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专题28 解直角三角形模型之实际应用模型
解直角三角形是中考的重要内容之一(也可理解为相似三角形的一种特殊情况),直角三角形边、角
关系的知识是解直角三角形的基础。将实际问题转化为数学问题是关键,通常是通过作高线或垂线转化为
解直角三角形问题,在解直角三角形时要注意三角函数的选取,避免计算复杂。在解题中,若求解的边、
角不在直角三角形中,应先添加辅助线,构造直角三角形。为了提高解题和得分能力,本专题重点讲解解直
角三角形的实际应用模型。
.........................................................................................................................................................................................2
模型1.背靠背模型...........................................................................................................................................2
模型2.母子模型...............................................................................................................................................6
模型3.拥抱模型.............................................................................................................................................12
..................................................................................................................................................17
【知识储备】
B B
C
c 60° a c 45° a b 1 C 20° b 10 C 5° a b 75° a
a
30° 45° 45° 60°
A b C A b C A 30° c 30° B A 30° c 45° B A c B
图1 图2 图3 图4 图5
如图1,30°-60°-90°三边比值
; 如图2,45°-45°-90°三边比值
;如图4,30°-45°-105°三边比值
如图3,30°-30°-120°三边比值
45°-60°-75°三边比值 。
如图5,
上面五个结论在于运用勾股定理和方程,当然也可用三角函数。其实三角函数相关题目的辅助线也是
类似,即作垂线,把角放在直角三角形中来研究。希望同学能够自己动手计算并研究记忆这些特殊角
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度三角形的三边比值,这些结论在选填题特别好用。
模型1.背靠背模型
背靠背模型:如图,若三角形中有已知角时,则通过在三角形内作高CD,构造出两个直角三角形求解,
其中公共边(高)CD是解题的关键。
图1 图2 图3 图4 图5
重要等量关系:如图1,CD为公共边,则AD+BD=AB;如图2,CE=DA,CD=EA,则CE+BD=AB;
如图3,CD=EF,CE=DF,则AD+CE+BF=AB;如图4,DE=BF,BD=EF,则AE+EF=AF;
如图5,BE=CF,CE=BF,则AE+EB=AB。
例1.(2024·黑龙江绥化·中考真题)如图,用热气球的探测器测一栋楼的高度,从热气球上的点 测得该
楼顶部点 的仰角为 ,测得底部点 的俯角为 ,点 与楼 的水平距离 ,则这栋楼的
高度为 m(结果保留根号).
例2.(2024·山东泰安·中考真题)在综合实践课上,数学兴趣小组用所学数学知识测量大汶河某河段的宽
度,他们在河岸一侧的瞭望台上放飞一只无人机,如图,无人机在河上方距水面高60米的点 处测得瞭望
台正对岸A处的俯角为 ,测得瞭望台顶端 处的俯角为 ,已知瞭望台 高12米(图中点 , ,
, 在同一平面内),那么大汶河此河段的宽 为 米.(参考数据: ,
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, , )
例3.(2023·辽宁大连·模拟预测)如图,是某市在城区河道上新建成的一座大桥,学校数学兴趣小组在一
次数学实践活动中对桥墩的高度进行了测量,测得斜坡 长为50米, ,在斜坡顶端C处水
平地面上以 的速度行走半分钟到达点D,在点D处测得桥墩最高点A的仰角为 .
(1)水平地面 长为 米;
(2)求桥墩 的高(结果保留1位小数).(参考数据: , , ,
)
例4.(2024·山东青岛·中考真题)“滑滑梯”是同学们小时候经常玩的游戏,滑梯的坡角越小,安全性越
高.从安全性及适用性出发,小亮同学对所在小区的一处滑梯进行调研,制定了如下改造方案,请你帮小
亮解决方案中的问题.
方案
滑梯安全改造
名称
测量
测角仪、皮尺等
工具
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如图,将滑梯顶端 拓宽为 ,使 ,并将原来的滑梯 改为 ,(图中所有点均在
同一平面内,点 在同一直线上,点 在同一直线上)
方案
设计
【步骤一】利用皮尺测量滑梯的高度 ;
测量
【步骤二】在点 处用测角仪测得 ;
数据
【步骤三】在点 处用测角仪测得 .
解决
调整后的滑梯会多占多长一段地面?(即求 的长)
问题
(参考数据: )
模型2.母子模型
图1 图2 图3 图4
母子模型:若三角形中有已知角,通过在三角形外作高BC,构造有公共直角的两个三角形求解,其中公
共边BC是解题的关键。
重要等量关系:如图1,BC为公共边,AD+DC=AC;如图2,BC为公共边,DC- BC= DB;
如图3,DF=EC,DE=FC,BF+DE=BC,AE+DF=AC;如图4,AF=CE,AC=FE,BC+AF= BE。
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图5 图6 图7 图8 图9
如图5,BE+EC= BC;如图6,EC- BC= BE;如图7,AC=FG,AF=CG,AD+DC=FG,BC+AF= BG;
如图8,BC=FG,BF=CG,AC+BF=AG,EF+ BC= EG;
如图9,BC=FG,BF=CG,EF+BC=EG,BD+DF= BF,AC+ BD+ DF=AG。
例1.(2024·广东广州·中考真题)2024年6月2日,嫦娥六号着陆器和上升器组合体(简称为“着上组合
体”)成功着陆在月球背面.某校综合实践小组制作了一个“着上组合体”的模拟装置,在一次试验中,
如图,该模拟装置在缓速下降阶段从 点垂直下降到 点,再垂直下降到着陆点 ,从 点测得地面 点
的俯角为 , 米, 米.
(1)求 的长;(2)若模拟装置从 点以每秒2米的速度匀速下降到 点,求模拟装置从 点下降到 点的
时间.(参考数据: , , )
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例2.(2024·湖南长沙·模拟预测)某校研究性学习小组测量学校旗杆 的高度,如图在教学楼一楼C处
测得旗杆顶部的仰角为 ,在教学楼五楼D处测得旗杆顶部的仰角为 ,旗杆底部与教学楼一楼在同
一水平线上,已知 米,求旗杆 的高度.
例3.(2024·山东日照·中考真题)潮汐塔是万平口区域内的标志性建筑,在其塔顶可俯视景区全貌.某数
学兴趣小组用无人机测量潮汐塔 的高度,测量方案如图所示:无人机在距水平地面 的点M处测得
潮汐塔顶端A的俯角为 ,再将无人机沿水平方向飞行 到达点N,测得潮汐塔底端B的俯角为
(点 在同一平面内),则潮汐塔 的高度为( )
(结果精确到 .参考数据: )
A. B. C. D.
例4.(2024·山西大同·模拟预测)在新农村建设中,某村依托当地区位条件,资源特色和市场需求,围绕
体验性、参与性和互动性,打造一批休闲农业类旅游景点,如图是景区五个景点A,B,C,D,E的平面
示意图,B,A在C的正西方向,D在C的正北方向,D,E在B的北偏东 方向上,E在A的东北方向
上,C,D相距 ,E在 的中点处.则景点B,A之间的距离是 .(结果保留根号)
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例5.(2024·江西南昌·模拟预测)如图1,是南昌八一起义纪念塔,象征着革命的胜利.某校数学社团的
同学们欲测量塔的高度.如图2,他们在第一层看台 上架设测角仪 ,从 处测得塔的最高点 的仰
角为 ,测出 ,台阶可抽象为线段 , ,台阶的坡角为 ,测角仪 的
高度为 ,塔身可抽象成线段 .(1)求测角仪 与塔身 的水平距离;
(2)求塔身 的高度.(结果精确到 )(参考数据: , , ,
)
例6.(2024·江苏徐州·模拟预测)如图1,徐州云龙山是国家5A级景区,它既有自然风光,又有人文景观.
小明沿图2所示的路线图登顶云龙山,他从山脚A出发;沿AB行走166米到达点B,再沿 到山顶点
C.已知山高CD为142米,从点A看点B的仰角 为 ,从点B看点C的仰角 为 .求小明从山
脚点A到达山顶点C共走了多少米?(结果精确到1米).
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(参考数据: , , )
模型3.拥抱模型
拥抱模型:如图,分别解两个直角三角形,其中公共边BC是解题的关键。
图1 图2 图3 图4
重要等量关系:如图1,BC为公共边;如图2,BF+ FC+CE=BE;如图3,BC+ CE= BE;
如图4,AB=GE,AG=BE,BC+CE=AG, DG+AB= DE。
例1.(2024·四川·校考一模)如图,电视塔是西安市的标志性建筑之一,学习测量后,小强想测量其高度
如图,他先在电视塔附近一楼房的底端 点处观测电视塔顶点 处的仰角是 ,然后爬到该楼房顶端
点处观测电视塔底部 处的俯角恰好是 ,已知楼房高 为 米,根据以上观测数据,请你求出电视
塔的高度 (结果精确到 米)(参考数据: , , , )
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例2.(23-24九年级上·福建漳州·期末)某校数学兴趣小组测量校园内旗杆的高度,活动记录如下:
活动任务:测量旗杆的高度
【步骤一】设计测量方案 小组成员讨论后,画出两种测量方案的图形,如图1,图2.
【步骤二】准备测量工具:筷子,皮尺和测倾器,如图3.皮尺的功能是直接测此任意可达到的两点间的
距离;测倾器(由度盘,铅锤和支杆组成)的功能是测量目标物的仰角或俯角
【步骤三】实地测量并记录数据
方案一:利用镜子的反射(测量时,所使用的平面镜的大小和厚度均忽略不计,根据光的反射定律,反射
角等于入射角,法线 , ),如图1,小明利用镜子和皮尺测出了旗杆的高度,其测量和求
解过程如下:测量过程:小明将镜子放在距离旗杆 底部 的点C处,然后看若镜子沿直线 来回移
动,直至看到旗杆顶端B在镜子中的像与点C重合,此时小明站在点D处,测得 ,小明的眼睛离
地面的高度 .
求解过程:由测量知, , , .
法线 , ,
①______, . ,即 .
②______( ).故旗杆的高度为③______ .
方案二:如图2,小亮在测点D处安置测倾器,测得旗杆顶端B的仰角 .量出测点D到旗杆的
距离 ,量出测倾器的高度 .
(1)补全小明求解过程中①②③所缺的内容;(2)请你根据方案二求出旗杆的高度(结果精确到 ).
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(参考数据: , , )
例3.(2024·四川巴中·中考真题)某兴趣小组开展了测量电线塔高度的实践活动.如图所示,斜坡 的
坡度 , ,在 处测得电线塔 顶部 的仰角为 ,在 处测得电线塔 顶部 的仰
角为 .(1)求点 离水平地面的高度 .(2)求电线塔 的高度(结果保留根号).
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1.(2024·四川雅安·中考真题)在数学课外实践活动中,某小组测量一栋楼房 的高度(如图),他们
在A处仰望楼顶,测得仰角为 ,再往楼的方向前进50米至B处,测得仰角为 ,那么这栋楼的高度
为(人的身高忽略不计)( )
A. 米 B.25米 C. 米 D.50米
2.(2024·广东深圳·中考真题)如图,为了测量某电子厂的高度,小明用高 的测量仪 测得的仰角
为 ,小军在小明的前面 处用高 的测量仪 测得的仰角为 ,则电子厂 的高度为( )
(参考数据: , , )
A. B. C. D.
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3.(2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测)如图,一小孩在荡秋千,秋千的纤绳长为2米,当小孩在最低位置时,
秋千底部距离地面 米,当小孩达到最大高度时,秋千底部距离地面 米,那么小孩从最低位置达到最
高位置秋千底部所经过的路径长为( ).
A.2米 B.π米 C. 米 D. 米
4.(2024·湖北武汉·模拟预测)如图,甲船从A处向正北方向的C岛航行,同时,乙船在C岛正东方向
80海里的D处向正东方向航行,此时甲船观察到乙船在北偏东45°方向,甲船正北方向航行30海里后在B
处观察到乙船在北偏东70°方向的E处,则乙船向正东方向航行了 海里.(精确到1海里,参考数
据: , , )
5.(2024·江苏盐城·中考真题)如图,小明用无人机测量教学楼的高度,将无人机垂直上升距地面 的
点P处,测得教学楼底端点A的俯角为 ,再将无人机沿教学楼方向水平飞行 至点Q处,测得教
学楼顶端点B的俯角为 ,则教学楼 的高度约为 m.(精确到 ,参考数据: ,
, )
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6.(2024·四川眉山·中考真题)如图,斜坡 的坡度 ,在斜坡上有一棵垂直于水平面的大树 ,
当太阳光与水平面的夹角为 时,大树在斜坡上的影子 长为10米,则大树 的高为 米.
7.(2024·内蒙古通辽·中考真题)在“综合与实践”活动课上,活动小组测量一棵杨树的高度.如图,从
C点测得杨树底端B点的仰角是 , 长6米,在距离C点4米处的 点测得杨树顶端A点的仰角为
,求杨树 的高度(精确到 米, , , 在同一平面内,点C,D在同一水平线上.参考
数据: .
8.(2024·河北·中考真题)中国的探月工程激发了同学们对太空的兴趣.某晚,淇淇在家透过窗户的最高
点P恰好看到一颗星星,此时淇淇距窗户的水平距离 ,仰角为 ;淇淇向前走了 后到达点
D,透过点P恰好看到月亮,仰角为 ,如图是示意图.已知,淇淇的眼睛与水平地面 的距离
,点P到 的距离 , 的延长线交 于点E.(注:图中所有点均在同一
平面)
(1)求 的大小及 的值;(2)求 的长及 的值.
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9.(2024·四川乐山·中考真题)我国明朝数学家程大位写过一本数学著作《直指算法统宗》,其中有一道
与荡秋千有关的数学问题是使用《西江月》词牌写的:
平地秋千未起,踏板一尺离地.送行二步与人齐,五尺人高曾记.
仕女佳人争蹴,终朝笑语欢嬉.良工高士素好奇,算出索长有几?
词写得很优美,翻译成现代汉语的大意是:有一架秋千,当它静止时,踏板离地1尺,将它往前推进10尺
(5尺为一步),秋千的踏板就和某人一样高,这个人的身高为5尺.(假设秋千的绳索拉的很直)
(1)如图1,请你根据词意计算秋千绳索 的长度;(2)如图2,将秋千从与竖直方向夹角为α的位置 释
放,秋千摆动到另一侧与竖直方向夹角为β的地方 ,两次位置的高度差 .根据上述条件能否求
出秋千绳索 的长度?如果能,请用含α、β和h的式子表示;如果不能,请说明理由.
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10.(2024·江苏苏州·中考真题)图①是某种可调节支撑架, 为水平固定杆,竖直固定杆 ,
活动杆 可绕点A旋转, 为液压可伸缩支撑杆,已知 , , .
(1)如图②,当活动杆 处于水平状态时,求可伸缩支撑杆 的长度(结果保留根号);
(2)如图③,当活动杆 绕点A由水平状态按逆时针方向旋转角度 ,且 ( 为锐角),求此时
可伸缩支撑杆 的长度(结果保留根号).
11.(2024·四川广安·中考真题)风电项目对于调整能源结构和转变经济发展方式具有重要意义.某电力
部门在某地安装了一批风力发电机,如图(1)某校实践活动小组对其中一架风力发电机的塔杆高度进行
了测量,图(2)为测量示意图(点 , , , 均在同一平面内, ).已知斜坡 长为20
米,斜坡 的坡角为 ,在斜坡顶部 处测得风力发电机塔杆顶端 点的仰角为 ,坡底与塔杆底的
距离 米,求该风力发电机塔杆 的高度.
(结果精确到个位;参考数据: , , , )
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12.(2024·重庆·中考真题)如图, , , , 分别是某公园四个景点, 在 的正东方向, 在
的正北方向,且在 的北偏西 方向, 在 的北偏东 方向,且在 的北偏西 方向, 千米.
(参考数据: , , )。(1)求 的长度(结果精确到 千米);(2)甲、乙两
人从景点 出发去景点 ,甲选择的路线为: ,乙选择的路线为: .请计算说明谁选
择的路线较近?
13.(2024·四川达州·中考真题)“三汇彩婷会”是达州市渠县三汇镇独有的传统民俗文化活动、起源于
汉代、融数学,力学,锻造,绑扎,运载于一体,如图1,在一次展演活动中,某数学综合与实践小组将
彩婷抽象成如图2的示意图, 是彩婷的中轴、甲同学站在 处.借助测角仪观察,发现中轴 上的点
的仰角是 ,他与彩婷中轴的距离 米.乙同学在观测点 处借助无人机技术进行测量,测得
平行于水平线 ,中轴 上的点 的仰角 ,点 、 之间的距离是 米,已知彩婷的
中轴 米,甲同学的眼睛到地面的距离 米,请根据以上数据,求中轴上 的长度.(结
果精确到 米,参考数据 , )
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14.(2024·重庆·中考真题)如图,甲、乙两艘货轮同时从 港出发,分别向 , 两港运送物资,最后
到达 港正东方向的 港装运新的物资.甲货轮沿 港的东南方向航行 海里后到达 港,再沿北偏东
方向航行一定距离到达 港.乙货轮沿 港的北偏东 方向航行一定距离到达 港,再沿南偏东
方向航行一定距离到达 港.(参考数据: , , )
(1)求 , 两港之间的距离(结果保留小数点后一位);
(2)若甲、乙两艘货轮的速度相同(停靠 、 两港的时间相同),哪艘货轮先到达 港?请通过计算说明.
15.(2024·海南·中考真题)木兰灯塔是亚洲最高、世界第二高的航标灯塔,位于海南岛的最北端,是海
南岛东北部最重要的航标.某天,一艘渔船自西向东(沿 方向)以每小时10海里的速度在琼州海峡航
行,如图所示.
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航行记录记录一:上午8时,渔船到达木兰灯塔P北偏西 方向上的A处.
记录二:上午8时30分,渔船到达木兰灯塔P北偏西 方向上的B处.
记录三:根据气象观测,当天凌晨4时到上午9时,受天文大潮和天气影响,琼州海峡C点周围5海里
内,会出现异常海况,点C位于木兰灯塔P北偏东 方向.
请你根据以上信息解决下列问题:(1)填空: ________ , ________ , ________海
里;
(2)若该渔船不改变航线与速度,是否会进入“海况异常”区,请计算说明.
(参考数据: )
16.(2024·内蒙古·中考真题)实验是培养学生创新能力的重要途径.如图是小亮同学安装的化学实验装
置,安装要求为试管口略向下倾斜,铁夹应固定在距试管口的三分之一处.现将左侧的实验装置图抽象成
右侧示意图,已知试管 ,试管倾斜角 为 .
(1)求试管口B与铁杆 的水平距离 的长度;(结果用含非特殊角的三角函数表示)
(2)实验时,导气管紧靠水槽壁 ,延长 交 的延长线于点F,且 于点N(点C,D,N,
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F在一条直线上),经测得: ,求线段 的长度.(结果用含非
特殊角的三角函数表示)
17.(2024·山东潍坊·中考真题)在光伏发电系统运行时,太阳能板(如图1)与水平地面的夹角会对太阳
辐射的接收产生直接影响.某地区工作人员对日平均太阳辐射量 (单位: )和太阳
能板与水平地面的夹角 进行统计,绘制了如图2所示的散点图,已知该散点图可用二次函数
刻画.
(1)求 关于 的函数表达式;
(2)该地区太阳能板与水平地面的夹角为多少度时,日平均太阳辐射量最大?
(3)图3是该地区太阳能板安装后的示意图(此时,太阳能板与水平地面的夹角使得日平均太阳辐射量最
大), 为太阳能板 与水平地面 的夹角, 为支撑杆.已知 , 是 的中点,
.在 延长线上选取一点 ,在 两点间选取一点 ,测得 ,在 两点处分
别用测角仪测得太阳能板顶端 的仰角为 , ,该测角仪支架的高为1m.求支撑杆 的长.(精
确到 m,参考数据: , )
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18.(2024·安徽合肥·三模)如图,在四边形 中, ,经测量,
,求四边形 的面积.(结果精确到 , ,
)
19.(2024九年级下·河南驻马店·学业考试)过街天桥的出现,解决了“过街”难题,也已成为一道独特
的风景线,下图是某 过街天桥的截横面,桥顶AD 平行于地面 , 天桥斜面 的坡度为 ,
CD 长 , 天桥另一斜面 的坡角 .(1)求点 D到地面 的距离;(2)为了更方便过路
群众,若对该过街天桥进行改建,使斜面AB的坡角变为30°,改建后斜面为 ,则斜面 的坡角
,试计算此改建需占路面的宽度 的长(结果精确到 )(参考数据 )
20.(2024·安徽合肥·三模)如图,校园内两栋教学楼AB和CD之间有一棵古树EF,从楼顶C处经过树
顶E点恰好看到教学楼AB的底部B点且俯角α为30°,从教学楼CD的底部D处经过树顶E点恰好看到教
学楼AB的顶部A点,且仰角β为53°,已知树高EF=6米,求DF的长及教学楼AB的高度.(结果精确到
0.1米,参考数据: =1.73、sin53°≈ 、cos53°≈ 、tan53°≈ )
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21.(2021·辽宁朝阳·中考真题)一数学兴趣小组去测量一棵周围有围栏保护的古树的高,在G处放置一
个小平面镜,当一位同学站在F点时,恰好在小平面镜内看到这棵古树的顶端A的像,此时测得FG=
3m,这位同学向古树方向前进了9m后到达点D,在D处安置一高度为1m的测角仪CD,此时测得树顶A
的仰角为30°,已知这位同学的眼睛与地面的距离EF=1.5m,点B,D,G,F在同一水平直线上,且
AB,CD,EF均垂直于BF,求这棵古树AB的高.(小平面镜的大小和厚度忽略不计,结果保留根号)
22.(23-24九年级下·安徽亳州·阶段练习)如图所示,阿进站在河岸上的 点,看见河里有一小船 沿垂
直于岸边的方向划过来.此时,测得小船 的俯角是 .若阿进的眼睛与地面的距离是 ,
, 平行于 所在的直线,迎水坡的坡度 ,坡长 ,点
在同一个平面上,则此时小船 到岸边的距离 的长约为多少米?(参考数据: ,结果精确到
0.01)
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