2. 新考法 (2024·鎮(zhèn)江期末)游樂園的摩天輪深受學(xué)生們的喜愛,如圖是某游樂園的摩天輪的平面示意圖,16個(gè)座艙均勻分布在圓形轉(zhuǎn)輪邊緣,摩天輪以固定的速度繞中心逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)一周需要30min.座艙與圓形轉(zhuǎn)輪邊緣的連接點(diǎn)按順時(shí)針依次標(biāo)注為$M_{i}(i= 1,2... ... 16),△AOB$表示的是摩天輪的支架,且$∠AOB= 60^{\circ }.$

(1)摩天輪每分鐘轉(zhuǎn)動(dòng)____$^{\circ },∠M_{1}OM_{3}= $____$^{\circ }.$
(2)如圖,在某一時(shí)刻,連接點(diǎn)$M_{1}轉(zhuǎn)動(dòng)到∠AOB$的內(nèi)部,此時(shí)$∠AOM_{1}= 18^{\circ }$,以此時(shí)刻為初始時(shí)刻.
①求此時(shí)的$∠BOM_{3}$的度數(shù).
②求當(dāng)$OM_{3}$第一次平分$∠AOB$時(shí),摩天輪的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間以及此時(shí)$∠AOM_{1}$的度數(shù).
③設(shè)摩天輪轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間為$t(min)$,在連接點(diǎn)$M_{1}$第一次到達(dá)最高處前,是否存在$∠BOM_{3}= 2∠AOM_{1}$的時(shí)刻?若存在,求出t的值,若不存在,請說明理由.
[答案]:2. (1)
12
45
解析: 摩天輪每分鐘轉(zhuǎn)動(dòng)的角度是 $360^{\circ} ÷ 30 = 12^{\circ}$, $\angle M_{1}OM_{3} = \frac{2}{16} × 360^{\circ} = 45^{\circ}$.
(2) ① 因?yàn)?$\angle AOB = 60^{\circ}$, $\angle AOM_{1} = 18^{\circ}$, 所以 $\angle BOM_{1} = \angle AOB - \angle AOM_{1} = 60^{\circ} - 18^{\circ} = 42^{\circ}$. 又因?yàn)?$\angle M_{1}OM_{3} = 45^{\circ}$, 所以 $\angle BOM_{3} = \angle M_{1}OM_{3} - \angle BOM_{1} = 45^{\circ} - 42^{\circ} = 3^{\circ}$.
② 作 $\angle AOB$ 的平分線 $OC$ 交 $AB$ 于點(diǎn) $C$, 則 $\angle BOC = \frac{1}{2}\angle AOB = \frac{1}{2} × 60^{\circ} = 30^{\circ}$, $OM_{3}$ 第一次平分 $\angle AOB$ 時(shí), $OM_{3}$ 轉(zhuǎn)動(dòng)了 $30^{\circ} + 3^{\circ} = 33^{\circ}$, 所以轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間為 $\frac{33}{12} = \frac{11}{4}(\mathrm{~min})$, $OM_{1}$ 轉(zhuǎn)動(dòng)的角度也是 $33^{\circ}$, 所以此時(shí) $\angle AOM_{1} = 33^{\circ} - 18^{\circ} = 15^{\circ}$.
③ 存在, $t$ 的值為
$\frac{11}{4}$
或
$\frac{13}{12}$
. 理由如下:
因?yàn)?$OC$ 是 $\angle AOB$ 的平分線, 所以 $\angle AOC = \angle BOC = 30^{\circ}$. 初始時(shí)刻, $\angle COM_{1} = \angle AOC - \angle AOM_{1} = 30^{\circ} - 18^{\circ} = 12^{\circ}$, 當(dāng)點(diǎn) $M_{1}$ 第一次到達(dá)最高處時(shí), 時(shí)間為 $\frac{180 - 12}{12} = 14(\mathrm{~min})$, 所以 $0 < t < 14$ 或 $t = 0$ 或 $t = 14$. 根據(jù)題意得 $\angle BOM_{3} = |3 - \angle BOM_{3} = |3 - 12t|^{\circ}$, $\angle AOM_{1} = |18 - 12t|^{\circ}$, $\angle AOM_{1} = |18 - 12t|^{\circ}$, 因?yàn)?$\angle BOM_{3} = 2 \angle AOM_{1}$, 即 $|3 - 12t| = 2|18 - 12t|$, 解得 $t = \frac{11}{4}$ 或 $\frac{13}{12}$, 所以存在, $t$ 的值為 $\frac{11}{4}$ 或 $\frac{13}{12}$.
易錯(cuò)提醒
① 注意射線旋轉(zhuǎn)的起始位置, 并留意旋轉(zhuǎn)的方向和速度; ② 注意運(yùn)動(dòng)的時(shí)間有沒有范圍限制, 先明確運(yùn)動(dòng)的時(shí)間范圍, 當(dāng)超出范圍時(shí)要舍去答案; ③ 注意分類討論, 找出所有的可能; ④ 當(dāng)表示的角度不能確定時(shí)考慮使用絕對值, 再利用絕對值進(jìn)行分類計(jì)算.