备战中考数学备考之锐角三角函数压轴突破训练∶培优 易错 难题篇附答案(1)

备战中考数学备考之锐角三角函数压轴突破训练∶培优 易错 难题篇附答案(1)
一、锐角三角函数
1．某地是国家AAAA 级旅游景区，以“奇山奇水奇石景，古賨古洞古部落”享誉巴渠，被誉为 “小九寨”．端坐在观音崖旁的一块奇石似一只“啸天犬”，昂首向天，望穿古今．一个周末，某数学兴趣小组的几名同学想测出“啸天犬”上嘴尖与头顶的距离．他们把蹲着的“啸天犬”抽象成四边形ABCD ，想法测出了尾部C 看头顶B 的仰角为40o ，从前脚落地点D 看上嘴尖A 的仰角刚好60o ，5CB m ＝, 2.7CD m ＝．景区管理员告诉同学们，上嘴尖到地面的距离是3m ．于是，他们很快就算出了AB 的长．你也算算？（结果精确到0.1m ．参考数据：400.64400.77400.84sin cos tan ︒≈︒≈︒≈，，.2 1.41,3 1.73≈≈）
【答案】AB 的长约为0.6m ．
【解析】
【分析】
作BF CE ⊥于F ，根据正弦的定义求出BF ，利用余弦的定义求出CF ，利用正切的定义求出DE ，结合图形计算即可．
【详解】
解：作BF CE ⊥于F ，
在Rt BFC ∆中， 3.20BF BC sin BCF ⋅∠≈＝，
3.85CF BC cos BCF ⋅∠≈＝，
在Rt ADE ∆E 中，3 1.73tan 3
AB DE ADE ===≈∠， 0.200.58BH BF HF AH EF CD DE CF ∴+＝﹣＝，＝＝﹣＝
由勾股定理得，22BH AH 0.6(m)AB =+≈，
答：AB 的长约为0.6m ．
【点睛】
考查的是解直角三角形的应用﹣仰角俯角问题，掌握仰角俯角的概念、熟记锐角三角函数的定义是解题的关键．
2．如图，海上观察哨所B 位于观察哨所A 正北方向，距离为25海里．在某时刻，哨所A 与哨所B 同时发现一走私船，其位置C 位于哨所A 北偏东53°的方向上，位于哨所B 南偏东37°的方向上．
（1）求观察哨所A 与走私船所在的位置C 的距离；
（2）若观察哨所A 发现走私船从C 处以16海里/小时的速度向正东方向逃窜，并立即派缉私艇沿北偏东76°的方向前去拦截．求缉私艇的速度为多少时，恰好在D 处成功拦截．（结果保留根号）
（参考数据：sin37°＝cos53°≈，cos37 ＝sin53°≈去，tan37°≈2，tan76°≈）
【答案】（1）观察哨所A 与走私船所在的位置C 的距离为15海里；（2）当缉私艇以每小时617D 处成功拦截.
【解析】
【分析】
（1）先根据三角形内角和定理求出∠ACB ＝90°，再解Rt △ABC ，利用正弦函数定义得出AC 即可；
（2）过点C 作CM ⊥AB 于点M ，易知，D 、C 、M 在一条直线上．解Rt △AMC ，求出CM 、AM ．解Rt △AMD 中，求出DM 、AD ，得出CD ．设缉私艇的速度为x 海里/小时，根据走私船行驶CD 所用的时间等于缉私艇行驶AD 所用的时间列出方程，解方程即可．
【详解】
（1）在ABC △中，180180375390ACB B BAC ︒︒︒︒︒∠=-∠-∠=--=.
在Rt ABC V 中，sin AC B AB =，所以3sin 3725155
AC AB ︒=⋅=⨯=（海里）. 答：观察哨所A 与走私船所在的位置C 的距离为15海里.
（2）过点C 作CM AB ⊥，垂足为M ，由题意易知，D C M 、、在一条直线上. 在Rt ACM V 中，4sin 15125
CM AC CAM =⋅∠=⨯=，3cos 1595
AM AC CAM =⋅∠=⨯=. 在Rt ADM △中，tan MD DAM AM
∠=， 所以tan 7636MD AM ︒=⋅=.
所以222293691724AD AM MD CD MD MC =+=+==-=，.
设缉私艇的速度为v 海里/小时，则有
2491716v
=，解得617v =. 经检验，617v =是原方程的解. 答：当缉私艇以每小时617海里的速度行驶时，恰好在D 处成功拦截.
【点睛】
此题考查了解直角三角形的应用﹣方向角问题，结合航海中的实际问题，将解直角三角形的相关知识有机结合，体现了数学应用于实际生活的思想．
3．如图（9）所示（左图为实景侧视图，右图为安装示意图），在屋顶的斜坡面上安装太阳能热水器：先安装支架AB 和CD （均与水平面垂直），再将集热板安装在AD 上.为使集热板吸热率更高，公司规定：AD 与水平面夹角为1θ，且在水平线上的射影AF 为
1.4m .现已测量出屋顶斜面与水平面夹角为2θ，并已知1tan 1.082θ=，
2tan 0.412θ=．如果安装工人确定支架AB 高为25cm ，求支架CD 的高（结果精确到1cm ）？
【答案】
【解析】
过A作AF CD
⊥于F，根据锐角三角函数的定义用θ1、θ2表示出DF、EF的值，又可证四边形ABCE为平行四边形，故有EC=AB=25cm，再再根据DC=DE+EC进行解答即可．
4．如图，在△ABC中，AB=7.5，AC=9，S△ABC=81
4
．动点P从A点出发，沿AB方向以每秒
5个单位长度的速度向B点匀速运动，动点Q从C点同时出发，以相同的速度沿CA方向向A点匀速运动，当点P运动到B点时，P、Q两点同时停止运动，以PQ为边作正△PQM （P、Q、M按逆时针排序），以QC为边在AC上方作正△QCN，设点P运动时间为t秒．（1）求cosA的值；
（2）当△PQM与△QCN的面积满足S△PQM=9
5
S△QCN时，求t的值；
（3）当t为何值时，△PQM的某个顶点（Q点除外）落在△QCN的边上．
【答案】（1）coaA=4
5
；（2）当t=
3
5
时，满足S△PQM=
9
5
S△QCN；（3）当2733
-或
2733
+时，△PQM的某个顶点（Q点除外）落在△QCN的边上．
【解析】
分析：（1）如图1中，作BE⊥AC于E．利用三角形的面积公式求出BE，利用勾股定理求出AE即可解决问题；
（2）如图2中，作PH⊥AC于H．利用S△PQM=9
5
S△QCN构建方程即可解决问题；
（3）分两种情形①如图3中，当点M落在QN上时，作PH⊥AC于H．②如图4中，当点M在CQ上时，作PH⊥AC于H．分别构建方程求解即可；
详解：（1）如图1中，作BE ⊥AC 于E ．
∵S △ABC =12•AC•BE=814， ∴BE=92
， 在Rt △ABE 中，AE=
22=6AB BE -， ∴coaA=647.55
AE AB ==． （2）如图2中，作PH ⊥AC 于H ．
∵PA=5t ，PH=3t ，AH=4t ，HQ=AC-AH-CQ=9-9t ，
∴PQ 2=PH 2+HQ 2=9t 2+（9-9t ）2，
∵S △PQM =
95S △QCN ， ∴34•PQ 2=9354
⨯•CQ 2， ∴9t 2+（9-9t ）2=
95
×（5t ）2， 整理得：5t 2-18t+9=0， 解得t=3（舍弃）或
35． ∴当t=35时，满足S △PQM =95
S △QCN ． （3）①如图3中，当点M 落在QN 上时，作PH ⊥AC 于H ．
易知：PM∥AC，
∴∠MPQ=∠PQH=60°，
∴PH=3HQ，
∴3t=3（9-9t），
-．
∴t=2733
②如图4中，当点M在CQ上时，作PH⊥AC于H．
同法可得3，
∴39t-9），
∴27+33
-s27+33时，△PQM的某个顶点（Q点除外）落在△QCN 综上所述，当2733
的边上．
点睛：本题考查三角形综合题、等边三角形的性质、勾股定理锐角三角函数、解直角三角形等知识，解题的关键是灵活运用所学知识解决问题，学会用分类讨论的思想思考问题，属于中考常考题型．
5．如图，在△ABC中，∠ABC＝90°，以AB的中点O为圆心，OA为半径的圆交AC于点D，E是BC的中点，连接DE，OE．
（1）判断DE与⊙O的位置关系，并说明理由；
（2）求证：BC2＝2CD•OE；
（3）若
314
cos,
53
BAD BE
∠==，求OE的长．
【答案】（1）DE为⊙O的切线，理由见解析；（2）证明见解析；（3）OE =35
6
．
【解析】
试题分析：（1）连接OD，BD，由直径所对的圆周角是直角得到∠ADB为直角，可得出△BCD为直角三角形，E为斜边BC的中点，由直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半，得到CE=DE，从而得∠C=∠CDE，再由OA=OD，得∠A=∠ADO，由Rt△ABC中两锐角互余，从而可得∠ADO与∠CDE互余，可得出∠ODE为直角，即DE垂直于半径OD，可得出DE为⊙O的切线；
（2）由已知可得OE是△ABC的中位线，从而有AC=2OE，再由∠C=∠C，∠ABC=∠BDC，可得△ABC∽△BDC，根据相似三角形的对应边的比相等，即可证得；
（3）在直角△ABC中，利用勾股定理求得AC的长，根据三角形中位线定理OE的长即可求得．
试题解析：（1）DE为⊙O的切线，理由如下：
连接OD，BD，
∵AB为⊙O的直径，
∴∠ADB=90°，
在Rt△BDC中，E为斜边BC的中点，
∴CE=DE=BE=BC，
∴∠C=∠CDE，
∵OA=OD，
∴∠A=∠ADO，
∵∠ABC=90°，
∴∠C+∠A=90°，
∴∠ADO+∠CDE=90°，
∴∠ODE=90°，
∴DE ⊥OD ，又OD 为圆的半径，
∴DE 为⊙O 的切线；
（2）∵E 是BC 的中点，O 点是AB 的中点，
∴OE 是△ABC 的中位线，
∴AC=2OE ，
∵∠C=∠C ，∠ABC=∠BDC ，
∴△ABC ∽△BDC ， ∴，即BC 2=AC•CD ．
∴BC 2=2CD•OE ；
（3）解：∵cos ∠BAD=
， ∴sin ∠BAC=
， 又∵BE=
，E 是BC 的中点，即BC=， ∴AC=．
又∵AC=2OE ，
∴OE=AC=．
考点：1、切线的判定；2、相似三角形的判定与性质；3、三角函数
6．（本题满分14分，第（1）小题满分4分，第（2）小题满分5分，第（3）小题满分5分）
已知：如图，AB 是半圆O 的直径，弦//CD AB ，动点P 、Q 分别在线段OC 、CD 上，且DQ OP =，AP 的延长线与射线OQ 相交于点E 、与弦CD 相交于点F （点F 与点C 、D 不重合），20AB =，4cos 5
AOC ∠=．设OP x =，CPF ∆的面积为y ．
（1）求证：AP OQ =；
（2）求y 关于x 的函数关系式，并写出它的定义域；
（3）当OPE ∆是直角三角形时，求线段OP 的长．
【答案】（1）证明见解析；（2）236030050(10)13
x x y x x -+=<<；（3）8OP = 【解析】
【分析】
（1）证明线段相等的方法之一是证明三角形全等，通过分析已知条件，OP DQ =，联结OD 后还有OA DO =，再结合要证明的结论AP OQ =，则可肯定需证明三角形全等，寻找已知对应边的夹角，即POA QDO ∠=∠即可；
（2）根据PFC ∆∽PAO ∆，将面积转化为相似三角形对应边之比的平方来求；（3）分成三种情况讨论，充分利用已知条件4cos 5
AOC ∠=
、以及（1）（2）中已证的结论，注意要对不符合（2）中定义域的答案舍去．
【详解】
（1）联结OD ，∵OC OD =，
∴OCD ODC ∠=∠，
∵//CD AB ，
∴OCD COA ∠=∠，
∴POA QDO ∠=∠．
在AOP ∆和ODQ ∆中， {OP DQ
POA QDO OA DO
=∠=∠=，
∴AOP ∆≌ODQ ∆，
∴AP OQ =；
（2）作PH OA ⊥，交OA 于H ， ∵4cos 5AOC ∠=
， ∴4455OH OP x ==，35
PH x =， ∴132AOP S AO PH x ∆=
⋅=． ∵//CD AB ，
∴PFC ∆∽PAO ∆， ∴2210()()AOP y
CP x S OP x
∆-==， ∴2360300x x y x
-+=，当F 与点D 重合时， ∵42cos 210165
CD OC OCD =⋅∠=⨯⨯=，
∴101016x x =-，解得5013x =，
∴2360300x x y x
-+=50(10)13x <<； （3）①当90OPE ∠=o 时，90OPA ∠=o ，
∴4cos 1085
OP OA AOC =⋅∠=⨯=； ②当90POE ∠=o 时，1010254cos cos 25
OC CQ QCO AOC ====∠∠，
∴252OP DQ CD CQ CD ==-=-
2571622=-=， ∵501013
OP <<， ∴72OP =
（舍去）； ③当90PEO ∠=o 时，∵//CD AB ，
∴AOQ DQO ∠=∠，
∵AOP ∆≌ODQ ∆，
∴DQO APO ∠=∠，
∴AOQ APO ∠=∠，
∴90AEO AOP ∠=∠=o ，此时弦CD 不存在，故这种情况不符合题意，舍去； 综上，线段OP 的长为8．
7．如图以△ABC 的一边AB 为直径作⊙O ，⊙O 与BC 边的交点D 恰好为BC 的中点，过点D 作⊙O 的切线交AC 边于点F.
（1）求证：DF ⊥AC ；
（2）若∠ABC=30°，求tan ∠BCO 的值.
【答案】(1)证明见解析; (2) tan ∠3 【解析】
试题分析：（1）连接OD ，根据三角形的中位线定理可求出OD ∥AC ，根据切线的性质可证明DE ⊥OD ，进而得证．
（2）过O 作OF ⊥BD ，根据等腰三角形的性质及三角函数的定义用OB 表示出OF 、CF 的
长，根据三角函数的定义求解．试题解析：证明:连接OD
∵DE为⊙O的切线, ∴OD⊥DE ∵O为AB中点, D为BC的中点∴OD‖AC
∴DE⊥AC
(2)过O作OF⊥BD,则BF=FD
在Rt△BFO中，∠ABC=30°
∴OF=1
2
OB
, BF=
3
OB
∵BD=DC, BF=FD，∴FC=3BF=33OB
在Rt△OFC中，tan∠BCO=
1
3
2
33
OB
OF
FC
OB
==.
点睛：此题主要考查了三角形中位线定理及切线的性质与判定、三角函数的定义等知识
点，有一定的综合性，根据已知得出OF=1
2
OB，BF=
3
OB，FC=3BF=
33
OB是解题关
键．
8．如图，在⊙O的内接三角形ABC中，∠ACB＝90°，AC＝2BC，过C作AB的垂线l交⊙O 于另一点D，垂足为E．设P是»AC上异于A，C的一个动点，射线AP交l于点F，连接PC与PD，PD交AB于点G．
（1）求证：△PAC∽△PDF；
（2）若AB＝5，¼¼
AP BP
=，求PD的长．
【答案】(1)证明见解析；（2
310【解析】
【分析】
（1）根据AB ⊥CD ，AB 是⊙O 的直径，得到¶¶AD
AC =，∠ACD ＝∠B ，由∠FPC ＝∠B ，得到∠ACD ＝∠FPC ，可得结论；
（2）连接OP ，由¶¶AP
BP =，得到OP ⊥AB ，∠OPG ＝∠PDC ，根据AB 是⊙O 的直径，得到∠ACB ＝90°，由于AC ＝2BC ，于是得到tan ∠CAB ＝tan ∠DCB ＝
BC
AC
，得到12CE BE AE CE ==，求得AE ＝4BE ，通过△OPG ∽△EDG ，得到OG OP
GE ED =，然后根据勾股定理即可得到结果． 【详解】
（1）证明：连接AD ，
∵AB ⊥CD ，AB 是⊙O 的直径， ∴¶¶AD
AC =， ∴∠ACD ＝∠B ＝∠ADC ， ∵∠FPC ＝∠B ， ∴∠ACD ＝∠FPC ， ∴∠APC ＝∠ACF ， ∵∠FAC ＝∠CAF ， ∴△PAC ∽△CAF ；
（2）连接OP ，则OA ＝OB ＝OP ＝
15
22
AB =， ∵¶¶AP
BP =， ∴OP ⊥AB ，∠OPG ＝∠PDC ， ∵AB 是⊙O 的直径， ∴∠ACB ＝90°， ∵AC ＝2BC ，
∴tan ∠CAB ＝tan ∠DCB ＝
BC AC
， ∴
1
2CE BE AE CE ==， ∴AE ＝4BE ，
∵AE+BE ＝AB ＝5，
∴AE ＝4，BE ＝1，CE ＝2， ∴OE ＝OB ﹣BE ＝2.5﹣1＝1.5， ∵∠OPG ＝∠PDC ，∠OGP ＝∠DGE ， ∴△OPG ∽△EDG ，∴OG OP
GE ED
=， ∴
2.5
2
OE GE OP GE CE -==，
∴GE＝2
3，OG＝
5
6
，
∴PG＝225
OP OG
6
+=，
GD＝222 3
DE GE
+=，
∴PD＝PG+GD＝310
2
．
【点睛】
本题考查了相似三角形的判定和性质，垂径定理，勾股定理，圆周角定理，证得
△OPG∽△EDG是解题的关键．
9．如图1，以点M（－1，0）为圆心的圆与y轴、x轴分别交于点A、B、C、D，直线y＝
－x－与⊙M相切于点H，交x轴于点E，交y轴于点F．
（1）请直接写出OE、⊙M的半径r、CH的长；
（2）如图2，弦HQ交x轴于点P，且DP:PH＝3:2，求cos∠QHC的值；
（3）如图3，点K为线段EC上一动点（不与E、C重合），连接BK交⊙M于点T，弦AT 交x轴于点N．是否存在一个常数a，始终满足MN·MK＝a，如果存在，请求出a的值；如果不存在，请说明理由．
【答案】（1）OE=5，r=2，CH=2
（2）；
（3）a=4
【解析】
【分析】
（1）在直线y＝－x－中，令y=0，可求得E的坐标，即可得到OE的长为5；连接MH，根据△EMH与△EFO相似即可求得半径为2；再由EC=MC=2，∠EHM=90°，可知CH 是RT△EHM斜边上的中线，根据直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半即可得出CH的长；
（2）连接DQ、CQ．根据相似三角形的判定得到△CHP∽△QPD，从而求得DQ的长，在直角三角形CDQ中，即可求得∠D的余弦值，即为cos∠QHC的值；
（3）连接AK，AM，延长AM，与圆交于点G，连接TG，由圆周角定理可知，
∠GTA=90°，∠3=∠4，故∠AKC=∠MAN，再由△AMK∽△NMA即可得出结论．
【详解】
（1）OE=5，r=2，CH=2
（2）如图1，连接QC、QD，则∠CQD =90°，∠QHC =∠QDC，
易知△CHP∽△DQP，故，得DQ=3，由于CD=4，
；
（3）如图2，连接AK，AM，延长AM，
与圆交于点G，连接TG，则
，
由于，故，；
而，故
在和中，；
故△AMK∽△NMA
;
即：
故存在常数，始终满足
常数a="4"
解法二：连结BM，证明∽
得
10．在Rt△ABC中，∠ACB=90°，7，AC=2，过点B作直线m∥AC，将△ABC绕点C 顺时针旋转得到△A′B′C(点A，B的对应点分别为A'，B′)，射线CA′，CB′分別交直线m于点P，Q．
(1)如图1，当P与A′重合时，求∠ACA′的度数；
(2)如图2，设A′B′与BC的交点为M，当M为A′B′的中点时，求线段PQ的长；
(3)在旋转过程中，当点P，Q分别在CA′，CB′的延长线上时，试探究四边形PA'B′Q的面积是否存在最小值．若存在，求出四边形PA′B′Q的最小面积；若不存在，请说明理由．
【答案】（1）60°；（2）PQ ＝7
2
；（3）存在，S 四边形PA 'B ′Q ＝33【解析】 【分析】
（1）由旋转可得：AC =A 'C =2，进而得到BC 3=∠A 'BC =90°，可得cos ∠A 'CB 3
'BC A C =
=
∠A 'CB =30°，∠ACA '=60°； （2）根据M 为A 'B '的中点，即可得出∠A =∠A 'CM ，进而得到PB 3
=32=，依据
tan ∠Q =tan ∠A 3=
BQ =BC 3=2，进而得出PQ =PB +BQ 72=； （3）依据S 四边形PA 'B 'Q =S △PCQ ﹣S △A 'CB '=S △PCQ 3-S 四边形PA 'B 'Q 最小，即S △PCQ 最小，而S △PCQ 12=PQ ×BC 3
=，利用几何法即可得到S △PCQ 的最小值=3，即可得到结论． 【详解】
（1）由旋转可得：AC =A 'C =2． ∵∠ACB =90°，AB 7=
AC =2，∴BC 3=
∵∠ACB =90°，m ∥AC ，∴∠A 'BC =90°，∴cos ∠A 'CB 3
'BC A C ==
∴∠A 'CB =30°，∴∠ACA '=60°；
（2）∵M 为A 'B '的中点，∴∠A 'CM =∠MA 'C ，由旋转可得：∠MA 'C =∠A ，∴∠A =∠A 'CM ，∴tan ∠PCB =tan ∠A 3=
∴PB 3
=
32=． ∵∠BQC =∠BCP =∠A ，∴tan ∠BQC =tan ∠A 3=∴BQ =BC
3=2，∴PQ =PB +BQ 72=； （3）∵S 四边形PA 'B 'Q =S △PCQ ﹣S △A 'CB '=S △PCQ 3∴S 四边形PA 'B 'Q 最小，即S △PCQ 最小，∴S △PCQ 12=
PQ ×BC 3
=， 取PQ 的中点G ． ∵∠PCQ =90°，∴CG 1
2
=
PQ ，即PQ =2CG ，当CG 最小时，PQ 最小，∴CG ⊥PQ ，即CG 与
CB重合时，CG最小，∴CG min3
=，PQ min=23，∴S△PCQ的最小值=3，S四边形
-；
PA'B'Q=33
【点睛】
本题属于几何变换综合题，主要考查了旋转的性质，解直角三角形以及直角三角形的性质的综合运用，解题时注意：旋转变换中，对应点到旋转中心的距离相等；对应点与旋转中心所连线段的夹角等于旋转角；旋转前、后的图形全等．
11．如图，建筑物上有一旗杆，从与相距的处观测旗杆顶部的仰角为，观测旗杆底部的仰角为，求旗杆的高度.（参考数据：
,，）
【答案】旗杆的高度约为.
【解析】
【分析】
在Rt△BDC中，根据tan∠BDC=求出BC，接着在Rt△ADC中，根据
tan∠ADC==即可求出AB的长度
【详解】
解：∵在Rt△BDC中，tan∠BDC==1，∴BC=CD= 40m
在Rt△ADC中，tan∠ADC==
∴tan50°= =1.19
∴AB7.6m
答：旗杆AB的高度约为7.6m.
【点睛】
此题主要考查了三角函数的应用
12．已知：如图，在Rt △ABO 中，∠B =90°，∠OAB =30°，OA =3．以点O 为原点，斜边OA 所在直线为x 轴，建立平面直角坐标系，以点P （4，0）为圆心，PA 长为半径画圆，⊙P 与x 轴的另一交点为N ，点M 在⊙P 上，且满足∠MPN =60°．⊙P 以每秒1个单位长度的速度沿x 轴向左运动，设运动时间为ts ，解答下列问题： （发现）（1）MN n
的长度为多少；
（2）当t =2s 时，求扇形MPN （阴影部分）与Rt △ABO 重叠部分的面积． （探究）当⊙P 和△ABO 的边所在的直线相切时，求点P 的坐标．
（拓展）当MN n
与Rt △ABO 的边有两个交点时，请你直接写出t 的取值范围．
【答案】【发现】（1）MN n
的长度为π3；（23
P 的坐标为10（，）；或3
03（）或23
03
-（）；【拓展】t 的取值范围是23t ≤＜或45t ≤＜，理由见解析．
【解析】 【分析】
发现：（1）先确定出扇形半径，进而用弧长公式即可得出结论； （2）先求出PA =1，进而求出PQ ，即可用面积公式得出结论； 探究：分圆和直线AB 和直线OB 相切，利用三角函数即可得出结论；
拓展：先找出·MN
和直角三角形的两边有两个交点时的分界点，即可得出结论． 【详解】 [发现]
（1）∵P （4，0），∴OP =4．
∵OA =3，∴AP =1，∴·MN
的长度为6011803
ππ
⨯=． 故答案为
3
π
； （2）设⊙P 半径为r ，则有r =4﹣3=1，当t =2时，如图1，点N 与点A 重合，∴PA =r =1，设MP 与AB 相交于点Q ．在Rt △ABO 中，∵∠OAB =30°，∠MPN =60°． ∵∠PQA =90°，∴PQ 12=
PA 12=，∴AQ =AP ×cos30°3=∴S 重叠部分
=S △APQ 12=
PQ ×AQ 38
=． 即重叠部分的面积为3
8
． [探究]
①如图2，当⊙P 与直线AB 相切于点C 时，连接PC ，则有PC ⊥AB ，PC =r =1． ∵∠OAB =30°，∴AP =2，∴OP =OA ﹣AP =3﹣2=1； ∴点P 的坐标为（1，0）；
②如图3，当⊙P 与直线OB 相切于点D 时，连接PD ，则有PD ⊥OB ，PD =r =1，∴PD ∥AB ，∴∠OPD =∠OAB =30°，∴cos ∠OPD PD OP =，∴OP 123
303
cos ==︒，∴点P 的坐标为（
23
，0）； ③如图4，当⊙P 与直线OB 相切于点E 时，连接PE ，则有PE ⊥OB ，同②可得：OP 23
3
=
； ∴点P 的坐标为（23
-
，0）；
[拓展]
t 的取值范围是2＜t ≤3，4≤t ＜5，理由：
如图5，当点N 运动到与点A 重合时，·MN
与Rt △ABO 的边有一个公共点，此时t =2； 当t ＞2，直到⊙P 运动到与AB 相切时，由探究①得：OP =1，∴t 411
-==3，·MN
与Rt △ABO 的边有两个公共点，∴2＜t ≤3．
如图6，当⊙P 运动到PM 与OB 重合时，·MN
与Rt △ABO 的边有两个公共点，此时t =4； 直到⊙P 运动到点N 与点O 重合时，·MN
与Rt △ABO 的边有一个公共点，此时t =5；
∴4≤t＜5，即：t的取值范围是2＜t≤3，4≤t＜5．
【点睛】
本题是圆的综合题，主要考查了弧长公式，切线的性质，锐角三角函数，三角形面积公式，作出图形是解答本题的关键．
13．如图，某次中俄“海上联合”反潜演习中，我军舰A测得潜艇C的俯角为30°．位于军舰A正上方1000米的反潜直升机B侧得潜艇C的俯角为68°．试根据以上数据求出潜艇C 离开海平面的下潜深度．（结果保留整数．参考数据：sin68°≈0.9，cos68°≈0.4，tan68°≈2.5，3≈1.7）
【答案】潜艇C离开海平面的下潜深度约为308米
【解析】试题分析：过点C作CD⊥AB，交BA的延长线于点D，则AD即为潜艇C的下潜深度，用锐角三角函数分别在Rt△ACD中表示出CD和在Rt△BCD中表示出BD，利用
BD=AD+AB二者之间的关系列出方程求解．
试题解析：过点C作CD⊥AB，交BA的延长线于点D，则AD即为潜艇C的下潜深度，根据题意得：∠ACD=30°，∠BCD=68°，
设AD=x，则BD=BA+AD=1000+x，
在Rt△ACD中，CD=
tan AD ACD
=
tan30
x
3x
在Rt△BCD中，BD=CD•tan68°，
∴325+x=3x•tan68°
解得：x≈100米，
∴潜艇C离开海平面的下潜深度为100米．
点睛：本题考查了解直角三角形的应用，解题的关键是作出辅助线，从题目中找出直角三角形并选择合适的边角关系求解．
视频
14．如图，半圆O的直径AB＝20，弦CD∥AB，动点M在半径OD上，射线BM与弦CD 相交于点E（点E与点C、D不重合），设OM＝m．
（1）求DE的长（用含m的代数式表示）；
（2）令弦CD所对的圆心角为α，且sin
4 =
25α
．
①若△DEM的面积为S，求S关于m的函数关系式，并求出m的取值范围；
②若动点N在CD上，且CN＝OM，射线BM与射线ON相交于点F，当∠OMF＝90°时，求DE的长．
【答案】（1）DE＝10010m
m
-
；（2）①S＝
2
360300
m m
m
-+
，（
50
13
＜m＜10），
②DE＝5 2 .
【解析】【分析】
（1）由CD∥AB知△DEM∽△OBM，可得DE DM
OB OM
=，据此可得；
（2）①连接OC、作OP⊥CD、MQ⊥CD，由OC＝OD、OP⊥CD知∠DOP＝1
2
∠COD，据此
可得sin∠DOP＝sin∠DMQ＝4
5
、sin∠ODP＝
3
5
，继而由OM＝m、OD＝10得QM＝
DM sin∠ODP＝3
5
（10﹣m），根据三角形的面积公式即可得；如图2，先求得PD＝8、CD
＝16，证△CDM ∽△BOM 得CD DM BO OM =，求得OM ＝5013，据此可得m 的取值范围； ②如图3，由BM ＝OB sin ∠BOM ＝10×
35＝6，可得OM ＝8，根据（1）所求结果可得答案．
【详解】
（1）∵CD ∥AB ，
∴△DEM ∽△OBM ，
∴DE DM OB OM =，即1010DE m m
-=， ∴DE ＝
10010m m -； （2）①如图1，连接OC 、作OP ⊥CD 于点P ，作MQ ⊥CD 于点Q ，
∵OC ＝OD 、OP ⊥CD ，
∴∠DOP ＝
12∠COD ， ∵sin 2α
＝45
， ∴sin ∠DOP ＝sin ∠DMQ ＝
45，sin ∠ODP ＝35， ∵OM ＝m 、OD ＝10，
∴DM ＝10﹣m ，
∴QM ＝DM sin ∠ODP ＝35
（10﹣m ）， 则S △DEM ＝12DE •MQ ＝12×10010m m -×35（10﹣m ）＝2360300m m m
-+， 如图2，
∵PD ＝OD sin ∠DOP ＝10×45＝8， ∴CD ＝16，
∵CD ∥AB ，
∴△CDM ∽△BOM ，
∴CD DM BO OM =，即1610=10OM OM
-， 解得：OM ＝
5013， ∴5013
＜m ＜10， ∴S ＝2360300m m m
-+，（5013＜m ＜10）． ②当∠OMF ＝90°时，如图3，
则∠BMO ＝90°，
在Rt △BOM 中，BM ＝OB sin ∠BOM ＝10×
35＝6， 则OM ＝8，
由（1）得DE ＝
100108582
-⨯=． 【点睛】
本题主要考查圆的综合题，解题的关键是熟练掌握圆的有关性质、相似三角形的判定与性质及解直角三角形的能力．
15．如图，在航线l 的两侧分别有观测点A 和B ，点B 到航线l 的距离BD 为4km ，点A 位于点B 北偏西60°方向且与B 相距20km 处．现有一艘轮船从位于点A 南偏东74°方向的C 处，沿该航线自东向西航行至观测点A 的正南方向E 处．求这艘轮船的航行路程CE 的长度．（结果精确到0.1km 3，sin74°≈0.96，cos74°≈0.28，tan74°≈3.49）
【答案】20.9km
【解析】
分析：根据题意，构造直角三角和相似三角形的数学模型，利用相似三角形的判定与性质和解直角三角形即可.
详解：如图，
在Rt △BDF 中，∵∠DBF=60°，BD=4km ，
∴BF=cos 60BD o =8km ， ∵AB=20km ，
∴AF=12km ， ∵∠AEB=∠BDF ，∠AFE=∠BFD ，
∴△AEF ∽△BDF ，
∴
AE BD AF BF
， ∴AE=6km ， 在Rt △AEF 中，CE=AE•tan74°≈20.9km ．
故这艘轮船的航行路程CE 的长度是20.9km ．
点睛：本题考查相似三角形，掌握相似三角形的概念，会根据条件判断两个三角形相似.。