19.圓臺(tái)的上、下底面半徑分別為5cm、10cm,母線(xiàn)長(zhǎng)AB=20cm,從圓臺(tái)母線(xiàn)AB的中點(diǎn)M拉一條繩子繞圓臺(tái)側(cè)面轉(zhuǎn)到A點(diǎn)(A在上底面),求:
(1)繩子的最短長(zhǎng)度;
(2)在繩子最短時(shí),上底圓周上的點(diǎn)到繩子的最短距離;
(3)圓錐底面半徑為r,母線(xiàn)長(zhǎng)為4r,求從底面邊緣一點(diǎn)A出發(fā)繞圓錐側(cè)面一周再回到A的最短距離.

分析 (1)由題意需要畫(huà)出圓臺(tái)的側(cè)面展開(kāi)圖,并還原成圓錐展開(kāi)的扇形,則所求的最短距離是平面圖形兩點(diǎn)連線(xiàn);
(2)根據(jù)條件求出扇形的圓心角以及半徑長(zhǎng),在求出最短的距離;
(3)畫(huà)出圓臺(tái)的側(cè)面展開(kāi)圖,有(1)中結(jié)論,可得圓心角θ=$\frac{π}{2}$,進(jìn)而得到答案.

解答 解:(1)畫(huà)出圓臺(tái)的側(cè)面展開(kāi)圖,

并還原成圓錐展開(kāi)的扇形,且設(shè)扇形的圓心為O.
有圖得:所求的最短距離是MB',
設(shè)OA=R,圓心角是θ,則由題意知,
10π=θR  ①,20π=θ(20+R)  ②,由①②解得,θ=$\frac{π}{2}$,R=20,
∴OM=30,OB'=40,則MB'=50cm.
故繩子最短的長(zhǎng)度為:50cm.
(2)作OC垂直于B'M交于D,OC是頂點(diǎn)O到MB'的最短距離,
則DC是MB'與弧AA'的最短距離,DC=OC-OD=$\frac{OM•OB′}{MB′}$-20=4cm,
即繩子上各點(diǎn)與上底面圓周的最短距離是:4cm.
(3)畫(huà)出圓臺(tái)的側(cè)面展開(kāi)圖,

∵圓錐底面半徑為r,母線(xiàn)長(zhǎng)為4r,
則圓心角θ=$\frac{π}{2}$,
故從底面邊緣一點(diǎn)A出發(fā)繞圓錐側(cè)面一周再回到A的最短距離為:4$\sqrt{2}$r.

點(diǎn)評(píng) 本題考查了在幾何體表面的最短距離的求出,一般方法是把幾何體的側(cè)面展開(kāi)后,根據(jù)題意作出最短距離即兩點(diǎn)連線(xiàn),結(jié)合條件求出,考查了轉(zhuǎn)化思想.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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