5.新課標(biāo)運算能力如圖,等邊三角形$OAB$在平面直角坐標(biāo)系中,已知點$A(2,0)$,將$\triangle OAB繞點O沿順時針方向旋轉(zhuǎn)\alpha^{\circ}(0 < \alpha < 360)得\triangle OA_{1}B_{1}$。
(1)求點$B$的坐標(biāo)。
(2)當(dāng)點$A_{1}與點B_{1}$的縱坐標(biāo)相同時,求$\alpha的值及點B_{1}$的坐標(biāo)。

答案:解析 (1) 過點 $B$ 作 $BC \perp OA$,垂足為 $C$(圖略),$\because A(2,0)$,$\therefore OA = 2$。$\because \triangle OAB$ 為等邊三角形,$BC \perp OA$,$\therefore OC = CA = 1$,$OB = OA = 2$。由勾股定理得 $BC = \sqrt{3}$。$\therefore$ 點 $B$ 的坐標(biāo)為 $(1,\sqrt{3})$。
(2) $\because$ 點 $B_1$ 與點 $A_1$ 的縱坐標(biāo)相同,$\therefore A_1B_1 // OA$。
如圖①,當(dāng) $\alpha = 300$ 時,點 $A_1$ 與點 $B_1$ 的縱坐標(biāo)相同,由旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)可知 $A_1B_1 = AB = OA = 2$。$\because$ 點 $B$ 的坐標(biāo)為 $(1,\sqrt{3})$,$\therefore$ 易得點 $B_1$ 的坐標(biāo)為 $(-1,\sqrt{3})$。
如圖②,當(dāng) $\alpha = 120$ 時,點 $A$ 與點 $B$ 的縱坐標(biāo)相同,設(shè) $A_1B_1$ 與 $y$ 軸交于點 $E$,易得 $\angle B_1OE = 30^{\circ}$,$\angle B_1EO = 90^{\circ}$,$OB = 2$,$\therefore B_1E = \frac{1}{2}OB = 1$,$\therefore OE = \sqrt{2^2 - 1^2} = \sqrt{3}$,$\therefore$ 點 $B_1$ 的坐標(biāo)為 $(1,-\sqrt{3})$。
綜上,當(dāng) $\alpha = 300$ 或 $120$ 時,$A_1$ 與 $B_1$ 的縱坐標(biāo)相同,對應(yīng)的點 $B_1$ 的坐標(biāo)為 $(-1,\sqrt{3})$ 或 $(1,-\sqrt{3})$。