5.【问题提出】
如图1,把一个边长为1的正三角形纸片(即△OAB)放在直线l
1上,OA边与直线l
1重合,然后将三角形纸片绕着顶点A按顺时针方向旋转120°,此时点O运动到了点O
1处,点B运动到了点B
1处;再将三角形纸片AO
1B
1绕点B
1按顺时针方向旋转120°,点A运动到了点A
1处,点O
1运动到了点O
2处(即顶点O经过上述两次旋转到达O
2处),求顶点O经过的路程,并求顶点O在此运动过程中所形成的图形与直线l
1围成图形的面积.
【问题解决】
三角形纸片在上述两次旋转过程中,顶点O运动所形成的图形是两段圆弧,即弧OO
1和弧O
1O
2,顶点O所经过的路程是这两段圆弧的长度之和,即$\frac{120π}{180}$+$\frac{120π}{180}$=$\frac{4π}{3}$;这两段圆弧与直线l
1围成的图形面积,等于扇形AOO
1的面积、△AO
1B
1的面积和扇形B
1O
1O
2的面积之和,即$\frac{120π}{360}$+$\frac{1}{2}×1×\frac{{\sqrt{3}}}{2}$+$\frac{120π}{360}$=$\frac{2π}{3}$+$\frac{{\sqrt{3}}}{4}$.
【类比应用】
如图2,把边长为1的正方形纸片OABC放在直线l
2上,OA边与直线l
2重合,然后将正方形纸片进行第一次旋转,即绕着顶点A按顺时针方向旋转90°,此时点O运动到了点O
1处(即点B处),点C运动到了点C
1处,点B运动到了点B
1处;再将正方形纸片AO
1C
1B
1进行第二次旋转,即绕点B
1按顺时针方向旋转90°,…,按上述方法经过若干次旋转后.
请你解答下面两个问题:
(1)若正方形纸片OABC按上述方法经过3次旋转,求顶点O经过的路程,并求顶点O在此运动过程中所形成的图形与直线l
2围成图形的面积;
(2)若正方形OABC按上述方法经过5次旋转,求顶点O经过的路程.
【拓展应用】
将正方形纸片OABC按上述方法经过多少次旋转,顶点O经过的路程是$\frac{41+20\sqrt{2}}{2}$π?