二次函数中抛物线形与拱桥问题二次函数中抛物线形与拱桥问题
1 有一座抛物线形拱桥,正常水位时,桥下水面宽度为20m,拱顶距离水面4m.
(1)在如图所示的直角坐标系中,求出该抛物线的表达式;
(2)在正常水位的基础上,当水位上升h(m)时,桥下水面的宽度为d(m),求出将d表示为h的函数表达式;
(3)设正常水位时桥下的水深为2m,为保证过往船只顺利航行,桥下水面宽度不得小于18m,求水深超过多少米时就会影响过往船只在桥下的顺利航行.
解:(1)设抛物线的解析式为y=ax2,
且过点(10,-4)
∴
故
(2)设水位上升h m时,水面与...
二次函数中抛物线形与拱桥问题
1 有一座抛物线形拱桥,正常水位时,桥下水面宽度为20m,拱顶距离水面4m.
(1)在如图所示的直角坐标系中,求出该抛物线的表达式;
(2)在正常水位的基础上,当水位上升h(m)时,桥下水面的宽度为d(m),求出将d表示为h的函数表达式;
(3)设正常水位时桥下的水深为2m,为保证过往船只顺利航行,桥下水面宽度不得小于18m,求水深超过多少米时就会影响过往船只在桥下的顺利航行.
解:(1)设抛物线的解析式为y=ax2,
且过点(10,-4)
∴
故
(2)设水位上升h m时,水面与抛物线交于点(
)
则
∴
(3)当d=18时,
∴当水深超过2.76m时会影响过往船只在桥下顺利航行。
2、如图,有一座抛物线形的拱桥,桥下面处在目前的水位时,水面宽AB=10m,如果水
位上升2m,就将达到警戒线CD,这时水面的宽为8m.若洪水到来,水位以每小时0.1m
速度上升,经过多少小时会达到拱顶?
解: 以AB所在的直线为x轴,AB中点为原点,建立直角坐标系,则抛物线的
顶点E在y轴上,且B 、D两点的坐标分别为(5,0)、(4,2)
设抛物线为y=ax2+k.
由B、D两点在抛物线上,有
解这个方程组,得
所以,
顶点的坐标为(0,
) 则OE=
÷0.1=
(h)
所以,若洪水到来,水位以每小时0.1m速度上升,经过
小时会达到拱顶.
3、如图4,有一座抛物线形拱桥,抛物线可用y=
表示
.在正常水位时水面AB 的宽为20m,如果水位上升3m时,水面CD的宽是10m.
(1)在正常水位时,有一艘宽8m、高2.5m的小船,它能通过这座桥吗?
(2)现有一辆载有救援物资的货车从甲地出发需经过此桥开往乙地,已知甲地距此桥280km(桥长忽略不计).货车正以每小时40km的速度开往乙地,当行驶1小时时, 忽然接到紧急通过:前方连降暴雨,造成水位以每小时0.25m的速度持续上涨(货车接到通知时水位在CD处,当水位达到桥拱最高点O时,禁止车辆通行).试问
:如果货车按原来的速度行驶,能否安全通过此桥?若能,请说明理由.若不能, 要使货车安全通过此桥,速度应超
过每小时多少千米?
解:(1)由对称性,当x=4时,y=
.当x=10时,y=
.故正常水位时,AB距桥面4米,由
,故小船能通过.
(2)水位由CD处涨到点O的时间为1÷0.25=4小时.货车按原来的速度行驶的路程为40×1+40×4=200<280.∴货车按原来的速度行驶
不能安全通过此桥.设货车速度提高到x千米/时,当4x+40×1=280时,x=60.∴要使货车安全通过此桥,货车的速度超过60千米/时。
4、如图,三孔桥横截面的三个孔都呈抛物线形,两小孔形状、大小相同。正常水位时,大孔水面宽度AB=20米,顶点M距水面6米(即MO=6米),小孔顶点N距水面4.5米。当水位上涨刚好淹没小孔时,借助图中的直角坐标系,求此时大孔的水面宽度EF。(10m)
5、如图所示,有一座拱桥圆弧形,它的跨度为60米,拱高为18米,当洪水泛滥到跨度只有30米时,就要采取紧急措施,若拱顶离水面只有4米,即PN=4米时,是否采取紧急措施?
解:不采取紧急措施。
其理由如下:
设半径OA=
∵AB=60 PM=18
∴AM=30 OM=
18
∴在Rt△AOM中,由勾股定理,得:
解得:
=34 即:OA=34OM=16
连接OA
,则:OA
=34
ON=(PM―PN)+OM=(18―4)+16=30
∴在Rt△A
ON中,由勾股定理得:
解得:A
N=16 则:
32>30
所以不采取紧急措施。
6、有一座抛物线型拱桥,其水面宽AB为18米,拱顶O离水面AB的距离OM为8米,货船在水面上的部分的横断面是矩形CDEF,如图建立平面直角坐标系.
(1)求此抛物线的解析式;
(2)如果限定矩形的长CD为9米,那么矩形的高DE不能超过多少米,才能使船通过拱桥?
(3)若设EF=a,请将矩形CDEF的面积S用含a的代数式表示,并指出a的取值范围.
解:(1)
(2) ∵CD=9
∴点E的横坐标为
,则点E的纵坐标为
∴点E的坐标为(
,-2),因此要使货船能通过拱桥,则货船最大高度不能超过8-2=6米
(3)由EF=a,则E点坐标为(
,
),此时ED=
∴S矩形CDEF=
7、(2003?黄石)中华民族的科学文化历史悠久、灿烂辉煌,我们的祖先几千年前就能在生产实践中运用
.1300多年前,我国隋代建筑的赵州石拱桥的桥拱是圆弧形(如图).经测量,桥拱下的水面距拱顶6 m时,水面宽34.64 m,已知桥拱跨度是37.4 m,运用你所学的知识计算出赵州桥的大致拱高.(运算时取37.4=14 ,34.64=20 )
解:如图,设圆弧所在圆的圆心为O
AB=37.4=14 m,CD=34.6=20 m,GE=6m
在Rt△OCE中,OE=OG-6,CE=10∵OC2=CE2+OE2,∴OC2=(10 )2+(OC-6)2
∴OC=28(m),∴OA=28
在Rt△OAF中,AF=7
∴ .
∴拱高GF=28-21=7(m).
点评:注意:圆中常见的辅助线即作弦的弦心距构造直角三角形,根据垂径定理和勾股定理进行计
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