题目内容
【题目】如图所示，重力均为G的两小球用等长的细绳a、b悬挂在O点，两小球之间用一根轻弹簧连接，两小球均处于静止状态，两细绳a、b与轻弹簧c恰好构成正三角形。现用水平力F缓慢拉动右侧小球，使细绳a最终竖直，并保持两小球处于静止状态。下列说法正确的是（ ）
A.最终状态时，水平拉力F等于
B.最终状态与初态相比，轻弹簧c的弹性势能保持不变
C.最终状态与初态相比，右侧小球机械能的增加量等于弹簧弹性势能的减小量加上力F做的功
D.最终状态与初态相比，系统的机械能增加
【答案】D
【解析】
AB．以左边小球为研究对象，初状态受到重力、弹簧弹力和细绳拉力，如图所示
根据平衡条件可得细绳拉力
，其中θ=30°，则
根据对称性可知，初状态细绳b的拉力大小为
，末状态以右边的小球为研究对象，受到重力、细绳b的拉力和水平方向拉力而平衡，根据图中几何关系可得
其中α＞θ，则
根据平衡条件可得：F=Gtanα，由于弹簧的长度发生变化，轻弹簧c的弹性势能改变，后来三边构成的三角形不是等边三角形，故α≠60°，则
，故AB错误。
C．最终状态与初态相比，根据能量守恒可知，两球机械能的增加量等于弹簧弹性势能的减小量加上力F做的功，而左侧小球机械能减小，故右侧小球增加量大于弹簧弹性势能的减小量加上力F做的功，故C错误；
D．两球和弹簧组成的系统机械能的增加量等于外力F做的功，由于F做正功，故系统机械能增加，故D正确。
故选D。
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