题目内容

4.如图,在四边形ABCD中,AD∥BC,∠BCD=30°,BC=26cm,CD=8cm,AD=16cm,动点P从点B出发,沿射线BC的方向以每秒3cm的速度运动到C点返回,动点Q从点A出发,在线段AD上以每秒1cm的速度向D运动,点P、Q分别从点B、A同时出发,当点Q运动到点D时,点P随之停止运动,设运动时间为t(秒)
(1)当t为何值时(0<t<$\frac{26}{3}$),四边形PQDC是平行四边形?
(2)当t为何值时,以C、D、Q、P为顶点的四边形面积等于36cm2?
(3)是否存在点P,使△PCD是直角三角形?若存在,请求出所有满足条件的t的值,如不存在,请说明理由

分析 (1)根据运动得出PC=26-3t,DQ=16-t,进而用平行四边形的对边相等建立方程求解即可;
(2)先求出梯形的高DH,再分两种情况用梯形的面积建立方程求解即可;
(3)分点P是从点B向点C运动的过程中和点P到达点C返回点B时,每种情况又分点D为直角顶点和点P为直角顶点,用勾股定理即可得出结论.

解答 解:(1)由运动知,BP=3t,AQ=t,
∵BC=26cm,AD=16cm,
∴PC=26-3t,DQ=16-t,
∵四边形PQDC是平行四边形,且AD∥BC,
∴PC=DQ,
∴26-3t=16-t,
∴t=5,
即:t=5秒时,四边形PQDC是平行四边形;
(2)过点D作DH⊥BC,
在Rt△CDH中,∠BCD=30°,CD=8,
∴DH=4,CH=4$\sqrt{3}$,
如图,①当点P是从点B向点C运动,
由(1)知,PC=26-3t,DQ=16-t,
∵以C、D、Q、P为顶点的四边形面积等于36cm2,
∴S四边形CDQP=$\frac{1}{2}$(DQ+CP)×DH=$\frac{1}{2}$(16-t+26-3t)×4=36,
∴t=6,②当点P是从点C返回点B时,
由运动知,DQ=16-t,CP=3t-26,
∵以C、D、Q、P为顶点的四边形面积等于36cm2,
∴S四边形CDQP=$\frac{1}{2}$(DQ+CP)×DH=$\frac{1}{2}$(16-t+3t-26)×4=36,
∴t=14,∴当t为6秒或14秒时,以C、D、Q、P为顶点的四边形面积等于36cm2;
(3)①当点P从点B向点C运动时,
∵△PCD是直角三角形,
Ⅰ、点D是直角顶点,如图2,
在Rt△CDP中,∠BCD=30°,CD=8,
∴cos30°=$\frac{CD}{CP}$,
∴CP=$\frac{CD}{cos30°}$=$\frac{16\sqrt{3}}{3}$,
∴26-3t=$\frac{16\sqrt{3}}{3}$,
∴t=$\frac{26}{3}-\frac{16\sqrt{3}}{9}$,
Ⅱ、当点P为直角顶点时,如图3,
在Rt△CPD中,∠BCD=30°,CD=8,
∴CP=4$\sqrt{3}$,
∴26-3t=4$\sqrt{3}$,
∴t=$\frac{26}{3}-\frac{4\sqrt{3}}{3}$,
②当点P是从点C返回点B时,
Ⅰ、当点D为直角顶点时,CP=3t-26=$\frac{16\sqrt{3}}{3}$,
∴t=$\frac{26}{3}+\frac{16\sqrt{3}}{9}$,
Ⅱ、当点P为直角顶点时,CP=3t-26=4$\sqrt{3}$,
∴t=$\frac{26}{3}+\frac{4\sqrt{3}}{3}$.
即:△PCD是直角三角形时,t的值为$\frac{26}{3}-\frac{16\sqrt{3}}{9}$或$\frac{26}{3}-\frac{4\sqrt{3}}{3}$或$\frac{26}{3}+\frac{4\sqrt{3}}{3}$或$\frac{26}{3}+\frac{16\sqrt{3}}{9}$.

点评 此题是四边形综合题,主要考查了直角三角形的性质,勾股定理,梯形的面积公式,用方程的思想是解本题的关键,是一道中等难度的中考常考题.

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