零五网 全部参考答案 补充习题答案 2026年补充习题江苏九年级数学上册苏科版 第73页解析答案
7. 如图,在直线$l$上有一个边长为8 cm的正方形$ABCD$和一个直径为4 cm的$\odot O$,$\odot O$紧贴着正方形的边$AB$.

(1) 如图①,正方形保持不动,$\odot O$沿直线$l$以2 cm/s的速度向右匀速滚动,从初始位置到$\odot O$恰好离开正方形时停止滚动(即到达$\odot O'$的位置),在这个过程中$\odot O$扫过的面积是多少?这个过程共用时多少秒?
(2) 如图②,$\odot O$沿着正方形外侧按照$AB→BC→CD$的方向匀速滚动,碰到直线$l$停止滚动(即到达$\odot O''$的位置),从初始位置到停止滚动的过程,圆心$O$经过的路程是多少?(结果保留$π$)
答案:解:
(1) 由题意得,⊙O的半径$r=2\ \mathrm{cm}$。
⊙O扫过的区域由长为$8+4=12\ \mathrm{cm}$、宽为$4\ \mathrm{cm}$的矩形,和一个半径为$2\ \mathrm{cm}$的整圆组成:
扫过的面积$S=12×4 + π×2^2=(48+4π)\ \mathrm{cm}^2$。
圆心移动的总路程为$8+2+2=12\ \mathrm{cm}$,
滚动用时$t=12÷2=6\ \mathrm{s}$。
(2) 圆心O经过的路程分为5部分:
① 沿平行于AB方向向上移动的距离:$8-2=6\ \mathrm{cm}$;
② 在点B外侧转弯的$\frac{1}{4}$圆弧长:$\frac{90π×2}{180}=π\ \mathrm{cm}$;
③ 沿平行于BC方向向右移动的距离:$8\ \mathrm{cm}$;
④ 在点C外侧转弯的$\frac{1}{4}$圆弧长:$\frac{90π×2}{180}=π\ \mathrm{cm}$;
⑤ 沿平行于CD方向向下移动的距离:$8-2=6\ \mathrm{cm}$。
总路程为$6+π+8+π+6=(20+2π)\ \mathrm{cm}$。
答:(1) ⊙O扫过的面积是$(48+4π)\ \mathrm{cm}^2$,过程共用时6秒;(2) 圆心O经过的路程是$(20+2π)\ \mathrm{cm}$。
解析:
【分析】
(1) 解决第一问时,首先确定⊙O的半径为2cm。分析扫过面积:圆向右滚动时,中间扫过区域是长为正方形边长加圆直径、宽为圆直径的矩形,滚动初始位置左侧的半圆和结束位置右侧的半圆可拼成1个完整的圆,两部分面积相加即为总扫过面积。计算用时:先求圆心移动的总路程,初始时圆心距A点水平距离2cm,结束时圆心距D点水平距离2cm,因此圆心总移动路程为正方形边长加2个半径,再根据时间=路程÷速度即可求出用时。
(2) 解决第二问时,将圆心O的运动路径拆为5段:①沿AB方向向上的线段,初始圆心高度为2cm,到B点附近时圆心距B点竖直距离2cm,因此这段长度为8-2=6cm;②B点外侧转弯的90°圆弧,半径等于圆的半径2cm,对应四分之一圆周长;③沿BC方向向右的线段,长度等于正方形边长8cm;④C点外侧转弯的90°圆弧,同样为四分之一圆周长;⑤沿CD方向向下的线段,长度为8-2=6cm,五段长度相加就是圆心的总路程。
【解析】
(1) 由题意得,⊙O的半径$r=4÷2=2\ \mathrm{cm}$。
⊙O扫过的区域由两部分组成:长为$8+4=12\ \mathrm{cm}$、宽为$4\ \mathrm{cm}$的矩形,以及半径为2cm的整圆(初始位置左侧半圆和结束位置右侧半圆拼接而成)。
扫过的面积:$S=12×4 + π×2^2=(48+4π)\ \mathrm{cm}^2$。
此过程中圆心移动的总路程为$8+2+2=12\ \mathrm{cm}$,已知滚动速度为2cm/s,因此用时$t=12÷2=6\ \mathrm{s}$。
(2) 圆心O的运动路径分为5部分:
① 沿平行于AB方向向上移动的距离:$8-2=6\ \mathrm{cm}$;
② 在点B外侧转弯的$\frac{1}{4}$圆弧长:$\frac{90π×2}{180}=π\ \mathrm{cm}$;
③ 沿平行于BC方向向右移动的距离:$8\ \mathrm{cm}$;
④ 在点C外侧转弯的$\frac{1}{4}$圆弧长:$\frac{90π×2}{180}=π\ \mathrm{cm}$;
⑤ 沿平行于CD方向向下移动的距离:$8-2=6\ \mathrm{cm}$。
总路程为$6+π+8+π+6=(20+2π)\ \mathrm{cm}$。
【答案】
(1) ⊙O扫过的面积是$\boldsymbol{(48+4π)\ \mathrm{cm}^2}$,过程共用时$\boldsymbol{6\ \mathrm{s}}$;
(2) 圆心O经过的路程是$\boldsymbol{(20+2π)\ \mathrm{cm}}$。
【知识点】
弧长计算,扫过面积求解,动点路径分析
【点评】
本题属于圆的滚动类动态问题,需要将动态过程拆解为静态的规则图形、线段和圆弧计算,解题核心是准确分析扫过区域的构成和圆心的运动轨迹,避免漏算转弯处的弧长或冗余的长度、面积,能有效考查空间想象能力和动态问题分析能力。
【难度系数】
0.6
上一页 下一页