【问题探究】
某公园计划建造一个圆柱形的观景塔,并为其设计一段螺旋楼梯.设计图纸上的一些关键数据如下:观景塔底部圆的直径为10 m,楼梯将从地面开始,盘旋而上,绕圈后到达塔顶平台.塔顶平台距离地面的高度为16 m.
(1) 如果楼梯只绕塔身一圈就到达16 m高的塔顶,请利用【阅读材料】中的“展开法”,计算此时楼梯扶手的长度(π取3);
(2) 若楼梯绕塔身两圈到达16 m高的塔顶,请计算这段螺旋楼梯扶手的总长度(计算结果保留根号,π取3);
【拓展延伸】
(3) 如果楼梯绕塔身n圈到达高度为h的塔顶,且塔底圆的直径为d,请尝试写出楼梯扶手总长度L的计算公式(用含n,h,d的代数式表示).

某公园计划建造一个圆柱形的观景塔,并为其设计一段螺旋楼梯.设计图纸上的一些关键数据如下:观景塔底部圆的直径为10 m,楼梯将从地面开始,盘旋而上,绕圈后到达塔顶平台.塔顶平台距离地面的高度为16 m.
(1) 如果楼梯只绕塔身一圈就到达16 m高的塔顶,请利用【阅读材料】中的“展开法”,计算此时楼梯扶手的长度(π取3);
(2) 若楼梯绕塔身两圈到达16 m高的塔顶,请计算这段螺旋楼梯扶手的总长度(计算结果保留根号,π取3);
【拓展延伸】
(3) 如果楼梯绕塔身n圈到达高度为h的塔顶,且塔底圆的直径为d,请尝试写出楼梯扶手总长度L的计算公式(用含n,h,d的代数式表示).
答案
(1) 因为观景塔底部圆的直径为10 m,所以其底部圆的周长为10π≈10×3=30(m).又塔顶平台距离地面的高度为16 m,所以此时楼梯扶手的长度为√(30²+16²)=34(m).
(2) 绕两圈相当于将圆柱侧面展开两次,即展开后的长方形的长为2×10π≈2×30=60(m),且其宽为16 m,所以此时楼梯扶手的长度为√(60²+16²)=√3856(m).
(3) 绕n圈相当于将圆柱侧面展开n次,即展开后的长方形的长为nπd,且其宽为h,所以L=√((nπd)²+h²).
(2) 绕两圈相当于将圆柱侧面展开两次,即展开后的长方形的长为2×10π≈2×30=60(m),且其宽为16 m,所以此时楼梯扶手的长度为√(60²+16²)=√3856(m).
(3) 绕n圈相当于将圆柱侧面展开n次,即展开后的长方形的长为nπd,且其宽为h,所以L=√((nπd)²+h²).
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