案，设小球做圆周运动的半径为r，则小球在最低点有 在最高点有 从最低点到最高点依据机械能守恒定律有 联立方程化简得 F2－F1＝6mg 所以小军同学还需要测量的物理量就是小球的质量m.‎ ‎（4）[4]．由（3）可知，根据小明同学的思路，验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式为 ‎（5）[5]．由（3）可知，根据小军同学的思路，验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式为F2－F1＝6mg ‎14.第34届全国青少年科技创新大赛于2019年7月20-26日在澳门举办，某同学为了测试机器人内部电动机的电阻变化，对一个额定电压为6V，额定功率约为3.5W小型电动机(线圈电阻恒定)的伏安特性曲线进行了研究，要求电动机两端的电压能从零逐渐增加到6V，实验室备有下列器材：‎ A.电流表（量程Ⅰ:0～0.6 A，内阻约为1 Ω;量程Ⅱ:0～3 A，内阻约为0.1 Ω）‎ B.电压表(量程为0～6 V，，内阻几千欧)‎ C.滑动变阻器R1(最大阻值10 Ω，额定电流2 A)‎ D.滑动变阻器R2(最大阻值1 750 Ω，额定电流0.3 A)‎ E.电池组(电动势为9 V，内阻小于1 Ω)‎ F.开关和导线若干 ‎（1）实验中所用的滑动变阻器应选 ____ (选填“C”或“D”)，电流表的量程应选 _____ (选填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。 ‎ ‎（2）请用笔画线代替导线将实物图甲连接成符合这个实验要求的电路。‎ ‎（3）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，改变加在电动机上的电压，实验中发现当电压表示数大于1 V时电风扇才开始转动，电动机的伏安特性曲线如图乙所示，则电动机线圈的电阻为______Ω，电动机正常工作时的输出机械功率为_______W。(保留两位有效数字)‎ ‎【答案】 (1). C Ⅰ (2). (3) 2.5 2.6‎ ‎【详解】（1）[1][2]．电风扇的额定电流，从读数误差的角度考虑，电流表选择量程Ⅰ。电风扇的电阻比较小，则滑动变阻器选择总电阻为10 Ω的误差较小，即选择C。‎ ‎（2）[3]．因为电压电流需从零开始测起，则滑动变阻器采用分压式接法，电风扇的电阻远小于电压表内阻，属于小电阻，电流表采用外接法。则可知对应的实物图如答案图所示。‎ ‎（3）[4][5]．电压表读数小于1 V时电风扇没启动，由图象可知I=0.4 A。根据欧姆定律得 ‎。‎ 正常工作时电压为6 V，根据图象知电流为0.57 A，则电风扇发热功率 P=I2R=0.572×2.5 W=0.81 W 则机械功率 P'=UI-I2R=6×0.57 W-0.81 W=2.61 W≈2.6 W。‎ 四、计算题 ‎15.如图甲所示，A车原来临时停在一水平路面上，B车在后面匀速向A车靠近，A车司机发现后启动A车，以A车司机发现B车为计时起点(t=0)，A、B两车的v－t图象如图乙所示．已知B车在第1s内与A车的距离缩短了x1=12m.‎ ‎(1)求B车运动的速度vB和A车的加速度a的大小；‎ ‎(2)若A、B两车不会相撞，则A车司机发现B车时(t=0)两车的距离x0应满足什么条件？‎ ‎ ‎ ‎【答案】(1)12m/s，3m/s2 (2)x0>36m ‎【详解】(1)在时A车刚启动，两车间缩短的距离：‎ 代入数据解得B车的速度：‎ A车的加速度：‎ 将和其余数据代入解得A车的加速度大小：‎ ‎(2)两车速度达到相等时，两车的距离达到最小，对应于图像的时刻，此时两车已发生的相对位移为梯形的面积，则：‎ 解得，因此，若A、B两车不会相撞，则两车的距离应满足条件：‎ ‎16.2019年诺贝尔物理奖的一半授予詹姆斯·皮伯斯（James Peebles）以表彰他“在物理宇宙学方面的理论发现”，另一半授予了米歇尔·马约尔(Michel Mayor)和迪迪埃·奎洛兹(Didier Queloz)，以表彰他们“发现了一颗围绕太阳运行的系外行星”。对宇宙探索一直是人类不懈的追求。现假设有这样模型：图示为宇宙中一恒星系的示意图，A为该星系的一颗行星，它绕中央恒星O的运行轨道近似为圆．已知引力常量为G，天文学家观测得到A行星的运行轨道半径为R0，周期为T0，求：‎ ‎（1）中央恒星O的质量M是多大？‎ ‎（2）长期观测发现A行星每隔t0时间其运行轨道便会偏离理论轨道少许，天文学家认为出现这种现象的原因可能是A行星外侧还存在着一颗未知的行星B（假设其运行的圆轨道与A在同一平面内，且与A的绕行方向相同）．根据上述现象和假设，试求未知行星B的运动周期和轨道半径．‎ ‎【答案】（1） （2）‎ ‎【详解】（１）由万有引力定律得：令A星质量为m 求得：‎ ‎.‎ ‎（2）令B星运动周期为TB 轨道半径为RB 求得：‎ 由开普勒第三定律：‎ 得到：‎ ‎.‎ ‎17.如图所示，竖直平面MN与纸面垂直，MN右侧的空间存在着垂直纸面向内的匀强磁场和水平向左的匀强电场，MN左侧的水平面光滑，右侧的水平面粗糙．质量为m的物体A静止在MN左侧的水平面上，已知该物体带负电，电荷量的大小为为q．一质量为的不带电的物体B以速度v0冲向物体A并发生弹性碰撞，碰撞前后物体A的电荷量保持不变．求：‎ ‎（1）碰撞后物体A的速度大小；‎ ‎（2）若A与水平面的动摩擦因数为μ，重力加速度的大小为g，磁感应强度的大小为 ，电场强度的大小为．已知物体A从MN开始向右移动的距离为时，速度增加到最大值．求：‎ a．此过程中物体A克服摩擦力所做的功W；‎ b．此过程所经历的时间t．‎ ‎【答案】（1） （2）a.b.‎ ‎【详解】（1）设A、B碰撞后的速度分别为vA、vB，由于A、B发生弹性碰撞，动量、动能守恒，则有：‎ ‎①‎ ‎②‎ 联立①②可得：‎ ‎③‎ ‎（2）a．A的速度达到最大值vm时合力为零，受力如图所示．‎ 竖直方向合力为零，有：‎ ‎④‎ 水平方向合力为零，有：‎ ‎⑤‎ 根据动能定理，有：‎ ‎⑥‎ 联立③④⑤⑥并代入相相关数据可得：‎ b．方法一：‎ 在此过程中，设A物体运动的平均速度为，根据动量定理有：‎ ‎⑦‎ ‎⑧‎ 依题意有：‎ ‎⑨‎ 联立③④⑤⑦⑧⑨并代入相关数据可得：‎ 方法二：设任意时刻A物体运动的速度为v，取一段含此时刻的极短时间Δt，设此段时间内速度的改变量为Δv，根据动量定理有：‎ ‎⑦‎ 而⑧‎ ‎⑨‎ 联立③④⑤⑦⑧⑨并代入相关数据可得：‎ ‎18.港珠澳大桥是连接香港大屿山、澳门半岛和广东省珠海市跨海大桥，工程路线香港国际机场附近的香港口岸人工岛，向西接珠海、澳门口岸人工岛、珠海连接线，止于珠海洪湾，总长约55公里，在建设港珠澳大桥时为了更大范围的夯实路面用到一种特殊圆环，建设者为了测试效果，做了如下的演示实验：如图所示，一轻绳吊着粗细均匀的棒，棒下端离地面高H，上端套着一个细环。棒和环的质量均为m，相互间最大静摩擦力等于滑动摩擦力kmg(k>1).断开轻绳，棒和环自由下落。假设棒足够长，与地面发生碰撞时，触地时间极短，无动能损失。棒在整个运动过程中始终保持竖直，空气阻力不计，重力加速度为g求：‎ ‎（1）棒第一次与地面碰撞弹起上升过程中，环的加速度；‎ ‎（2）从断开轻绳到棒与地面第二次碰撞的瞬间，棒运动的路程；‎ ‎（3）从断开轻绳到棒和环都静止，摩擦力对环及棒做的总功.‎ ‎【答案】（1）a环=(k-1)g，方向竖直向上（2）（3）‎ ‎【详解】（1）设棒第一次上升过程中，环的加速度为a环 环受合力 F环=kmg-mg ① ‎ 由牛顿第二定律 F环=ma环 ②‎ 由①②得 a环=（k-1)g 方向竖直向上.‎ 设以地面为零势能面，向上为正方向，棒第一次落地的速度大小为v1‎ 由机械能守恒的：‎ ‎ ‎ ‎ 解得 ‎.‎ ‎ 设棒弹起后的加速度a棒 ‎ 由牛顿第二定律 a棒=（k+1)g ‎ 棒第一次弹起的最大高度 解得：‎ ‎ ‎ 棒运动路程 ‎（３）设环相对棒滑动距离为L，‎ 根据能量守恒 mgH+mg(H+L)=kmgL ③‎ 摩擦力对棒及环做总功及是摩擦生热 ‎ ④‎ 由③④解得