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解:
(1) 已知$∠ MOE=30°,$则$∠ NOE=180°-∠ MOE=150°。$
当OB恰好平分$∠ NOE$时,
$∠ NOB = \frac{1}{2}∠ NOE = \frac{1}{2} × 150° = 75°。$
根据题意列方程:$90 - 3t = 75,$
解得$t=5。$
此时OA平分$∠ MOE,$理由如下:
此时$∠ MOA = 3° × 5 = 15°,$
$∠ EOA = ∠ MOE - ∠ MOA = 30° - 15° = 15°,$
因此$∠ MOA=∠ EOA,$即OA平分$∠ MOE。$
(2) ① 三角尺旋转一周所需时间为$360° ÷ 3° = 120\ \mathrm{s},$直线EF旋转一周所需时间为$360° ÷ 9° = 40\ \mathrm{s},$因此EF先完成旋转,总运动时间$t ≤ 40。$
分两种情况讨论:
情况1:当射线OE平分$∠ AOB$时,$∠ AOE = \frac{1}{2}∠ AOB = 45°,$
列方程:$9t + 30 - 3t = 45,$
解得$t=2.5。$
情况2:当射线OF平分$∠ AOB$时,$∠ AOF = \frac{1}{2}∠ AOB = 45°,$
列方程:$9t + 30 - 3t = 45 + 180,$
解得$t=32.5。$
因此当t的值为2.5或32.5时,EF平分$∠ AOB。$
② EF能平分$∠ NOB,$t的值为14或38。
解:
(1)因为∠AOC=60°,∠AOB=180°,
所以∠BOC=∠AOB−∠AOC=180°−60°=120°。
又因为OM平分∠BOC,
所以∠COM=$\frac{1}{2}$∠BOC=60°。
因为∠MON=90°,
所以∠CON=∠COM+∠MON=60°+90°=150°。
(2)分两种情况:
① 当直线ON在AB下方平分∠AOC时,∠AON=30°,此时三角尺顺时针旋转的角度为90°+30°=120°,
由题意得$10t=120,$解得$t=12;$
② 当ON的反向延长线平分∠AOC时,旋转总角度为360°−60°=300°,
由题意得$10t=300,$解得$t=30。$
综上所述,$t$的值为12或30。
(3)$∠ AOM - ∠ NOC = 30°,$理由如下:
因为$∠ MON=90°,$$∠ AOC=60°,$
所以$∠ AOM = 90° - ∠ AON,$$∠ NOC = 60° - ∠ AON,$
因此$∠ AOM - ∠ NOC = (90° - ∠ AON) - (60° - ∠ AON) = 30°。$
【分析】
(1)首先根据平角为180°,结合已知∠AOC的度数求出∠BOC的度数;再利用角平分线的性质得到∠COM的度数;最后结合三角尺的直角∠MON=90°,通过角的和差运算即可求出∠CON的度数。
(2)直线ON平分∠AOC需分两种情况讨论:第一种是ON的反向延长线平分∠AOC,第二种是ON本身在∠AOC内部平分∠AOC;分别计算两种情况下三角尺顺时针旋转的总角度,再结合每秒10°的旋转速度,即可求出对应的t值。
(3)将∠AOM和∠NOC都用公共角∠AON表示,再将两个表达式作差,消去公共角后即可得到两个角的数量关系。
【解析】
(1)因为∠AOC=60°,∠AOB=180°,所以∠BOC=∠AOB−∠AOC=180°−60°=120°。
又因为OM平分∠BOC,所以$∠ COM=\frac{1}{2}∠ BOC=60°$。
因为三角尺的∠MON=90°,所以∠CON=∠COM+∠MON=60°+90°=150°。
(2)分两种情况讨论:
① 如图①,延长NO至点D。因为∠AOC=60°,直线ON平分∠AOC,所以∠AOD=∠COD=30°。所以∠BOM=∠MON−∠BON=∠MON−∠AOD=90°−30°=60°,此时三角尺顺时针旋转了300°,根据题意得$10t=300$,解得$t=30$。
② 如图②,因为直线ON平分∠AOC,所以∠NOA=30°。所以∠AOM=∠MON−∠NOA=90°−30°=60°,此时三角尺顺时针旋转了120°,根据题意得$10t=120$,解得$t=12$。
综上所述,t的值为30或12。

(3)$∠ AOM-∠ NOC=30°$,理由如下:
因为∠MON=90°,∠AOC=60°,所以$∠ AOM=90°-∠ AON$,$∠ NOC=60°-∠ AON$。
所以$∠ AOM-∠ NOC=(90°-∠ AON)-(60°-∠ AON)=30°$。
【答案】
(1)$∠ CON=150°$;
(2)t的值为12或30;
(3)$∠ AOM-∠ NOC=30°$,理由见解析。

【知识点】
角平分线定义,角的和差计算,分类讨论思想
【点评】
本题结合三角尺旋转的动态场景考查角度的相关计算,既需要熟练掌握平角、直角的性质以及角平分线的定义,又需要考虑动态过程中不同的位置情况,能够锻炼对几何动态问题的分析能力,解题时注意避免漏解。
【难度系数】
0.6
【分析】
本题属于图形旋转的动态角度计算问题,解题思路如下:
(1)先根据已知角算出初始∠NOE的度数,结合角平分线定义得到OB平分∠NOE时∠NOB的度数;再根据三角尺的旋转速度,用含t的式子表示出旋转后∠NOB的度数,列方程求解t;之后计算此时OA旋转的角度,判断∠MOA和∠EOA是否相等即可验证OA是否平分∠MOE。
(2)先计算两者旋转一周的时间,确定t的取值范围为0≤t≤40;①EF平分∠AOB分两种情况:OE平分∠AOB、OF平分∠AOB,分别根据角平分线的角度等量关系列方程求解,舍去超出范围的解;②假设EF能平分∠NOB,根据角度等量关系列方程,看解是否在t的取值范围内即可。
【解析】
(1)已知初始状态下∠MOE=30°,∠AOB=90°且OB⊥MN,因此∠NOE=180°-∠MOE=180°-30°=150°。
若OB平分∠NOE,根据角平分线定义,得$∠ NOB=\frac{1}{2}∠ NOE=\frac{1}{2}×150°=75°$。
三角尺顺时针旋转速度为每秒3°,旋转t秒后,OB顺时针转过3t°,因此此时$∠ NOB=90°-3t°$,列方程:
$90-3t=75$
解得$t=5$。
此时OA平分∠MOE,理由如下:
t=5时,OA顺时针转过的角度为$3°×5=15°$,即$∠ MOA=15°$,
则$∠ EOA=∠ MOE-∠ MOA=30°-15°=15°$,
∴$∠ MOA=∠ EOA$,即OA平分∠MOE。
(2)首先计算旋转时长:三角尺旋转一周需$360°÷3°=120\mathrm{s}$,直线EF旋转一周需$360°÷9°=40\mathrm{s}$,因此运动最多持续40s,即t的取值范围是$0≤ t≤40$。
① EF平分∠AOB分两种情况:
情况1:射线OE平分∠AOB,此时$∠ AOE=\frac{1}{2}∠ AOB=45°$。
旋转t秒后,OE顺时针转过9t°,OA顺时针转过3t°,因此$∠ AOE=9t°+30°-3t°$,列方程:
$9t+30-3t=45$
解得$t=2.5$,符合$0≤ t≤40$。
情况2:射线OF平分∠AOB,此时$∠ AOF=\frac{1}{2}∠ AOB=45°$,等价于$∠ AOE=180°+45°=225°$,列方程:
$9t+30-3t=225$
解得$t=32.5$,符合$0≤ t≤40$。
综上,t=2.5或32.5时,EF平分∠AOB。
② 能,t的值为14或38。
【答案】
(1)当$t=5$时,OB恰好平分∠NOE,此时OA平分∠MOE,理由见解析;
(2)① 当t的值为2.5或32.5时,EF平分∠AOB;② 能,t的值为14或38。
【知识点】
角平分线的定义,动态角度计算,一元一次方程的应用
【点评】
本题重点考查动态旋转背景下的角度运算,需要结合运动状态分类讨论不同的位置情况,解题的关键是准确用含t的代数式表示出运动后各角的度数,同时注意运动的时间限制,避免出现不符合题意的解。
【难度系数】
0.55