91学 首页 > 数学 > 高考题 > 2020 > 2020年新高考2 > 正文 返回 打印

2020年高考数学新高考Ⅱ-16

  2021-06-08 21:56:59  

某中学开展劳动实习,学生加工制作零件,零件的截面如图所示.$O$为圆孔及轮廓圆弧$AB$所在圆的圆心,$A$是圆弧$AB$与直线$AG$的切点,$B$是圆弧$AB$与直线$BC$的切点,四边形$DEFG$为矩形,$BC\bot DG$,垂足为$C$,$\tan \angle ODC=\dfrac{3}{5}$,$BH//DG$,$EF=12cm$,$DE=2cm$,$A$到直线$DE$和$EF$的距离均为$7cm$,圆孔半径为$1cm$,则图中阴影部分的面积为 ____   $cm^{2}$.

分析:设大圆的半径为$R$,利用已知条件求出$OQ$、$OD$的长,利用$\tan \angle ODC=\dfrac{3}{5}$求出大圆的半径$R$,再根据图中线段关系得出$\Delta AOH$为直角三角形,最后求解图中阴影部分的面积即可.
解答:
作$AM$垂直于$EF$,交$OH$、$DG$于$S$、$N$,垂足为$M$,过点$O$作$OQ$垂直于$DQ$,垂足为$Q$,
$\because A$到直线$DE$和$EF$的距离均为$7cm$,$\therefore EM=AM=7$,
又$\because EF=12$,$MN=DE=2$,
$\therefore NG=MF=12-7=5$,$AN=AM-NM=7-2=5$,
$\therefore \angle AGD=45^\circ$,$\because BH//DG$,$\therefore \angle AHO=45^\circ$,
由于$AG$是圆弧的切线,
$\therefore AG\bot OA$,$\angle AOH=45^\circ$,
设大圆的半径为$R$,则$AS=OS=\dfrac{R}{\sqrt{2}}$,
$OQ=SN=5-\dfrac{R}{\sqrt{2}}$,$DQ=DN-QN=7-\dfrac{R}{\sqrt{2}}$,
$\because \tan \angle ODC=\dfrac{3}{5}$,$\therefore$$\dfrac{5-\dfrac{R}{\sqrt{2}}}{7-\dfrac{R}{\sqrt{2}}}=\dfrac{3}{5}$,解得$R=2\sqrt{2}$,
图中阴影部分面积分为扇形$AOB$和直角$\Delta AOH$的面积减去小半圆的面积,
所以${{S}_{}}=\dfrac{135}{360}\times \pi \times {{(2\sqrt{2})}^{2}}+\dfrac{1}{2}\times 2\sqrt{2}\times 2\sqrt{2}-\dfrac{1}{2}\times \pi \times 1=\dfrac{5}{2}\pi +4$.
故答案为:$\dfrac{5}{2}\pi +4$.

点评:本题考查直线与圆的位置关系,三角形的解法,考查分析问题解决问题的能力,是难题.

http://x.91apu.com//shuxue/gkt/2020/2020xgk2/2021-06-08/33128.html