| 2026年高考数学上海春-12 |
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2026-10-10 17:45:41 |
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(5分)有一个油壶,壶身视为圆柱,壶嘴视为直线且不计容积,壶底直径6.4厘米,壶身高16厘米,壶内油液面高12.1厘米,壶嘴长13.4厘米,与壶身夹角为$30^\circ$,壶嘴最低点距壶底3厘米,将壶身向壶嘴方向至少转$14.2^\circ$ 度可使油倒出(精确到$0.01^\circ )$
 〖答案〗$14.2^\circ$. 〖分析〗根据题意,结合条件分别表示出$EG$,$EF$,然后在△$EGF$中,由正弦定理代入计算,即可得到结果. 〖解答〗解:设壶嘴最低点,最高点分别是$E$,$F$, 图中圆柱轴截面矩形,距离点$E$最近的顶点是点$A$,另外三个顶点分别为$B$,$C$,$D$, 当水平液面经过点$F$时,可将油倒出, 设倾斜角为$\theta$,当液面经过点$D$时,$\theta =\arctan \dfrac{3.9}{6.4}\approx 31.36^\circ$, 先考虑液面不超过点$D$,即$\theta \in [0,\arctan \dfrac{3.9}{6.4}]$的情况,
 设液面与$AD$,$CB$分别交于点$G$,$H$, 设$GH$的中点为$M$,过$M$作$AD$的垂线,垂足为$N$, 则$MN=\dfrac{1}{2}AB=3.2$,$\angle GMN=\theta$,所以$GN=MN\tan \theta =3.2\tan \theta$, 因为$AN=12.1$,所以$GE=GN+AN-AE=3.2\tan \theta +9.1$, 因为$\angle EGF=\angle NMG+\angle MNG=90^\circ +\theta$, 所以$\angle F=180^\circ -\angle FEG-\angle EGF=60^\circ -\theta$, 在△$EGF$中,$\dfrac{EG}{\sin \angle F}=\dfrac{EF}{\sin \angle EGF}$, 即$\dfrac{3.2\tan \theta +9.1}{\sin (60^\circ +\theta )}=\dfrac{13.4}{\sin (90^\circ +\theta )}=\dfrac{13.4}{\cos \theta }$, 即$3.2\sin \theta +9.1\cos \theta =13.4\sin (60^\circ +\theta )=6.7\sqrt{3}\cos \theta -6.7\sin \theta$, 即$99\sin \theta =(67\sqrt{3}-91)\cos \theta$,所以$\tan \theta =\dfrac{67\sqrt{3}-91}{99}$, 即$\theta =\arctan \dfrac{67\sqrt{3}-91}{99}\approx 14.2^\circ$, 因为$14.2^\circ < 31.36^\circ$,所以至少将油壶倾斜$14.2^\circ$即可将油倒出. 故答案为:$14.2^\circ$.
〖点评〗本题考查三角形中的几何计算,属于中档题.
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