题目内容

【题目】如图,形如三角板的ABC中,∠ACB=90°,∠ABC=45°,BC=12cm,形如矩形量角器的半圆O的直径DE=12cm,矩形DEFG的宽EF=6cm,矩形量角器以2cm/s的速度从左向右运动,在运动过程中,点D、E始终在BC所在的直线上,设运动时间为x(s),矩形量角器和ABC的重叠部分的面积为S(cm2).当x=0(s)时,点E与点C重合.(图(3)、图(4)、图(5)供操作用).

(1)当x=3时,如图(2),求S, 当x=6时,求S,当x=9时,求S;(直接写结果)

(2)当3<x<6时,求S关于x的函数关系式;

(3)当6<x<9时,求S关于x的函数关系式;

(4)当x为何值时, ABC的斜边所在的直线与半圆O所在的圆相切?

【答案】(1)36(cm2),54(cm2),18(cm2);
(2)当3<x<6时,S=-2x2+24x-18;

(3)当6<x<9时,S=﹣12x+126;

(4)当x等于(9-3)秒或(9+3)秒时,△ABC的斜边所在的直线与半圆O所在的圆相切.

【解析】

(1)当x=3时,如图2根据矩形的面积公式求得S即可;当x=6时,如图3根据梯形的面积公式求得S即可;当x=9时,如图4根据三角形的面积公式求得S即可;

(2)如图5,设矩形DEFG与斜边AB的交点分别为N、H,与直角边AC的交点为M,根据S=S△ABC﹣S△AMN﹣S△BHE,将各边长用含x的式子表示,然后整理即可得到答案;

(3)如图6,设矩形DEFG与斜边AB的交点为M,延长FG交AC于点H,根据S=S△ABC﹣S△AHM﹣S矩形HCDG,将各边长用含x的式子表示,然后整理即可得到答案;

(4)如图7,图8,分两种情况,根据圆的半径长为6cm,利用勾股定理求得OB的长,即可得到x的值.

解:(1)当x=3时,CE=6cm,

如图2所示,

则S=CE·EF=6×6=36(cm2),

当x=6时,CE=12cm,

如图3所示,

∵DG=6cm,AD=12cm,且DQ∥BC,

∴GQ是△ABC的中位线,

则S=(GQ+CE)·GD=(6+12)×6=54(cm2);

当x=9时,CE=18cm,

如图4所示,

S=OD·GD=×6×6=18(cm2);

故答案为:36 cm2,54 cm2,18 cm2;

(2)如图5,设矩形DEFG与斜边AB的交点分别为N、H,与直角边AC的交点为M,

根据题意得:BE=12-2x,AM=12-6=6,

∴S=S△ABC﹣S△AMN﹣S△BHE=×12×12﹣×6×6﹣×(12-2x)2

=﹣2x2+24x-18,

故当3<x<6时,S=﹣2x2+24x﹣18;

(3)如图6,设矩形DEFG与斜边AB的交点为M,延长FG交AC于点H,

根据题意得:AH=12-6=6,HG=2x-12,

∴S=S△ABC﹣S△AHM﹣S矩形HCDG

=×12×12-×6×6-×6×(2x-12)

=﹣12x+126,

故当6<x<9时,S=﹣12x+126;

(4)①如图7,过点O作OD′⊥AB于点D′,

由题意得OD′=6,

∵∠ABC=45°,∠OD′B=90°,

∴OB=,

∴x==9﹣3(秒);

②如图8,过点O作OE′⊥AB,交AB的延长线于点E′,

由题意得OE′=6,

∵∠OBE′=45°,∠OE′B=90°,

∴OB=,

∴x==9+3(秒);

故当x等于(9﹣3)秒或(9+3)秒时,△ABC的斜边所在的直线与半圆O所在的圆相切.

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