正确率80.0%在深井里的同一点以相同的初动能将两个质量不同的物体竖直向上抛向井口,选取井口所在的水平面为零势能面,不计空气阻力,在它们各自达到最大高度时,下列说法正确的是$${{(}{)}}$$
B
A.质量大的物体重力势能一定大
B.质量小的物体重力势能一定大
C.两个物体的重力势能一定相等
D.两个物体的重力势能可能相等
解析:
1. 初动能相同:设两个物体的质量分别为 $$m_1$$ 和 $$m_2$$,初速度为 $$v_0$$,初动能均为 $$E_k = \frac{1}{2}mv_0^2$$。由于初动能相同,有:
$$\frac{1}{2}m_1v_1^2 = \frac{1}{2}m_2v_2^2$$
即 $$m_1v_1^2 = m_2v_2^2$$。
2. 最大高度的计算:物体竖直上抛达到最大高度 $$h$$ 时,动能全部转化为重力势能 $$E_p = mgh$$。根据机械能守恒,初动能等于最大重力势能:
$$\frac{1}{2}mv_0^2 = mgh$$
解得 $$h = \frac{v_0^2}{2g}$$。
3. 重力势能的表达式:将 $$h$$ 代入重力势能公式,得:
$$E_p = mgh = mg \cdot \frac{v_0^2}{2g} = \frac{1}{2}mv_0^2$$
可见,重力势能 $$E_p$$ 恰好等于初动能 $$E_k$$。由于初动能相同,两物体的重力势能也相同,与质量无关。
4. 结论:无论质量大小,两物体在最大高度处的重力势能一定相等。因此,选项 C 正确,其他选项均错误。
最终答案:$${\text{C}}$$
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