25. (10分)(2025·贵州)小星在阅读《天工开物》时,看到一种名为桔槔(gāo)的古代汲水工具(如图①),有一横杆固定于桔槔上O点,并可绕O点转动. 在横杆A处连接一竹竿,在横杆B处固定300 N的物体,且OB=1 m. 若图中人物竖直向下施加的拉力为F,当改变点A与点O的距离l时,横杆始终处于水平状态,小星发现F与l有一定的关系,记录了拉力的大小F与l的变化,如表:

(1) 表格中a的值是
(2) 小星通过分析表格数据发现,用函数可以刻画F与l之间的关系. 在如图②所示的平面直角坐标系中,描出表中对应的点,并画出这个函数的图象;
(3) 根据以上数据和图象判断,当OA的长增大时,判断拉力F是增大还是减小?请说明理由.

(1) 表格中a的值是
$100$
;(2) 小星通过分析表格数据发现,用函数可以刻画F与l之间的关系. 在如图②所示的平面直角坐标系中,描出表中对应的点,并画出这个函数的图象;
(3) 根据以上数据和图象判断,当OA的长增大时,判断拉力F是增大还是减小?请说明理由.
答案
25. (1) 100;
(2) 画出F与l的函数图象如图所示;
(3) 当OA的长增大时,拉力F减小,理由如下:$\because F$、$l$都是正数,$\therefore$ 这条曲线是反比例函数的一支,$\because Fl=300$,$\therefore$ 其函数表达式为$F=\frac{300}{l}$,$\because k>0$,$\therefore$ 在第一象限内,$F$随$l$的增大而减小,即当OA的长增大时,拉力F是减小.
(2) 画出F与l的函数图象如图所示;
(3) 当OA的长增大时,拉力F减小,理由如下:$\because F$、$l$都是正数,$\therefore$ 这条曲线是反比例函数的一支,$\because Fl=300$,$\therefore$ 其函数表达式为$F=\frac{300}{l}$,$\because k>0$,$\therefore$ 在第一象限内,$F$随$l$的增大而减小,即当OA的长增大时,拉力F是减小.
解析
【分析】
本题结合古代汲水工具桔槔的工作原理,考查反比例函数的实际应用:
1. 第(1)问可根据杠杆平衡原理(动力×动力臂=阻力×阻力臂)推导F与l的乘积为定值,代入对应l值即可求出a;
2. 第(2)问按照描点法画函数图象的步骤,先描出表格中各点,再用平滑曲线连接即可;
3. 第(3)问先确定F与l的函数解析式,结合反比例函数的增减性即可判断F的变化趋势。
【解析】
(1) 根据杠杆平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂,可得 $F · l = G · OB$,代入$G=300\mathrm{N}$,$OB=1\mathrm{m}$,得$F · l = 300 × 1 = 300$,因此$F=\frac{300}{l}$,代入对应l值可求得$a=100$。
(2) 按照描点法作图:先根据表格中的数据在平面直角坐标系中逐一描出对应的$(l,F)$点,再用平滑的曲线依次连接所描的点,得到第一象限内的反比例函数图象即可。
(3) 当OA的长增大时,拉力F减小,理由如下:
$\because F$、$l$都是正数,$\therefore$ 所得曲线是反比例函数的第一象限分支,由$Fl=300$可得函数表达式为$F=\frac{300}{l}$,$\because$ 比例系数$k=300>0$,$\therefore$ 在第一象限内,$F$随$l$的增大而减小,即当OA的长增大时,拉力F减小。
【答案】
(1) $\boxed{100}$;
(2) 画出F与l的函数图象如图所示;
(3) 当OA的长增大时,拉力F减小,理由见解析。
【知识点】
反比例函数的实际应用、反比例函数的图象与性质、描点法画函数图象
【点评】
本题以古代科技成果为背景,将物理常识与数学函数知识相结合,既考查了反比例函数相关知识点的掌握情况,也考查了学生应用数学知识解决实际问题的能力,题型新颖,综合性适中。
【难度系数】
0.7
本题结合古代汲水工具桔槔的工作原理,考查反比例函数的实际应用:
1. 第(1)问可根据杠杆平衡原理(动力×动力臂=阻力×阻力臂)推导F与l的乘积为定值,代入对应l值即可求出a;
2. 第(2)问按照描点法画函数图象的步骤,先描出表格中各点,再用平滑曲线连接即可;
3. 第(3)问先确定F与l的函数解析式,结合反比例函数的增减性即可判断F的变化趋势。
【解析】
(1) 根据杠杆平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂,可得 $F · l = G · OB$,代入$G=300\mathrm{N}$,$OB=1\mathrm{m}$,得$F · l = 300 × 1 = 300$,因此$F=\frac{300}{l}$,代入对应l值可求得$a=100$。
(2) 按照描点法作图:先根据表格中的数据在平面直角坐标系中逐一描出对应的$(l,F)$点,再用平滑的曲线依次连接所描的点,得到第一象限内的反比例函数图象即可。
(3) 当OA的长增大时,拉力F减小,理由如下:
$\because F$、$l$都是正数,$\therefore$ 所得曲线是反比例函数的第一象限分支,由$Fl=300$可得函数表达式为$F=\frac{300}{l}$,$\because$ 比例系数$k=300>0$,$\therefore$ 在第一象限内,$F$随$l$的增大而减小,即当OA的长增大时,拉力F减小。
【答案】
(1) $\boxed{100}$;
(2) 画出F与l的函数图象如图所示;
(3) 当OA的长增大时,拉力F减小,理由见解析。
【知识点】
反比例函数的实际应用、反比例函数的图象与性质、描点法画函数图象
【点评】
本题以古代科技成果为背景,将物理常识与数学函数知识相结合,既考查了反比例函数相关知识点的掌握情况,也考查了学生应用数学知识解决实际问题的能力,题型新颖,综合性适中。
【难度系数】
0.7
26. (10分)如图,在四边形ABCD中,AC,BD相交于点E,且AB=AC=AD,经过A,C,D三点的⊙O交BD于点F,连接CF.
(1)求证:CF=BF;
(2)若CD=CB,求证:CB是⊙O的切线.

(1)求证:CF=BF;
(2)若CD=CB,求证:CB是⊙O的切线.
答案
26. (1) $\because AB=AC$,$\therefore ∠ ACB=ABC$.$\because AB=AD$,$\therefore ∠ ADB=∠ ABD$.$\because ∠ DAC=∠ DFC$,$∠ DEA=∠ CEF$,$\therefore ∠ ADB=∠ ACF$,$\therefore ∠ ACF=∠ ABD$,$\therefore ∠ ACB-∠ ACF=ABC-∠ ABD$,即$∠ BCF=∠ CBF$,$\therefore CF=BF$;
(2) 如图,连接CO并延长交$\odot O$于G点,再连接GF,
解析
【分析】
(1) 要证CF=BF,根据等角对等边的性质,只需证明∠BCF=∠CBF。首先利用AB=AC=AD得到三组等腰三角形,得出对应底角相等,再结合圆周角定理、对顶角相等推导角的等量关系,通过角的和差运算即可得到∠BCF=∠CBF,完成证明。
(2) 要证CB是⊙O的切线,根据切线判定定理,只需证明BC垂直于过点C的半径。因此构造辅助线:连接CO并延长交⊙O于G,连接GF,利用直径所对圆周角为直角得到直角三角形,再结合圆周角相等、等腰三角形性质以及(1)的结论,推导得到∠BCG=90°,即可证明CG⊥BC,从而得证CB是切线。
【解析】
(1) 证明:
∵AB=AC,
∴∠ACB=∠ABC。
∵AB=AD,
∴∠ADB=∠ABD。
∵同弧DC所对的圆周角∠DAC=∠DFC,∠DEA=∠CEF(对顶角相等),
∴∠ADB=180°-∠DAC-∠DEA,∠ACF=180°-∠DFC-∠CEF,
∴∠ADB=∠ACF,即∠ACF=∠ABD,
∴∠ACB-∠ACF=∠ABC-∠ABD,即∠BCF=∠CBF,
∴CF=BF。
(2) 证明:
如图,连接CO并延长交⊙O于G点,再连接GF,
∵CG为⊙O的直径,
∴∠GFC=90°,
∴∠G+∠GCF=90°。
∵同弧CF所对的圆周角∠CDB=∠G,
∴∠CDB+∠GCF=90°。
∵CD=CB,
∴∠CDB=∠CBD。
由(1)得CF=BF,
∴∠BCF=∠CBD,
∴∠BCF=∠CDB,
∴∠BCF+∠GCF=90°,即∠BCG=90°,
∴CG⊥BC,
又
∵CO是⊙O的半径,
∴CB是⊙O的切线。
【答案】
(1) $\because AB=AC$,$\therefore ∠ ACB=ABC$.$\because AB=AD$,$\therefore ∠ ADB=∠ ABD$.$\because ∠ DAC=∠ DFC$,$∠ DEA=∠ CEF$,$\therefore ∠ ADB=∠ ACF$,$\therefore ∠ ACF=∠ ABD$,$\therefore ∠ ACB-∠ ACF=ABC-∠ ABD$,即$∠ BCF=∠ CBF$,$\therefore CF=BF$;
(2) 如图,连接CO并延长交$\odot O$于G点,再连接GF,
,$\because CG$为$\odot O$的直径,$\therefore ∠ GFC=90°$,$\therefore ∠ G+∠ GCF=90°$.$\because ∠ CDB=∠ G$,$\therefore ∠ CDB+∠ GCF=90°$.$\because CD=CB$,$\therefore ∠ CDB=∠ CBD$.$\because CF=BF$,$\therefore ∠ BCF=∠ CBD$,$\therefore ∠ BCF=∠ CDB$,$\therefore ∠ BCF+∠ GCF=90°$,$\therefore ∠ BCG=90°$,$\therefore CG⊥ BC$,且CO为$\odot O$的半径,$\therefore CB$是$\odot O$的切线.
【知识点】
等腰三角形的性质、圆周角定理、切线的判定
【点评】
本题是圆与三角形的综合基础题,第一问侧重角的等量转化,第二问需要掌握切线判定的常用辅助线构造思路,解题核心是灵活运用角的相等关系进行推导,熟练掌握圆的基本性质是解题的关键。
【难度系数】
0.6
(1) 要证CF=BF,根据等角对等边的性质,只需证明∠BCF=∠CBF。首先利用AB=AC=AD得到三组等腰三角形,得出对应底角相等,再结合圆周角定理、对顶角相等推导角的等量关系,通过角的和差运算即可得到∠BCF=∠CBF,完成证明。
(2) 要证CB是⊙O的切线,根据切线判定定理,只需证明BC垂直于过点C的半径。因此构造辅助线:连接CO并延长交⊙O于G,连接GF,利用直径所对圆周角为直角得到直角三角形,再结合圆周角相等、等腰三角形性质以及(1)的结论,推导得到∠BCG=90°,即可证明CG⊥BC,从而得证CB是切线。
【解析】
(1) 证明:
∵AB=AC,
∴∠ACB=∠ABC。
∵AB=AD,
∴∠ADB=∠ABD。
∵同弧DC所对的圆周角∠DAC=∠DFC,∠DEA=∠CEF(对顶角相等),
∴∠ADB=180°-∠DAC-∠DEA,∠ACF=180°-∠DFC-∠CEF,
∴∠ADB=∠ACF,即∠ACF=∠ABD,
∴∠ACB-∠ACF=∠ABC-∠ABD,即∠BCF=∠CBF,
∴CF=BF。
(2) 证明:
如图,连接CO并延长交⊙O于G点,再连接GF,
∵CG为⊙O的直径,
∴∠GFC=90°,
∴∠G+∠GCF=90°。
∵同弧CF所对的圆周角∠CDB=∠G,
∴∠CDB+∠GCF=90°。
∵CD=CB,
∴∠CDB=∠CBD。
由(1)得CF=BF,
∴∠BCF=∠CBD,
∴∠BCF=∠CDB,
∴∠BCF+∠GCF=90°,即∠BCG=90°,
∴CG⊥BC,
又
∵CO是⊙O的半径,
∴CB是⊙O的切线。
【答案】
(1) $\because AB=AC$,$\therefore ∠ ACB=ABC$.$\because AB=AD$,$\therefore ∠ ADB=∠ ABD$.$\because ∠ DAC=∠ DFC$,$∠ DEA=∠ CEF$,$\therefore ∠ ADB=∠ ACF$,$\therefore ∠ ACF=∠ ABD$,$\therefore ∠ ACB-∠ ACF=ABC-∠ ABD$,即$∠ BCF=∠ CBF$,$\therefore CF=BF$;
(2) 如图,连接CO并延长交$\odot O$于G点,再连接GF,
【知识点】
等腰三角形的性质、圆周角定理、切线的判定
【点评】
本题是圆与三角形的综合基础题,第一问侧重角的等量转化,第二问需要掌握切线判定的常用辅助线构造思路,解题核心是灵活运用角的相等关系进行推导,熟练掌握圆的基本性质是解题的关键。
【难度系数】
0.6
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