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4.5
3
解:
(2) 设运动时间为$x$秒。
根据题意,得点$P$表示的数为$-20 + 4.5x,$点$Q$表示的数为$10 - 3x,$
则$|(-20 + 4.5x) - (10 - 3x)| = \frac{1}{3} × |-20 - 10|,$
整理得$|7.5x - 30| = 10,$
因此$7.5x - 30 = 10$或$7.5x - 30 = -10,$
解得$x = \frac{16}{3}$或$x = \frac{8}{3}。$
所以运动时间为$\frac{16}{3}$秒或$\frac{8}{3}$秒。
(3) 能。
点$P,$$Q$相遇时,两点表示的数为$-20 + 4 × 4.5 = -2,$此时线段$PQ$的中点$M$也与$P,$$Q$重合,即点$M$初始表示的数为$-2。$
设从点$P,$$Q$相遇起经过的运动时间为$t$秒时,点$M$与原点重合,分四种情况讨论:
① 当点$P,$$Q$均沿数轴的正方向运动时:
$\frac{(-2 + 4.5t) + (-2 + 3t)}{2} = 0$
解得$t = \frac{8}{15},$
此时点$M$沿数轴正方向运动,运动速度为$2 ÷ \frac{8}{15} = \frac{15}{4}$个单位长度/秒。
② 当点$P$沿数轴的正方向运动,点$Q$沿数轴的负方向运动时:
$\frac{(-2 + 4.5t) + (-2 - 3t)}{2} = 0$
解得$t = \frac{8}{3},$
此时点$M$沿数轴正方向运动,运动速度为$2 ÷ \frac{8}{3} = \frac{3}{4}$个单位长度/秒。
③ 当点$P$沿数轴的负方向运动,点$Q$沿数轴的正方向运动时:
$\frac{(-2 - 4.5t) + (-2 + 3t)}{2} = 0$
解得$t = -\frac{8}{3},$不符合运动时间非负的要求,舍去,此情况点$M$不能与原点重合。
④ 当点$P,$$Q$均沿数轴的负方向运动时:
$\frac{(-2 - 4.5t) + (-2 - 3t)}{2} = 0$
解得$t = -\frac{8}{15},$不符合运动时间非负的要求,舍去,此情况点$M$不能与原点重合。
综上所述:
从点$P,$$Q$相遇起经过$\frac{8}{15}$秒时,点$M$与原点重合,点$M$沿数轴正方向运动,运动速度为每秒$\frac{15}{4}$个单位长度;
或从点$P,$$Q$相遇起经过$\frac{8}{3}$秒时,点$M$与原点重合,点$M$沿数轴正方向运动,运动速度为每秒$\frac{3}{4}$个单位长度。
解:分两种情况讨论:
① 当点Q在平行线AB,CD之间时,设$∠ PFQ = x。$
由折叠的性质,得$∠ EFP = x。$
因为$∠ CFQ = \frac{1}{2}∠ PFC,$所以$∠ PFQ = ∠ CFQ = x。$
因为$AB// CD,$所以$∠ AEF + ∠ CFE = 180°,$即 $75° + x + x + x = 180°。$
解得$x = 35°,$所以$∠ EFP = 35°。$
② 当点Q在CD的下方时,设$∠ CFQ = y。$
因为$∠ CFQ = \frac{1}{2}∠ PFC,$所以$∠ PFC = 2y,$因此$∠ PFQ = 3y。$
由折叠的性质,得$∠ EFP = ∠ PFQ = 3y。$
因为$AB// CD,$所以$∠ AEF + ∠ CFE = 180°,$即 $75° + 2y + 3y = 180°。$
解得$y = 21°,$所以$∠ EFP = 3y = 63°。$
综上所述,$∠ EFP$的度数为$35°$或$63°。$
【分析】
(1)本问需分类讨论点Q的落点:①当Q落在AB上时,结合折叠的轴对称性质得到对应角相等,利用三角形内角和即可计算∠EFP;②当Q落在CD上时,先由平行线同旁内角互补求出∠CFE的度数,再结合折叠角相等的性质求解∠EFP。
(2)同样需分两种情况讨论:①点Q落在AB、CD之间,②点Q落在CD下方;两种情况均先设未知数表示相关角度,再结合折叠性质、平行线同旁内角互补的性质,以及题目给出的角的数量关系列方程求解即可。
【解析】
(1)分两种情况计算:
① 当点Q落在AB上时,由折叠性质可知△PEF与△PQF关于PF对称,因此∠PEF=∠PQF=48°,∠EFP=∠QFP,可得∠EFQ=180°-48°×2=84°,所以∠EFP=½∠EFQ=42°;
② 当点Q落在CD上时,由折叠性质得∠EFP=∠QFP,因为AB//CD,所以∠PEF+∠CFE=180°,则∠CFE=180°-48°=132°,因此∠EFP=½∠CFE=66°。
(2)分两种情况讨论:
① 如图①,当点Q在平行线AB、CD之间时,设∠PFQ = x。由折叠的性质,得∠EFP = x。因为$∠ CFQ = \dfrac{1}{2}∠ PFC$,所以$∠ PFQ = ∠ CFQ = x$。因为 $AB// CD$,所以$∠ AEF + ∠ CFE = 180°$,即 $75° + x + x + x = 180°$,解得$x = 35°$,即$∠ EFP = 35°$。
② 如图②,当点Q在CD的下方时,设$∠ CFQ = y$。因为$∠ CFQ = \dfrac{1}{2}∠ PFC$,所以$∠ PFC = 2y$,因此$∠ PFQ = 3y$。由折叠的性质,得$∠ EFP = ∠ PFQ = 3y$。因为 $AB// CD$,所以$∠ AEF + ∠ CFE = 180°$,即 $75° + 2y + 3y = 180°$,解得$y = 21°$,因此$∠ EFP = 3y = 63°$。
【答案】
(1) $42°$或$66°$
(2) $35°$或 $63°$

【知识点】
平行线的性质,折叠的性质,分类讨论思想
【点评】
本题核心考查平行线的性质与折叠的轴对称性质,解题的关键是对落点Q的位置进行分类讨论,避免漏解,能够有效锻炼几何推理能力与思维的严谨性。
【难度系数】
0.6
【分析】
(1)首先计算A、B两点的距离:$AB=|10-(-20)|=30$个单位长度。P、Q相向运动4秒相遇,说明二者4秒的路程和等于AB的长度,可求出速度和为$30÷4=7.5$单位长度/秒。已知P、Q速度比为$3:2$,按比例分配即可求出两者的运动速度。
(2)设运动时间为$x$秒,先写出$x$秒后点P、点Q表示的数,再根据数轴两点距离公式$PQ=|a-b|$,结合$PQ=\frac{1}{3}AB$列绝对值方程求解,注意绝对值方程存在两种情况,不要漏解。
(3)先求出P、Q的相遇点:4秒时点P运动的路程为$4×4.5=18$,因此相遇点表示的数为$-20+18=-2$。设相遇后经过$t$秒线段PQ的中点M与原点重合,分四种情况讨论P、Q的运动方向,根据中点公式列方程求解,$t$为正数的情况符合题意,再由中点从-2运动到0的路程除以对应时间得到运动速度,判断运动方向。
【解析】
(1) A、B两点距离为30单位长度,P、Q速度和为$30÷4=7.5$单位长度/秒。
因为P、Q速度比为$3:2$,所以P的速度为$7.5×\frac{3}{3+2}=4.5$单位长度/秒,Q的速度为$7.5×\frac{2}{3+2}=3$单位长度/秒。
(2) 设运动时间为$x$秒,根据题意,点P表示的数为$-20+4.5x$,点Q表示的数为$10-3x$。
由$PQ=\frac{1}{3}AB$,$AB=30$,得:
$|(-20+4.5x)-(10-3x)|=\frac{1}{3}×30$
整理得$|7.5x-30|=10$
即$7.5x-30=10$或$7.5x-30=-10$
解得$x=\frac{16}{3}$或$x=\frac{8}{3}$。
(3) 点P、Q相遇时,两点均在数$-2$对应的位置,即此时中点M也表示$-2$。设从相遇起经过$t$秒时M与原点重合,分情况讨论:
① 当P、Q均沿正方向运动时:$\frac{(-2+4.5t)+(-2+3t)}{2}=0$,解得$t=\frac{8}{15}$,符合题意。此时M沿正方向运动,速度为$2÷\frac{8}{15}=\frac{15}{4}$单位长度/秒。
② 当P沿正方向运动,Q沿负方向运动时:$\frac{(-2+4.5t)+(-2-3t)}{2}=0$,解得$t=\frac{8}{3}$,符合题意。此时M沿正方向运动,速度为$2÷\frac{8}{3}=\frac{3}{4}$单位长度/秒。
③ 当P沿负方向运动,Q沿正方向运动时:$\frac{(-2-4.5t)+(-2+3t)}{2}=0$,解得$t=-\frac{8}{3}$,不符合题意,舍去。
④ 当P、Q均沿负方向运动时:$\frac{(-2-4.5t)+(-2-3t)}{2}=0$,解得$t=-\frac{8}{15}$,不符合题意,舍去。
【答案】
(1) $\boxed{4.5}$;$\boxed{3}$
(2) 运动时间为$\boxed{\frac{8}{3}}$秒或$\boxed{\frac{16}{3}}$秒
(3) 能;从P、Q相遇起经过$\boxed{\frac{8}{15}}$秒,点M沿数轴正方向运动,速度为每秒$\boxed{\frac{15}{4}}$个单位长度;或经过$\boxed{\frac{8}{3}}$秒,点M沿数轴正方向运动,速度为每秒$\boxed{\frac{3}{4}}$个单位长度。
【知识点】
数轴动点问题;一元一次方程应用;数轴距离与中点公式
【点评】
本题以数轴为载体,综合考查了相遇问题、绝对值方程求解和分类讨论思想,需注意动点不同运动方向、绝对值方程的多解性,对逻辑分析能力的提升有很大帮助。
【难度系数】
0.3