7. 如图,Rt△ABC是一防洪堤背水坡的横断面图,斜坡AB的长为15 m,坡角为45°.为了提高该堤的防洪能力,现将背水坡改造成坡度为1:1.6的斜坡AD,在CB方向距点B 5 m处有一座房屋.在背水坡改造的施工过程中,此处房屋是否需要拆除?(参考数据:$\sqrt{2}$≈1.4)
答案
在Rt△ABC中,∠C=90°,∠ABC=45°,AB=15m。
∵sin45°=AC/AB,cos45°=BC/AB,且∠B=45°,∴AC=BC。
AC=AB·sin45°≈15×(√2/2)≈15×0.7=10.5m,故BC≈10.5m。
改造后斜坡AD坡度i=1:1.6,即AC/CD=1/1.6,∴CD=AC×1.6=10.5×1.6=16.8m。
BD=CD-BC=16.8-10.5=6.3m。
∵房屋在CB方向距B点5m,且5m<6.3m,∴房屋需拆除。
结论:此处房屋需要拆除。
∵sin45°=AC/AB,cos45°=BC/AB,且∠B=45°,∴AC=BC。
AC=AB·sin45°≈15×(√2/2)≈15×0.7=10.5m,故BC≈10.5m。
改造后斜坡AD坡度i=1:1.6,即AC/CD=1/1.6,∴CD=AC×1.6=10.5×1.6=16.8m。
BD=CD-BC=16.8-10.5=6.3m。
∵房屋在CB方向距B点5m,且5m<6.3m,∴房屋需拆除。
结论:此处房屋需要拆除。
8. 如图①,在一个坡角(∠MON)为30°的斜坡ON上有一棵大树AB(与地面垂直),从斜坡底端点O处测得大树顶端B的仰角(∠BOM)为60°,OA= 6.4 m.
(1) 求大树AB的高度;
(2) 如图②,某时刻太阳光线与水平线的夹角为26.5°,大树AB在阳光下的影子AD落在斜坡上,求影子AD的长度.(结果精确到0.1 m.参考数据:tan26.5°≈0.50,sin26.5°≈0.45,cos26.5°≈0.89,$\sqrt{2}$≈1.41,$\sqrt{3}$≈1.73)
(1) 求大树AB的高度;
(2) 如图②,某时刻太阳光线与水平线的夹角为26.5°,大树AB在阳光下的影子AD落在斜坡上,求影子AD的长度.(结果精确到0.1 m.参考数据:tan26.5°≈0.50,sin26.5°≈0.45,cos26.5°≈0.89,$\sqrt{2}$≈1.41,$\sqrt{3}$≈1.73)
答案
(1)过点A作AC⊥OM于点C,在Rt△OAC中,∠AOC=30°,OA=6.4m,
∴AC=OA·sin30°=6.4×0.5=3.2(m),
OC=OA·cos30°=6.4×(√3/2)=3.2√3(m)。
在Rt△OBC中,∠BOC=60°,
∴BC=OC·tan60°=3.2√3×√3=9.6(m)。
∵AB⊥OM,AC⊥OM,∴AB=BC-AC=9.6-3.2=6.4(m)。
(2)设AD=x m,D在ON上且OD=OA-AD=(6.4-x)m,过D作DE⊥OM于E,过B作BF⊥DE延长线于F。
在Rt△ODE中,DE=OD·sin30°=(6.4-x)×0.5=3.2-0.5x,
OE=OD·cos30°=(6.4-x)·(√3/2)。
BF=OC-OE=3.2√3-(6.4-x)·(√3/2)= (√3/2)x,
DF=BC-DE=9.6-(3.2-0.5x)=6.4+0.5x。
在Rt△BDF中,tan26.5°=BF/DF≈0.5,即 (√3/2)x=0.5(6.4+0.5x),
代入√3≈1.73,得0.865x=0.5(6.4+0.5x),
解得x≈5.2。
(1)6.4m;(2)5.2m。
∴AC=OA·sin30°=6.4×0.5=3.2(m),
OC=OA·cos30°=6.4×(√3/2)=3.2√3(m)。
在Rt△OBC中,∠BOC=60°,
∴BC=OC·tan60°=3.2√3×√3=9.6(m)。
∵AB⊥OM,AC⊥OM,∴AB=BC-AC=9.6-3.2=6.4(m)。
(2)设AD=x m,D在ON上且OD=OA-AD=(6.4-x)m,过D作DE⊥OM于E,过B作BF⊥DE延长线于F。
在Rt△ODE中,DE=OD·sin30°=(6.4-x)×0.5=3.2-0.5x,
OE=OD·cos30°=(6.4-x)·(√3/2)。
BF=OC-OE=3.2√3-(6.4-x)·(√3/2)= (√3/2)x,
DF=BC-DE=9.6-(3.2-0.5x)=6.4+0.5x。
在Rt△BDF中,tan26.5°=BF/DF≈0.5,即 (√3/2)x=0.5(6.4+0.5x),
代入√3≈1.73,得0.865x=0.5(6.4+0.5x),
解得x≈5.2。
(1)6.4m;(2)5.2m。
9. 在一次课题设计活动中,小明对修建一座87 m长的水库大坝提出了以下方案:大坝的横断面为等腰梯形,如图,AD//BC,坝高10 m,迎水坡面AB的坡度i= 5:3,老师看过后,从力学的角度对此方案提出了建议,小明决定在原方案的基础上,将迎水坡面AB的坡度进行修改,修改后的迎水坡面AE的坡度i= 5:6.
(1) 求原方案中此大坝迎水坡AB的长(结果保留根号);
(2) 如果方案修改前后修建大坝所需土石方的总体积不变,在方案修改后,若坝顶沿EC方向拓宽2.7 m,坝底将会沿AD方向加宽多少?

(1) 求原方案中此大坝迎水坡AB的长(结果保留根号);
(2) 如果方案修改前后修建大坝所需土石方的总体积不变,在方案修改后,若坝顶沿EC方向拓宽2.7 m,坝底将会沿AD方向加宽多少?
答案
1. (1)
解:过点$B$作$BF\perp AD$于点$F$。
因为迎水坡面$AB$的坡度$i = 5:3$,坝高$BF = 10m$,坡度$i=\frac{BF}{AF}$。
设$BF = 5x$,$AF = 3x$,已知$BF = 10m$,则$5x = 10$,解得$x = 2$。
所以$AF=3x = 6m$。
在$Rt\triangle ABF$中,根据勾股定理$AB=\sqrt{BF^{2}+AF^{2}}$,将$BF = 10m$,$AF = 6m$代入可得:
$AB=\sqrt{10^{2}+6^{2}}=\sqrt{100 + 36}=\sqrt{136}=2\sqrt{34}(m)$。
2. (2)
解:过点$E$作$EG\perp AD$于点$G$。
因为修改后的迎水坡面$AE$的坡度$i = 5:6$,$EG = BF = 10m$,坡度$i=\frac{EG}{AG}$。
设$EG = 5y$,$AG = 6y$,由$EG = 10m$,得$5y = 10$,$y = 2$,则$AG = 12m$。
因为$BF\perp AD$,$EG\perp AD$,所以$BF// EG$,又$BC// AD$,所以四边形$BFGE$是矩形,则$FG = BE$。
已知$BE = 2.7m$,$AF = 6m$,$AG = 12m$。
设坝底沿$AD$方向加宽$a$米。
由于方案修改前后修建大坝所需土石方的总体积不变,即梯形$ABCD$与梯形$AECD$的面积相等。
$S_{梯形ABCD}=S_{梯形AECD}$,根据梯形面积公式$S=\frac{1}{2}(上底 + 下底)×高$,可得$\frac{1}{2}(BC + AD)× BF=\frac{1}{2}(EC + AD + a)× EG$,因为$BF = EG$,$BC=EC + BE$,所以$BC× BF=(EC + AD + a)× BF-(AD× BF)$,即$BC=EC + a - BE$,又因为$BC - EC=BE + a$,而$AG - AF=a + BE$(由$S_{梯形ABFE}=S_{\triangle AEG}-S_{\triangle AFD}$等积关系推导,本质是$AG - AF$与$BE + a$的关系)。
把$AF = 6m$,$AG = 12m$,$BE = 2.7m$代入$AG - AF=a + BE$。
则$12−6=a + 2.7$。
解得$a=3.3m$。
综上,(1)原方案中此大坝迎水坡$AB$的长为$2\sqrt{34}m$;(2)坝底将会沿$AD$方向加宽$3.3m$。
解:过点$B$作$BF\perp AD$于点$F$。
因为迎水坡面$AB$的坡度$i = 5:3$,坝高$BF = 10m$,坡度$i=\frac{BF}{AF}$。
设$BF = 5x$,$AF = 3x$,已知$BF = 10m$,则$5x = 10$,解得$x = 2$。
所以$AF=3x = 6m$。
在$Rt\triangle ABF$中,根据勾股定理$AB=\sqrt{BF^{2}+AF^{2}}$,将$BF = 10m$,$AF = 6m$代入可得:
$AB=\sqrt{10^{2}+6^{2}}=\sqrt{100 + 36}=\sqrt{136}=2\sqrt{34}(m)$。
2. (2)
解:过点$E$作$EG\perp AD$于点$G$。
因为修改后的迎水坡面$AE$的坡度$i = 5:6$,$EG = BF = 10m$,坡度$i=\frac{EG}{AG}$。
设$EG = 5y$,$AG = 6y$,由$EG = 10m$,得$5y = 10$,$y = 2$,则$AG = 12m$。
因为$BF\perp AD$,$EG\perp AD$,所以$BF// EG$,又$BC// AD$,所以四边形$BFGE$是矩形,则$FG = BE$。
已知$BE = 2.7m$,$AF = 6m$,$AG = 12m$。
设坝底沿$AD$方向加宽$a$米。
由于方案修改前后修建大坝所需土石方的总体积不变,即梯形$ABCD$与梯形$AECD$的面积相等。
$S_{梯形ABCD}=S_{梯形AECD}$,根据梯形面积公式$S=\frac{1}{2}(上底 + 下底)×高$,可得$\frac{1}{2}(BC + AD)× BF=\frac{1}{2}(EC + AD + a)× EG$,因为$BF = EG$,$BC=EC + BE$,所以$BC× BF=(EC + AD + a)× BF-(AD× BF)$,即$BC=EC + a - BE$,又因为$BC - EC=BE + a$,而$AG - AF=a + BE$(由$S_{梯形ABFE}=S_{\triangle AEG}-S_{\triangle AFD}$等积关系推导,本质是$AG - AF$与$BE + a$的关系)。
把$AF = 6m$,$AG = 12m$,$BE = 2.7m$代入$AG - AF=a + BE$。
则$12−6=a + 2.7$。
解得$a=3.3m$。
综上,(1)原方案中此大坝迎水坡$AB$的长为$2\sqrt{34}m$;(2)坝底将会沿$AD$方向加宽$3.3m$。
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