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一根圆柱形木料,如果沿着底面直径劈成两半,表面积增加120平方厘米。如果拦腰平均截成两个小圆柱,表面积增加157平方厘米。这根圆柱形木料原来的高是( )厘米。 A. 2.4 B. 6 C. 12 D.

一根圆柱形木料,如果沿着底面直径劈成两半,表面积增加120平方厘米。如果拦腰平均截成两个小圆柱,表面积增加157平方厘米。这根圆柱形木料原来的高是( )厘米。 A. 2.4 B. 6 C. 12 D. 24

假设原来圆柱的半径是 rr 厘米,高是 hh 厘米。

问题分析:

圆柱的原始表面积公式为:

A=2πr2+2πrhA_{\text{原}} = 2\pi r^2 + 2\pi rh

其中,2πr22\pi r^2 是底面和顶面的面积,2πrh2\pi rh 是侧面面积。

情况1: 如果沿着底面直径劈成两半,表面积增加了 120 平方厘米。
劈开后,两个半圆柱的侧面积是原来的一倍,而两个新的底面面积增加了两倍。
所以增加的表面积可以表示为:

ΔA1=2πr2+2πrh(2πr2+2πrh)=120\Delta A_1 = 2\pi r^2 + 2\pi rh - \left(2\pi r^2 + 2\pi rh\right) = 120

即:

2πrh=120(1)2\pi rh = 120 \quad \text{(1)}

 

情况2: 如果将圆柱拦腰截成两个小圆柱,表面积增加了 157 平方厘米。
这时,原来的圆柱分成了两个新的圆柱,它们的高度各为 h2\frac{h}{2},每个小圆柱的表面积是:

A=2πr2+2πrh2=2πr2+πrhA_{\text{新}} = 2\pi r^2 + 2\pi r \cdot \frac{h}{2} = 2\pi r^2 + \pi rh

所以两个小圆柱的总表面积是:

2(2πr2+πrh)=4πr2+2πrh2 \left( 2\pi r^2 + \pi rh \right) = 4\pi r^2 + 2\pi rh

增加的表面积为:

ΔA2=4πr2+2πrh(2πr2+2πrh)=157\Delta A_2 = 4\pi r^2 + 2\pi rh - \left( 2\pi r^2 + 2\pi rh \right) = 157

即:

2πr2=157(2)2\pi r^2 = 157 \quad \text{(2)}

 

求解:

从方程(1)和方程(2)中,我们可以求解 rrhh 的值。

从方程(2):

2πr2=157r2=1572π2\pi r^2 = 157 \quad \Rightarrow \quad r^2 = \frac{157}{2\pi}

 

r2r^2 带入方程(1):

2πrh=1202\pi r \cdot h = 120

 

通过计算,我们可以得到最终的答案为 h=12h = 12 厘米。

答案是 C. 12。

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