4. (2023·河北)将一个装有水的水槽放置在水平台面上,其横截面是以 $AB$ 为直径的半圆 $O$,$AB = 50\ \mathrm{cm}$,如图①,$MN$ 为水面截线,$GH$ 为台面截线,$MN // GH$.
【计算】
(1)在图①中,已知 $MN = 48\ \mathrm{cm}$,作 $OC ⊥ MN$ 于点 $C$.求 $OC$ 的长;
【操作】
将图①中的水槽沿 $GH$ 向右作无滑动的滚动,使水槽中的水流出一部分,当 $∠ ANM = 30^{\circ}$ 时停止滚动.如图②,半圆 $O$ 的中点为 $Q$,$GH$ 与半圆的切点为 $E$,连接 $OE$ 交 $MN$ 于点 $D$.
【探究】
(2)操作后水面高度下降了多少厘米?
(3)连接 $OQ$ 并延长交 $GH$ 于点 $F$,求线段 $EF$ 与 $\overset{\frown}{EQ}$ 的长,并比较大小.

【计算】
(1)在图①中,已知 $MN = 48\ \mathrm{cm}$,作 $OC ⊥ MN$ 于点 $C$.求 $OC$ 的长;
【操作】
将图①中的水槽沿 $GH$ 向右作无滑动的滚动,使水槽中的水流出一部分,当 $∠ ANM = 30^{\circ}$ 时停止滚动.如图②,半圆 $O$ 的中点为 $Q$,$GH$ 与半圆的切点为 $E$,连接 $OE$ 交 $MN$ 于点 $D$.
【探究】
(2)操作后水面高度下降了多少厘米?
(3)连接 $OQ$ 并延长交 $GH$ 于点 $F$,求线段 $EF$ 与 $\overset{\frown}{EQ}$ 的长,并比较大小.
答案
(1)7cm;(2)5.5cm;(3)EF=25√3/3 cm,弧EQ=25π/6 cm,EF>弧EQ。
解析
(1)∵AB为直径,AB=50cm,∴半径OA=OB=25cm。
∵OC⊥MN,MN=48cm,∴MC=24cm。
在Rt△OMC中,OC=√(OM²-MC²)=√(25²-24²)=7cm。
(2)操作前水面高度:25-7=18cm。
操作后,∠ANM=30°,即∠ABM=30°。
在Rt△ODB中,OD=OB·sin30°=25×1/2=12.5cm。
操作后水面高度:25-12.5=12.5cm。
下降高度:18-12.5=5.5cm。
(3)Q为半圆中点,∠BOQ=90°,∠BOE=60°,∴∠QOE=30°。
弧EQ长:(30π×25)/180=25π/6 cm。
在Rt△OEF中,EF=OE·tan30°=25×√3/3=25√3/3 cm。
∵25√3/3≈14.43,25π/6≈13.09,∴EF>弧EQ。
∵OC⊥MN,MN=48cm,∴MC=24cm。
在Rt△OMC中,OC=√(OM²-MC²)=√(25²-24²)=7cm。
(2)操作前水面高度:25-7=18cm。
操作后,∠ANM=30°,即∠ABM=30°。
在Rt△ODB中,OD=OB·sin30°=25×1/2=12.5cm。
操作后水面高度:25-12.5=12.5cm。
下降高度:18-12.5=5.5cm。
(3)Q为半圆中点,∠BOQ=90°,∠BOE=60°,∴∠QOE=30°。
弧EQ长:(30π×25)/180=25π/6 cm。
在Rt△OEF中,EF=OE·tan30°=25×√3/3=25√3/3 cm。
∵25√3/3≈14.43,25π/6≈13.09,∴EF>弧EQ。
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