题目内容

7.一艘船在航行过程中发现前方的河道上有一座圆拱桥.在正常水位时,拱桥最高点距水面8m,拱桥内水面宽32m,船只在水面以上部分高6.5m,船顶部宽8m,故通行无阻,如图所示.
(1)建立适当的平面直角坐标系,求正常水位时圆弧所在的圆的方程;
(2)近日水位暴涨了2m,船已经不能通过桥洞了.船员必须加重船载,降低船身在水面以上的高度,试问:船身至少降低多少米才能通过桥洞?(精确到0.1m,$\sqrt{6}≈2.45$)

分析 (1)在正常水位时,设水面与桥横截面的交线为x轴,过拱桥最高点且与水面垂直的直线为y轴,建立平面直角坐标系建立坐标系,利用|CD|=|CB|,确定圆的方程;
(2)令x=4时,求得y≈7.6,即桥拱宽为8m的地方距正常水位时的水面约7.60m,即可求得通过桥洞,船身至少应该降低多少.

解答 解:(1)在正常水位时,设水面与桥横截面的交线为x轴,
过拱桥最高点且与水面垂直的直线为y轴,建立平面直角坐标系,
如图所示,则A,B,D三点的坐标分别为(-16,0),(16,0),(0,8).
又圆心C在y轴上,故可设C(0,b).…(3分)
因为|CD|=|CB|,所以$8-b=\sqrt{{{16}^2}+{b^2}}$,解得b=-12.…(6分)
所以圆拱所在圆的方程为:x2+(y+12)2=(8+12)2=202=400…(8分)
(2)当x=4时,求得y≈7.6,即桥拱宽为8m的地方距正常水位时的水面约7.60m,…(10分)
距涨水后的水面约5.6m,因为船高6.5m,顶宽8m,
所以船身至少降低6.5-5.6=0.9(m)以上,船才能顺利通过桥洞.…(12分)

点评 本题考查圆的标准方程,考查圆的方程的运用,正确建立坐标系是关键.

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