(舟山中考)某挖掘机的底座高$AB = 0.8$ m,动臂$BC = 1.2$ m,$CD = 1.5$ m,
$BC$与$CD$的固定夹角$\angle BCD = 140°$.挖掘机的初始位置如图①所示,斗杆顶点
$D$与铲斗顶点$E$所在直线$DE$垂直地面$AM$于点$E$,测得$\angle CDE = 70°$(如
图②).如图③所示,工作时动臂$BC$会绕点$B$转动,当点$A$,$B$,$C$在同一直线上时,
斗杆顶点$D$升至最高点(如图④).
(1)求挖掘机在初始位置时动臂$BC$与$AB$的夹角$\angle ABC$的度数.
(2)问斗杆顶点$D$的最高点比初始位置高了多少米(精确到0.1 m)?
(参考数据:$\sin 50° \approx 0.77$,$\cos 50° \approx 0.64$,$\sin 70° \approx 0.94$,$\cos 70° \approx 0.34$,$\sqrt{3} \approx1.73$.)

$BC$与$CD$的固定夹角$\angle BCD = 140°$.挖掘机的初始位置如图①所示,斗杆顶点
$D$与铲斗顶点$E$所在直线$DE$垂直地面$AM$于点$E$,测得$\angle CDE = 70°$(如
图②).如图③所示,工作时动臂$BC$会绕点$B$转动,当点$A$,$B$,$C$在同一直线上时,
斗杆顶点$D$升至最高点(如图④).
(1)求挖掘机在初始位置时动臂$BC$与$AB$的夹角$\angle ABC$的度数.
(2)问斗杆顶点$D$的最高点比初始位置高了多少米(精确到0.1 m)?
(参考数据:$\sin 50° \approx 0.77$,$\cos 50° \approx 0.64$,$\sin 70° \approx 0.94$,$\cos 70° \approx 0.34$,$\sqrt{3} \approx1.73$.)
答案
(1) $ 150° $;(2) $ 0.8\ m $
解析
(1) 如图,过点$ C $作$ CG \perp AM $于点$ G $.
∵$ AB \perp AM $,$ DE \perp AM $,
∴$ AB // CG // DE $.
∴$ \angle DCG = 180° - \angle CDE = 180° - 70° = 110° $.
∵$ \angle BCD = 140° $,
∴$ \angle BCG = \angle BCD - \angle DCG = 140° - 110° = 30° $.
∵$ AB // CG $,
∴$ \angle ABC = 180° - \angle BCG = 180° - 30° = 150° $.
(2) 初始位置$ D $的高度$ DE $:
过点$ C $作$ CP \perp DE $于点$ P $,过点$ B $作$ BQ \perp DE $于点$ Q $,交$ CG $于点$ N $.
在$ Rt\triangle CPD $中,$ \angle CDE = 70° $,$ CD = 1.5\ m $,
$ DP = CD · \cos 70° \approx 1.5 × 0.34 = 0.51\ m $.
在$ Rt\triangle BCN $中,$ \angle BCG = 30° $,$ BC = 1.2\ m $,
$ CN = BC · \cos 30° \approx 1.2 × \frac{\sqrt{3}}{2} \approx 1.2 × 0.865 = 1.038\ m $.
∵$ PQ = CN $,$ QE = AB = 0.8\ m $,
∴$ DE = DP + PQ + QE = 0.51 + 1.038 + 0.8 \approx 2.348\ m $.
最高点$ D $的高度$ DH $:
当$ A,B,C $共线时,$ AC = AB + BC = 0.8 + 1.2 = 2\ m $.
过点$ D $作$ DH \perp AM $于点$ H $,过点$ C $作$ CK \perp DH $于点$ K $,
则四边形$ ACKH $为矩形,
∴$ KH = AC = 2\ m $.
在$ Rt\triangle CKD $中,$ \angle KCD = 180° - \angle BCD = 180° - 140° = 40° $,
∴$ \angle CDK = 90° - 40° = 50° $,
$ DK = CD · \sin 50° \approx 1.5 × 0.77 = 1.155\ m $.
∴$ DH = DK + KH \approx 1.155 + 2 = 3.155\ m $.
高度差: $ DH - DE \approx 3.155 - 2.348 \approx 0.8\ m $.
(1) $ \angle ABC = 150° $;
(2) 斗杆顶点$ D $的最高点比初始位置高了约$ 0.8\ m $.
∵$ AB \perp AM $,$ DE \perp AM $,
∴$ AB // CG // DE $.
∴$ \angle DCG = 180° - \angle CDE = 180° - 70° = 110° $.
∵$ \angle BCD = 140° $,
∴$ \angle BCG = \angle BCD - \angle DCG = 140° - 110° = 30° $.
∵$ AB // CG $,
∴$ \angle ABC = 180° - \angle BCG = 180° - 30° = 150° $.
(2) 初始位置$ D $的高度$ DE $:
过点$ C $作$ CP \perp DE $于点$ P $,过点$ B $作$ BQ \perp DE $于点$ Q $,交$ CG $于点$ N $.
在$ Rt\triangle CPD $中,$ \angle CDE = 70° $,$ CD = 1.5\ m $,
$ DP = CD · \cos 70° \approx 1.5 × 0.34 = 0.51\ m $.
在$ Rt\triangle BCN $中,$ \angle BCG = 30° $,$ BC = 1.2\ m $,
$ CN = BC · \cos 30° \approx 1.2 × \frac{\sqrt{3}}{2} \approx 1.2 × 0.865 = 1.038\ m $.
∵$ PQ = CN $,$ QE = AB = 0.8\ m $,
∴$ DE = DP + PQ + QE = 0.51 + 1.038 + 0.8 \approx 2.348\ m $.
最高点$ D $的高度$ DH $:
当$ A,B,C $共线时,$ AC = AB + BC = 0.8 + 1.2 = 2\ m $.
过点$ D $作$ DH \perp AM $于点$ H $,过点$ C $作$ CK \perp DH $于点$ K $,
则四边形$ ACKH $为矩形,
∴$ KH = AC = 2\ m $.
在$ Rt\triangle CKD $中,$ \angle KCD = 180° - \angle BCD = 180° - 140° = 40° $,
∴$ \angle CDK = 90° - 40° = 50° $,
$ DK = CD · \sin 50° \approx 1.5 × 0.77 = 1.155\ m $.
∴$ DH = DK + KH \approx 1.155 + 2 = 3.155\ m $.
高度差: $ DH - DE \approx 3.155 - 2.348 \approx 0.8\ m $.
(1) $ \angle ABC = 150° $;
(2) 斗杆顶点$ D $的最高点比初始位置高了约$ 0.8\ m $.
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