如图1,菱形ABCD中,∠A=60°,点P从A出发,以2cm/s的速度沿边AB、BC、CD匀速运动到D终止,点Q从A与P同时出发,沿边AD匀速运动到D终止,设点P运动

发布时间:2020-08-12 07:33:38

如图1,菱形ABCD中,∠A=60°,点P从A出发,以2cm/s的速度沿边AB、BC、CD匀速运动到D终止,点Q从A与P同时出发,沿边AD匀速运动到D终止,设点P运动的时间为t(s).△APQ的面积S(cm2)与t(s)之间函数关系的图象由图2中的曲线段OE与线段EF、FG给出.
(1)求点Q运动的速度;
(2)求图2中线段FG的函数关系式;
(3)问:是否存在这样的t,使PQ将菱形ABCD的面积恰好分成1:5的两部分?若存在,求出这样的t的值;若不存在,请说明理由.

网友回答

解:(1)由题意,可知题图2中点E表示点P运动至点B时的情形,所用时间为3s,则菱形的边长AB=2×3=6cm.
此时如答图1所示:

AQ边上的高h=AB?sin60°=6×=cm,
S=S△APQ=AQ?h=AQ×=,解得AQ=3cm,
∴点Q的运动速度为:3÷3=1cm/s.

(2)由题意,可知题图2中FG段表示点P在线段CD上运动时的情形.如答图2所示:

点Q运动至点D所需时间为:6÷1=6s,点P运动至点C所需时间为12÷2=6s,至终点D所需时间为18÷2=9s.
因此在FG段内,点Q运动至点D停止运动,点P在线段CD上继续运动,且时间t的取值范围为:6≤t≤9.
过点P作PE⊥AD交AD的延长线于点E,则PE=PD?sin60°=(18-2t)×=t+.
S=S△APQ=AD?PE=×6×(t+)=t+,
∴FG段的函数表达式为:S=t+(6≤t≤9).

(3)菱形ABCD的面积为:6×6×sin60°=.
当点P在AB上运动时,PQ将菱形ABCD分成△APQ和五边形PBCDQ两部分,如答图3所示.
此时△APQ的面积S=AQ?AP?sin60°=t?2t×=t2,
根据题意,得t2=×,
解得t=s;

当点P在BC上运动时,PQ将菱形分为梯形ABPQ和梯形PCDQ两部分,如答图4所示.
此时,有S梯形ABPQ=S菱形ABCD,即(2t-6+t)×6×=×,
解得t=s.
∴存在t=和t=,使PQ将菱形ABCD的面积恰好分成1:5的两部分.
解析分析:(1)根据函数图象中E点所代表的实际意义求解.E点表示点P运动到与点B重合时的情形,运动时间为3s,可得AB=6cm;再由S△APQ=,可求得AQ的长度,进而得到点Q的运动速度;
(2)函数图象中线段FG,表示点Q运动至终点D之后停止运动,而点P在线段CD上继续运动的情形.如答图2所示,求出S的表达式,并确定t的取值范围;
(3)当点P在AB上运动时,PQ将菱形ABCD分成△APQ和五边形PBCDQ两部分,如答图3所示,求出t的值;
当点P在BC上运动时,PQ将菱形分为梯形ABPQ和梯形PCDQ两部分,如答图4所示,求出t的值.

点评:本题是运动型综合题,考查了动点问题的函数图象、菱形的性质、解直角三角形、图形面积等知识点.解题关键是深刻理解动点的函数图象,了解图象中关键点所代表的实际意义,理解动点的完整运动过程.
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