题目内容

【题目】问题探究.

如图,在平面直角坐标系中,A(08),C(60),以OAC为顶点作矩形OABC,动点P从点A出发,沿AO4个单位每秒的速度向O运动;同时动点Q从点O出发沿OC3个单位每秒的速度向C运动.设运动时间为t,当动点PQ中的任何一个点到达终点后,两点同时停止运动.连接PQ

(情景导入)当t1时,求出直线PQ的解析式.

(深入探究)①连接AC,若△POQ与△AOC相似,求出t的值.

②如图,取PQ的中点M,以QM为半径向右侧作半圆M,直接写出半圆M的面积的最小值,并直接写出此时t的值.

(拓展延伸)如图,过点A作半圆M的切线,交直线BC于点H,于半圆M切于点N

①在PQ的整个运动过程中,点H的运动路径为   

②若固定点H(62)不动,则在整个运动过程中,半圆M能否与梯形AOCH相切?若能,求出此时t的值;若不能,请证明.

【答案】【情景导入】y=﹣x4;【深入探究】①1;②;【拓展延伸】①;②能,t0t2t

【解析】

【情景导入】

t1时,点PQ的坐标分别为:(04)、(30),将点PQ的坐标代入一次函数表达式即可求解;

【深入】

①如下图,tanACO,△POQ与△AOC相似,则tanPQO,即可求解;

Sπ×(PM2×[(2+(42t2]=16t16),即可求解;

【拓展】

①当t0时,点H与点B重合;当t2时,运动结束,设直线AH与半圆切于点N,则HQNH,则ANAO8,设HQNHa,则BH8aAH8a,在△ABH中,由勾股定理得:AH2AB2BH2,即(8a262+(8a2,即可求解;

②(Ⅰ)当t0时,点PQ分别与点AO重合,则半圆MCO相切;

(Ⅱ)当t2时,由①知,半圆MBC相切;

(Ⅲ)当半圆M与直线AH相切时,则PMMN,即(2+(42t2=(x2+(x2t42,即可求解.

解:【情景导入】当t1时,点PQ的坐标分别为:(04)、(30),

将点PQ的坐标代入一次函数表达式:ykxb得:,解得:

故直线PQ的表达式为:y=﹣x4

【深入探究】

PQM的坐标分别为:(084t)、(3t0)、(42t),

①如下图,tanACO

POQ与△AOC相似,

tanPQO

解得:t1

Sπ×(PM2×[(2+(42t2]=16t16),

0

S有最小值为,此时t

【拓展延伸】

①当t0时,点H与点B重合;

t2时,运动结束,点H的位置如下图所示,

设直线AH与半圆切于点N,则HQNH,则ANAO8

HQNHa,则BH8aAH8a

在△ABH中,由勾股定理得:AH2AB2BH2

即(8a262+(8a2,解得:aHQ

则点H运动的路径为BH8

故答案为:

②(Ⅰ)当t0时,点PQ分别与点AO重合,则半圆MCO相切;

(Ⅱ)当t2时,由①知,半圆MBC相切;

(Ⅲ)当半圆M与直线AH相切时,如下图,设切点为N

由点AH的坐标得,直线AH的表达式为:y=﹣x8

设点N(x8x),而点PQM的坐标分别为:(084t)、(3t0)、(42t),

PMMN,即(2+(42t2=(x2+(x2t42

整理得:2x2﹣(7t8x32t0

由题意得:△=(7t828×32t0

49t2144t640

解得:t(不合题意的值已舍去);

综上,t0t2t

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