题目内容

如图,在平面直角坐标系中,动点P从点A(0,10)出发,以3个单位/秒的速度沿y轴向点O匀速运动,动点Q从点B(5,0)同时出发,以1单位/秒的速度沿x轴向点O匀速运动,当其中一个点到达终点时,另一点也停止运动.设运动的时间为t秒.以P、Q为圆心作⊙P和⊙Q,且⊙P和⊙Q的半径分别为4和1.
(1)若⊙P与Rt△AOB的一边相切,求此时动点P的坐标;
(2)若⊙P与线段AB有两个公共点,求t的取值范围;
(3)是否存在某一时刻t,使⊙Q与Rt△AOB的边AB相切?若存在,求出t的值;若不存在,请说明理由.
考点:圆的综合题
专题:综合题
分析:(1)①若⊙P与AB相切于点H,连接PH,如图1①,易证△AHP∽△AOB,根据相似三角形的性质就可求出t的值,就可得到点P的坐标;若⊙P与OB相切于点O,如图1②,容易求出OP的值,就可得到点P的坐标.
(2)若⊙P与线段AB有两个公共点,过点P作PH⊥AB于点H,如图2,根据相似三角形的性质可得到PH的长(用t的代数式表示),由⊙P与线段AB有两个公共点可得AP≥4且PH<4,由此就可求出t的取值范围.
(3)若⊙Q与Rt△AOB的边AB相切于点G,连接QG,如图3,根据相似三角形的性质可求出t的值.
解答:解:(1)①若⊙P与AB相切于点H,连接PH,如图1①,

则PH⊥AB于点H.
∵A(0,10)即OA=10,B(5,0)即OB=5,∠AOB=90°,
∴AB=
OA2+OB2
=
100+25
=5
5
.
∵∠AHP=∠AOB=90°,∠PAH=∠BAO,
∴△AHP∽△AOB,
∴
PH
OB
=
AP
AB
.
∵PH=4,AP=3t,
∴
4
5
=
3t
5
5
,∴t=
4
5
3
.
此时OP=OA-AP=10-4
5
,点P的坐标为(0,10-4
5
).
②若⊙P与OB相切于点O,如图1②,

则有OP=4,点P的坐标为(0,4).
综上所述:当⊙P与Rt△AOB的一边相切时,点P的坐标为为(0,10-4
5
),(0,4).

(2)若⊙P与线段AB有两个公共点,过点P作PH⊥AB于点H,如图2,

∵A(0,10)即OA=10,B(5,0)即OB=5,∠AOB=90°,
∴AB=
OA2+OB2
=
100+25
=5
5
.
∵∠AHP=∠AOB=90°,∠PAH=∠BAO,
∴△AHP∽△AOB,
∴
PH
OB
=
AP
AB
,∴
PH
5
=
3t
5
5
,
∴PH=
3
5
5
t.
∵⊙P与线段AB有两个公共点,
∴
3t≥4
3
5
5
t<4
,
解得:
4
3
≤t<
4
5
3
.
∴当⊙P与线段AB有两个公共点时,t的取值范围为
4
3
≤t<
4
5
3
.

(3)若⊙Q与Rt△AOB的边AB相切于点G,连接QG,如图3,

则有QG⊥AB.
∵∠QGB=∠AOB=90°,∠GBQ=∠OBA,
∴△BGQ∽△BOA,
∴
QG
AO
=
QB
AB
,
∴
1
10
=
t
5
5
,
∴t=
5
2
.
此时
5
2
<
10
3
,符合要求.
∴当t=
5
2
时,⊙Q与Rt△AOB的边AB相切.
点评:本题主要考查了切线的性质、相似三角形的判定与性质、勾股定理、解不等式组等知识,运用相似三角形的性质是解决本题的关键.
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