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一走廊拐角处的横截面如图所示,已知内壁FG和外壁BC都是半径为1m的四分之一圆弧,AB,DC分别与圆弧BC相切于B,C两点,EF∥AB,GH∥CD且两组平行墙壁间的走廊宽度都是1m.(1)若水平放置的
题目详情
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(1)若水平放置的木棒MN的两个端点M,N分别在外壁CD和AB上,且木棒与内壁圆弧相切于点P,设∠CMN=θ,若θ=
π |
4 |
(2)若一根水平放置的木棒能通过该走廊拐角处,请问木棒长度能否大于a,并说明理由.
▼优质解答
答案和解析
(1)如图,设圆弧FG所在的圆的圆心为Q,过Q点作CD的垂线,垂足为点T,且交MN或其延长线于S,并连结PQ,再过点N作TQ的垂线,垂足为W,在Rt△NWS中,因为NW=2,∠SNW=θ,所以NS=
,
因为MN与圆弧FG切于点P,所以PQ⊥MN,在Rt△QPS中,因为PQ=1,∠PQS=θ,所以QS=
,QT-QS=2-
,
①S在线段TG上,则TS=QT-QS,
在Rt△STM中,MS=
=
,
因此MN=NS+MS=NS+
.
②若S在线段GT的延长线上,则TS=QS-QT,在Rt△STM中,
MS=
=
,因此MN=NS-MS=NS-
=NS+
,
f(θ)=MN=NS+
=
+(
-
)=
(0<θ<
),
a=f(
)=
![](https://www.zaojiaoba.cn/2018-08/21/1534834529-7867.jpg)
2 |
cosθ |
因为MN与圆弧FG切于点P,所以PQ⊥MN,在Rt△QPS中,因为PQ=1,∠PQS=θ,所以QS=
1 |
cosθ |
1 |
cosθ |
①S在线段TG上,则TS=QT-QS,
在Rt△STM中,MS=
TS |
sinθ |
QT−QS |
sinθ |
因此MN=NS+MS=NS+
QT−QS |
sinθ |
②若S在线段GT的延长线上,则TS=QS-QT,在Rt△STM中,
MS=
TS |
sinθ |
QT−QS |
sinθ |
QS−QT |
sinθ |
QT−QS |
sinθ |
f(θ)=MN=NS+
QT−QS |
sinθ |
2 |
cosθ |
2 |
sinθ |
1 |
sinθcosθ |
2sinθ+2cosθ−1 |
sinθcosθ |
π |
2 |
a=f(
π |
4 |
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