(2007•河北)如圖,在等腰梯形ABCD中,AD∥BC,AB=DC=50,AD=75,BC=135.點P從點B出發(fā)沿折線段BA-AD-DC以每秒5個單位長的速度向點C勻速運動;點Q從點C出發(fā)沿線段CB方向以每秒3個單位長的速度勻速運動,過點Q向上作射線QK⊥BC,交折線段CD-DA-AB于點E.點P、Q同時開始運動,當點P與點C重合時停止運動,點Q也隨之停止.設(shè)點P、Q運動的時間是t秒(t>0).
(1)當點P到達終點C時,求t的值,并指出此時BQ的長;
(2)當點P運動到AD上時,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E運動到CD、DA上時,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當點E在CD上運動時,如圖2分別過點A、D作AF⊥BC于點F,DH⊥BC于點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當點E在DA上運動時,如圖1.過點D作DH⊥BC于點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當點P在BA(包括點A)上,即0<t≤10時,如圖2.過點P作PG⊥BC于點G,則PG=PB•sinB=4t,又有QE=4t=PG,易得四邊形PGQE為矩形,此時△PQE總能成為直角三角形
②當點P、E都在AD(不包括點A但包括點D)上,即10<t≤25時,如圖1.由QK⊥BC和AD∥BC可知,此時,△PQE為直角三角形,但點P、E不能重合,即5t-50+3t-30≠75,解得t≠
③當點P在DC上(不包括點D但包括點C),即25<t≤35時,如圖3.由ED>25×3-30=45,
可知,點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,只有當點P與C重合,即t=35時,如圖4,∠PQE=90°,△PQE為直角三角形.
解答:解:(1)t=(50+75+50)÷5=35(秒)時,點P到達終點C.(1分)
此時,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,當t=時,有PQ∥DC.(4分)

(3)①當點E在CD上運動時,如圖2.分別過點A、D
作AF⊥BC于點F,DH⊥BC于點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當點E在DA上運動時,如圖1.過點D作DH⊥BC于點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△PQE為直角三角形時,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當點P在BA(包括點A)上,即0<t≤10時,如圖2.
過點P作PG⊥BC于點G,則PG=PB•sinB=4t,
又有QE=4t=PG,易得四邊形PGQE為矩形,此時△PQE總能成為直角三角形.
②當點P、E都在AD(不包括點A但包括點D)上,即10<t≤25時,如圖1.
由QK⊥BC和AD∥BC可知,此時,△PQE為直角三角形,但點P、E不能重合,
即5t-50+3t-30≠75,解得t≠
③當點P在DC上(不包括點D但包括點C),
即25<t≤35時,如圖3.由ED>25×3-30=45,
可知,點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,只有當點P與C
重合,即t=35時,如圖4,∠PQE=90°,△PQE
為直角三角形.
綜上所述,當△PQE為直角三角形時,t的取值范圍是0<t≤25且t≠或t=35.
點評:此題綜合性很強,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)求出運動時間.
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