练案14 第1章 8 三角函数的简单应用-【成才之路】2024-2025学年高中新课程数学必修第二册同步学习指导(北师大版2019)

2025-02-26
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资源信息

学段 高中
学科 数学
教材版本 高中数学北师大版必修 第二册
年级 高一
章节 § 8三角函数的简单应用
类型 作业-同步练
知识点 -
使用场景 同步教学-新授课
学年 2025-2026
地区(省份) 全国
地区(市) -
地区(区县) -
文件格式 ZIP
文件大小 785 KB
发布时间 2025-02-26
更新时间 2025-02-26
作者 河北万卷文化有限公司
品牌系列 成才之路·高中新教材同步学习指导
审核时间 2025-02-26
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来源 学科网

内容正文:

< π2 ,函数y = tan x在0, π( )2 上单调递增,所以tan π7 < tan 2π7 ,即tan 8π 7 < tan 2π 7 ;B正确,sin 145° = sin 35° <1,tan 47° >1,故sin 145° < tan 47°;C错误,函数y = tan(ωx + φ)的最小正 周期为π|ω |;D正确,∵ π 4 ≤x < π 2 ,∴由函数的单调性可知y = 2tan x≥2,故选BD. 4. AD  由于f(x)= tan x的周期为π,故A正确;函数f(x)= tan x为奇函数,故B不正确;f(0)= tan 0 = 0,故C不正确;D 表明函数为增函数,而f(x)= tan x为区间- π2 , π( )2 上的增 函数,故D正确. 5.(1)(3)(4)  y = tan | x |是偶函数,由图象知不是周期函数, 因此(1)正确;y = tan x (在每一个区间 - π2 + kπ,π2 + k )π (k∈Z)内都是增函数但在定义域上不是增函数,∴ (2)错;y = tan 2x + π( )3 的周期是π2 . ∴ (3)对;y = sin 52 π +( )x = cos x是偶函数,∴ (4)对. 因此,正确的命题的序号是(1)(3)(4). 6. - π6 + kπ 2 , 5π 24 + kπ( ]2 (k ∈ Z)  令z = 2x - π6 ,在 - π2 , π( )2 上满足tan z≤1的z的值是- π2 < z≤ π4 ,在整个 定义域上有- π2 + kπ < z≤ π 4 + kπ,解不等式- π 2 + kπ < 2x - π6 ≤ π 4 + kπ,得- π 6 + kπ 2 < x≤ 5π 24 + kπ 2 ,k∈Z. 7.由y = | tan x | + tan x知 y = 0,x∈ kπ - π2 ,k( ]π , 2tan x,x∈ kπ,kπ + π( ){ 2 (k∈Z). 其图象如图所示. 函数的主要性质为: ①定义域: x x∈R,x≠ π2 + kπ,k∈{ }Z ; ②值域:[0,+ ∞); ③周期性:T = π; ④奇偶性:非奇非偶函数; ⑤单调性:单调增区间为kπ,kπ + π[ )2 ,k∈Z. 8.(1)当θ = - π6时,tan θ = -槡 3 3 ,函数f(x)= x 2 - 槡2 33 x - 1,对 称轴为x =槡33 . ∵ x∈[- 1,槡3], ∴当x =槡33时,f(x)取得最小值- 4 3 , 当x = - 1时,f(x)取得最大值槡2 33 . (2)f(x)=(x + tan θ)2 - 1 - tan2θ是关于x的二次函数,它的 图象的对称轴为直线x = - tan θ. ∵ y = f(x)在区间[- 1,槡3]上是单调函数, ∴ - tan θ≤ - 1或- tan θ≥槡3, 即tan θ≥1或tan θ≤ 槡- 3. 又θ∈ - π2 , π( )2 , ∴ θ的取值范围是- π2 ,- π( ]3 ∪ π4 ,π[ )2 . 练案[14] A组·素养自测 1. C  当t = 2π3 时,s1 = 5·sin 4π 3 + π( )6 = 5·sin 3π2 = - 5. s2 = 10·cos4π3 = - 5,所以s1 = s2 . 2. D  利用三角函数周期性的变化判断可知,选D. 3. D  由题意A = 7 - 32 = 2, T 2 = 7 - 3 = 4,T = 8,ω = 2π 8 = π 4 , ∴ f(x)= 2sin π4 x +( )φ + 5.由x = 3时,f(x)最大,π4 × 3 + φ = π2 + 2kπ,k∈Z,φ = - π 4 + 2kπ,k∈Z,∵ | φ | < π 2 ,∴ φ = - π4 ,∴ f(x) (= 2sin π4 x - π )4 + 5. 4. B  将t = 1200代入I = 5sin 100πt + π( )3 , 得I = 2. 5 A. 5. D  由已知可得该函数的周期为T = 12, ω = 2πT = π 6 , 又当t = 0时,A 1 2 ,槡 3( )2 , ∴ y = sin π6 t + π( )3 ,t∈[0,12], 可解得函数的单调递增区间是[0,1]和[7,12]. 6. 20. 5  由题意得y = 23 + 5cos π6 (x - 6[ ]),当x = 10时y = 20. 5. 7. y = 4sin 2x + π( )6 (x≥0)(答案不唯一)  不妨设y = Asin(ωx + φ).由题知A = 4,T = π,所以ω = 2πT = 2.当x = 0时,y = 2, 且小球开始向上运动,所以有φ = 2kπ + π6 ,k∈Z,不妨取φ = π 6 ,故所求关系式可以为y = 4sin 2x + π( )6 (x≥0). 8.(1)由题图知A 槡= 3,T = 2 × 120 - 1( )50 = 350                                                                       , —563— ∴ ω = 2πT = 100π 3 ,所以I 槡= 3sin 100π 3 t +( )φ , 又150,( )0 是该函数图象的第二零点, ∴ 100π3 × 1 50 + φ = π, 即φ = π3 ,符合|φ | < π 2 , ∴ I 槡= 3sin 100π3 t + π( )3 . (2)不能.因为由(1)有T = 350 > 3 100,所以不可能. 9.(1)以圆心O为原点,建立如图所示 的坐标系,则以Ox为始边,OB为终 边的角为θ - π2 , 故B (点坐标为4. (8cos θ - π )2 , 4. (8sin θ - π ) )2 .所以h = 5. 6 + 4. 8sin θ - π( )2 . (2)点A在圆上转动的角速度是π30,故t s转过的弧度数为 πt 30 . 所以h =5.6 +4.8sin π30 t - π( )2 ,t∈[0,+∞). 到达最高点时,h = 10. 4 m. 由sin π30 t - π( )2 = 1,得π30 t - π2 = π2 + 2kπ,k∈N, 所以tmin = 30(s). 即缆车到达最高点时,用的时间最少为30秒. B组·素养提升 1. A  由图知,A = 10,函数的周期 T = 2 4300 - 1( )300 = 150, 所以ω = 2πT = 2π 1 50 = 100π,将点 1300,( )10 代入I = 10sin(100πt + φ)得φ = π6 ,故函数解析式为I = 10sin 100πt + π( )6 ,再将t = 7120代入函数解析式得I =0. 2. C  由题意,R 槡= 27 +9 =6,T =60 = 2πω,∴ ω = π 30 .由题意可知, 当t =0时,y = -3即-3 =6sin φ. ∵ |φ | < π2 ,∴ φ = - π 6 .故A 正确;f(t)= 6sin π30 t - π( )6 ,当t∈[35,55]时,π30 t - π6 ∈ π,53[ ]π ,∴点P到x轴的距离的最大值为6,故B正确;当 t∈[10,25]时,π30 t - π 6 ∈ π 6 , 2π[ ]3 ,函数y = f(t)先增后减,故 C不正确;当t = 20时,π30 t - π 6 = π 2 ,P的纵坐标为6,| PA | = 槡 槡27 + 81 = 6 3,故D正确.故选C. 3. BCD  由题图可知,振动周期为2 ×(0. 7 - 0. 3)= 0. 8 s,故A 错误,D正确;该质点的振幅为5,B正确;由简谐运动的特点 知,质点处于平衡位置时的速度最大,即在0. 3 s和0. 7 s时运 动速度最大,在0. 1 s和0. 5 s时运动速度为零,故C正确.故 选BCD. 4. BCD  因为仅有第5张,第13张,第17张照片与第1张照片 完全一样,则弹簧振子运动时的最小正周期为T = 12 × 0. 01 = 0. 12 = 325 s,则ω = 2π 3 25 = 50π3 ,所以y = Asin 50πt 3 +( )φ ,由题意 可知,Asin 50π3 × 1 100 +( )φ = Asin 50π3 × 5100 +( )φ ,所以 sin π6 +( )φ = sin 5π6 +( )φ ,则12 cos φ +槡32 sin φ = 12 cos φ - 槡3 2 sin φ,所以sin φ = 0,则φ = mπ,(m∈ Z),则y = Asin 50πt3 + m( )π ,令y = 0,可得50πt3 + mπ = nπ(m,n∈Z),所 以t = 350(n - m),令k = n - m∈Z,则t = 3 50 k(k∈Z),由0 < 3k 50≤ 1 5 ,可得0 < k≤ 10 3 ,因为k∈Z,则k∈{1,2,3},当k =1 时,t = 350 =0.06 s,对应第6张照片,当k =2时,t = 6 50 =0. 12 s, 对应第12张照片,当k = 3时,t = 950 = 0. 18 s,对应第18张照 片.故选BCD. 5. h = - 6sin π6 t 6. y = 4sin 5π2 t - π( )2 ,t∈[0,+ ∞)(答案不唯一)  设y = Asin(ωt + φ)+ b,则A = ymax - ymin2 = 4. 0 + 4. 0 2 = 4. 0,b = ymax + ymin 2 = 0,ω = 2π T = 2π 0. 8 = 5π 2 ,所以y = 4sin 5π 2 t +( )φ ,将 (0.4,4.0)代入上式,得φ = - π2 +2kπ,k∈Z,取φ = - π 2 ,从而 可知y =4sin 5π2 t - π( )2 ,t∈[0,+∞). 7.(1)由题易知 A + b = 92 , - A + b = - 32 { ,解得A = 3,b = 32 .由题知T = 2 = 2π ω ,得ω = π, ∴ y = 3sin(πt + φ)+ 32 ,∴ 0 = 3sin φ + 3 2 ,|φ | < π 2 , ∴ φ = - π6 . ∴ A = 3,ω = π,b = 3 2 ,φ = - π 6 . (2)由y = 3sin πt - π( )6 + 32 = 92 , 得sin πt - π( )6 = 1,∴ πt - π6 = π2 + 2kπ,k∈N, 即t = 23 + 2k,k∈N. ∴当k =0时,盛水筒出水后第一次到达最高点,此时t = 23 min, 即盛水筒出水后至少经过23 min就可以到达最高点                                                                       . —663— 练案[14] 第一章  三角函数 § 8  三角函数的简单应用 A组·素养自测 一、选择题 1.在两个弹簧上各有一个质量分别为M1和M2的小球 做上下自由振动.已知它们在时间t(s)离开平衡位置 的位移s1(cm)和s2(cm)分别由s1 = 5sin 2t + π( )6 , s2 = 10cos 2t确定,则当t = 2π3时,s1与s2的大小关系 是 (    ) A. s1 > s2 B. s1 < s2 C. s1 = s2 D.不能确定 2.如图是一向右传播的绳波在某一时刻绳子各点的位 置,经过12周期后,乙点的位置将移至 (    ) A.甲 B.乙 C.丙 D.丁 3.某商品一年内每件出厂价在5万元基础上,按月呈 f(x)= Asin(ωx + φ)+ B A > 0,ω > 0,|φ | < π( )2 的模 型波动(x为月份),已知3月份达到最高价7万元,7 月份达到最低价3万元,根据以上条件可以确定f(x) 解析式是 (    ) A. f(x)= 2sin π4 x + π( )4 + 5(1≤x≤12,x∈N) B. f(x)= 7sin π4 x - π( )4 + 5(1≤x≤12,x∈N) C. f(x)= 7sin π4 x + π( )4 + 5(1≤x≤12,x∈N) D. f(x)= 2sin π4 x - π( )4 + 5(1≤x≤12,x∈N) 4.电流强度I(A)随时间t(s)变化的关系式是I = 5sin 100πt + π( )3 ,则当t = 1200 s时,电流强度I为 (    ) A. 5 A B. 2. 5 A C. 2 A D. - 5 A 5.动点A(x,y)在圆x2 + y2 = 1上绕坐标原点沿逆时针 方向匀速旋转,12秒旋转一周.已知时间t = 0时,点 A的坐标是1 2,槡 3( )2 ,则当0≤t≤12时,动点A的纵坐标 y关于t(单位:秒)的函数的单调递增区间是(    ) A.[0,1] B.[1,7] C.[7,12] D.[0,1]和[7,12] 二、填空题 6.某城市一年中12个月的平均气温与月份关系可近似 用三角函数y = a + Acos π6 (x - 6[ ])(x = 1,2,3,…, 12)来表示,已知6月份的月平均气温最高,为28 ℃,12 月份的月平均气温最低为18 ℃,则10月份的平均气温 为          ℃ . 7.如图所示,弹簧下挂着的小球做上下振动.开始时小 球在平衡位置上方2 cm处,然后小球向上运动,小球 的最高点和最低点与平衡位置的距离都是4 cm,每 经过π s小球往复振动一次,则小球离开平衡位置的位 移y与振动时间x的关系式可以是              . 三、解答题 8.如图,它表示电流I = Asin(ωt + φ)(A > 0,ω > 0),在 一个周期内的图象. (1)试根据图象写出I = Asin(ωt + φ) |φ | < π( )2 的解 析式                                                                  ; —512— (2)在任意一段3100秒的时间内,电流I既能取得最大 值A,又能取得最小值- A吗? 9.如图为一个缆车示意图,缆车半 径为4. 8 m,圆上最低点与地面 的距离为0. 8 m,60 s转动一 圈,图中OA与地面垂直,以OA 为始边,逆时针转动θ角到OB,设B点与地面距 离是h. (1)求h与θ间的函数解析式; (2)设从OA开始转动,经过t s后到达OB,求h与t 之间的函数解析式,并求缆车到达最高点时用的最少 时间是多少? B组·素养提升 一、选择题 1.电流强度I(安培)随时间t(秒)变化的函数I = Asin(ωt + φ)的图象如图所示,则t为7120(秒)时的电 流强度为 (    ) A. 0安培 B. 槡- 5 2安培 C. 槡10 2安培 D. 槡- 10 2安培 2.如图是一个半径为R的水车,一个水斗从点A(槡3 3, - 3)出发,沿圆周按逆时针方向匀速旋转,且旋转一 周时用时60秒.经过t秒后,水斗旋转到P点,设P 的坐标为(x,y),其纵坐标满足y = f(t)= Rsin(ωt + φ) t≥0,ω > 0,|φ | < π( )2 .则下列叙述错误的是 (    ) A. R = 6,ω = π30,φ = - π 6 B.当t∈[35,55]时,点P到x轴的距离的最大值为6 C.当t∈[10,25]时,函数y = f(t)单调递减 D.当t = 20时,|PA 槡| = 6 3 3.(多选)如图所示的是一质点做简谐运动的图象,则 下列结论正确的是 (    ) A.该质点的运动周期为0. 7 s B.该质点的振幅为5 C.该质点在0. 1 s和0. 5 s时运动速度为零 D.该质点的运动周期为0.                                                                         8 s —612— 4.(多选)从物理学知识可知,图中弹簧振子中的小球 相对平衡位置的位移y与时间t(单位:s)的关系符合 函数y = Asin(ωt + φ)(|ω | < 100).从某一时刻开始, 用相机的连拍功能给弹簧振子连拍了20张照片.已 知连拍的间隔为0. 01 s,将照片按拍照的时间先后顺 序编号,发现仅有第5张、第13张、第17张照片与第 1张照片是完全一样的,则小球正好处于平衡位置的 所有照片的编号有 (    ) A. 4 B. 6 C. 12 D. 18 二、填空题 5.如图是相对于平均海平面的某海湾的水面高度h (米)在某天从0 ~ 24时的变化情况,则水面高度h关 于时间t的函数关系式为          . 6.一个物体相对于某一固定位置的位移y(cm)和时间 t(s)之间的一组对应值如下表所示: t 0 0. 1 0. 2 0. 3 0. 4 0. 5 0. 6 0. 7 0. 8 y - 4. 0 - 2. 8 0. 0 2. 8 4. 0 2. 8 0. 0 - 2. 8 - 4. 0 则可近似地描述该物体的位移y和时间t之间关系 的一个三角函数为                        . 三、解答题 7.筒车是我国古代发明的一种水利灌溉工具,因其经济 又环保,至今还在农业生产中使用,明朝科学家徐光 启所著《农政全书》中描绘了筒车的工作原理.如图, 一个半径为3 m的筒车,按逆时针方向转一周的时长 为2 min,筒车的轴心O距离水面的高度为1. 5 m,筒 车上均匀分布了12个盛水筒,设筒车上的某个盛水 筒P到水面的距离为y(单位:m)(在水面下则y为 负数),若以盛水筒P刚浮出水面时开始计算时间, 则y 与时间t(单位:min)之间的关系为y = Asin(ωt + φ)+ b A > 0,ω > 0,|φ | < π( )2 . (1)求A,ω,φ,b的值; (2)盛水筒出水后至少经过多长时间就可以到达最 高点?                                                                      —712—

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