内容正文:
数学
1
2
三、压轴题分类提升练
专题五 综合与实践
3
操作实践类
1.综合与实践
【主题】用竹棒搭建鲁班桥.
【背景】鲁班桥是一种自承式结构桥梁,依靠桥梁自身的结构间的力来维
持稳固,是我国古代劳动人民智慧的结晶.
【素材】宽为的长方体竹棒、底面圆直径为 的圆柱竹棒各若干、
尺子、小刀等.
4
【实践操作】
步骤1:如图①,长方体竹棒上下共刻出3个半径为 的半圆凹槽,圆心
分别为,,,其中是竹棒中点,, 到竹棒两端的距离均为
;
步骤2:用两个长方体竹棒夹住一个圆柱竹棒,其侧面示意图如图②,以
此类推重复拼搭即可搭建出如图③的鲁班桥.#1.4.2
第1题图
5
【实践探索】
(1)步骤2图②中,3个长方体竹棒搭建,, 为竹棒与地面的交点,若
竹棒长,跨度为,则凹槽圆心到 的距离为多少?
第1题图
6
解:如解图①,过点作于点 ,
第1题解图①
由题意得, ,
,
, ,
,
答:凹槽圆心到的距离为 .
7
(2)将鲁班桥首尾相连绕成环,图④为其侧面示意图,形状为两个完全
相同的正方形,则需要准备长方体竹棒的长为多少厘米?
第1题图
8
【答案】如解图②,过点作于点 ,
第1题解图②
由题意得, ,
是等腰直角三角形, ,
,长方体竹棒的宽为 ,
, ,
是等腰直角三角形, ,
,
四边形 是平行四边形,长方体竹棒的宽度相等,
每条边上的高相等,
9
每条边相等,
是菱形,
,
由中点性质可知长方体竹棒的长为
.
答:需要准备长方体竹棒的长为 厘米.
第1题解图②
2.综合与实践:用长方形铁皮制作无盖的圆柱形容器
实践方案:将一块长方形铁皮裁剪成两个小长方形铁片:其中一个长方
形铁片作为圆柱的侧面;在另一个长方形铁片中剪出一个最大的圆面作
为底面.(不考虑连接的重叠部分)
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任务一: 如图①,已知长方形铁皮的长为 ,按图中的裁剪方式
剪出的长方形和圆正好能做一个无盖的圆柱形容器,求这个圆柱形容器的
体积 取
解:设圆柱底面圆半径为,根据题意可得 ,即
,解得 ,
;
12
任务二: 如图②,用一块长为,宽为 的长方形铁皮制作无盖
圆柱形容器.
方案A:如果以 作为无盖圆柱形容器底面圆的周长,请计算此时圆
柱形容器的体积,并在图②上画出裁剪示意图.(标注尺寸, 取3)
方案B:如果要求制作的无盖圆柱形容器的体积最大,请设计出符合要求
的方案,并在图③上画出裁剪示意图,同时通过计算说明理由.
(标注尺寸, 取3)
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【答案】方案A:根据题意可得 ,
故圆柱形容器的高 ,
,如解图①;
第2题解图
14
方案B:以 作为无盖圆柱形容器底面圆的周长,
则 ,
故圆柱形容器的高 ,如解图②,
,
, 以 作为无盖圆柱形容器底面圆的周长时体积最大.
第2题解图
任务三: 为了提高长方形铁皮的利用率,完成方案A,B后,在各自剩余材
料中先裁剪一个尽可能大的长方形铁片,再在长方形铁片的内部截取一个
尽可能大的完整半圆面,将其制作成一个无底面的圆锥形容器,此时在方
案A和方案B中,哪种方案对长方形铁皮的利用率高?(材料不拼接使
用, 取3)
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【答案】如解图③,方案A剩余部分最大长方形铁片的长和宽分别为
, ,
,该半圆的半径为 ,
该半圆的面积 ,
利用率 .
第2题解图③
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如解图④,方案B剩余部分最大长方形铁片的长和宽分别为
, ,
,该半圆的半径为 ,
该半圆的面积 ,
利用率 ,
,故方案B利用率更高.
第2题解图④
数学建模类
3.[2025深圳]综合与实践
第3题图
【问题背景】排队是生活中常见的场景.如图,
某数学小组针对某次演出,研究了排队人数
与安检时间,安检通道数之间的关系.
【研究条件】
条件1:观众进场立即排队安检,在任意时刻
都满足:排队人数 现场总人数-已入场人数;
条件2:若该演出场地最多可开放9条安检通
道,平均每条通道每分钟可安检6人.
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【模型构建】若该演出前30分钟开始进行安检,经研究发现,现场总人数
与安检时间之间满足关系式: .
结合上述信息,请完成下述问题:
(1)当开通3条安检通道时,安检时间 分钟时,已入场人数为_____,排
队人数与安检时间 的函数关系式为_____________________.
【解法提示】若开设3条安检通道,安检时间为 分钟,则已入场人数为
,若排队人数为,则与 的函数表达式为
;
20
【模型应用】
(2)在(1)的条件下,排队人数在第几分钟达到最大值,最大人数为多少?
解: ,
当时, ;
答:排队人数在第21分钟达到最大值,最大人数为541人;
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(3)已知该演出主办方要求:
①排队人数在安检开始10分钟内(包含10分钟)减少;
②尽量少安排安检通道,以节省开支.
若同时满足以上两个要求,可开设几条安检通道?请说明理由?
【总结反思】
函数可刻画生活实际场景,但要注意验证模型的正确性,未来可结合更
多变量(如突发情况、安检流程优化等)进行更深入的分析,以提高模
型的准确性和实用性.
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【答案】设开了 条通道,
则 ,
对称轴为直线 ,
排队人数10分钟(包括10分钟)内减少,
,即 ,
又 最多开通9条, ,
为正整数,最小值为7, 最少开7条通道.
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4.[2025山东]【问题情境】
2025年5月29日“天问二号”成功发射,开启了小行星伴飞取样探测的新篇
章.某校航天兴趣小组受到鼓舞,制作了一个航天器模型,其中某个部件使
用 打印完成,如图①.
第4题图
24
【问题提出】
部件主视图如图②所示,由于 的尺寸不易直接测量,需要设计一个可以
得到的长度的方案,以检测该部件中 的长度是否符合要求.
第4题图
【方案设计】
兴趣小组通过查阅文献,提出了钢柱测量法.
测量工具:游标卡尺、若干个底面圆半径相同的钢柱(圆柱).
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操作步骤:如图③,将两个钢柱平行放在部件合适位置,使得钢柱与部件
紧密贴合.示意图如图④,分别与,相切于点, .用游标卡尺
测量出的长度 .
【问题解决】
已知 ,的长度要求是 .
(1)求 的度数;
解:分别与,相切于点, ,
;
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(2)已知钢柱的底面圆半径为,现测得 .根据以上信息,
通过计算说明该部件的长度是否符合要求.参考数据:
第4题图
27
【答案】该部件 的长度符合要求,理由如下:
钢柱的底面圆半径为 ,
,
, , ,
,同理 ,
,
,
该部件 的长度符合要求;
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【结果反思】
(3)本次实践过程借助圆柱将不可测量的长度转化为可测量的长度,能
将圆柱换成其他几何体吗?如果能,写出一个;如果不能,说明理由.
【答案】能,将圆柱换成正方体.如解图,
设正方体的棱长为,用游标卡尺测量出的长度 .
,
,, ,
.
第4题解图
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学科融合类
5.[2025扬州]材料的疏水性
扬州宝应是荷藕之乡.“微风忽起吹莲叶,青玉盘中泻水银”,莲叶上的
水滴来回滚动,不易渗入莲叶内部,这说明莲叶具有较强的疏水性.疏水性
是指材料与水相互排斥的一种性质.
第5题图
30
【概念理解】
材料疏水性的强弱通常用接触角的大小来描述.材料上的水滴可以近似地看
成球或球的一部分,经过球心的纵截面如图①所示,接触角是过固、液、
气三相接触点点或点 所作的气-液界线的切线与固-液界线的夹角,图
①中的 就是水滴的一个接触角.
第5题图
31
(1)请用无刻度的直尺和圆规作出图②中水滴的一个接触角,并用三个
大写字母表示接触角;(保留作图痕迹,写出必要的文字说明)
第5题图
32
解:如解图①,作图步骤:①圆弧上取一点 ,
交界面与圆弧的交点为,,连接, ;
第5题解图①
②分别作,的中垂线,交于点,则点
为圆弧的圆心;
③作射线,过点作,则为
的切线,故 即为所求;
33
(2)材料的疏水性随着接触角的变大而________(选填“变强”“不变”“变
弱”).
变强;
第5题图
34
【实践探索】
实践中,可以通过测量水滴经过球心的高度 和底面圆的半径
,求出的度数,进而求出接触角 的度数(如图③).
(3)请探索图③中接触角与 之间的数量关系(用等式表示),
并说明理由.
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【答案】 ,理由如下:
如解图②,连接,则 ,
,
为 的切线,,
,
, ,
, ,
;
第5题解图②
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【创新思考】
(4)材料的疏水性除了用接触角以及图③中与 相关的量描述外,
还可以用什么量来描述,请你提出一个合理的设想,并说明疏水性随着此
量的变化而如何变化.
【答案】 水滴弧的长度为 ,
,
可以根据的大小,进行判断, 越大,
水滴越趋近于球形,疏水性越强(答案不唯一).
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项目式学习
6.[2025山西]项目式学习#1
第6题图
项目背景:“源池泉涌”为我省某景区的一个景点,主体
设计包括外栏墙与内栏墙,外栏墙高于内栏墙,两栏中
间为步道,内栏墙内为泉池,池内泉水清澈见底.从正上
方看,外栏墙呈正八边形,内栏墙呈圆形.综合实践小组
的同学围绕“景物的测量与计算”开展项目学习活动,形
成了如下活动报告.#1.2
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项目主题 景物的测量与计算
驱动问题 如何测量内栏墙围成泉池的直径
活动内容 利用视图、三角函数等有关知识进行测量与计算
活动
过程 方案
说明 图①为该景点俯视图的示意图,
点, 是正八边形中一组平行
边的中点,为圆的直径,图
中点,,, 在同一条直线上.
俯视图的示意图图①
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活动
过程 方案
说明 图②为测量方案示意图,直径 所在水平直线与外栏墙分
别交于点,,外栏墙与 均与水平地面垂直,且
,均表示步道的宽, .图中各点都在
同一竖直平面内.
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________
测量方案示意图图②
续表
40
活动
过程 数据
测量 在点处测得点和点的俯角分别为 ,
, 米.图中墙的厚度均忽略不计.
计算 …
交流
展示 …
续表
请根据上述数据,计算内栏墙围成泉池的直径的长 结果精确到1米.参
考数据:,, ,
,, .#1.2.2
41
解:由题意得,, ,
, ,
设米,则 米,
米,
在中, , ,
,
42
在中, , ,
,
,解得 ,
(米),
答:内栏墙围成泉池的直径 的长约为17米.
调查统计类
7.[2025遂宁] 横空出世,犹如一声惊雷劈开垄断,跻身世界最强
大模型行列,开启中国人工智能崭新的春天.为激发青少年崇尚科学,探索
未知的热情,某校开展了“逐梦科技强国”为主题的活动.下面是该校某调查
小组对活动中模具设计水平的调查报告,请完成报告中相应问题.#1
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模具设计水平调查报告#1.1
调查
主题 “逐梦科技强国”活动中模具设计水平
调查
目的 通过数据分析,获取信息,能在认识及应用统计图表和百分数的过
程中,形成数据观念,发展应用意识.
调查
对象 某校学生模具设计成绩 调查方式 抽样调查
45
续表
数
据
收
集
与
表
示 随机抽取全校部分学生的模具设计成绩(成绩为百分制,用 表
示),并整理,将其分成如下四组:A: ,B:
,C:,D: .
下面给出了部分信息:
其中C组的成绩为:80,81,82,82,83,84,84,84,85,85,
86,86,86,87,87,88,88,89,89,89.
46
数
据
收
集
与
表
示 _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
模具设计成绩的频数分布直方图
模具设计成绩的扇形统计图
续表
47
数据分析与应用
根据以上信息解决下列问题:
(1)本次共抽取了____名学生的模具设计成绩,成绩的中位数是_____分,
在扇形统计图中,C组对应圆心角的度数为______ .
50
83.5
【解法提示】本次共抽取了 (名)学生的模具设计成绩.
将50名学生的模具设计成绩按照从低到高的顺序排列,排在第25和26名的
成绩分别为83,84, 成绩的中位数是 (分).在扇
形统计图中,C组对应圆心角的度数为 .
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(2)请补全频数分布直方图;
解:B组的人数为 (人).
补全频数分布直方图如解图.
第7题解图
模具设计成绩的频数分布直方图
49
(3)请估计全校1200名学生的模具设计成绩不低于80分的人数;
【答案】 (人).
估计全校1200名学生的模具设计成绩不低于80分的人数约为720.
50
(4)学校决定从模具设计优秀的甲、乙、丙、丁四位同学中随机选择两
名同学作经验交流,请用画树状图或列表的方法求出所选的两名同学恰为
甲和丙的概率.
51
【答案】列表如下:
甲 乙 丙 丁
甲 (甲,乙) (甲,丙) (甲,丁)
乙 (乙,甲) (乙,丙) (乙,丁)
丙 (丙,甲) (丙,乙) (丙,丁)
丁 (丁,甲) (丁,乙) (丁,丙)
共有12种等可能的结果,其中所选的两位同学恰为甲和丙的结果有
(甲,丙),(丙,甲),共2种,
所选的两名同学恰为甲和丙的概率为 .
52
$