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第31课时 弧长及扇形的面积、圆锥的侧面积和
全面积
(70分)
一、选择题(每题5分,共30分)
1.[2017·宿迁]若将半径为12 cm的半圆形纸片围成一个圆锥的侧面,则这个圆锥的底面圆半径是 ( D )
A.2 cm B.3 cm
C.4 cm D.6 cm
【解析】 圆锥的侧面展开图的弧长为2π×12÷2=12π(cm),∴圆锥的底面圆半径为12π÷2π=6(cm).
2.如图31-1,要拧开一个边长为a=6 mm的正六边形螺帽,扳手张开的开口b至少为 ( C )
A.6 mm B.12 mm
C.6 mm D.4 mm
图31-1 图31-2
3.[2017·兰州]如图31-2,正方形ABCD内接于半径为2的⊙O,则图中阴影部分的面积为 ( D )
A.π+1 B.π+2
C.π-1 D.π-2
【解析】 由图可知,圆的面积为4π,正方形的对角线长度等于圆的直径为4,所以对应的边长为2,即正方形的面积为8,根据图形的对称性,阴影面积为,化简得π-2,故选D.
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4.[2017·咸宁]如图31-3,⊙O的半径为3,四边形ABCD内接于⊙O,连结OB,OD,若∠BOD=∠BCD,则的长为 ( C )
图31-3
A.π B.π C.2π D.3π
【解析】 ∵四边形ABCD内接于⊙O,∴∠BCD+∠A=180°,∵∠BOD=2∠A,∠BOD=∠BCD,∴2∠A+∠A=180°,解得∠A=60°,∴∠BOD=120°,∴=120π×3÷180=2π.
5.[2017·重庆B卷]如图31-4,在矩形ABCD中,AB=4,AD=2,分别以点A,C为圆心,AD,CB为半径画弧,交AB于点E,交CD于点F,则图中阴影部分的面积是 ( C )
图31-4
A.4-2π B.8-
C.8-2π D.8-4π
【解析】 矩形面积为8,两个全等扇形面积和为×π×22=2π,∴阴影部分面积为8-2π.
6.[2017·衢州]运用图形变化的方法研究下列问题:如图31-5,AB是⊙O的直径,CD,EF是⊙O的弦,且AB∥CD∥EF,AB=10,CD=6,EF=8,则图中阴影部分的面积是 ( A )
A.π B.10π
C.24+4π D.24+5π
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图31-5 第6题答图
【解析】 如答图,连结OC,OD,OE,OF,过O作OM⊥EF于M,反向延长线交CD于N.∵AB∥CD∥EF,易证阴影部分面积即为扇形COD与扇形EOF的和,由AB=10,CD=6,EF=8,MO⊥EF,ON⊥CD,易知OD=OF=5,FM=ON=4,OM=DN=3,∴△OFM≌△DON,∴∠FOM+∠DON=90°,∴∠EOF+∠COD=180°,故阴影部分面积等于半圆面积,为π×52=π.
二、填空题(每题5分,共30分)
7.[2017·菏泽]一个扇形的圆心角为100°,面积为15π,则此扇形的半径长为__3__.
【解析】 ∵圆心角为100°,面积为15π cm2,∴由扇形面积公式S=,得R= = =3.
8.[2017·自贡]圆锥的底面周长为6π cm,高为4 cm,则该圆锥的全面积是__ 24π__;侧面展开扇形的圆心角是__216°__.
【解析】 圆锥的底面周长为6π,∴底面半径为r=6π÷2π=3,根据勾股定理,得圆锥的母线R===5,侧面展开扇形的弧长l=2πr=6π,∴侧面展开扇形的面积S侧=lR=×6π×5=15π,底面积S底=πr2=9π,∴该圆锥的全面积S全=15π+9π=24π;设侧面展开扇形的圆心角为n°,则=l,即=6π,解得n=216.
9.如图31-6,已知C,D是以AB为直径的半圆周上的两点,O是圆心,半径OA=2,∠COD=120°,则图中阴影部分的面积等于____.
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图31-6
【解析】 S阴影===.
图31-7
10.[2017·日照]如图31-7,四边形ABCD中,AB=CD,AD∥BC,以点B为圆心,BA为半径的圆弧与BC交于点E,四边形AECD是平行四边形,AB=6,则扇形(图中阴影部分)的面积是__6π__.
【解析】 ∵四边形AECD是平行四边形,∴AE=CD,∵AB=BE=CD=6,∴AB=BE=AE,∴△ABE是等边三角形,∴∠B=60°,∴S扇形BAE==6π.
11.[2017·安徽改编]如图31-8,已知等边三角形ABC的边长为6,以AB为直径的⊙O与边AC,BC分别交于D,E两点,则劣弧的长为__π__.
图31-8 第11题答图
【解析】 如答图,连结OD,OE,∵△ABC是等边三角形,∴∠A=∠B=∠C=60°,∵OA=OD,OB=OE,∴△AOD,△BOE是等边三角形,
∴∠AOD=∠BOE=60°,∴∠DOE=60°,∵OA=AB=3,∴==π.
图31-9
12.[2017·岳阳]我国魏晋时期的数学家刘徽创立了“割圆术”,认为圆内接正多边形数无限增加时,周长就越接近圆周长,由此求得了圆周率π的近似值.设半径为r的圆内接正n边形的周长为L,圆的直径为d.如图31-9所示,当n=6时,π≈==3,那么当n=12时,π≈=__3.11
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__.(结果精确到0.01,参考数据:sin15°=cos75°≈0.259)
第12题答图
【解析】 如答图所示,则AOB=30°,∠AOC=15°.
在Rt△AOC中,sin15°= =≈0.259,∴AC=0.259r,AB=2AC=0.518r,L=12AC=6.216r,∴π≈==3.108≈3.11.
图31-10
13.(10分)[2017·湖州]如图31-10,O为Rt△ABC的直角边AC上一点,以 OC为半径的⊙O与斜边AB相切于点D,交OA于点E.已知BC=,AC=3.
(1)求AD的长;
(2)求图中阴影部分的面积.
解:(1)在Rt△ABC中,∵BC=,AC=3.
∴AB==2,
∵BC⊥OC,∴BC是圆的切线,
∵⊙O与斜边AB相切于点D,
∴BD=BC,∴AD=AB-BD=2-=;
(2)在Rt△ABC中,∵sinA===,∴∠A=30°,
∵⊙O与斜边AB相切于点D,
∴OD⊥AB,∴∠AOD=90°-∠A=60°,
∵=tanA=tan30°,∴=,
∴OD=1,∴S阴影==.
(18分)
14.(8分)[2017·长沙]如图31-11,AB与⊙O相切于点C,OA,OB分别交⊙O于点D,E,=,
(1)求证:OA=OB;
(2)已知AB=4,OA=4,求阴影部分的面积.
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图31-11 第14题答图
解:(1)如答图,连结OC,∵AB与⊙O相切于点C,∴∠ACO=90°,
∵=,∴∠AOC=∠BOC,
∴∠A=∠B,∴OA=OB;
(2)由(1)可知△OAB是等腰三角形,
∴BC=AB=2,∴sin∠COB==,
∴∠COB=60°,∴∠B=30°,
∴OC=OB=2,∴S扇形OCE==,
S△OCB=×2×2=2,∴S阴影=2-π.
15.(10分)[2017·潍坊]如图31-12,AB为半圆O的直径,AC是半圆O的一条弦,D为的中点,作DE⊥AC,交AB的延长线于点F,连结DA.
(1)求证:EF为半圆O的切线;
(2)若DA=DF=6,求阴影区域的面积.(结果保留根号和π)
图31-12 第15题答图
解:(1)证明:如答图,连结OD,
∵D为的中点,
∴∠CAD=∠BAD.
∵OA=OD,∴∠BAD=∠ADO.
∴∠CAD=∠ADO,∴AE∥OD,
∵DE⊥AC,∴OD⊥EF.
∴EF为半圆O的切线;
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(2)如答图,连结OC与CD.
∵DA=DF,∴∠BAD=∠F,
∴∠BAD=∠F=∠CAD.
又∵∠BAD+∠CAD+∠F=90°,
∴∠F=30°,∠BAC=60°.
∵OC=OA,∴△AOC为等边三角形.
∴∠AOC=60°,∠COB=120°.
∵OD⊥EF,∠F=30°,∴∠DOF=60°.
在Rt△ODF中,DF=6,
∴OD=DF·tan30°=6.
在Rt△AED中,DA=6,∠CAD=30°,
∴DE=DA·sin30°=3,EA=DA·cos30°=9.
∵∠COD=180°―∠AOC―∠DOF=60°,
∴CD∥AB,故S△ACD=S△COD.
∴S阴影= S△AED-S扇形COD=×9×3-×π×62=-6π.
(12分)
16.(12分)[2017·孝感]如图31-13,⊙O的直径AB=10,弦AC=6,∠ACB的平分线交⊙O于D,过点D作DE∥AB交CA的延长线于点E,连结AD,BD.
(1)由AB,BD,围成的曲边三角形(阴影部分)的面积是 + ;
(2)求证:DE是⊙O的切线;
(3)求线段DE的长.
图31-13 第16题答图
解:(1)如答图,连结OD,
∵AB是直径,且AB=10,
∴∠ACB=90°,AO=BO=DO=5,
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∵CD平分∠ACB,
∴∠ABD=∠ACD=∠ACB=45°,
∴∠AOD=90°,
∴S=S扇形AOD+S△BOD=+×5×5=+;
(2)证明:由(1)知∠AOD=90°,即OD⊥AB,
∵DE∥AB,∴OD⊥DE,∴DE是⊙O的切线;
(3)∵AB=10,AC=6,∴BC==8,
如答图,过点A作AF⊥DE于点F,则四边形AODF是正方形,
∴AF=OD=FD=5,∴∠EAF=90°-∠CAB=∠ABC,
∴tan∠EAF=tan∠ABC,
∴=,即=,∴EF=,
∴DE=DF+EF=5+=.
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