题目内容

【题目】如图,在矩形ABCD中,AB=6cm,AD=8cm,点P从点B出发,沿对角线BD向点D匀速运动,速度为4cm/s,过点P作PQ⊥BD交BC于点Q,以PQ为一边作正方形PQMN,使得点N落在射线PD上,点O从点D出发,沿DC向点C匀速运动,速度为3m/s,以O为圆心,0.8cm为半径作⊙O,点P与点O同时出发,设它们的运动时间为t(单位:s)(0<t<).

(1)如图1,连接DQ平分∠BDC时,t的值为 ;

(2)如图2,连接CM,若△CMQ是以CQ为底的等腰三角形,求t的值;

(3)请你继续进行探究,并解答下列问题:

①证明:在运动过程中,点O始终在QM所在直线的左侧;

②如图3,在运动过程中,当QM与⊙O相切时,求t的值;并判断此时PM与⊙O是否也相切?说明理由.

【答案】见解析

【解析】试题分析:本题考查圆综合题、正方形的性质、相似三角形的判定和性质、切线的判定和性质、勾股定理、角平分线的性质等知识,利用相似三角形的性质构建方程,最后一个问题利用反证法证明解题.

(1)先利用△PBQ∽△CBD求出PQ、BQ,再根据角平分线性质,列出方程解决问题.

(2)由△QTM∽△BCD,得列出方程即可解决.

(3)①如图2中,由此QM交CD于E,求出DE、DO利用差值比较即可解决问题.

②如图3中,由①可知⊙O只有在左侧与直线QM相切于点H,QM与CD交于点E.由△OHE∽△BCD,得,列出方程即可解决问题.利用反证法证明直线PM不可能由⊙O相切.

(1)解:如图1中,∵四边形ABCD是矩形,

∴∠A=∠C=∠ADC=∠ABC=90°,AB=CD=6.AD=BC=8,

∴,

∵PQ⊥BD,

∴∠BPQ=90°=∠C,

∵∠PBQ=∠DBC,

∴△PBQ∽△CBD,

∴,

∴,

∴PQ=3t,BQ=5t,

∵DQ平分∠BDC,QP⊥DB,QC⊥DC,

∴QP=QC,

∴3t=8-5t,

∴t=1,

故答案为:1.

(2)解:如图2中,作MT⊥BC于T.

∵MC=MQ,MT⊥CQ,

∴TC=TQ,

由(1)可知TQ=(8-5t),QM=3t,

∵MQ∥BD,

∴∠MQT=∠DBC,

∵∠MTQ=∠BCD=90°,

∴△QTM∽△BCD,

∴,

∴,

∴t=(s),

∴t=s时,△CMQ是以CQ为底的等腰三角形.

(3)①证明:如图2中,由此QM交CD于E,

∵EQ∥BD,

∴,

∴EC=(8-5t),ED=DC-EC=6-(8-5t)=t,

∵DO=3t,

∴DE-DO=t-3t=t>0,

∴点O在直线QM左侧.

②解:如图3中,由①可知⊙O只有在左侧与直线QM相切于点H,QM与CD交于点E.

∵EC=(8-5t),DO=3t,

∴OE=6-3t-(8-5t)=t,

∵OH⊥MQ,

∴∠OHE=90°,

∵∠HEO=∠CEQ,

∴∠HOE=∠CQE=∠CBD,

∵∠OHE=∠C=90°,

∴△OHE∽△BCD,

∴,

∴,

∴t=.

∴t=s时,⊙O与直线QM相切.

连接PM,假设PM与⊙O相切,则∠OMH=PMQ=22.5°,

在MH上取一点F,使得MF=FO,则∠FMO=∠FOM=22.5°,

∴∠OFH=∠FOH=45°,

∴OH=FH=,FO=FM=,

∴MH=(+1),

由得到HE=,

由得到EQ=,

∴MH=MQ-HE-EQ=4--=,

∴(+1)≠,矛盾,

∴假设不成立.

∴直线PM与⊙O不相切.

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