水平传送带被广泛应用于机场和火车站,用于对旅客的行李进行安全检查.图为一水平传送带装置的示意图,绷紧的传送带AB始终保持v=1m/s的恒定速率运行,一质量为m=4kg的行李无初速地放在A处.设行李与传送带间的动摩擦因数为μ=0.1,AB间的距离L=2m,g取10m/s2.
(1)求行李刚开始运动时所受的滑动摩擦力与加速度大小;
(2)求行李从A运动到B的时间;
(3)行李在传送带上滑行痕迹长度;
(4)如果提高传送带速率,A到B运动时间会缩短,求A到B的最短时间和传送带对应的最小运行速率.

水平传送带被广泛应用于机场和火车站,用于对旅客的行李进行安全检查.图为一水平传送带装置的示意图,绷紧的传送带AB始终保持v=1m/s的恒定速率运行,一质量为m=4kg的行李无初速地放在A处.设行李与传送带间的动摩擦因数为μ=0.1,AB间的距离L=2m,g取10m/s2.
(1)求行李刚开始运动时所受的滑动摩擦力与加速度大小;
(2)求行李从A运动到B的时间;
(3)行李在传送带上滑行痕迹长度;
(4)如果提高传送带速率,A到B运动时间会缩短,求A到B的最短时间和传送带对应的最小运行速率.

答案
(1)4N 0.1m/s2;
(2)2.5s;
(3)0.5m;
(4)2m/s
解析
(1)滑动摩擦力
,代入题给数值,得![]()
由牛顿第二定律,得
,代入数值,得![]()
(2)设行李做匀加速运动的时间为t,行李加速运动的末速度为
.
则
代入数值,得![]()
匀速运动的时间为
, 
运动的总时间为![]()
(3)传送带在加速期间走过的距离![]()
划痕为相对运动距离![]()
(4)行李从A处匀加速运动到B处时,传送时间最短.则![]()
代入数值,得
,传送带对应的最小运行速率
,代入数值,得![]()
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