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第1章 一元二次方程
1.4 第3课时 动态几何问题
知识点 1 三角形中的动点问题
1.教材“问题6”变式如图1-4-7,在△ABC中,AC=50 m,BC=40 m,∠C=90°,点P从点A开始沿AC边向点C以2 m/s的速度匀速移动,同时,另一点Q由点C开始以3 m/s的速度沿着射线CB匀速移动,当△PCQ的面积等于300 m2时,运动时间为( )
A.5秒 B.20秒
C.5秒或20秒 D.不确定
图1-4-7
图1-4-8
2.如图1-4- 8,在Rt△ABC中,∠BAC=90°,AB=AC=16 cm,AD为BC边上的高,动点P从点A出发,沿A→D的方向以 cm/s的速度向点D运动,四边形PDFE为矩形,其中点E在AC上,点F在BC上.设△ABP的面积为S1,矩形PDFE的面积为S2,运动的时间为t s,则t=________时,S1=2S2.
3.如图1-4-9,在△ABC中,∠C=90°,AC=8 cm,AB=10 cm,点P,Q同时由A,C两点出发,分别沿AC,CB方向向点C,B移动,它们的速度都是1 cm/s,经过几秒,P,Q两点相距2 cm?并求此时△PCQ的面积.
图1-4-9
知识点 2 矩形中的动点问题
4.如图1-4-10,在矩形ABCD中,AB=16 cm,AD=6 cm,
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图1-4-10
动点P,Q分别从点A,C同时出发,点P以2 cm/s的速度向点B移动,到达点B后停止运动,点Q以1 cm/s的速度向点D移动,到达点D后停止运动,P,Q两点出发后,经过________s,线段PQ的长是10 cm.
5.如图1-4-11,在矩形ABCD中,AB=6 cm,BC=8 cm,点E从点A出发,沿AB方向以1 cm/s的速度向点B移动,同时,点F从点B出发,沿BC方向以2 cm/s的速度向点C移动,当点F到达点C时,两点同时停止运动.经过几秒后△EBF的面积为5 cm2?
图1-4-11
6. [2016·兴化校级期末] 如图1-4-12,在矩形ABCD中,AB=6 cm,BC=12 cm,点P从点A出发沿AB边以1 cm/s的速度向点B移动;同时,点Q从点B出发沿BC边以2 cm/s的速度向点C移动,几秒钟后△DPQ的面积等于28 cm2?
图1-4-12
7.如图1-4-13,甲、乙两物体分别从正方形广场ABCD的顶点B,C同时出发,甲由点C向点D运动,乙由点B向点C运动,图中点F,E分别对应甲、乙某时刻的位置,甲的速度为1 km/min,乙的速度为2 km/min,当乙到达点C时,甲随之停止运动.若正方形广场的周长为40 km.
(1)几分钟后两物体相距2 km?
(2)△CEF的面积能否等于7 km2?请说明理由.
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图1-4-13
8.如图1-4-14所示,甲、乙两点分别从直径的两端点A,B沿顺时针、逆时针的方向同时沿圆周运动,甲运动的路程l(cm)与时间t(s)满足关系:l=t2+t(t≥0),乙以4 cm/s的速度匀速运动,半圆的长度为21 cm.
(1)甲运动4 s后的路程是________ cm;
(2)求甲、乙从开始运动到第一次相遇时,它们运动了多长时间.
图1-4-14
9.如图1-4-15所示,在平面直角坐标系中,四边形OACB为矩形,OA=3 cm,点C的坐标为(3,6),点P,Q分别从点O,A同时出发,若点P从点O沿OA向点A以1 cm/s的速度运动,点Q从点A沿AC以2 cm/s的速度运动,当点P运动到点A时停止运动,点Q也随之停止运动.
(1)经过多长时间,△PAQ的面积为2 cm2?
(2)△PAQ的面积能否达到3 cm2?
(3)经过多长时间,P,Q两点之间的距离为 cm?
图1-4-15
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10.如图1-4-16,在边长为12 cm的等边三角形ABC中,点P从点A开始沿AB边向点B以每秒1 cm的速度移动,点Q从点B开始沿BC边向点C以每秒2 cm的速度移动.若点P,Q分别从点A,B同时出发,其中任意一点到达目的地后,两点同时停止运动.
(1)经过6秒后,BP=________ cm,BQ=________ cm;
(2)经过几秒后,△BPQ是直角三角形?
(3)经过几秒后,△BPQ的面积为10 cm2?
图1-4-16
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详解详析
1.C [解析] 设运动时间为t s.由题意知AP=2t,CQ=3t,∴PC=50-2t.∵PC·CQ=300,∴(50-2t)·3t=300,解得t=20或5,∴当运动时间为20 s或5 s时,△PCQ的面积为300 m2.故选C.
2.6 [解析] ∵Rt△ABC中,∠BAC=90°,AB=AC=16 cm,AD为BC边上的高,∴AD=BD=CD=8 cm.又∵AP=t cm,∴S1=AP·BD=×t×8 =8t(cm2),PD=(8 -t )cm.易知∠PAE=∠PEA=45°,∴PE=AP=t cm,∴S2=PD·PE=[(8 -t)·t]cm2.∵S1=2S2,∴8t=2(8 -t)·t,解得t=6或0(舍去).故答案是6.
3.解:设经过x s,P,Q两点相距2 cm.
由题意,得(8-x)2+x2=(2)2,
解得x1=2,x2=6.
当x=2时,S△PCQ=×(8-2)×2=6(cm2);
当x=6时,S△PCQ=×(8-6)×6=6(cm2).
答:经过2 s或4 s,P,Q两点相距2 cm,此时△PCQ的面积为6 cm2.
4.8或 [解析] 连接PQ,过点Q作QM⊥AB于点M,设经过x s,线段PQ的长是10 cm.
∵点P以2 cm/s的速度向点B移动,点Q以1 cm/s的速度向点D移动,
∴PM=|16-3x|cm,QM=6 cm.
根据勾股定理,得|16-3x|2+62=102,
解得x1=8,x2=.
5.解:设经过t s后△EBF的面积为5 cm2,
则×2t×(6-t)=5,
整理,得t2-6t+5=0,解得t1=1,t2=5.
∵0<t≤4,∴t=5舍去.
答:经过1 s后△EBF的面积为5 cm2.
6.解:设x s后△DPQ的面积等于 28 cm2,则△DAP,△PBQ,△QCD的面积分别为×12x,×2x(6-x),×6×(12-2x).
根据题意,得6×12-×12x-×2x(6-x)-×6×(12-2x)=28,
即x2-6x+8=0,
解得x1=2,x2=4.
答:2 s或4 s后△DPQ的面积等于28 cm2.
7.解:(1)设x min后两车相距2 km.
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∵正方形广场的周长为40 km,
∴正方形广场的边长为10 km.
由甲运动到点F,乙运动到点E,可知FC=x,EC=10-2x,
在Rt△ECF中,x2+(10-2x)2=(2)2,
解得x1=2,x2=6.
当x=2时,FC=2,EC=10-4=6<10,符合题意;
当x=6时,FC=6,EC=10-12=-2<0,不符合题意,舍去.
答:2 min后,两物体相距2 km.
(2)△CEF的面积不能等于7 km2.理由如下:
设t min后△CEF的面积等于7 km2.
∵甲的速度为1 km/min,乙的速度为2 km/min,
∴CF=t,CE=10-2t,∴·t·(10-2t)=7,
整理,得t2-5t+7=0.
∵(-5)2-4×7<0,∴此方程无实数根,
∴△CEF的面积不能等于7 km2.
8.解:(1)当t=4时,
l=t2+t=8+6=14.
故答案为14.
(2)由图可知,甲、乙第一次相遇时走过的路程和为一个半圆的长度,
故t2+t+4t=21,
解得t=3或t=-14(不符合题意,舍去).
答:甲、乙从开始运动到第一次相遇时,它们运动了3 s.
9 解:(1)设经过x s,△PAQ的面积为2 cm2.
由题意,得(3-x)·2x=2,
解得x1=1,x2=2.
所以经过1 s或2 s,△PAQ的面积为2 cm2.
(2)设经过y s,△PAQ的面积为3 cm2.
由题意,得(3-y)·2y=3,
即y2-3y+3=0,
在此方程中b2-4ac=-3<0,
所以此方程没有实数根,
所以△PAQ的面积不能达到3 cm2.
(3)设经过t s,P,Q两点之间的距离为 cm,
则AP=(3-t)cm,AQ=2t cm.
由勾股定理,得(3-t)2+(2t)2=()2,
解得t1=2,t2=-(不符合题意,舍去).
所以经过2 s,P,Q两点之间的距离为 cm.
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10. (1)6 12
(2)设经过x秒后,△BPQ是直角三角形.
∵△ABC是等边三角形,
∴AB=BC=12 cm,∠A=∠B=∠C=60°.
由题意,知BP=(12-x)cm,BQ=2x cm.
①当∠PQB=90°时,∠BPQ=30°,
∴BP=2BQ,即12-x=2×2x,
∴x=.
②当∠QPB=90°时,∠PQB=30°,
∴BQ=2BP,∴2x=2(12-x),∴x=6.
即经过6秒或秒后,△BPQ是直角三角形.
(3)设经过y秒后,△BPQ的面积为10 cm2.如图,过点Q作QD⊥AB于点D,∴∠QDB=90°,∴∠DQB=30°,∴DB=BQ=y cm.
在Rt△DBQ中,由勾股定理,得DQ=y cm,
∴=10 ,解得y1=10,y2=2.
∵当y=10时,2y>12,故舍去,∴y=2.
答:经过2秒后,△BPQ的面积为10 cm2.
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