内容正文:
题型八
以实际情境为背景的圆问题
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类型1 圆的相关证明与计算
1.在截面为圆形且直径为 的管道内,嵌入两根截面为正方形
(正方形, )的管道,如图所示.
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(1)请仅用无刻度的直尺作图,标记出圆心 的位置(不写作法,保留作
图痕迹).
【答案】如图(1),点 即为所求作的圆心.
图(1)
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(2)若的长为,求最长可达多少 .
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【答案】当最长时,点,均在 上,如图(2)所示.
图(2)
过点作的垂线,分别交,,于点,,,连接, ,则
,,,, ,
(依据:垂径定理).
. .
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在中, ,
即, ,
.
设,则, .
在中,由勾股定理,得 ,
即 ,
解得 (负值已舍去),
.
故最长可达 .
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2.如图,李老师制作了一个以为直径的半圆形框架(半圆 ),斜柱
(足够长)的一端在的延长线上滑动,且斜柱与半圆 相切于点
.从点处向斜柱拉一根皮筋,且始终保持,设交半圆 于
点.已知.在斜柱的一端 滑动的过程中,李老师设计了下列问
题,请你解答.
(1)求证:点是 的中点.
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图(1)
证明:
方法一:如图(1),连接, .
与半圆相切于点 ,
.
又 ,
,
, .
, ,
,
,即点为 的中点.
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图(2)
方法二:如图(2),连接, 交
于点 .
则 , .
又 ,
,
,
,
即点为 的中点.
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(2)连接,,,若四边形是菱形,求 的长.
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【答案】如图(3),连接 .
图(3)
四边形 是菱形,
.
又 ,
是等边三角形,
,
,
.
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3.如图(1)是在同一平面进行传动的装置,图(2)是它的示意图,滑块
在直线滑道上可左右滑动(可滑动到最左端和最右端),在滑块
滑动过程中,连杆和曲柄随之运动,点的运动轨迹是以点 为圆
心,长为半径的圆,滑道所在直线与相切于点,连接, ,
已知, .
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(1)当与相切时,求 的长;
【答案】由题意知 .
当与 相切时,
.
又, ,
,
.
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(2)求滑道 的长度.
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【答案】分析可知的长度随点 的运动变化,
,
即 .
当最短时,点与点重合,此时点在线段 上,如图(1),
图(1)
.
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当最长时,点与点重合,此时点在线段 上,如图(2),
图(2)
.
.
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4.新情境 曲柄滑块机构曲柄滑块机构广泛应用于蒸汽机、内燃机、空压机
以及各种冲压机器中.如图(1)是曲柄滑块机构的模型示意图,滑块 和
曲柄的端在同一条直线上,在曲柄绕点 做圆周运动的过程中,
连杆使滑块在直线上做往复运动.记直线与交于点,
(点在点 的左侧).
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(1)如图(2),当连杆与交于另一点时,连接,,若 ,
求证: .
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证明: ,
.
四边形是 的内
接四边形,
.
又 ,
,
.
,
,
.
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(2)当连杆与相切于点时,如图(3),连接 ,且
,求 的值.
【答案】如图,连接 .
是的切线,是 的直径,
, ,
.
又 ,
,即 .
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又 ,
,
.
又 ,
.
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类型2 圆与解直角三角形结合
5.新素材 电动自行车充电棚如图是一个电动自行车充电
棚的设计图,棚顶是一个弓形(由弦及其所对的
组成),是与水平地面垂直的立柱,是 的中
点,交于点,, ,
,与水平面的夹角 .
(1)求 所在圆的半径.
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【答案】如图,设点是 所在圆的圆心,
是的中点, ,
垂直平分, ,
点在 的延长线上.
连接,,设圆的半径为,则 ,
.
在中,由勾股定理,得 ,
即,解得 .
所在圆的半径为 .
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(2)求棚顶最高处离地面的距离.(结果精确到 .参考数据:
,, )
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【答案】如图,作于点,交于点,则点
即为棚顶的最高点(关键点).
设与交于点 .
由(1)知, .
在中, ,
.
, ,
.
. .
. .
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在中, ,
,
棚顶最高处离地面的距离是
.
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6.问题背景:在某次活动课中,甲、乙两个学习小组于同一时刻在阳光下
对校园中的旗杆和景观灯进行了测量.下面是他们通过测量得到的一些信息.
甲组:如图(1),测得学校旗杆的影长为,在影子的外端 点处
测得旗杆顶端的仰角为 .
乙组:如图(2),测得校园景观灯(灯罩视为球体,灯杆为圆柱体,其
粗细忽略不计)的高度为,影长为 .
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(1)请根据以上信息计算出学校旗杆的高度.
任务要求:
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【答案】在中, , ,
,
学校旗杆的高度约为 .
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(2)如图(2),设太阳光线与相切于点 .请根据以上信息,求
景观灯灯罩的半径(景观灯的影长等于线段 的影长).(参考数据:
,, )
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【答案】如图,连接,则 .
由题意得 .
在中, ,
, .
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,
.
设景观灯灯罩的半径为 .
, ,
,
,
即 ,
,
景观灯灯罩的半径为 .
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