(2007•河北)如圖,在等腰梯形ABCD中,AD∥BC,AB=DC=50,AD=75,BC=135.點(diǎn)P從點(diǎn)B出發(fā)沿折線段BA-AD-DC以每秒5個(gè)單位長的速度向點(diǎn)C勻速運(yùn)動;點(diǎn)Q從點(diǎn)C出發(fā)沿線段CB方向以每秒3個(gè)單位長的速度勻速運(yùn)動,過點(diǎn)Q向上作射線QK⊥BC,交折線段CD-DA-AB于點(diǎn)E.點(diǎn)P、Q同時(shí)開始運(yùn)動,當(dāng)點(diǎn)P與點(diǎn)C重合時(shí)停止運(yùn)動,點(diǎn)Q也隨之停止.設(shè)點(diǎn)P、Q運(yùn)動的時(shí)間是t秒(t>0).
(1)當(dāng)點(diǎn)P到達(dá)終點(diǎn)C時(shí),求t的值,并指出此時(shí)BQ的長;
(2)當(dāng)點(diǎn)P運(yùn)動到AD上時(shí),t為何值能使PQ∥DC;
(3)設(shè)射線QK掃過梯形ABCD的面積為S,分別求出點(diǎn)E運(yùn)動到CD、DA上時(shí),S與t的函數(shù)關(guān)系式;(不必寫出t的取值范圍)
(4)△PQE能否成為直角三角形?若能,寫出t的取值范圍;若不能,請說明理由.

【答案】分析:(1)把BA,AD,DC它們的和求出來再除以速度每秒5個(gè)單位就可以求出t的值,然后也可以求出BQ的長;
(2)如圖1,若PQ∥DC,又AD∥BC,則四邊形PQCD為平行四邊形,從而PD=QC,用t分別表示QC,BA,AP,然后就可以得出關(guān)于t的方程,解方程就可以求出t;
(3)①當(dāng)點(diǎn)E在CD上運(yùn)動時(shí),如圖2分別過點(diǎn)A、D作AF⊥BC于點(diǎn)F,DH⊥BC于點(diǎn)H,則四邊形ADHF為矩形,然后根據(jù)已知條件可以證明△ABF≌△DCH,根據(jù)全等三角形的性質(zhì)可以得到FH=AD=75,BF=CH=30,DH=AF=40,再求出tanC=,在Rt△CQE中,QE,QC就可以用t表示,這樣射線QK掃過梯形ABCD的面積為S也可以用t表示了;
②當(dāng)點(diǎn)E在DA上運(yùn)動時(shí),如圖1.過點(diǎn)D作DH⊥BC于點(diǎn)H,由①知DH=40,CH=30,又QC=3t,從而ED=QH=QC-CH=3t-30,現(xiàn)在的射線QK掃過梯形ABCD的面積S就是梯形QCDE,可以用t表示了.
(4)△PQE能成為直角三角形.
①當(dāng)點(diǎn)P在BA(包括點(diǎn)A)上,即0<t≤10時(shí),如圖2.過點(diǎn)P作PG⊥BC于點(diǎn)G,則PG=PB•sinB=4t,又有QE=4t=PG,易得四邊形PGQE為矩形,此時(shí)△PQE總能成為直角三角形
②當(dāng)點(diǎn)P、E都在AD(不包括點(diǎn)A但包括點(diǎn)D)上,即10<t≤25時(shí),如圖1.由QK⊥BC和AD∥BC可知,此時(shí),△PQE為直角三角形,但點(diǎn)P、E不能重合,即5t-50+3t-30≠75,解得t≠
③當(dāng)點(diǎn)P在DC上(不包括點(diǎn)D但包括點(diǎn)C),即25<t≤35時(shí),如圖3.由ED>25×3-30=45,
可知,點(diǎn)P在以QE=40為直徑的圓的外部,故∠EPQ不會是直角.由∠PEQ<∠DEQ,可知∠PEQ一定是銳角.對于∠PQE,
∠PQE≤∠CQE,只有當(dāng)點(diǎn)P與C重合,即t=35時(shí),如圖4,∠PQE=90°,△PQE為直角三角形.
解答:解:(1)t=(50+75+50)÷5=35(秒)時(shí),點(diǎn)P到達(dá)終點(diǎn)C.(1分)
此時(shí),QC=35×3=105,
∴BQ的長為135-105=30.(2分)

(2)如圖1,若PQ∥DC,
又∵AD∥BC,
∴四邊形PQCD為平行四邊形,
∴PD=QC,
由QC=3t,BA+AP=5t
得50+75-5t=3t,
解得t=
經(jīng)檢驗(yàn),當(dāng)t=時(shí),有PQ∥DC.(4分)

(3)①當(dāng)點(diǎn)E在CD上運(yùn)動時(shí),如圖2.分別過點(diǎn)A、D
作AF⊥BC于點(diǎn)F,DH⊥BC于點(diǎn)H,則四邊形
ADHF為矩形,且△ABF≌△DCH,從而
FH=AD=75,于是BF=CH=30.
∴DH=AF=40.
又∵QC=3t,
從而QE=QC•tanC=3t•=4t.
(注:用相似三角形求解亦可)
∴S=S△QCE=QE•QC=6t2;(6分)
②當(dāng)點(diǎn)E在DA上運(yùn)動時(shí),如圖1.過點(diǎn)D作DH⊥BC于點(diǎn)H,由①知DH=40,CH=30,又QC=3t,從而ED=QH=QC-CH=3t-30.
∴S=S梯形QCDE=(ED+QC)DH=120t-600.(8分)

(4)△PQE能成為直角三角形.(9分)
當(dāng)△PQE為直角三角形時(shí),t的取值范圍是0<t≤25且t≠或t=35.(12分)根據(jù)全等三角形的性質(zhì)
(注:(4)問中沒有答出t≠或t=35者各扣(1),其余寫法酌情給分)
下面是第(4)問的解法,僅供教師參考:
①當(dāng)點(diǎn)P在BA(包括點(diǎn)A)上,即0<t≤10時(shí),如圖2.
過點(diǎn)P作PG⊥BC于點(diǎn)G,則PG=PB•sinB=4t,
又有QE=4t=PG,易得四邊形PGQE為矩形,此時(shí)△PQE總能成為直角三角形.
②當(dāng)點(diǎn)P、E都在AD(不包括點(diǎn)A但包括點(diǎn)D)上,即10<t≤25時(shí),如圖1.
由QK⊥BC和AD∥BC可知,此時(shí),△PQE為直角三角形,但點(diǎn)P、E不能重合,
即5t-50+3t-30≠75,解得t≠
③當(dāng)點(diǎn)P在DC上(不包括點(diǎn)D但包括點(diǎn)C),
即25<t≤35時(shí),如圖3.由ED>25×3-30=45,
可知,點(diǎn)P在以QE=40為直徑的圓的外部,故
∠EPQ不會是直角.
由∠PEQ<∠DEQ,可知∠PEQ一定是銳角.
對于∠PQE,∠PQE≤∠CQE,只有當(dāng)點(diǎn)P與C
重合,即t=35時(shí),如圖4,∠PQE=90°,△PQE
為直角三角形.
綜上所述,當(dāng)△PQE為直角三角形時(shí),t的取值范圍是0<t≤25且t≠或t=35.
點(diǎn)評:此題綜合性很強(qiáng),把圖形的變換放在梯形的背景中,利用等腰梯形的性質(zhì)結(jié)合已知條件探究圖形的變換,根據(jù)變換的圖形的性質(zhì)求出運(yùn)動時(shí)間.
練習(xí)冊系列答案
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(1)求該二次函數(shù)的表達(dá)式;
(2)寫出該拋物線的對稱軸及頂點(diǎn)坐標(biāo);
(3)點(diǎn)P(m,m)與點(diǎn)Q均在該函數(shù)圖象上(其中m>0),且這兩點(diǎn)關(guān)于拋物線的對稱軸對稱,求m的值及點(diǎn)Q到x軸的距離.

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