Question

如图，在△ABC中，∠A=90°，AB=2cm，AC=4cm．动点P从点A出发，沿AB方向以1cm/s的速度向点B运动，动点Q从点B同时出发，沿BA方向以1cm/s的速度向点A运动．当点P到达点B时，P，Q两点同时停止运动，以AP为一边向上作正方形APDE，过点Q作QF∥BC，交AC于点F．设点P的运动时间为ts，正方形和梯形重合部分的面积为Scm²．

（1）当t=　_________　s时，点P与点Q重合；

（2）当t=　_________　s时，点D在QF上；

（3）当点P在Q，B两点之间（不包括Q，B两点）时，求S与t之间的函数关系式．

 

Answer 1

【答案】

（1）1    （2）     （3）

【解析】

试题分析：（1）当点P与点Q重合时，AP=BQ=t，且AP+BQ=AB=2，

∴t+t=2，解得t=1s，

故填空答案：1．

（2）当点D在QF上时，如答图1所示，此时AP=BQ=t．

∵QF∥BC，APDE为正方形，∴△PQD∽△ABC，

∴DP：PQ=AC：AB=2，则PQ=DP=AP=t．

由AP+PQ+BQ=AB=2，得t+t+t=2，解得：t=．

故填空答案：．

（3）当P、Q重合时，由（1）知，此时t=1；

当D点在BC上时，如答图2所示，此时AP=BQ=t，BP=t，求得t=s，进一步分析可知此时点E与点F重合；

当点P到达B点时，此时t=2．

因此当P点在Q，B两点之间（不包括Q，B两点）时，其运动过程可分析如下：

①当1＜t≤时，如答图3所示，此时重合部分为梯形PDGQ．

此时AP=BQ=t，∴AQ=2﹣t，PQ=AP﹣AQ=2t﹣2；

易知△ABC∽△AQF，可得AF=2AQ，EF=2EG．

∴EF=AF﹣AE=2（2﹣t）﹣t=4﹣3t，EG=EF=2﹣t，

∴DG=DE﹣EG=t﹣（2﹣t）=t﹣2．

S=S_梯形PDGQ=（PQ+DG）?PD=[（2t﹣2）+（t﹣2）]?t=t²﹣2t；

②当＜t＜2时，如答图4所示，此时重合部分为一个多边形．

此时AP=BQ=t，∴AQ=PB=2﹣t，

易知△ABC∽△AQF∽△PBM∽△DNM，可得AF=2AQ，PM=2PB，DM=2DN，

∴AF=4﹣2t，PM=4﹣2t．

又DM=DP﹣PM=t﹣（4﹣2t）=3t﹣4，∴DN=（3t﹣4）．

S=S_{正方形APDE}﹣S_△AQF﹣S_△DMN=AP²﹣AQ?AF﹣DN?DM

=t²﹣（2﹣t）（4﹣2t）﹣×（3t﹣4）×（3t﹣4）

=﹣t²+10t﹣8．

综上所述，当点P在Q，B两点之间（不包括Q，B两点）时，S与t之间的函数关系式为：

S=．

考点：相似形综合题；勾股定理；正方形的性质；相似三角形的判定与性质．

点评：本题是运动型综合题，涉及到动点与动线问题．第（1）（2）问均涉及动点问题，列方程即可求出t的值；第（3）问涉及动线问题，是本题难点所在，首先要正确分析动线运动过程，然后再正确计算其对应的面积S．本题难度较大，需要同学们具备良好的空间想象能力和较强的逻辑推理能力．