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九年级数学解答题一般
题目
利用以下素材解决问题.
探索货船通过拱桥的方案
素材1111中有一座对称石拱桥,图22是其桥拱的示意图,测得桥拱间水面宽ABAB端点到拱顶点CC距离AC=BC=10mAC=BC=10m,拱顶离水面的距离CD=5mCD=5m.
素材22如图33,一艘货船露出水面部分的横截面为矩形EFGHEFGH,测得EF=3.5mEF=3.5m,EH=10mEH=10m.因水深足够,货船可以根据需要运载货物.据调查,船身下降的高度y()y(米)与货船增加的载重量x(x(吨)满足函数关系式y=1120xy=\frac{1}{120}x.
素材33本次探索成员对石桥桥拱的形状产生了争议,根据争论结果分成了两个小组,小组11认为桥拱为圆弧一部分,小组22认为桥拱为抛物线一部分.
问题解决
任务11根据小组11的结论,求圆形桥拱的半径
任务22根据小组11的结论探索方案根据小组11的结论,根据图33状态,货船能否通过圆形拱桥?若能,最多还能卸载多少吨货物?若不能,至少要增加多少吨货物才能通过?(最终结果四舍五入保留整数,参考数据:31.732)\sqrt{3}≈1.732)
任务33根据小组22的结论探索方案根据小组22的结论,根据图33状态,货船能否通过抛物线拱桥?若能,最多还能卸载多少吨货物?若不能,至少要增加多少吨货物才能通过?
知识点:勾股定理、垂径定理的应用章节:第28章 圆 / 28.4 垂径定理

答案与解析

答案

任务11
设拱桥所在的圆的圆心为点OO,连接OCOCOAOAOBOB

AC=BC\because AC=BCCDABCD\bot AB
AD=BD\therefore AD=BD
OA=OB\because OA=OB
ODAB\therefore OD\bot AB
CDAB\because CD\bot AB
\thereforeCCDDOO三点共线,
O\odot O的半径为rmr m,则OD=(r5)mOD=\left(r-5\right)m
RtACDRt\triangle ACDRtAODRt\triangle AOD中,
AD2=AC2CD2\because AD^{2}=AC^{2}-CD^{2}AD2=OA2OD2AD^{2}=OA^{2}-OD^{2}
AC2CD2=OA2OD2\therefore AC^{2}-CD^{2}=OA^{2}-OD^{2}
10252=r2(r5)210^{2}-5^{2}=r^{2}-\left(r-5\right)^{2}
解得r=10r=10
\therefore圆形桥拱的半径为10m10m
任务22:若EHEHO\odot O的弦,

由对称性可得EM=MH=5mEM=MH=5mOCEHOC\bot EH
RtMOERt\triangle MOE中,
EM=5m\because EM=5mOE=10mOE=10m
OM=OE2EM2=53m\therefore OM=\sqrt{O{E}^{2}-E{M}^{2}}=5\sqrt{3}m
由任务11OD=5OD=5
DM=OMOD=(535)m3.66m\therefore DM=OM-OD=(5\sqrt{3}-5)m\approx 3.66m
EF=3.5m<3.66m\because EF=3.5m \lt 3.66m
\therefore货船能通过圆形拱桥,
1120x=3.663.5\frac{1}{120}x=3.66-3.5
解得x=19.2x=19.2
\therefore货船最多还能卸载19.219.2吨货物;
任务33:以点DD为坐标系原点,ABABxx轴,CDCDyy轴建立平面直角坐标系,

设桥拱所在的抛物线的解析式为y=ax2+bx+cy=ax^{2}+bx+c
\because抛物线的对称轴为yy轴,
b=0\therefore b=0
CD=5\because CD=5
\thereforeCC的坐标为(0,5)\left(0,5\right)
c=5\therefore c=5
即抛物线的解析式为y=ax2+5y=ax^{2}+5
RtACDRt\triangle ACD中,
AC=10m\because AC=10mCD=5mCD=5m
AD=AC2CD2=53m\therefore AD=\sqrt{A{C}^{2}-C{D}^{2}}=5\sqrt{3}m
\thereforeAA的坐标为(530)(-5\sqrt{3},0)
A(530)A(-5\sqrt{3},0)代入y=ax2+5y=ax^{2}+5
(53)2a+5=0(-5\sqrt{3})^{2}•a+5=0
解得a=115a=-\frac{1}{15}
\therefore桥拱所在的抛物线的解析式为y=115x2+5y=-\frac{1}{15}{x}^{2}+5
x=5x=5代入y=115x2+5y=-\frac{1}{15}{x}^{2}+5
y=103y=\frac{10}{3}
1033.5\because \frac{10}{3}<3.5
\therefore货船不能通过拱桥,
1120x=3.5103\frac{1}{120}x=3.5-\frac{10}{3}
解得x=20x=20
\therefore货船至少要增加2020吨货物才能通过拱桥.

解析

任务11
设拱桥所在的圆的圆心为点OO,连接OCOCOAOAOBOB

AC=BC\because AC=BCCDABCD\bot AB
AD=BD\therefore AD=BD
OA=OB\because OA=OB
ODAB\therefore OD\bot AB
CDAB\because CD\bot AB
\thereforeCCDDOO三点共线,
O\odot O的半径为rmr m,则OD=(r5)mOD=\left(r-5\right)m
RtACDRt\triangle ACDRtAODRt\triangle AOD中,
AD2=AC2CD2\because AD^{2}=AC^{2}-CD^{2}AD2=OA2OD2AD^{2}=OA^{2}-OD^{2}
AC2CD2=OA2OD2\therefore AC^{2}-CD^{2}=OA^{2}-OD^{2}
10252=r2(r5)210^{2}-5^{2}=r^{2}-\left(r-5\right)^{2}
解得r=10r=10
\therefore圆形桥拱的半径为10m10m
任务22:若EHEHO\odot O的弦,

由对称性可得EM=MH=5mEM=MH=5mOCEHOC\bot EH
RtMOERt\triangle MOE中,
EM=5m\because EM=5mOE=10mOE=10m
OM=OE2EM2=53m\therefore OM=\sqrt{O{E}^{2}-E{M}^{2}}=5\sqrt{3}m
由任务11OD=5OD=5
DM=OMOD=(535)m3.66m\therefore DM=OM-OD=(5\sqrt{3}-5)m\approx 3.66m
EF=3.5m<3.66m\because EF=3.5m \lt 3.66m
\therefore货船能通过圆形拱桥,
1120x=3.663.5\frac{1}{120}x=3.66-3.5
解得x=19.2x=19.2
\therefore货船最多还能卸载19.219.2吨货物;
任务33:以点DD为坐标系原点,ABABxx轴,CDCDyy轴建立平面直角坐标系,

设桥拱所在的抛物线的解析式为y=ax2+bx+cy=ax^{2}+bx+c
\because抛物线的对称轴为yy轴,
b=0\therefore b=0
CD=5\because CD=5
\thereforeCC的坐标为(0,5)\left(0,5\right)
c=5\therefore c=5
即抛物线的解析式为y=ax2+5y=ax^{2}+5
RtACDRt\triangle ACD中,
AC=10m\because AC=10mCD=5mCD=5m
AD=AC2CD2=53m\therefore AD=\sqrt{A{C}^{2}-C{D}^{2}}=5\sqrt{3}m
\thereforeAA的坐标为(530)(-5\sqrt{3},0)
A(530)A(-5\sqrt{3},0)代入y=ax2+5y=ax^{2}+5
(53)2a+5=0(-5\sqrt{3})^{2}•a+5=0
解得a=115a=-\frac{1}{15}
\therefore桥拱所在的抛物线的解析式为y=115x2+5y=-\frac{1}{15}{x}^{2}+5
x=5x=5代入y=115x2+5y=-\frac{1}{15}{x}^{2}+5
y=103y=\frac{10}{3}
1033.5\because \frac{10}{3}<3.5
\therefore货船不能通过拱桥,
1120x=3.5103\frac{1}{120}x=3.5-\frac{10}{3}
解得x=20x=20
\therefore货船至少要增加2020吨货物才能通过拱桥.

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