一起帮助喜羊羊和美羊羊解决滑雪问题、设计滑雪方案吧!

喜灰这部动画里面涉及了很多体育项目,比如篮球 足球 滑雪等,其中滑雪是美羊羊最喜欢的一项体育项目。但是对于喜羊羊,要想给她拍摄各种特殊的照片,却绝非易事,必须要学好物理才能解决,你能不能帮助他们俩,解决其中的问题呢?

这是一个有关物理运动学、动力学的题目,比较有挑战性,希望各位学霸们一起解一下这道题,同时复习一下高中物理知识!运动学和动力学可是高考物理的重点内容哦!相信你做完这道题后,你的分析问题、解决问题能力一定会有所提高!(下面的情景是我自己构想的)
知识储备要求:
必修一:匀变速直线运动、牛顿运动定律
必修二:运动的合成与分解、抛体运动、动能定理、能量守恒
话不多说了,放题!
(本题满分20分)
美羊羊不仅多才多艺,心灵手巧,还是有名的运动健将,她最喜欢的运动就是滑雪、打篮球。这次,她去参加青青草原第五届冬季运动会滑雪比赛,荣获金牌,成为本届冠军,被称为“冰雪女王”。
滑雪场地的简化图如图所示,首先美羊羊站在倾斜角为37°的斜坡I坡顶A点由静止开始滑下。竖直落差为384m。滑到斜面末端B点后进入圆弧轨道运动2s后到达与斜面末端等高处D点然后腾空飞出,在圆弧轨道BCD运动过程中美羊羊因为克服阻力做功3.04×10⁴J,圆弧轨道左右两段成轴对称,美羊羊腾空飞出时她下面的地面是斜面斜坡II,其坡面与圆弧末端的切线垂直。美羊羊连同她的装备总共是50kg,滑雪板与斜坡I的动摩擦因数为0.125。
喜羊羊和美羊羊是一对极其要好的朋友,喜羊羊也是美羊羊的最佳助手、搭档。喜羊羊在美羊羊滑雪过程中在斜坡II上负责摄影记录美羊羊空中滑雪的精彩瞬间,即距离斜坡II最高处。为了实现这一目的,喜羊羊决定在美羊羊飞到距离斜坡II最高处E点时给美羊羊拍照,这需要喜羊羊在美羊羊飞到最高的瞬间两人保持相对静止,且喜羊羊必须保证和美羊羊的连线与斜坡II垂直。一开始喜羊羊在加速坡顶端G点,被锁链锁住,当美羊羊滑行一段时间后,喜羊羊的锁定被解除,由静止释放,最后运动到E点垂直于斜坡II的正下方,给美羊羊拍照。喜羊羊的滑雪板与斜坡II的动摩擦因数为1/3。
参考数据:sin37°=0.6,cos37°=0.8,tan37°=0.75,g=10m/s²。喜羊羊和美羊羊均可以看作质点
图中的曲线ABCDEF是美羊羊滑雪全过程的运动轨迹,直线DF是曲线DEF在斜面上的投影,直线GF是喜羊羊的运动轨迹。请问:
(1)美羊羊在达到B点时速度有多大?
(2)美羊羊的精彩瞬间距离斜坡II有多高?
(3)喜羊羊应该等美羊羊开始滑行多长时间后立即解除锁定?
(4)GD长为多少?
(5)美羊羊在从A到F整个滑雪过程一共经历了多长时间?其中有多少时间她可以用于空中飞舞?
知道答案的小伙伴可以私信或在评论区打出你的答案或过程哦!
