中考数学综合题专题动点综合型问题一专题解析.docx
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中考数学综合题专题动点综合型问题一专题解析
中考数学综合题专题【动点综合型问题一】专题解析
1.(北京模拟)已知抛物线y=-x2+2x+m-2与y轴交于点A(0,2m-7),与直线y=2x交于点B、C(B在C的右侧).
(1)求抛物线的解析式;
(2)设抛物线的顶点为E,在抛物线的对称轴上是否存在一点F,使得∠BFE=∠CFE,若存在,求出点F的坐标,若不存在,说明理由;
(3)动点P、Q同时从原点出发,分别以每秒个单位长度、每秒2个单位长度的速度沿射线OC运动,以PQ为斜边在直线BC的上方作直角三角形PMQ(直角边分别平行于坐标轴),设运动时间为t秒.若△PMQ与抛物线y=-x2+2x+m-2有公共点,求t的取值范围.
M
E
解:
(1)把点A(0,2m-7)代入y=-x2+2x+m-2,得m=5
∴抛物线的解析式为y=-x2+2x+3
(2)由解得
∴B(,2),C(-,-2)
∵y=-x2+2x+3=-(x-1)2+4
∴抛物线的对称轴为x=1
设F(1,y)
∵∠BFE=∠CFE,∴tan∠BFE=tan∠CFE
当点F在点B上方时,=
解得y=6,∴F(1,6)
M
当点F在点B下方时,=
解得y=6(舍去)
∴满足条件的点F的坐标是F(1,6)
(3)由题意,OP=t,OQ=2t,∴PQ=t
∵P、Q在直线直线y=2x上
∴设P(x,2x),则Q(2x,4x)(x<0)
∴=t,∴x=-t
∴P(-t,-2t),Q(-2t,-4t)
∴M(-2t,-2t)
当M(-2t,-2t)在抛物线上时,有-2t=-4t2-4t+3
解得t=(舍去负值)
当P(-t,-2t)在抛物线上时,有-2t=-t2-2t+3
解得t=(舍去负值)
∴t的取值范围是:
≤t≤
2.(北京模拟)在平面直角坐标系中,抛物线y1=ax2+3x+c经过原点及点A(1,2),与x轴相交于另一点B.
(1)求抛物线y1的解析式及B点坐标;
(2)若将抛物线y1以x=3为对称轴向右翻折后,得到一条新的抛物线y2,已知抛物线y2与x轴交于两点,其中右边的交点为C点.动点P从O点出发,沿线段OC向C点运动,过P点作x轴的垂线,交直线OA于D点,以PD为边在PD的右侧作正方形PDEF.
①当点E落在抛物线y1上时,求OP的长;
M
②若点P的运动速度为每秒1个单位长度,同时线段OC上另一点Q从C点出发向O点运动,速度为每秒2个单位长度,当Q点到达O点时P、Q两点停止运动.过Q点作x轴的垂线,与直线AC交于G点,以QG为边在QG的左侧作正方形QGMN.当这两个正方形分别有一条边恰好落在同一条直线上时,求t的值.(正方形在x轴上的边除外)
解:
(1)∵抛物线y1=ax2+3x+c经过原点及点A(1,2)
H
∴解得
∴抛物线y1的解析式为y1=-x2+3x
令y1=0,得-x2+3x=0,解得x1=0,x2=3
∴B(3,0)
(2)①由题意,可得C(6,0)
过A作AH⊥x轴于H,设OP=a
可得△ODP∽△OAH,∴==2
∴DP=2OP=2a
∵正方形PDEF,∴E(3a,2a)
∵E(3a,2a)在抛物线y1=-x2+3x上
∴2a=-9a2+9a,解得a1=0(舍去),a2=
∴OP的长为
②设直线AC的解析式为y=kx+b
G
∴解得k=-,b=
∴直线AC的解析式为y=-x+
G
由题意,OP=t,PF=2t,QC=2t,GQ=t
当EF与MN重合时,则OF+CN=6
∴3t+2t+t=6,∴t=
当EF与GQ重合时,则OF+QC=6
G
G
∴3t+2t=6,∴t=
当DP与MN重合时,则OP+CN=6
∴t+2t+t=6,∴t=
当DP与GQ重合时,则OP+CQ=6
∴t+2t=6,∴t=2
3.(北京模拟)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+4经过A(-3,0)、B(4,0)两点,且与y轴交于点C,点D在x轴的负半轴上,且BD=BC.动点P从点A出发,沿线段AB以每秒1个单位长度的速度向点B移动,同时动点Q从点C出发,沿线段CA以某一速度向点A移动.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)若经过t秒的移动,线段PQ被CD垂直平分,求此时t的值;
Q
(3)该抛物线的对称轴上是否存在一点M,使MQ+MA的值最小?
若存在,求出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
解:
(1)∵抛物线y=ax2+bx+4经过A(-3,0)、B(4,0)两点
Q
∴解得a=-,b=
∴所求抛物线的解析式为y=-x2+x+4
(2)连接DQ,依题意知AP=t
∵抛物线y=-x2+x+4与y轴交于点C
∴C(0,4)
又A(-3,0,B(4,0)
可得AC=5,BC=4,AB=7
∵BD=BC,∴AD=AB-BD=7-4
∵CD垂直平分PQ,∴QD=DP,∠CDQ=∠CDP
x=
∵BD=BC,∴∠DCB=∠CDB
∴∠CDQ=∠DCB,∴DQ∥BC
∴△ADQ∽△ABC,∴=
∴=,∴=
解得DP=4-,∴AP=AD+DP=
∴线段PQ被CD垂直平分时,t的值为
(3)设抛物线y=-x2+x+4的对称轴x=与x轴交于点E
由于点A、B关于对称轴x=对称,连接BQ交对称轴于点M
则MQ+MA=MQ+MB,即MQ+MA=BQ
当BQ⊥AC时,BQ最小,此时∠EBM=∠ACO
∴tan∠EBM=tan∠ACO=
∴=,即=,解得ME=
∴M(,)
∴在抛物线的对称轴上存在一点M(,),使得MQ+MA的值最小
4.(北京模拟)如图,在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=6,BC=8.动点P从点A出发,沿AC→CB→BA边运动,点P在AC、CB、BA边上运动的速度分别为每秒3、4、5个单位.直线l从与AC重合的位置开始,以每秒个单位的速度沿CB方向移动,移动过程中保持l∥AC,且分别与CB、AB边交于点E、F.点P与直线l同时出发,设运动的时间为t秒,当点P第一次回到点A时,点P和直线l同时停止运动.
(1)当t=_________秒时,点P与点E重合;当t=_________秒时,点P与点F重合;
(2)当点P在AC边上运动时,将△PEF绕点E逆时针旋转,使得点P的对应点P′落在EF上,点F的对应点为F′,当EF′⊥AB时,求t的值;
(3)作点P关于直线EF的对称点Q,在运动过程中,若形成的四边形PEQF为菱形,求t的值;
(4)在整个运动过程中,设△PEF的面积为S,直接写出S关于t的函数关系式及S的最大值.
备用图
E
解:
(1)3;4.5
提示:
在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=6,BC=8
(P)
∴AB==10,∴sinB==,cosB==,tanB==
当点P与点E重合时,点P在CB边上,CP=CE
∵AC=6,点P在AC、CB边上运动的速度分别为每秒3、4个单位
∴点P在AC边上运动的时间为2秒,CP=4(t-2)
∵CE=t,∴4(t-2)=t,解得t=3
当点P与点F重合时,点P在BA边上,BP=BF
∵AC=6,BC=8,点P在AC、CB、BA边上运动的速度分别为每秒3、4、5个单位
∴点P在AC、CB边上运动的时间共为4秒,BF=BP=5(t-4)
(P)
∵CE=t,∴BE=8-t
在Rt△BEF中,=cosB
∴=,解得t=4.5
(2)由题意,∠PEF=∠MEN
N
∵EF∥AC,∠C=90°,∴∠BEF=90°,∠CPE=∠PEF
∵EN⊥AB,∴∠B=∠MEN
∴∠CPE=∠B,∴tan∠CPE=tanB
∵tan∠CPE=,tanB==
∴=,∴CP=CE
∵AP=3t(0<t<2),CE=t,∴CP=6-3t
∴6-3t=×t,解得t=
(3)连接PQ交EF于O
∵P、Q关于直线EF对称,∴EF垂直平分PQ
若四边形PEQF为菱形,则OE=OF=EF
Q
①当点P在AC边上运动时
易知四边形POEC为矩形,∴OE=PC
∴PC=EF
∵CE=t,∴BE=8-t,EF=BE·tanB=(8-t)=6-t
∴6-3t=(6-t),解得t=
②当点P在CB边上运动时,P、E、Q三点共线,不存在四边形PEQF
③当点P在BA边上运动时,则点P在点B、F之间
∵BE=8-t,∴BF==(8-t)=10-t
O
∵BP=5(t-4),∴PF=BF-BP=10-t-5(t-4)=30-t
∵∠POF=∠BEF=90°,∴PO∥BE,∴∠OPF=∠B
在Rt△POF中,=sinB
∴=,解得t=
∴当t=或t=时,四边形PEQF为菱形
(4)S=
S的最大值为
5.(北京模拟)在等腰梯形ABCD中,AB∥CD,AB=10,CD=6,AD=BC=4.点P从点B出发,沿线段BA向点A匀速运动,速度为每秒2个单位,过点P作直线BC的垂线PE,垂足为E.设点P的运动时间为t(秒).
(1)∠A=___________°;
(2)将△PBE沿直线PE翻折,得到△PB′E,记△PB′E与梯形ABCD重叠部分的面积为S,求S与t之间的函数关系式,并求出S的最大值;
(3)在整个运动过程中,是否存在以点D、P、B′为顶点的三角形为直角三角形或等腰三角形?
若存在,求出t的值;若不存在,请说明理由.
备用图
B′
解:
(1)60°
(2)∵∠A=∠B=60°,PB=PB′
∴△PB′B是等边三角形
∴PB=PB′=BB′=2t,BE=B′E=t,PE=t
B′
当0<t≤2时
S=S△PB′E=B′E·PE=t·t=t2
当2<t≤4时
S=S△PB′E-S△FB′C=t2-(2t-4)2=-t2+4t-4
当4<t≤5时
设PB′、PE分别交DC于点G、H,作GK⊥PH于K
F
∵△PB′B是等边三角形,∴∠B′PB=60°=∠A
∴PG∥AD,又DG∥AP
∴四边形APGD是平行四边形
∴PG=AD=4
∵AB∥CD,∴∠GHP=∠BPH
∵∠GPH=∠BPH=∠B′PB=30°
∴∠GHP=∠GPH=30°,∴PG=GH=4
K
∴GK=PG=2,PK=KH=PG·cos30°=2
∴PH=2PK=4
∴S=S△PGH=PH·GK=×4×2=4
综上得,S与t之间的函数关系式为:
S=
(3)①若∠DPB′=90°
B′
∵∠B′PB=60°,∴∠DPA=30°
又∠A=60°,∴∠ADP=90°
∴AP=2AD,∴10-2t=8,∴t=1
若∠PDB′=90°
作DM⊥AB于M,DN⊥B′B于N
则AM=2,DM=2,NC=3,DN=3
PM=|10-2-2t|=|8-2t|
NB′=|3+4-2t|=|7-2t|
N
DP2=DM2+PM2=
(2)2+(8-2t)2=(8-2t)2+12
DB′2=DN2+NB′=(3)2+(7-2t)2=(7-2t)2+27
∵DP2+DB′2=B′P2
∴(8-2t)2+12+(7-2t)2+27=(2t)2
解得t1=>5(舍去),t2=
若∠DB′P=90°,则DB′2+B′P2=DP2
∴(7-2t)2+27+(2t)2=(8-2t)2+12
解得t1=-1(舍去),t2=0(舍去)
∴存在以点D、P、B′为顶点的三角形为直角三角形,此时t=1或t=
B′
②若DP=B′P,则(8-2t)2+12=(2t)2
E
解得t=
若B′D=B′P,则(7-2t)2+27=(2t)2
解得t=
若DP=DB′,则(8-2t)2+12=(7-2t)2+27
解得t=0(舍去)
∴存在以点D、P、B′为顶点的三角形为等腰三角形,此时t=或t=
6.(北京模拟)已知二次函数y=-mx2+3mx-2的图象与x轴交于点A(2,0)、点B,与y轴交于点C.
(1)求点B坐标;
(2)点P从点C出发以每秒1个单位的速度沿线段CO向O点运动,到达点O后停止运动,过点P作PQ∥AC交OA于点Q,将四边形PQAC沿PQ翻折,得到四边形PQA′C′,设点P的运动时间为t.
①当t为何值时,点A′恰好落在二次函数y=-mx2+3mx-2图象的对称轴上;
②设四边形PQA′C′落在第一象限内的图形面积为S,求S关于t的函数关系式,并求出S的最大值.
解:
(1)将A(2,0)代入y=-mx2+3mx-2
得0=-m×
(2)2+3m×2-2,解得m=
∴y=-x2+x-2
令y=0,得-x2+x-2=0,解得:
x1=,x2=2
∴B(,0)
(2)①由y=-x2+x-2,令x=0,得y=-2
∴C(0,-2)
(Q)
∵y=-x2+x-2=-(x-)2+
∴二次函数图象的对称轴为直线x=
过A′作A′H⊥OA于H
在Rt△AOC中,∵OC=2,OA=2
∴∠OAC=30°,∠OCA=60°
∴∠PQA=150°,∠A′QH=60°,AQ=A′Q=2QH
∵点A′在二次函数图象的对称轴上
∴解得QH=
∴AQ=,CP=1
∴t=1
②分两种情况:
ⅰ)当0<t≤1时,四边形PQA′C′落在第一象限内的图形为等腰三角形QA′D
y
DQ=A′Q=t
A′H=AQ·sin60°=t·=t
S=S△A′DQ=·t·t=t2
∵当0<t≤1时,S随t的增大而增大
∴当t=1时,S有最大值
ⅱ)当1<t<2时,四边形PQA′C′落在第一象限内的图形为四边形EOQA′
S四边形EOQA′=S梯形PQA′C′-S△OPQ-S△PC′E
y
=[2-(2-t)2]-(2-t)2-t2
=-t2+4t-2
∵-t2+4t-2=-(t-)2+
且1<<2,∴当t=时,S有最大值
∵>,∴S的最大值是
7.
G
(北京模拟)
F
已知梯形ABCD中,AD∥BC,∠A=120°,E是AB的中点,过E点作射线EF∥BC,交CD于点G,AB、AD的长恰好是方程x2-4x+a2+2a+5=0的两个相等实数根,动点P、Q分别从点A、E出发,点P以每秒1个单位长度的速度沿AB由A向B运动,点Q以每秒2个单位长度的速度沿EF由E向F运动,设点P、Q运动的时间为t(秒).
(1)求线段AB、AD的长;
(2)当t>1时,求△DPQ的面积S与时间t之间的函数关系式;
(3)是否存在△DPQ是直角三角形的情况,如果存在,求出时间t;如果不存在,请说明理由.
解:
(1)由题意,△=42-4(a2+2a+5)=-4(a+1)2=0
∴a=-1
原方程可化为x2-4+4=0,解得∴x1=x2=2
∴AB=AD=2
(2)作AH⊥BC于H,交EG于O,DK⊥EF于K,PM⊥DA交DA的延长线于M
∵AD∥BC,∠A=120°,AB=AD=2
∴∠B=60°,AH=
M
∵E是AB中点,且EF∥BC,∴AO=DK=
∵AP=t,∴PM=t
∵t>1,∴点P在点E下方
延长FE交PM于S,设DP与EF交于点N
则PS=t-
∵AD∥BC,EF∥BC,∴EF∥AD
∴=,∴=
∴EN=,∴QN=2t-
∴S=(2t-)(t-+)
=t2-t+
即S=t2-t+(t>1)
(3)由题意,AM=t,∴DM=2+t
∴DP2=DM2+PM2=(2+t)2+(t)2=t2+2t+4
又DQ2=DK2+KQ2=()2+(2t--2)2=4t2-10t+7
PQ2=PS2+SQ2=(t-)2+(2t+)2=7t2-4t+1
①若∠PDQ=90°,则DP2+DQ2=PQ2
∴t2+2t+4+4t2-10t+7=7t2-4t+1
解得t=-1(舍去负值)
②若∠DPQ=90°,则PD2+PQ2=DQ2
∴t2+2t+4+7t2-4t+1=4t2-10t+7
解得t=-1(舍去负值)
③若∠DQP=90°,则DQ2+PQ2=PD2
∴4t2-10t+7+7t2-4t+1=t2+2t+4
解得t=
综上所述,存在△DPQ是直角三角形的情况,此时t=-1,t=-1,t=
8.(天津模拟)如图,在平面直角坐标系中,直y=-x+4
交x轴于点A,交y轴于点B.在线段OA上有一动点P,以每秒
个单位长度的速度由点O向点A匀速运动,以OP为边作正方形OPQM交y轴于点M,连接QA和QB,并从QA和QB的中点C和D向AB作垂线,垂足分别为点F和点E.设P点运动的时间为t秒,四边形CDEF的面积为S1,正方形OPQM与四边形CDEF重叠部分的面积为S2.
(1)直接写出A点和B点坐标及t的取值范围;
E
(2)当t=1时,求S1的值;
(3)试求S2与t的函数关系式
(4)直接写出在整个运动过程中,点C和点D所走过的路程之和.
解:
(1)A(4
,0)、B(0,4
),0≤t≤4
4
(2)过Q作QH⊥AB于H
∵C、D分别是QA和QB的中点
∴CD∥AB,CD=AB=×4
×
=4
∵CF⊥AB,DE⊥AB,∴CF∥DE
∴四边形CDEF是平行四边形
又∵CF⊥AB,∴四边形CDEF是矩形
∵CF⊥AB,QH⊥AB,∴CF∥QH
又∵C是QA中点,∴CF=QH
连接OQ
∵正方形OPQM,∴∠1=∠2,OP=PQ=QM=MO
∵OA=OB,∴PA=MB
∴Rt△QPA≌Rt△QMB,∴QA=QB,∠PQA=∠MQB
∵QH⊥AB,∴∠3=∠4
∴∠1+∠MQB+∠3=180°,∴O、Q、H三点共线
∴QH=OH-OQ
∵t=1,点P的运动速度为每秒
个单位长度
∴OP=
,∴OQ=2
又∵OA=4
,∴OH=4
∴QH=OH-OQ=4-2=2,∴CF=1
∴S1=CD·CF=4×1=4
(3)当点Q落在AB上时,OQ⊥AB,△QOA是等腰直角三角形
∴t=2
÷
=2
当0≤t≤2时,S2=0
T
当点E落在QM上,点F落在PQ上时,
△CFK和△DEG都是等腰直角三角形
过C作CT⊥PQ于T
则CT=AP=(4
-
t)=(4-t)
∴CF=
CT=4-t
连接OQ,分别交AB、CD于N、R
则ON=OA=×4
=4
∵OP=
t,∴OQ=2t,∴QN=2t-4
R
∴CF=QN=t-2
∴4-t=t-2,∴t=3
当2<t≤3时,重叠部分为等腰梯形GHIK
△QGK和△QHI都是等腰直角三角形
∵QN=2t-4,RN=CF=t-2,∴QR=t-2
∴GK=2QR=2t-4,HI=2QN=4t-8
∴S2=(GK+HI)·RN=(2t-4+4t-8)(t-2)=3(t-2)2
当3<t≤4时,重叠部分为六边形GHEFIK
T
易知Rt△CIK≌Rt△DHG,∴GH=KI=2CT=
(4-t)
∴S2=S矩形CDEF-2S△CIK=CD·CF-KI·CT
=4(t-2)-
(4-t)·(4-t)=-t2+12t-24
综上得S2关于t的函数关系式为:
S2=
(4)8
提示:
点C和点D走过的路程分别为以OP为边的正方形的对角线的一半
9.(上海模拟)如图,正方形ABCD中,AB=5,点E是BC延长线上一点,CE=BC,连接BD.动点M从B出发,以每秒个单位长度的速度沿BD向D运动;动点N从E出发,以每秒2个单位长度的速度沿EB向B运动,两点同时出发,当其中一点到达终点后另一点也停止运动.设运动时间为t秒,过M作BD的垂线MP交BE于P.
(1)当PN=2时,求运动时间t;
(2)是否存在这样的t,使△MPN为等腰三角形?
若存在,求出t的值;若不存在,请说明理由;
(3)设△MPN与△BCD重叠部分的面积为S,直接写出S与t的函数关系式和函数的定义域.
E
H
解:
(1)∵正方形ABCD,∴∠DBC=45°
∵MP⊥DB,∴△BMP是等腰直角三角形
∵BM=t,∴BP=BM=2t
又PN=2,NE=2t
当0<t<2.5时,BP+PN+NE=BE
∴2t+2+2t=10,∴t=2
当2.5<t<5时,BP-PN+NE=BE
∴2t-2+2t=10,∴t=3
M
(2)过M作MH⊥BC于H
则△NQC∽△NMH,∴=
∴=,∴QC=
令QC=y,则y=
M
整理得2t2-(3y+5)t+10y=0
∵t为实数,∴[-(3y+5)]2-4×2×10y≥0
即9y2-50y+25≥0,解得y≥5(舍去)或y≤
∴线段QC长度的最大值为
(3)当0<t<2.5时
E
∵∠MPN=∠DBC+∠BMP=45°+90°=135°
∴∠MPN为钝角,∴MN>MP,MN>PN
若PM=PN,则t=10-4t
解得t=(4-)
当2.5<t<5时
∵∠MNP>∠MBP=∠MPB,∴MP>MN
若MN=PN,则∠PMN=∠MPN=45°
E
∴∠MNP=90°,即MN⊥BP
∴BN=NP,BP=2BN
∴2t=2(10-2t),解得t=
若PM=PN
∵PN=BP-BN=BP-(BE-NE)=BP+NE-BE
∴t=2t+2t-10,解得t=(4+)
∴当t=(4-),t=,t=(4+)时,△MPN为等腰三角形
R
Q
(4)S=
10.(重庆模拟)如图,已知△ABC是等边三角形,点O是AC的中点,OB=12,动点P在线段AB上从点A向点B以每秒个单位的速度运动,设运动时间为t秒.以点P为顶点,作等边△PMN,点M,N在直线OB上,取OB的中点D,以OD为边在△AOB内部作如图所示的矩形ODEF,点E在线段AB上.
(1)求当等边△PMN的顶点M运动到与点O重合时t的值;
(2)求等边△PMN的边长(用含t的代数式表示);
(3)设等边△PMN和矩形ODEF重叠部分的面积为S,请直接写出S与t的函数关系式及自变量t的取值范围;
(4)点P在运动过程中,是否存在点M,使得△EFM是等腰三角形?
若存在,求出对应的t的值;若不存在,请说明理由.
备用图
E
备用图
(M)
解:
(1)当点M与点O重合时
∵△ABC、△PMN是等边三角形,O为AC中点
∴∠AOP=30°,∠APO=90°
∵OB=12,∴AO=4=2AP=2t
解得t=2