Question

傳送帶被廣泛地應(yīng)用于碼頭、機(jī)場和車站，如圖所示為一水平傳送帶的裝置示意圖，緊繃的傳送帶AB始終保持恒定的速率V=1m/s運(yùn)行．將一質(zhì)量m=4kg的行李無初速地放在A處，傳送帶對行李的滑動(dòng)摩擦力使行李開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，隨后行李又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運(yùn)動(dòng)．設(shè)行李與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1，A、B間的距離L=2m，g取10m/s²．
（1）行李做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的位移為多少？
（2）如果提高傳送帶的運(yùn)行速率，行李就能被較快地傳送到B處，求行李從A處以最短時(shí)間傳送到B處時(shí)傳送帶對應(yīng)的最小運(yùn)行速率．

Answer 1

（1）由牛頓第二定律得：
行李做勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度a=

μmg

m

=μg=0.1×10m/s2=1m/s2
由公式v²=2ax得：
行李做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的位移為x=

v2

2a

=0.5m＜2m
所以行李先加速后勻速運(yùn)動(dòng)，
所以加速運(yùn)動(dòng)的位移為0.5m．
（2）要使傳送的時(shí)間最短，可知行李應(yīng)始終做勻加速運(yùn)行，所以當(dāng)行李到達(dá)右端剛好
等于傳送帶速度時(shí)，傳送帶速度最�。�設(shè)傳送帶的最小運(yùn)行速率為v_min，則有：

v

2min

=2aL
因加速度仍為a=lm/s²，
所以最小運(yùn)行速率vmin=

2aL

=2m/s
行李最短運(yùn)行時(shí)間tmin=

vmin

a

=2s
答：（1）行李做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的位移為0.5m
（2）行李從A處以最短時(shí)間為2s，傳送帶對應(yīng)的最小運(yùn)行速率為2m/s．