Question

【題目】如圖所示，重力均為G的兩小球用等長(zhǎng)的細(xì)繩a、b懸掛在O點(diǎn)，兩小球之間用一根輕彈簧連接，兩小球均處于靜止?fàn)顟B(tài)，兩細(xì)繩a、b與輕彈簧c恰好構(gòu)成正三角形。現(xiàn)用水平力F緩慢拉動(dòng)右側(cè)小球，使細(xì)繩a最終豎直，并保持兩小球處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說(shuō)法正確的是（　　）

A.最終狀態(tài)時(shí)，水平拉力F等于

B.最終狀態(tài)與初態(tài)相比，輕彈簧c的彈性勢(shì)能保持不變

C.最終狀態(tài)與初態(tài)相比，右側(cè)小球機(jī)械能的增加量等于彈簧彈性勢(shì)能的減小量加上力F做的功

D.最終狀態(tài)與初態(tài)相比，系統(tǒng)的機(jī)械能增加

Answer 1

【答案】D

【解析】

AB．以左邊小球?yàn)檠芯繉?duì)象，初狀態(tài)受到重力、彈簧彈力和細(xì)繩拉力，如圖所示

根據(jù)平衡條件可得細(xì)繩拉力，其中θ=30°，則

根據(jù)對(duì)稱(chēng)性可知，初狀態(tài)細(xì)繩b的拉力大小為，末狀態(tài)以右邊的小球?yàn)檠芯繉?duì)象，受到重力、細(xì)繩b的拉力和水平方向拉力而平衡，根據(jù)圖中幾何關(guān)系可得

其中α＞θ，則

根據(jù)平衡條件可得：F=Gtanα，由于彈簧的長(zhǎng)度發(fā)生變化，輕彈簧c的彈性勢(shì)能改變，后來(lái)三邊構(gòu)成的三角形不是等邊三角形，故α≠60°，則，故AB錯(cuò)誤。

C．最終狀態(tài)與初態(tài)相比，根據(jù)能量守恒可知，兩球機(jī)械能的增加量等于彈簧彈性勢(shì)能的減小量加上力F做的功，而左側(cè)小球機(jī)械能減小，故右側(cè)小球增加量大于彈簧彈性勢(shì)能的減小量加上力F做的功，故C錯(cuò)誤；

D．兩球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能的增加量等于外力F做的功，由于F做正功，故系統(tǒng)機(jī)械能增加，故D正確。

故選D。