Question

【題目】一透明的敞口正方體容器ABCD﹣A′B′C′D′裝有一些液體，棱AB始終在水平桌面上，容器底部的傾斜角為α（∠CBE=α，如圖1所示）．探究 如圖1，液面剛好過(guò)棱CD，并與棱BB′交于點(diǎn)Q，此時(shí)液體的形狀為直三棱柱，其三視圖及尺寸如圖2所示．

解決問(wèn)題：
（1）CQ與BE的位置關(guān)系是 ， BQ的長(zhǎng)是dm；
（2）求液體的體積；（參考算法：直棱柱體積V液=底面積S△BCQ×高AB）
（3）求α的度數(shù)．（注：sin49°=cos41°= ，tan37°= ）
（4）延伸：在圖4的基礎(chǔ)上，于容器底部正中間位置，嵌入一平行于側(cè)面的長(zhǎng)方形隔板（厚度忽略不計(jì)），得到圖5，隔板高NM=1dm，BM=CM，NM⊥BC．繼續(xù)向右緩慢旋轉(zhuǎn)，當(dāng)α=60°時(shí)，通過(guò)計(jì)算，判斷溢出容器的液體能否達(dá)到4dm3 ．

Answer 1

【答案】
（1）CQ∥BE；3
（2）

解：V液= ×3×4×4=24（dm3）

（3）

解：在Rt△BCQ中，tan∠BCQ= ，

∴α=∠BCQ=37°．

當(dāng)容器向左旋轉(zhuǎn)時(shí)，如圖3，0°≤α≤37°，

∵液體體積不變，

∴ （x+y）×4×4=24，

∴y=﹣x+3．

當(dāng)容器向右旋轉(zhuǎn)時(shí)，如圖4．同理可得：y= ；

當(dāng)液面恰好到達(dá)容器口沿，即點(diǎn)Q與點(diǎn)B′重合時(shí)，如圖5，

由BB′=4，且 PBBB′×4=24，得PB=3，

∴由tan∠PB′B= ，得∠PB′B=37°．

∴α=∠B′PB=53°．此時(shí)37°≤α≤53°；

（4）解：當(dāng)α=60°時(shí)，如圖6所示，設(shè)FN∥EB，GB′∥EB，過(guò)點(diǎn)G作GH⊥BB′于點(diǎn)H．

在Rt△B′GH中，GH=MB=2，∠GB′B=30°，

∴HB′=2 ．

∴MG=BH=4﹣2 ＜MN．

此時(shí)容器內(nèi)液體形成兩層液面，液體的形狀分別是以Rt△NFM和直角梯形MBB′G為底面的直棱柱．

∵S△NFM+SMBB′G= × ×1+ （4﹣2 +4）×2=8﹣ ．

∴V溢出=24﹣4（8﹣ ）= ﹣8＞4（dm3）．

∴溢出液體可以達(dá)到4dm3．

【解析】解：（1）CQ∥BE，BQ= =3；
【考點(diǎn)精析】掌握矩形的性質(zhì)是解答本題的根本，需要知道矩形的四個(gè)角都是直角，矩形的對(duì)角線相等．