Question

如圖，“五一”節，小明和同學一起到游樂場游玩，游樂場的大型摩天輪的半徑為20米，旋轉1周需要24分鐘（勻速）。小明乘坐最底部的車廂按逆時針方向旋轉（離地面約1米）開始1周的觀光。
（1）4分鐘后小明離地面的高度是多少？
（2）摩天輪啟動多長時間后，小明離地面的高度到達11米？
(3)在旋轉一周的過程中，小明將有多長時間連續保持在離地面31米以上的空中?

Answer 1

（1）11；（2）4或20；（3）8分鐘.

試題分析：（1）設4分鐘后小明到達點C，過點C作CD⊥OB于點D，根據旋轉的時間可以求得旋轉角∠COD，利用三角函數即可求得OD的長，從而求解；
（2）（2）根據所給的高度，能求出OD的長，根據直角三角形中，若直角邊是斜邊的一半，那么這個直角邊所對的角是30°，從而求出轉過的∠COD的情況并求解．
（3）當旋轉到E處時，作弦EF⊥AO交AO的延長線于點H，連接OE，OF，此時EF離地面高度為HA，在直角△OEH中，利用三角函數求得∠HOE的度數，則∠EOF的度數即可求得，則旋轉的時間即可求得．
（1）設4分鐘后小明到達點C，過點C作CD⊥OB于點D，DA即為小明離地的高度，
∵∠COD==60°，
∴OD=OC=×20=10，
∴DA=20-10+1=11（m）．
答：計時4分鐘后小明離地面的高度是11m；

（2）∵11＜OA=21則小明在摩天輪的下半圓，
∵DA=OA-OD，
∴在Rt△ODC中，OD=21-11=10，OC=20，
∴∠COD=60°，
∴所需時間是分鐘，或分鐘小明離地面的高度將首次達到11m．
（3）∵當旋轉到E處時，作弦EF⊥AO交AO的延長線于點H，連接OE，OF，此時EF離地面高度為HA．
當HA=31時，OH=31-1-20=10，
∴OH=OE，
∴∠HOE=60°，
∴∠FOE=120°．
∵每分鐘旋轉的角度為：，
∴由點E旋轉到F所用的時間為：（分鐘）．
答：在旋轉一周的過程中，小明將有8分鐘的時間連續保持在離地面31m以上的空中．