题目内容

【题目】已知:如图,在矩形ABCD中,AC是对角线,AB=4cm,BC=3cm.点P从点A出发,沿AC方向匀速运动,速度为1cm/s,同时,点Q从点B出发,沿BA方向匀

逨运动,速度为1cm/s,过点P作PM⊥AD于点M,连接PQ,设运动时间为t(s)

(0<t<4).解答下列问题:

(1)当t为何值时,四边形PQAM是矩形?

(2)是否存在某一时刻t,使S四边形PQAM=S矩形ABCD?若存在,求出t的值;若不存在,请说明理由.

(3)当t为何值时,△APQ与△ABC相似?

【答案】(1)当t为2时,四边形PQAM是矩形.

(2)存在t=2,使S四边形PQAM=S矩形ABCD.

(3)当t=2或1时,△APQ与△ABC相似.

【解析】

试题分析:(1)首先根据四边形ABCD是矩形,求出AC的长度是多少;然后根据相似三角形判定的方法,判断出△APQ∽△ACB,即可推得,据此求出t的值是多少即可.

(2)存在t=2,使S四边形PQAM=S矩形ABCD.首先根据四边形ABCD是矩形,求出S矩形ABCD的值是多少;然后分别求出△APM、△APQ的面积各是多少,再根据S四边形PQAM=S矩形ABCD,求出t的值是多少即可.

(3)当t=2或1时,△APQ与△ABC相似.根据题意,分两种情况讨论:①当∠AQP=90°时,△APQ与△ABC相似;②当∠APQ=90°时,△APQ与△ABC相似;求出当t为何值时,△APQ与△ABC相似即可.

解:(1)如图1,,

∵四边形ABCD是矩形,

∴AC===5,

∵四边形PQAM是矩形,

∴PQ⊥AB,

又∵CB⊥AB,

∴PQ∥CB,

∴△APQ∽△ACB,

∴,

即,

解得t=2,

∴当t为2时,四边形PQAM是矩形.

(2)存在t=2,使S四边形PQAM=S矩形ABCD.

如图2,,

∵四边形ABCD是矩形,

∴S矩形ABCD=ABBC=4×3=12,

∵PM⊥AD,CD⊥AD,

∴PM∥CD,

∴△APM∽△ACD,

∴,

即,

解得AM=,PM=t,

∴S△APM=AMPM=×=t2.

∵sin∠PAQ==,

∴S△APQ=APAQsin∠PAQ=t(4﹣t)×=t(4﹣t),

∵S四边形PQAM=S矩形ABCD,

∴t2+t(4﹣t)=×,

整理,可得

t2﹣20t+36=0

解得t=2或t=18(舍去),

∴存在t=2,使S四边形PQAM=S矩形ABCD.

(3)当t=2或1时,△APQ与△ABC相似.

①由(1),可得

当t=2时,∠AQP=90°,PQ∥CB,△APQ与△ABC相似.

②如图3,,

当∠APQ=90°时,△APQ与△ABC相似,

∵tan∠PAQ==,

∴,

即,

∴PQ=t,

∵BQ=t,

∴AQ=4﹣t,

在Rt△APQ中,

∵AP2+PQ2=AQ2,

∴,

解得t=1或t=﹣16(舍去).

综上,可得

当t=2或1时,△APQ与△ABC相似.

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