第二十八章 锐角三角函数
一.选择题(共6小题)
1.图1、图2分别是某种型号跑步机的实物图与示意图.已知跑步机手柄AB与地面DE平行,支架AC、踏板CD的长分别为a,b,∠ACD=90°,记CD与地面DE的夹角为θ,则跑步机手柄AB所在直线与地面DE之间的距离表示正确的是( )
A.acosθ+bsinθ B.asinθ+bsinθ C.acosθ+bcosθ D.asinθ+bcosθ
2.如图,一枚运载火箭从地面L处发射,雷达站R与发射点L水平距离为8km,当火箭到达A点时,雷达站测得仰角为53°,则这枚火箭此时的高度AL为( )km.
A.8sin53° B.8cos53° C. D.8tan53°
3.如图,在以“探索光之奥秘”为主题的趣味物理实验中,用透明水箱模拟光线从空气射入某种液体,观察到入射角(∠1)与折射角(∠2)约为4:3的比例关系.为了挑战自我,同学们进一步思考:若两条入射光线以不同角度α,β斜射入这种液体,液体内折射光线的夹角γ与α,β的数学关系为( )
A.a+β=γ B.α+β+γ=180°
C. D.γ
4.如图所示的电视塔是某城市的标志性建筑物,在水平地面上的点A,C处分别测得电视塔塔顶B的仰角均为α度,且点A,C,D在同一直线上,BD⊥AC,若测得AC=200m,则塔高BD是( )
A.200tanαm B. C.100tanαm D.100sinαm
5.某地正午时,太阳光线与地面形成的夹角为35°,为了使太阳能板获得最大效率,需将其倾斜角调整为与太阳光线垂直.已知太阳能板AB的长度为1.8米,此时太阳能板顶端离地面BC的垂直高度AC为( )
A.1.8×sin55米 B.1.8×sin35米
C.1.8×cos55米 D.1.8×tan55米
6.一束光从空气中以不同的角度射入水中,会发生反射和折射现象,如图1是光束在空水中的径迹,如图2,现将一束光以一定的入射角射入水面GK,此时反射光线与折射光线夹角恰为90°,直线l为法线,A、O、D三点共线,若水深OE为3m,则线段CD的长为( )
A.2m B.4m C. D.
二.填空题(共6小题)
7.如图,一座金字塔被发现时,顶部已经损坏,但底部未曾受损.已知该金字塔的底面是一个边长为130m的正方形,且每个侧面与底面所夹的角都为α(0°<α<90°),则这座金字塔原来的高为 m(用含α的式子表示).
8.座椅是我们日常生活中不可或缺的物品.如图,在调节椅背的过程中,椅面AB始终保持水平状态,支撑架AC,BD与水平地面的夹角也始终保持不变.已知椅背AE的长度为60cm,当椅背AE与椅面AB的夹角从150°调整到120°时,椅背上人的头部支撑点E向上抬高了约 cm.(结果精确至0.1cm.参考数据:1.73)
9.如图是传送带和水平地面所成斜坡的示意图,传送带和地面所成斜坡的坡度i为1:,若该传送带把某物体从地面传送到离地面15米高的地方,那么该物体所经过的路程恰好是 米.
10.由于木质衣架没有柔性,在挂置衣服的时候不太方便操作且不易收纳.小敏设计了一种衣架,在使用时能轻易收拢,然后套进衣服后松开即可.如图①,衣架杆OA=OB=20cm,∠AOB=120°;若衣架收拢时,∠AOB=60°,如图②所示;则收拢时的宽度比松开时的宽度缩短了 cm.(保留一位小数,
11.图1是一小型电饭煲的左视图,为判断电饭煲放置在餐边柜是否合适,需要计算打开后电饭煲的最大高度,已知打开盖后∠A'BA最大=60°,如图2所示,则打开后电饭煲的最大高度是 cm(结果保留根号).
12.图1是某款自动旋转遮阳伞,伞面完全张开时张角呈180°,图2是其侧面示意图.为实现遮阳效果最佳,伞面装有接收器,可以根据太阳光线的角度变化,自动调整手柄D沿着AB移动,以保证太阳光线与DF始终垂直,已知支架AB长为2.5米,且垂直于地面BC,某一时刻测得BD=1.7米,悬托架AE=DE,点E固定在伞面上,当伞面完全张开时,长阳光线与地面的夹角设为α,当时,此时悬托架AE的长度为 米.
三.解答题(共5小题)
13.综合与实践:某学校数学兴趣小组测量田径场看台对面教学楼的高度.
活动主题 测量田径场看台对面教学楼的高度
测量工具 测角仪,皮尺、计算器等
模型抽象
测绘过程与数据信息 ①用皮尺测得看台CD的长为12米,看台最低点C到地面BF的距离CE为2米; ②用测角仪在看台最高点D处测得教学楼最高点A的仰角为25°,在看台最低点C处测得教学楼最高点A的仰角为55°,看台的坡角α为20°; ③参考数据:sin20°≈0.34,cos20°≈0.94,tan20°≈0.36,sin25°≈0.42,cos25°≈0.91,tan25°≈0.47,sin55°≈0.82,cos55°≈0.57,tan55°≈1.43,.
请你根据测量结果,帮助数学兴趣小组求出教学楼AB的高度(结果精确到0.1米).
14.综合与实践:数学兴趣小组的同学结合光的折射规律进行了如下综合性学习.
【实验操作】将一束光线从游泳池边点A处发出,经水面点C折射到池底B处.
【测量数据】点A,D,E在同一条竖直线上,所有点都在同一竖直平面内,MN是法线,点N在BE上.记入射角为α,折射角为β.测得点A到水面的距离AD=1m,水深 DE=1.2m,入射角α=51°16′.
【问题解决】根据以上实验操作和测量的数据,解答下列问题:
(1)求CD的长;
(2)小组的同学发现,根据光的折射物理学知识可知,从而可求得.
①由上可在Rt△BCN中推理求得tanβ= ;
②求B,E之间的距离.(参考数据:sin51°16′≈0.78,cos51°16′≈0.63,tan51°16′≈1.25)
15.现在人们经常使用电脑,若坐姿不正确,容易造成眼睛疲劳,腰酸颈痛.使用电脑时一般正确的坐姿是:眼睛望向显示器屏幕时,“视线角”α为20°(望向屏幕上边缘的水平视线与望向屏幕中心的视线的夹角),小臂水平放在桌面上,肘部形成的“手肘角”β为100°,如图1所示.
(1)如图2,当水平视线AB与屏幕BC垂直,“视线角”α为20°,BC=24cm时,求眼睛与屏幕的距离为多少厘米.(结果精确到1cm)
(2)如图3,肩膀到水平地面的距离DG=100cm,大臂DE=30cm,小臂水平放在桌面EF上,桌面到地面的距离FH=72cm,通过计算判断此时是不是正确坐姿.若是,请说明理由;若不是,那么应如何调整桌面(桌面可上下调整)才能使肘部形成的“手肘角”β为100°?(参考数据:sin20°≈0.34,cos20°≈0.94,tan20°≈0.36,sin80°≈0.98,cos80°≈0.17,tan80°≈5.67,sin69°≈0.93)
16.单摆是一种能够产生复动的装置.某兴趣小组利用摆球和摆线进行与单摆相关的实验探究,并撰写实验报告如下.
实验主题 探究摆球运动过程中高度的变化
实验用具 摆球,摆线,支架,摄像机等
实验步骤 如图1,在支架的横杆点O处用摆线悬挂一个摆球,将摆球拉高后松手,摆球开始往复运动.(摆线的长度变化忽略不计)
实验说明 如图2,摆球静止时的位置为点A,拉紧摆线将摆球拉至点B处,BD⊥OA.∠BOA=64°,OB=20cm;当摆球运动至点C时,∠COA=37°,CE⊥OA.(点O,A,B,C,D,E在同一平面内)
解决问题:根据以上信息,求ED的长.(结果精确到0.1cm)
参考数据:cos37°≈0.80,cos64°≈0.44.
17.如图1是某住宅单元楼的人脸识别系统(整个头部需在摄像头视角范围内才能被识别),其示意图如图2,摄像头P的仰角、俯角都调整为15°,摄像头高度OP=160cm,识别的最远水平距离OQ=150cm.
(1)小张站在离摄像头水平距离90cm点M处,恰好能被识别(头的顶部恰好在仰角线AP处),请问小张的身高约为多少厘米?
(2)身高139cm的小军,头部高度为18cm,当他直立站在离摄像头最远处时,请通过计算说明这时的小军能被摄像头识别吗?(参考数据:sin15°≈0.26,cos15°≈0.97,tan15°≈0.27)
参考答案与试题解析
题号 1 2 3 4 5 6
答案 A D D C A C
1.A【解析】如图,过点C作CF⊥AB,交直线AB于F,延长FC,交直线DE于H,在Rt△DCH中,∠D=θ,CD=b,则CH=CD sinD=bsinθ,∵∠D=θ,∴∠DCH=90°﹣θ,∵∠ACD=90°,∴∠ACF=θ,∴CF=AC cos∠ACF=acosθ,∴手柄AB所在直线与地面DE之间的距离为:acosθ+bsinθ.
2.D【解析】由题意得:AL⊥LR,在Rt△ALR中,LR=8km,∠ARL=53°,∴AL=LR tan53°=8tan53°(km),∴这枚火箭此时的高度AL为8tan53°km.
3.D【解析】如下图所示,过B,D,F分别作水平线的垂线,则PC∥DE∥QG,则∠BDF=∠BDE+∠FDE=∠DBC+∠DFG,由题可得,∠DBC∠ABP(90°﹣α),∠DFG∠HFQ(90°﹣β),从而∠BDF(90°﹣α)(90°﹣β)(180°﹣α﹣β),即γ=135°(α+β),即(α+β)=135°﹣γ.
4.C【解析】由题意可知:∠A=∠C=a,BD⊥AC,∴点D为AC的中点,∵AC=200m,∴AD=CDAC=100m,在Rt△ABD中,BD=AD tanα=100tanα(m).
5.A【解析】由题意得:∠ABC=55°,∵sin∠ABC,AB=1.8m,∴AC=ABsin∠ABC=1.8×sin55米.
6.C【解析】如图:由题意得:∠α=∠FOB,∠OEC=90°,∴∠EOC+∠ECO=90°,∵∠BOC=90°,∴∠FOB+∠EOC=180°﹣∠BOC=90°,∴∠FOB=∠ECO,∴∠α=∠ECO,∵∠EOD=∠α,∴,在直角三角形ECO中,OE=3m,∴,在直角三角形EOD中,,∴.
7.65tanα【解析】如图,∵底部是边长为130m的正方形,∴BC130=65(m),∵AC⊥BC,∠ABC=α,∴AC=BC tanα=65tanα(m).
8.21.9【解析】如图,过点E作EF⊥BA,交BA 的延长线于E,过点E′作E′G⊥BA,交BA 的延长线于G,在Rt△EAF中,AE=60cm,∠EAF=180°﹣150°=30°,则EF=AE sin∠EAF=6030(m),在Rt△E′AG中,AE′=60cm,∠E′AG=180°﹣120°=60°,则E′G=AE′ sin∠E′AG=6030(m),E′G﹣EF=3030≈21.9(cm),∴背上人的头部支撑点E向上抬高了约21.9cm.
9.30【解析】如图,过点B作BC⊥水平面于C,∵斜坡AB的坡度为1:,∴tanA,∴∠A=30°,∵BC=15米,∴AB=2BC=30米,故答案为:30.
10.14.6【解析】如图①,过O点作OM⊥AB,∵OA=OB=20cm,∠AOB=120°,∴在Rt△AOM中,∠A=30°,OA=20cm,∴AM=OA cos∠A=20×cos30°=1017.3(cm),∴AB=2AM=34.6(cm),如图②,∠A'O'B'=60°,OA'=OB'=20cm,∴△O'A'B'为等边三角形,∴A'B'=O'A'=20cm,∴34.6﹣20=14.6(cm),∴收拢时的宽度比松开时的宽度缩短了14.6cm,故答案为:14.6.
11.【解析】如图,作A′C⊥AB于点C,DE⊥AB于点E,A′F⊥DE于点F,A′B交DE于点O,∴∠DEC=∠A′FE=∠A′FD=∠OEB=90°,四边形A′CEF是矩形,∴∠FA′O=∠A′BA=60°,∴∠DA′F=30°,∴,由条件可得,∴,∴,∴最大高度是,故答案为:.
12.0.5【解析】如图2,过点E作 EI⊥AD于点I,∵∠FDG=90°,∴∠ADE+∠BDG=90°,∵∠ABG=90°,∴∠BGD+∠BDG=90°,∴∠BGD=∠ADE,∴GD∥FH,∴∠BGD=∠α,∴∠ADE=∠α,∵,∴,∵AB长为 2.5米,BD=1.7 米,AE=DE,∴(米),∴IE=0.3 (米),∴(米),故答案为:0.5.
13.解:过点C作CG⊥AB于点G,延长CG交DF于点H,过点D作DM⊥AB于点M,设AB=x米,
由题意可知,四边形BGCE,CEFH,BFHG,MGHD都是矩形,
∴BG=CE=HF=2米,CG=BE,CH=EF,AG=(x﹣2)米,
在Rt△CDH中,CH=CDcosα=12×0.94≈11.3(米),
DH=CDsinα=12×0.34≈4.1(米),
∴MG=DH=4.1米,
在Rt△ACG中,AG=CGtan∠ACG=CGtan55°=1.43CG,
∴米,
∴,
在Rt△AMD中,米,
∴,
解得x≈16.0,
答:教学楼AB的高度为16.0米.
14.解:(1)∵MN∥AE,
∴∠A=α=51°16′.
∵AD=1m,
故CD=tan51°16′×AD≈1.25(m).
即CD的长为1.25m;
(2)①∵sinβ,
∴设BN=3k,BC=5k,由勾股定理可得CN=4k,
故tanβ,
故答案为:.
②由题可知四边形DCNE为矩形,
则CN=DE=1.2m,EN=DC=1.25m,
故BN=tanβ×CN0.9(m),
故BE=EN+BN=1.25+0.9=2.15(m),
即B,E之间的距离为2.15m.
15.解:(1)在Rt△ABC中,∠A=20°,,
∴,
故眼睛与屏幕的距离约为67cm;
(2)如图,延长FE交DG于点M,
则MG=FH,∠DME=90°,
∴调整前,DM=DG﹣MG=DG﹣FH=100﹣72=28(cm),
在 Rt△DME 中,,
∴∠DEM≈69°,
∴∠DEF≈180°﹣69°=111°,即β≈111°,
故此时不是正确坐姿.
当∠DEF=100°时,∠DEM=80°,
在Rt△DEM中,DE=30cm,,
∴调整后,DM=DEsin∠DEM=30sin80°≈30×0.98≈29(cm),29﹣28=1(cm).
故桌面应下调1cm才能使肘部形成的“手肘角”β为100°.
16.解:由题意可得,OB=OC=20cm,∠ODB=∠OEC=90°,
在Rt△OBD中,OD=cos64°×OB,
在Rt△OCE中,OE=cos37°×OC,
故ED=OE﹣OD=cos37°×OC﹣cos64°×OB≈20×(0.80﹣0.44)=7.2(cm),
故ED的长为7.2cm.
17.解:(1)摄像头P的仰角、俯角都调整为15°,摄像头高度OP=160cm,识别的最远水平距离OQ=150cm.如图,过M作OQ的垂线分别交仰角线,俯角线于点E,D,交水平线于点F,
由题意知∠POQ=∠OPF=∠FMO=90°,
∴四边形POMF是矩形,
∴PF=OM=90cm,MF=OP=160cm,
在Rt△PEF中,,
∴EF=PF tan15°=90×tan15°≈24.3(cm),
∴ME=MF+EF=160+24.3=184.3(cm),
∴小张的身高约是184.3厘米;
(2)过Q作OQ的垂线分别交仰角线,俯角线于点C,G,交水平线于点H,
同上,可知四边形POQH是矩形,
∴PH=OQ=150cm,QH=OP=160cm,
在Rt△PCH中,,
∴CH=PH tan15°=150×tan15°≈40.5(cm),
同理GH=40.5cm,
∴GQ=QH﹣GH=119.5cm,CQ=QH+CH=200.5cm,
小军头部以下的高度为:139﹣18=121(cm),
∵121cm>119.5cm,且小军身高139cm<200.5cm,
∴小军能被摄像头识别.