格物学 第五章 三角函数5.7 三角函数的应用

三角函数在几何、实际生活中的圆周运动问题中的应用-5.7 三角函数的应用知识点月考基础选择题自测题解析-吉林省等高一数学必修,平均正确率72.0%

2025-05-25
三角函数在几何、实际生活中的圆周运动问题中的应用-5.7 三角函数的应用知识点月考基础选择题自测题解析-吉林省等高一数学必修,平均正确率72.0%
1、['三角函数在几何、实际生活中的圆周运动问题中的应用', '正弦(型)函数的周期性', '函数求解析式']

正确率60.0%已知动点$$A ( x, ~ y )$$在圆$$x^{2}+y^{2}=1$$上沿逆时针方向匀速运动,其初始位置为$$A_{0} \frac{1} {2}, \frac{\sqrt{3}} {2}, 1 2$$秒后第一次回到初始位置,则动点$${{A}}$$的纵坐标$${{y}}$$关于时间$${{t}}$$(单位:秒)的函数解析式为(

C

A.$$y=\operatorname{s i n} \left( \frac{\pi} {3} t+\frac{\pi} {6} \right)$$

B.$$y=\operatorname{c o s} \left( \frac{\pi} {6} t+\frac{\pi} {3} \right)$$

C.$$y=\operatorname{s i n} \left( \frac{\pi} {6} t+\frac{\pi} {3} \right)$$

D.$$y=\operatorname{c o s} \left( \frac{\pi} {3} t+\frac{\pi} {6} \right)$$

4、['三角函数在几何、实际生活中的圆周运动问题中的应用', '三角函数在生活中的周期性变化问题中的应用']

正确率60.0%车流量被定义为单位时间内通过十字路口的车辆数,其单位为辆/分钟.若上班高峰期某十字路口的车流量满足函数关系式$$F ( t )=5 0+4 \mathrm{s i n} \frac{t} {2}$$(其中$$0 \leqslant t \leqslant2 0, F ( t )$$的单位是辆$${{/}}$$分钟$${{,}{t}}$$的单位是分钟),则下列哪个时间段内车流量是增加的(

C

A.$$[ 0, 5 ]$$

B.$$[ 5, 1 0 ]$$

C.$$[ 1 0, 1 5 ]$$

D.$$[ 1 5, 2 0 ]$$

5、['三角函数在几何、实际生活中的圆周运动问题中的应用']

正确率60.0%在平面直角坐标系中,一个质点在圆心为坐标原点,半径为$${{2}}$$的圆$${{O}}$$上,以圆$${{O}}$$与$${{x}}$$轴正半轴的交点$${{P}_{0}}$$为起点,沿逆时针方向匀速运动到$${{P}}$$点,每$${{5}{s}}$$转一圈,则$${{2}{s}}$$后$${{P}_{0}{P}}$$的长为(

C

A.$$2 \mathrm{s i n} \frac{4 \pi} {5}$$

B.$$2 \operatorname{c o s} \frac{4 \pi} {5}$$

C.$$4 \mathrm{s i n} \frac{2 \pi} {5}$$

D.$$4 \operatorname{c o s} \frac{2 \pi} {5}$$

6、['三角函数在几何、实际生活中的圆周运动问题中的应用']

正确率40.0%如图①所示,筒车是我国古代发明的一种水利灌溉工具,因其经济又环保,至今还在农业生产中使用$${{.}}$$假设在水流量稳定的情况下,筒车的每一个盛水筒都做逆时针匀速圆周运动$${{.}}$$现将筒车抽象为一个几何图形,如图②所示,圆$${{O}}$$的半径为$${{4}}$$米,盛水筒$${{M}}$$从点$${{P}_{0}}$$处开始运动,$${{O}{{P}_{0}}}$$与水平面的所成的角为$$\begin{array} {l l} {\frac{\pi} {6}} \\ \end{array}$$,且转动$${{1}}$$圈需$${{2}}$$分钟,则盛水筒$${{M}}$$距离水面的高度$${{H}}$$(单位$${{:}}$$米$${{)}}$$与时间$${{t}}$$(单位$${{:}}$$秒$${{)}}$$之间的函数关系式是(
$$None$$$$None$$

A

A.$$H=4 \operatorname{s i n} \Bigl( \frac{\pi} {6 0} t-\frac{\pi} {6} \Bigr)+2$$​

B.$$H=4 \operatorname{s i n} \Bigl( \frac{\pi} {3 0} t-\frac{\pi} {6} \Bigr)+2$$​

C.$$H=4 \operatorname{s i n} \left( \frac{\pi} {6 0} \mathrm{t}-\frac{\pi} {3} \right)+2$$​

D.$$H=4 \operatorname{s i n} \left( \frac{\pi} {3 0} t-\frac{\pi} {3} \right)+2$$​

7、['三角函数在几何、实际生活中的圆周运动问题中的应用']

正确率40.0%某游乐园的摩天轮采用了国内首创的横梁结构,风格更加简约$${{.}}$$如图,摩天轮中心为$${{O}}$$,直径为$${{8}{8}}$$米,最高点$${{A}}$$距离地面$${{1}{0}{0}}$$米,匀速运行一圈的时间是$${{1}{8}}$$分钟$${{.}}$$由于受到周边建筑物的影响,乘客与地面的距离不低于$${{3}{4}}$$米时,可视为最佳观赏位置,在运行的一圈里最佳观赏时长为(
$$None$$

B

A.$${{1}{0}}$$分钟

B.$${{1}{2}}$$分钟

C.$${{1}{4}}$$分钟

D.$${{1}{6}}$$分钟

8、['三角函数在几何、实际生活中的圆周运动问题中的应用', '三角形解的个数问题']

正确率60.0%两座灯塔$${{A}}$$和$${{B}}$$与海洋观测站$${{C}}$$的距离分别是$${{a}{k}{m}}$$和$${{2}{a}{k}{m}}$$,灯塔$${{A}}$$在观测站$${{C}}$$的北偏东$${{2}{0}^{∘}}$$,灯塔$${{B}}$$在观测站$${{C}}$$的南偏东$${{7}{0}^{∘}}$$,则灯塔$${{A}}$$与灯塔$${{B}}$$之间的距离为(

C

A.$${\sqrt {3}{{a}{k}{m}}}$$

B.$${{2}{a}{k}{m}}$$

C.$${\sqrt {5}{{a}{k}{m}}}$$

D.$${\sqrt {7}{{a}{k}{m}}}$$

1. 解析:

动点$$A(x, y)$$在圆$$x^2 + y^2 = 1$$上运动,初始位置为$$A_0\left(\frac{1}{2}, \frac{\sqrt{3}}{2}\right)$$,对应角度为$$\frac{\pi}{3}$$。12秒后第一次回到初始位置,说明周期$$T = 12$$秒,角频率$$\omega = \frac{2\pi}{T} = \frac{\pi}{6}$$。

纵坐标$$y$$关于时间$$t$$的函数为$$y = \sin\left(\omega t + \phi\right)$$,代入初始条件$$t = 0$$时$$y = \frac{\sqrt{3}}{2}$$,得$$\phi = \frac{\pi}{3}$$。

因此,函数解析式为$$y = \sin\left(\frac{\pi}{6} t + \frac{\pi}{3}\right)$$,对应选项C。

4. 解析:

车流量函数$$F(t) = 50 + 4\sin\frac{t}{2}$$,求导得$$F'(t) = 2\cos\frac{t}{2}$$。

车流量增加的条件是$$F'(t) > 0$$,即$$\cos\frac{t}{2} > 0$$。

在$$0 \leq t \leq 20$$内,$$\frac{t}{2} \in [0, 10]$$,$$\cos\frac{t}{2} > 0$$当$$\frac{t}{2} \in \left[0, \frac{\pi}{2}\right) \cup \left(\frac{3\pi}{2}, 10\right]$$。

对应$$t \in [0, \pi) \cup (3\pi, 20]$$,即$$[0, \pi)$$和$$(9.42, 20]$$。

选项中$$[0, 5]$$($$\pi \approx 3.14$$)满足$$F'(t) > 0$$,故选A。

5. 解析:

质点运动周期$$T = 5$$秒,角频率$$\omega = \frac{2\pi}{T} = \frac{2\pi}{5}$$。

2秒后转过的角度$$\theta = \omega t = \frac{4\pi}{5}$$。

弦长公式$$PP_0 = 2r \sin\frac{\theta}{2} = 4 \sin\frac{2\pi}{5}$$,对应选项C。

6. 解析:

筒车转动周期$$T = 2$$分钟,角频率$$\omega = \frac{2\pi}{T} = \pi$$(弧度/分钟)。

初始角度$$\phi = -\frac{\pi}{6}$$(因为$$OP_0$$与水平面成$$\frac{\pi}{6}$$)。

高度函数$$H = 4 \sin\left(\pi t - \frac{\pi}{6}\right) + 2$$。

选项中$$t$$单位为秒,需转换:$$\pi t$$(分钟)$$= \frac{\pi}{60} t$$(秒)。

因此,$$H = 4 \sin\left(\frac{\pi}{30} t - \frac{\pi}{6}\right) + 2$$,对应选项B。

7. 解析:

摩天轮半径$$r = 44$$米,中心高度$$100 - 44 = 56$$米。

高度函数$$H = 56 + 44 \sin\left(\frac{2\pi}{18} t + \phi\right)$$。

最佳观赏位置$$H \geq 34$$,即$$56 + 44 \sin\left(\frac{\pi}{9} t + \phi\right) \geq 34$$。

解得$$\sin\left(\frac{\pi}{9} t + \phi\right) \geq -\frac{1}{2}$$,即$$\frac{\pi}{9} t + \phi \in \left[-\frac{\pi}{6}, \frac{7\pi}{6}\right]$$。

一个周期内满足条件的时间为$$\frac{2\pi}{3} / \frac{\pi}{9} = 6$$分钟,但对称性需乘以2,共12分钟,故选B。

8. 解析:

灯塔$$A$$和$$B$$与观测站$$C$$的夹角为$$20^\circ + 70^\circ = 90^\circ$$。

由余弦定理,$$AB = \sqrt{a^2 + (2a)^2 - 2 \cdot a \cdot 2a \cdot \cos 90^\circ} = \sqrt{5a^2} = \sqrt{5}a$$,对应选项C。

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