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(1)在圆锥中,高$SO = 20\sqrt{2}$cm,母线$SA = 30$cm。在$Rt\triangle SOA$中,底面半径$OA=\sqrt{SA^{2}-SO^{2}}=\sqrt{30^{2}-(20\sqrt{2})^{2}}=\sqrt{900 - 800}=\sqrt{100}=10$cm。圆锥底面周长$C = 2\pi×OA=2\pi×10 = 20\pi$cm。圆锥侧面展开图是扇形,其半径为母线长$30$cm,设圆心角为$n^{\circ},$根据扇形弧长公式$\frac{n\pi×30}{180}=20\pi,$解得$n = 120,$故圆心角为$120^{\circ}。$
(2)截去的小圆锥高为$10\sqrt{2}$cm,原圆锥高$20\sqrt{2}$cm,小圆锥高是原圆锥高的$\frac{1}{2},$由于两个圆锥相似,相似比为$\frac{1}{2},$所以小圆锥底面半径为原圆锥底面半径的$\frac{1}{2},$即$10×\frac{1}{2}=5$cm,小圆锥母线长为原圆锥母线长的$\frac{1}{2},$即$30×\frac{1}{2}=15$cm。剩下几何体的侧面展开图面积为原圆锥侧面积减去小圆锥侧面积。原圆锥侧面积$S_{1}=\pi×10×30 = 300\pi$cm²,小圆锥侧面积$S_{2}=\pi×5×15 = 75\pi$cm²,所以剩下几何体侧面展开图面积$S = S_{1}-S_{2}=300\pi - 75\pi=225\pi$cm²。
解:圆锥的母线长:
$\sqrt{20^2 + (40\sqrt{2})^2} = 60\ \text{cm}$
设这个圆锥展开后的圆心角为$n^\circ,$则
$\frac{n\pi \times 60}{180} = 2\pi \times 20$
解得,$n = 120$
方案一:
将扇形的对称轴与矩形的一边平行放置,扇形的两个半径端点分别在矩形的一组对边上。
已知$OM = ON = 60\ \text{cm},$$\angle MON = 120^\circ。$
过点$O$作$OB \perp MN$于点$B,$则$\angle MOB = 60^\circ。$
在$\text{Rt}\triangle OBM$中,$BM = OM \cdot \sin 60^\circ = 60 \times \frac{\sqrt{3}}{2} = 30\sqrt{3}\ \text{cm},$所以$MN = 2BM = 60\sqrt{3}\ \text{cm}。$
矩形的长为$60\sqrt{3}\ \text{cm},$宽为母线长$60\ \text{cm},$面积为:
$60 \times 60\sqrt{3} = 3600\sqrt{3}\ \text{cm}^2$
方案二:
将扇形的一条半径与矩形的一边重合,扇形的弧的一个端点在矩形的对边上。
已知$OM = 60\ \text{cm},$$\angle MON = 120^\circ,$矩形的宽为母线长$60\ \text{cm}。$
过点$N$作$NG \perp OM$交$OM$的延长线于点$G,$则$\angle NOG = 60^\circ。$
$OG = OM + MG = 60 + 60 \times \cos 60^\circ = 60 + 30 = 90\ \text{cm},$即矩形的长为$90\ \text{cm}。$
面积为:
$90 \times 60 = 5400\ \text{cm}^2$
比较两种方案的面积:$5400 < 3600\sqrt{3}$(因为$\sqrt{3} \approx 1.732,$$3600\sqrt{3} \approx 6235.2$),所以方案二用料最少。此时所需矩形铁皮的长为$90\ \text{cm},$宽为$60\ \text{cm}。$
【答案】:
(1)$120^\circ$;(2)$225\pi$

【解析】:

(1)在Rt△SOA中,SO=20√2 cm,SA=30 cm,
OA=√(SA²-SO²)=√(30²-(20√2)²)=√(900-800)=√100=10 cm,
圆锥底面周长=2π·OA=2π×10=20π cm,
设侧面展开图圆心角为n°,则(nπ·SA)/180=20π,
(nπ×30)/180=20π,n=120,
故圆心角为120°。
(2)截去圆锥的高SO₁=10√2 cm,原圆锥高SO=20√2 cm,
则SO₁/SO=1/2,由相似知O₁C/OA=SO₁/SO=1/2,O₁C=5 cm,
截去圆锥底面周长=2π·O₁C=10π cm,
原圆锥侧面积=(1/2)×20π×30=300π cm²,
截去圆锥侧面积=(1/2)×10π×(SA/2)=(1/2)×10π×15=75π cm²,
剩下几何体侧面展开图面积=300π-75π=225π cm²。