如图所示,水平传送带AB长为20m,传送带以2.0m/s的速度匀速运动.现在A处放一质量为m无初速度的小物体,已知物体与传送带之间的动摩擦因数为0.4;(g=10m/s2)求:
(1)小物体从A运动到B所用的时间为多少?
(2)若要使小物体从A运动到B所用的时间最短,则传送带的速度至少应为多少?

解(1)小物体先做匀加速直线运动,后与皮带同速作匀速直线运动.
由牛顿第二定律得,滑块的加速度为:a===μg=0.4×10=4m/s2,
加速时间为:t1===0.5s
加速位移为:s1=t1=t1=×0.5=0.5m<20m,
然后物体做匀速直线运动,匀速位移为:x2=L-x1=20-0.5=19.5m,
匀速时间为:t2===9.75s
共历时:t=t1+t2=10.25s;
(2)滑块在皮带上一直做匀加速直线运动时,滑块的运动时间最短,
滑块在皮带上的加速度为:a===μg=0.4×10=4m/s2,
小物体如一直加速从A到B历时t,则有:L=at2
解得时间为:t===s,
到B端时小物体速度为:vB=at=4×=4m/s;
所以传送带最小速度为4m/s;
答:(1)小物体从A运动到B所用的时间为10.25s;
(2)若要使小物体从A运动到B所用的时间最短,则传送带的速度至少应为4m/s.