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D
$\frac{16π}{9}$
解:
(1) 设圆心为点$O,$连接$OA,$$OB,$$OC。$
$\because OA=OC=OB,$$AB=AC,$
$\therefore △ ABO≌△ ACO。$
又$\because ∠ BAC=120°,$
$\therefore ∠ BAO=∠ CAO=60°。$
$\therefore △ ABO$为等边三角形。
$\therefore AB=OA=1。$
$\therefore S_{\mathrm{阴影部分}}=π×1^2-\frac{120π×1^2}{360}=π-\frac{π}{3}=\frac{2}{3}π。$
(2) 设该圆锥底面圆的半径为$r,$则$\frac{120π×1}{180}=2π r,$
解得$r=\frac{1}{3},$即该圆锥底面圆的半径是$\frac{1}{3}。$
解:设圆锥的高为$h\ \mathrm{cm},$底面圆的半径为$r\ \mathrm{cm},$母线$AC$长为$l\ \mathrm{cm}。$
(1) 由题意,得$\frac{180π l}{180}=2π r,$
$\therefore \frac{l}{r}=2,$即圆锥的母线长与底面圆的半径的比值为$2。$
(2) $\because \frac{l}{r}=2,$
$\therefore$ 易得圆锥的高与母线的夹角为$30°。$
$\because AB=AC,$$AO⊥ BC,$
$\therefore ∠ BAC=2×30°=60°。$
(3) 由题意,可知$l^2=h^2+r^2。$
又$\because \frac{l}{r}=2,$$h=3\sqrt{3},$
$\therefore (2r)^2=(3\sqrt{3})^2+r^2,$解得$r=3$(负值舍去)。
$\therefore l=2r=6。$
$\therefore$ 圆锥的侧面积为$\frac{180π l^2}{360}=18π\ \mathrm{cm^2}。$
解:
(1) 设$∠ BAC=α。$根据题意,得$\overset{\frown}{EF}$的长就是圆锥底面圆的周长,
$\therefore \frac{α}{180°}×π× AD=ED×π。$
又$\because ED:AD=1:2,$
$\therefore AD=2ED。$
$\therefore α=90°,$即$∠ BAC=90°。$
(2) $\because$ 圆锥底面圆的直径$ED$为$5\ \mathrm{cm},$
$\therefore AD=2ED=10\ \mathrm{cm}。$
$\because ∠ BAC=90°,$$AB=AC,$
$\therefore △ ABC$是等腰直角三角形。
$\because AD⊥ BC,$
$\therefore$ 易得$BC=2AD=20\ \mathrm{cm}。$
$\therefore S_{\mathrm{涂色部分}}=S_{△ ABC}-S_{\mathrm{扇形}AEF}=\frac{1}{2}BC· AD-\frac{90π× AD^2}{360}=\frac{1}{2}×20×10-\frac{90π×10^2}{360}=(100-25π)\ \mathrm{cm^2}。$
【分析】
要解决这个问题,需利用圆锥的核心性质:圆锥侧面展开图(扇形)的弧长等于圆锥底面小圆的周长。先设小圆半径为$r$,根据“小圆的直径是大圆的半径”确定大圆半径,再通过弧长公式和圆周长公式建立等式,求出扇形的圆心角,最后对应选项即可。
【解析】
设小圆半径为$r$,则小圆直径为$2r$,由题意得大圆半径$R = 2r$。
1. 计算小圆(圆锥底面)的周长:$C_{底}=2π r$;
2. 圆锥侧面是扇形,扇形弧长需等于底面小圆的周长。设扇形的圆心角为$n°$,根据弧长公式$l=\frac{nπ R}{180}$,代入$R=2r$,得扇形弧长:$l=\frac{nπ · 2r}{180}$;
3. 令弧长等于底面周长,列方程:
$\frac{2nπ r}{180}=2π r$,两边同时除以$π r$,化简得$\frac{2n}{180}=2$,解得$n=180°$。
因此,扇形的圆心角应为$180°$,对应选项D。
【答案】
D
【知识点】
圆锥侧面展开图、弧长计算
【点评】
本题考查圆锥侧面展开图与底面的关系,核心是利用“扇形弧长=底面圆周长”的性质,通过公式推导圆心角,属于基础应用类题目,需牢记圆锥的相关性质。
【难度系数】
0.5
【分析】
要计算圆锥粘贴部分的面积,需利用圆锥侧面展开图(扇形)与圆锥的关系:圆锥底面周长等于侧面扇形的弧长。步骤如下:1. 先计算圆锥底面圆的周长;2. 根据弧长公式求出制作圆锥侧面的扇形弧对应的圆心角;3. 用原扇形的圆心角减去该圆心角,得到粘贴部分的圆心角;4. 利用扇形面积公式计算粘贴部分的面积。
【解析】
1. 计算圆锥底面圆的周长:已知圆锥底面半径为2 cm,根据圆的周长公式 $ C = 2π r $,得底面周长为 $ 2π × 2 = 4π \, \mathrm{cm} $。
2. 求侧面扇形弧对应的圆心角:设该弧对应的圆心角为 $ n° $,扇形半径 $ R = 8 \, \mathrm{cm} $,根据弧长公式 $ l = \frac{nπ R}{180} $,代入 $ l = 4π $,得 $ \frac{nπ × 8}{180} = 4π $,两边约去 $ π $,解得 $ n = 90 $。
3. 求粘贴部分的圆心角:原扇形圆心角为 $ 100° $,故粘贴部分的圆心角为 $ 100° - 90° = 10° $。
4. 计算粘贴部分的面积:根据扇形面积公式 $ S = \frac{nπ R^2}{360} $,代入 $ n = 10 $,$ R = 8 $,得 $ S = \frac{10π × 8^2}{360} = \frac{10π × 64}{360} = \frac{16π}{9} \, \mathrm{cm}^2 $。
【答案】
$\dfrac{16π}{9}$
【知识点】
圆锥侧面展开图、弧长公式、扇形面积公式
【点评】
本题结合圆锥侧面展开图考查弧长与扇形面积的计算,核心是利用“圆锥底面周长等于侧面扇形弧长”的关系,公式应用清晰,属于基础题型,需掌握圆锥与展开图的对应关系。
【难度系数】
0.5
【分析】
本题分为两小问,第(1)问求阴影部分面积,思路是用整个圆形铁皮的面积减去扇形ABC的面积,需先确定圆形半径和扇形半径;第(2)问求圆锥底面半径,关键利用“扇形弧长等于圆锥底面圆周长”的关系求解。首先,圆形铁皮直径为2,故半径为1;再通过角度和三角形性质确定扇形ABC的半径也为1,进而计算相关面积和弧长。
【解析】
(1) 设圆形铁皮的圆心为点O,连接OA、OB、OC。
∵ OA=OB=OC(圆的半径相等),AB=AC,AO为公共边,
∴ △ABO≌△ACO(SSS)。

∵ ∠BAC=120°,
∴ ∠BAO=∠CAO=60°,结合OA=OB,可知△ABO为等边三角形,
∴ AB=OA=1(圆的半径为2÷2=1)。
圆形面积:$S_{圆}=π×1^2=π$,
扇形ABC的面积:$S_{扇形}=\frac{120°}{360°}×π×1^2=\frac{π}{3}$,
因此阴影部分面积:$S_{阴影}=S_{圆}-S_{扇形}=π-\frac{π}{3}=\frac{2}{3}π$。
(2) 设圆锥底面圆的半径为$r$,
扇形的弧长等于圆锥底面圆的周长,
扇形弧长:$l=\frac{120π×1}{180}=\frac{2π}{3}$,
圆锥底面周长:$2πr=\frac{2π}{3}$,
解得$r=\frac{1}{3}$。
【答案】
(1) 被剪掉的阴影部分面积为$\dfrac{2}{3}π$;
(2) 该圆锥底面圆的半径是$\dfrac{1}{3}$。
【知识点】
圆的面积、扇形面积、圆锥的相关计算
【点评】
本题结合圆与扇形的性质,考查阴影面积计算及圆锥与扇形的关系,核心是确定扇形半径,利用弧长与底面周长的等量关系求解,属于基础几何应用题,难度适中。
【难度系数】
0.5
【分析】
本题围绕圆锥的相关计算展开,核心是利用圆锥侧面展开图(半圆)的弧长等于底面圆周长这一关键关系,结合勾股定理、等腰三角形性质逐步解题:首先通过弧长与周长的等式求出母线长和底面半径的比值;再利用直角三角形的三角函数值得到高与母线的夹角,结合等腰三角形三线合一求出∠BAC;最后结合已知高的长度,用勾股定理求出底面半径和母线长,代入侧面积公式计算结果。
【解析】
设圆锥的底面半径为$ r \ \mathrm{cm} $,母线长为$ l \ \mathrm{cm} $,高$ AO = h = 3\sqrt{3}\ \mathrm{cm} $。
(1) 圆锥侧面展开图是半圆,半圆的弧长等于圆锥底面圆的周长,因此:
半圆的弧长为$ \frac{180π l}{180} = π l $,底面圆周长为$ 2π r $,
故$ π l = 2π r $,约去$ π $得$ l = 2r $,因此母线长与底面圆半径的比值为$ \frac{l}{r} = 2 $。
(2) 在$ \mathrm{Rt}△ AOC $中,$ AO ⊥ OC $,$ AC = l = 2r $,$ OC = r $,
则$ \cos∠ OAC = \frac{OC}{AC} = \frac{r}{2r} = \frac{1}{2} $,所以$ ∠ OAC = 30° $。
又因为$ AB = AC $,$ AO ⊥ BC $,根据等腰三角形三线合一,$ AO $平分$ ∠ BAC $,
因此$ ∠ BAC = 2∠ OAC = 60° $。
(3) 根据圆锥中母线、高、底面半径的勾股关系$ l^2 = h^2 + r^2 $,将$ l = 2r $、$ h = 3\sqrt{3} $代入得:
$ (2r)^2 = (3\sqrt{3})^2 + r^2 $,即$ 4r^2 = 27 + r^2 $,
移项化简得$ 3r^2 = 27 $,解得$ r = 3 $($ r > 0 $,舍去负值),则$ l = 2r = 6 $。
圆锥的侧面积为侧面展开图(半圆)的面积,即$ S_{侧} = \frac{180π l^2}{360} = \frac{1}{2}π × 6^2 = 18π \ (\mathrm{cm}^2) $。
【答案】
(1) $ 2 $;(2) $ 60° $;(3) $ 18π \ \mathrm{cm}^2 $
【知识点】
圆锥侧面积、圆锥展开图、勾股定理
【点评】
本题是圆锥的综合计算题,重点考查圆锥侧面展开图与底面圆的对应关系,结合直角三角形性质和等腰三角形性质求解,需熟练掌握圆锥的基本公式,属于中等难度的几何计算题。
【难度系数】
0.5
【分析】
要解决本题,需利用圆锥侧面展开图的性质:圆锥侧面展开扇形的弧长等于圆锥底面圆的周长。第(1)问设顶角∠BAC为α,根据弧长公式和圆周长公式,结合ED与AD的长度关系建立等式,即可求出α;第(2)问先根据ED的长度求出AD,再利用等腰直角三角形的性质求出△ABC的面积,减去扇形AEF的面积,得到涂色部分面积。
【解析】
(1) 设∠BAC=α。
因为扇形AEF是圆锥的侧面,所以$\overset{\frown}{EF}$的长等于圆锥底面圆的周长。
根据弧长公式,$\overset{\frown}{EF}$的长为$\frac{απ·AD}{180°}$;圆锥底面圆的周长为$π·ED$。
因此有:$\frac{απ·AD}{180°}=π·ED$。
已知$ED:AD=1:2$,即$AD=2ED$,代入上式得:
$\frac{απ·2ED}{180°}=π·ED$,两边约去$π·ED$,得$\frac{2α}{180°}=1$,解得$α=90°$,即∠BAC=90°。
(2) 已知圆锥底面圆直径$ED=5\ \mathrm{cm}$,由$AD=2ED$得$AD=10\ \mathrm{cm}$。
因为$AB=AC$,∠BAC=90°,$AD⊥BC$,所以△ABC是等腰直角三角形,AD是斜边BC上的高,故$BC=2AD=20\ \mathrm{cm}$。
△ABC的面积为:$S_{△ABC}=\frac{1}{2}·BC·AD=\frac{1}{2}×20×10=100\ \mathrm{cm}^2$。
扇形AEF的面积为:$S_{扇形AEF}=\frac{90°·π·AD^2}{360°}=\frac{90°×π×10^2}{360°}=25π\ \mathrm{cm}^2$。
所以涂色部分面积为:$S_{涂色}=S_{△ABC}-S_{扇形AEF}=100 - 25π\ \mathrm{cm}^2$。
【答案】
(1) $∠BAC=90°$;(2) $(100 - 25π)\ \mathrm{cm}^2$
【知识点】
圆锥侧面展开图、弧长公式、扇形面积公式、等腰直角三角形性质
【点评】
本题结合实际生活中的冰激凌包装问题,考查圆锥侧面展开图与底面的关系,以及几何图形面积的计算,核心是掌握圆锥侧面展开弧长等于底面周长的知识点,难度适中,属于中等题。
【难度系数】
0.5