【題目】平面上,矩形ABCD與直徑為QP的半圓K如圖1擺放,分別延長DA和QP交于點(diǎn)O,且∠DOQ=60°,OQ=OD=3,OP=2,OA=AB=1.讓線段OD及矩形ABCD位置固定,將線段OQ連帶著半圓K一起繞著點(diǎn)O按逆時(shí)針方向開始旋轉(zhuǎn),設(shè)旋轉(zhuǎn)角為α(0°≤α≤60°).

發(fā)現(xiàn):如圖2,當(dāng)點(diǎn)P恰好落在BC邊上時(shí),求a的值即陰影部分的面積;

拓展:如圖3,當(dāng)線段OQ與CB邊交于點(diǎn)M,與BA邊交于點(diǎn)N時(shí),設(shè)BM=x(x>0),用含x的代數(shù)式表示BN的長,并求x的取值范圍.

探究:當(dāng)半圓K與矩形ABCD的邊相切時(shí),直接寫出sinα的值.

【答案】發(fā)現(xiàn):α=30°,S陰影=+;

拓展: BN=,0<x≤2﹣1;

探究: sinα的值為:

【解析】

試題分析:首先設(shè)半圓K與PC交點(diǎn)為R,連接RK,過點(diǎn)P作PH⊥AD于點(diǎn)H,過點(diǎn)R作RE⊥KQ于點(diǎn)E,則可求得∠RKQ的度數(shù),于是求得答案;

拓展:如圖5,由∠OAN=∠MBN=90°,∠ANO=∠BNM,得到△AON∽△BMN,即可求得BN,如圖4,當(dāng)點(diǎn)Q落在BC上時(shí),x取最大值,作QF⊥AD于點(diǎn)F,BQ=AF,則可求出x的取值范圍;

探究:半圓K與矩形ABCD的邊相切,分三種情況:①半圓K與BC相切于點(diǎn)T,②當(dāng)半圓K與AD相切于T,③當(dāng)半圓K與CD切線時(shí),點(diǎn)Q與點(diǎn)D重合,且為切點(diǎn);分別求解即可求得答案.

解:發(fā)現(xiàn):如圖2,設(shè)半圓K與PC交點(diǎn)為R,連接RK,過點(diǎn)P作PH⊥AD于點(diǎn)H,

過點(diǎn)R作RE⊥KQ于點(diǎn)E,在Rt△OPH中,PH=AB=1,OP=2,

∴∠POH=30°,

∴α=60°﹣30°=30°,

∵AD∥BC,

∴∠RPO=∠POH=30°,

∴∠RKQ=2×30°=60°,

∴S扇形KRQ==

在Rt△RKE中,RE=RKsin60°=,

∴S△PRK=RE=,

∴S陰影=+;

拓展:如圖5,

∵∠OAN=∠MBN=90°,∠ANO=∠BNM,

∴△AON∽△BMN,

,即,

∴BN=

如圖4,當(dāng)點(diǎn)Q落在BC上時(shí),x取最大值,作QF⊥AD于點(diǎn)F,BQ=AF=﹣AO=2﹣1,

∴x的取值范圍是0<x≤2﹣1;

探究:半圓K與矩形ABCD的邊相切,分三種情況;

①如圖5,半圓K與BC相切于點(diǎn)T,設(shè)直線KT與AD,OQ的初始位置所在的直線分別交于點(diǎn)S,O′,

則∠KSO=∠KTB=90°,

作KG⊥OO′于G,在Rt△OSK中,

OS==2,

在Rt△OSO′中,SO′=OStan60°=2,KO′=2,

在Rt△KGO′中,∠O′=30°,

∴KG=KO′=

∴在Rt△OGK中,sinα===

②當(dāng)半圓K與AD相切于T,如圖6,同理可得sinα====

③當(dāng)半圓K與CD切線時(shí),點(diǎn)Q與點(diǎn)D重合,且為切點(diǎn),

∴α=60°,

∴sinα=sin60°=;

綜上所述sinα的值為:.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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