Question

如圖，在梯形ABCD中，AD∥BC，∠B=90°，AB=8cm，AD=16cm，BC=22cm，點P從點A出發(fā)，以1cm/s的速度向點D運動，點Q從點C同時出發(fā)，以3cm/s的速度向點B運動，其中一個動點到達端點時，另一個動點也隨之停止運動．
（1）經過多少時間，四邊形ABQP成為矩形？
（2）經過多少時間，四邊形PQCD成為等腰梯形？
（3）問四邊形PBQD是否能成為菱形？若能，求出運動時間；若不能，請說明理由，并探究如何改變Q點的速度（勻速運動），使四邊形PBQD在某一時刻為菱形，求點Q的速度．

Answer 1

解：（1）∵∠B=90°，AP∥BQ，
∴當AP=BQ時，四邊形ABQP成為矩形，
此時有t=22-3t，解得t=．
∴當t=s時，四邊形ABQP成為矩形；

（2）∵PD∥QC，
∴當PQ=CD，PD≠QC時，四邊形PQCD為等腰梯形．
過P，D分別作PE⊥BC，DF⊥BC，垂足分別為E，F(xiàn)．
∴四邊形ABFD是矩形，四邊形PEFD是矩形，
∴BF=AD=16cm，EF=PD，
∵BC=22cm，
∴FC=BC-BF=22-16=6（cm）．
由等腰梯形的性質知，QE=FC=6cm．
∴QC=EF+QE+FC=PD+12=AD-AP+12，
即3t=（16-t）+12，解得t=7．
∴當t=7s時，四邊形PQCD是等腰梯形；

（3）四邊形PBQD不能成為菱形．理由如下：
∵PD∥BQ，
∴當PD=BQ=BP時，四邊形PBQD能成為菱形．
由PD=BQ，得16-t=22-3t，解得t=3，
當t=3時，PD=BQ=13，BP====≠13，
∴四邊形PBQD不能成為菱形；
如果Q點的速度改變?yōu)関cm/s時，能夠使四邊形PBQD在時刻ts為菱形，
由題意，得，解得．
故點Q的速度為2cm/s時，能夠使四邊形PBQD在某一時刻為菱形．
分析：（1）因為∠B=90°，AP∥BQ，由矩形的判定可知當AP=BQ時，四邊形ABQP成為矩形；
（2）因為PD∥QC，當PQ=CD，PD≠QC時，四邊形PQCD為等腰梯形．過P，D分別作PE⊥BC，DF⊥BC后，可求出CF=6，所以當?shù)妊�梯形成立時，CQ=PD+12，然后列方程解答即可；
（3）因為PD∥BQ，當PD=BQ=BP時，四邊形PBQD能成為菱形，先由PD=BQ求出運動時間t的值，再代入求BP，發(fā)現(xiàn)BP≠PD，判斷此時四邊形PBQD不能成為菱形；設Q點的速度改變?yōu)関cm/s時，四邊形PBQD在時刻t為菱形，根據(jù)PD=BQ=BP列出關于v、t的方程組，解方程組即可求出點Q的速度．
點評：本題借助動點主要考查了矩形、菱形的判定，勾股定理，等腰梯形的判定與性質，以及方程和方程組在幾何圖形中的應用，難度適中，用含t的代數(shù)式正確表示出相關線段的長度是解題的關鍵．