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- 2021-05-10 发布
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2019年浙江省绍兴市中考数学试卷(解析版)
一、选择题(本大题有10小题,每小题4分,共40分.请选出每小题中一个最符合题意的选项,不选、多选、错选,均不给分)
1.(4分)﹣5的绝对值是( )
A.5 B.﹣5 C. D.﹣
【分析】根据绝对值的性质求解.
【解答】解:根据负数的绝对值等于它的相反数,得|﹣5|=5.
故选:A.
【点评】此题主要考查的是绝对值的性质:一个正数的绝对值是它本身;一个负数的绝对值是它的相反数;0的绝对值是0.
2.(4分)某市决定为全市中小学教室安装空调,今年预计投入资金126000000元,其中数字126000000用科学记数法可表示为( )
A.12.6×107 B.1.26×108 C.1.26×109 D.0.126×1010
【分析】科学记数法的表示形式为a×10n的形式,其中1≤|a|<10,n为整数.确定n的值时,要看把原数变成a时,小数点移动了多少位,n的绝对值与小数点移动的位数相同.当原数绝对值>1时,n是正数;当原数的绝对值<1时,n是负数.
【解答】解:数字126000000科学记数法可表示为1.26×108元.
故选:B.
【点评】此题考查科学记数法的表示方法.科学记数法的表示形式为a×10n的形式,其中1≤|a|<10,n为整数,表示时关键要正确确定a的值以及n的值.
3.(4分)如图的几何体由六个相同的小正方体搭成,它的主视图是( )
A. B.
C. D.
【分析】根据从正面看得到的视图是主视图,可得答案.
【解答】解:从正面看有三列,从左起第一列有两个正方形,第二列有两个正方形,第三列有一个正方形,故A符合题意,
故选:A.
【点评】本题考查了简单组合体的三视图,从正面看得到的视图是主视图.
4.(4分)为了解某地区九年级男生的身高情况,随机抽取了该地区100名九年级男生,他们的身高x(cm)统计如下:
组别(cm)
x<160
160≤x<170
170≤x<180
x≥180
人数
5
38
42
15
根据以上结果,抽查该地区一名九年级男生,估计他的身高不低于180cm的概率是( )
A.0.85 B.0.57 C.0.42 D.0.15
【分析】先计算出样本中身高不低于180cm的频率,然后根据利用频率估计概率求解.
【解答】解:样本中身高不低于180cm的频率==0.15,
所以估计他的身高不低于180cm的概率是0.15.
故选:D.
【点评】本题考查了利用频率估计概率:大量重复实验时,事件发生的频率在某个固定位置左右摆动,并且摆动的幅度越来越小,根据这个频率稳定性定理,可以用频率的集中趋势来估计概率,这个固定的近似值就是这个事件的概率.用频率估计概率得到的是近似值,随实验次数的增多,值越来越精确.
5.(4分)如图,墙上钉着三根木条a,b,C,量得∠1=70°,∠2=100°,那么木条a,b所在直线所夹的锐角是( )
A.5° B.10° C.30° D.70°
【分析】根据对顶角相等求出∠3,根据三角形内角和定理计算,得到答案.
【解答】解:∠3=∠2=100°,
∴木条a,b所在直线所夹的锐角=180°﹣100°﹣70°=10°,
故选:B.
【点评】本题考查的是三角形内角和定理、对顶角的性质,掌握三角形内角和等于180°是解题的关键.
6.(4分)若三点(1,4),(2,7),(a,10)在同一直线上,则a的值等于( )
A.﹣1 B.0 C.3 D.4
【分析】利用(1,4),(2,7)两点求出所在的直线解析式,再将点(a,10)代入解析式即可;
【解答】解:设经过(1,4),(2,7)两点的直线解析式为y=kx+b,
∴
∴,
∴y=3x+1,
将点(a,10)代入解析式,则a=3;
故选:C.
【点评】本题考查一次函数上点的特点;熟练待定系数法求函数解析式是解题的关键.
7.(4分)在平面直角坐标系中,抛物线y=(x+5)(x﹣3)经变换后得到抛物线y=(x+3)(x﹣5),则这个变换可以是( )
A.向左平移2个单位 B.向右平移2个单位
C.向左平移8个单位 D.向右平移8个单位
【分析】根据变换前后的两抛物线的顶点坐标找变换规律.
【解答】解:y=(x+5)(x﹣3)=(x+1)2﹣16,顶点坐标是(﹣1,﹣16).
y=(x+3)(x﹣5)=(x﹣1)2﹣16,顶点坐标是(1,﹣16).
所以将抛物线y=(x+5)(x﹣3)向右平移2个单位长度得到抛物线y=(x+3)(x﹣5),
故选:B.
【点评】此题主要考查了次函数图象与几何变换,要求熟练掌握平移的规律:左加右减,上加下减.
8.(4分)如图,△ABC内接于⊙O,∠B=65°,∠C=70°.若BC=2,则的长为( )
A.π B.π C.2π D.2π
【分析】连接OB,OC.首先证明△OBC是等腰直角三角形,求出OB即可解决问题.
【解答】解:连接OB,OC.
∵∠A=180°﹣∠ABC﹣∠ACB=180°﹣65°﹣70°=45°,
∴∠BOC=90°,
∵BC=2,
∴OB=OC=2,
∴的长为=π,
故选:A.
【点评】本题考查圆周角定理,弧长公式,等腰直角三角形的性质的等知识,解题的关键是熟练掌握基本知识,属于中考常考题型.
9.(4分)正方形ABCD的边AB上有一动点E,以EC为边作矩形ECFG,且边FG过点D.在点E从点A移动到点B的过程中,矩形ECFG的面积( )
A.先变大后变小 B.先变小后变大
C.一直变大 D.保持不变
【分析】由△BCE∽△FCD,根据相似三角形的对应边成比例,可得CF•CE=CD•BC,即可得矩形ECFG与正方形ABCD的面积相等.
【解答】解:∵正方形ABCD和矩形ECFG中,
∠DCB=∠FCE=90°,∠F=∠B=90°,
∴∠DCF=∠ECB,
∴△BCE∽△FCD,
∴,
∴CF•CE=CB•CD,
∴矩形ECFG与正方形ABCD的面积相等.
故选:D.
【点评】此题考查了正方形的性质、矩形的性质、相似三角形的判定与性质,由相似三角形得出比例线段是解题的关键.
10.(4分)如图1,长、宽均为3,高为8的长方体容器,放置在水平桌面上,里面盛有水,水面高为6,绕底面一棱进行旋转倾斜后,水面恰好触到容器口边缘,图2是此时的示意图,则图2中水面高度为( )
A. B. C. D.
【分析】设DE=x,则AD=8﹣x,由长方体容器内水的体积得出方程,解方程求出DE,再由勾股定理求出CD,过点C作CF⊥BG于F,由△CDE∽△BCF的比例线段求得结果即可.
【解答】解:过点C作CF⊥BG于F,如图所示:
设DE=x,则AD=8﹣x,
根据题意得:(8﹣x+8)×3×3=3×3×6,
解得:x=4,
∴DE=4,
∵∠E=90°,
由勾股定理得:CD=,
∵∠BCE=∠DCF=90°,
∴∠DCE=∠BCF,
∵∠DEC=∠BFC=90°,
∴△CDE∽△BCF,
∴,
即,
∴CF=.
故选:A.
【点评】本题考查了勾股定理的应用、长方体的体积、梯形的面积的计算方法;熟练掌握勾股定理,由长方体容器内水的体积得出方程是解决问题的关键.
二、填空题(本大题有6小题,每小题5分,共30分)
11.(5分)因式分解:x2﹣1= (x+1)(x﹣1) .
【分析】原式利用平方差公式分解即可.
【解答】解:原式=(x+1)(x﹣1).
故答案为:(x+1)(x﹣1).
【点评】此题考查了因式分解﹣运用公式法,熟练掌握平方差公式是解本题的关键.
12.(5分)不等式3x﹣2≥4的解为 x≥2 .
【分析】先移项,再合并同类项,把x的系数化为1即可.
【解答】解:移项得,3x≥4+2,
合并同类项得,3x≥6,
把x的系数化为1得,x≥2.
故答案为:x≥2.
【点评】本题考查的是解一元一次不等式,熟知解一元一次不等式的基本步骤是解答此题的关键.
13.(5分)我国的《洛书》中记载着世界上最古老的一个幻方:将1~9这九个数字填入3×3的方格内,使三行、三列、两对角线上的三个数之和都相等.如图的幻方中,字母m所表示的数是 4 .
【分析】根据“每行、每列、每条对角线上的三个数之和相等”解答即可.
【解答】解:根据“每行、每列、每条对角线上的三个数之和相等”,可知三行、三列、两对角线上的三个数之和都等于15,
∴第一列第三个数为:15﹣2﹣5=8,
∴m=15﹣8﹣3=4.
故答案为:4
【点评】本题考查数的特点,抓住每行、每列、每条对角线上的三个数之和相等,数的对称性是解题的关键.
14.(5分)如图,在直线AP上方有一个正方形ABCD,∠PAD=30°,以点B为圆心,AB长为半径作弧,与AP交于点A,M,分别以点A,M为圆心,AM长为半径作弧,两弧交于点E,连结ED,则∠ADE的度数为 15°或45° .
【分析】分点E与正方形ABCD的直线AP的同侧、点E与正方形ABCD的直线AP的两侧两种情况,根据正方形的性质、等腰三角形的性质解答.
【解答】解:∵四边形ABCD是正方形,
∴AD=AE,∠DAE=90°,
∴∠BAM=180°﹣90°﹣30°=60°,AD=AB,
当点E与正方形ABCD的直线AP的同侧时,由题意得,点E与点B重合,
∴∠ADE=45°,
当点E与正方形ABCD的直线AP的两侧时,由题意得,E′A=E′M,
∴△AE′M为等边三角形,
∴∠E′AM=60°,
∴∠DAE′=360°﹣120°﹣90°=150°,
∵AD=AE′,
∴∠ADE′=15°,
故答案为:15°或45°.
【点评】本题考查的是正方形的性质、等边三角形的判定和性质,掌握正方形的性质、灵活运用分情况讨论思想是解题的关键.
15.(5分)如图,矩形ABCD的顶点A,C都在曲线y=(常数是>0,x>0)上,若顶点D的坐标为(5,3),则直线BD的函数表达式是 y=x .
【分析】利用矩形的性质和反比例函数图象上点的坐标特征得到A(,3),C(5,),所以B(,),然后利用待定系数法求直线BD的解析式.
【解答】解:∵D(5,3),
∴A(,3),C(5,),
∴B(,),
设直线BD的解析式为y=mx+n,
把D(5,3),B(,)代入得,解得,
∴直线BD的解析式为y=x.
故答案为y=x.
【点评】本题考查了反比例函数图象上点的坐标特征:反比例函数y=(k为常数,k≠0)的图象是双曲线,图象上的点(x,y)的横纵坐标的积是定值k,即xy=k.也考查了矩形的性质.
16.(5分)把边长为2的正方形纸片ABCD分割成如图的四块,其中点O为正方形的中心,点E,F分别为AB,AD的中点.用这四块纸片拼成与此正方形不全等的四边形MNPQ(要求这四块纸片不重叠无缝隙),则四边形MNPQ的周长是 6+2或10或8+2 .
【分析】先根据题意画出图形,再根据周长的定义即可求解.
【解答】解:如图所示:
图1的周长为1+2+3+2=6+2;
图2的周长为1+4+1+4=10;
图3的周长为3+5++=8+2.
故四边形MNPQ的周长是6+2或10或8+2.
故答案为:6+2或10或8+2.
【点评】考查了平面镶嵌(密铺),关键是得到与此正方形不全等的四边形MNPQ(要求这四块纸片不重叠无缝隙)的各种情况.
三、解答题(本大题共8小题,第17~20小题每小题8分,第21小题10分,第22,23小题每小题8分,第24小题14分,共80分.解答需写出必要的文字说明、演算步骤或证明过程)
17.(8分)(1)计算:4sin60°+(π﹣2)0﹣(﹣)﹣2﹣.
(2)x为何值时,两个代数式x2+1,4x+1的值相等?
【分析】(1)根据实数运算法则解答;
(2)利用题意得到x2+1=4x+1,利用因式分解法解方程即可.
【解答】解:(1)原式=4×+1﹣4﹣2=﹣3;
(2)x2+1=4x+1,
x2﹣4x=0,
x(x﹣4)=0,
x1=0,x2=4.
【点评】考查了实数的运算,因式分解法解一元二次方程.因式分解法就是先把方程的右边化为0,再把左边通过因式分解化为两个一次因式的积的形式,那么这两个因式的值就都有可能为0,这就能得到两个一元一次方程的解,这样也就把原方程进行了降次,把解一元二次方程转化为解一元一次方程的问题了(数学转化思想).
18.(8分)如图是某型号新能源纯电动汽车充满电后,蓄电池剩余电量y(千瓦时)关于已行驶路程x(千米)的函数图象.
(1)根据图象,直接写出蓄电池剩余电量为35千瓦时时汽车已行驶的路程.当0≤x≤150时,求1千瓦时的电量汽车能行驶的路程.
(2)当150≤x≤200时,求y关于x的函数表达式,并计算当汽车已行驶180千米时,蓄电池的剩余电量.
【分析】(1)由图象可知,蓄电池剩余电量为35千瓦时时汽车已行驶了150千米,据此即可求出1千瓦时的电量汽车能行驶的路程;
(2)运用待定系数法求出y关于x的函数表达式,再把x=180代入即可求出当汽车已行驶180千米时,蓄电池的剩余电量.
【解答】解:(1)由图象可知,蓄电池剩余电量为35千瓦时时汽车已行驶了150千米.
1千瓦时的电量汽车能行驶的路程为:千米;
(2)设y=kx+b(k≠0),把点(150,35),(200,10)代入,
得,
∴,
∴y=﹣0.5x+110,
当x=180时,y=﹣0.5×180+110=20,
答:当150≤x≤200时,函数表达式为y=﹣0.5x+110,当汽车已行驶180千米时,蓄电池的剩余电量为20千瓦时.
【点评】本题考查了一次函数的应用,解题的关键:(1)熟练运用待定系数法就解析式;(2)找出剩余油量相同时行驶的距离.本题属于基础题,难度不大,解决该类问题应结合图形,理解图形中点的坐标代表的意义.
19.(8分)小明、小聪参加了100m跑的5期集训,每期集训结束时进行测试,根据他们的集训时间、测试成绩绘制成如下两个统计图.
根据图中信息,解答下列问题:
(1)这5期的集训共有多少天?小聪5次测试的平均成绩是多少?
(2)根据统计数据,结合体育运动的实际,从集训时间和测试成绩这两方面,说说你的想法.
【分析】(1)根据图中的信息可以求得这5期的集训共有多少天和小聪5次测试的平均成绩;
(2)根据图中的信心和题意,说明自己的观点即可,本题答案不唯一,只要合理即可.
【解答】解:(1)这5期的集训共有:5+7+10+14+20=56(天),
小聪5次测试的平均成绩是:(11.88+11.76+11.61+11.53+11.62)÷5=11.68(秒),
答:这5期的集训共有56天,小聪5次测试的平均成绩是11.68秒;
(2)从集训时间看,集训时间不是越多越好,集训时间过长,可能造成劳累,导致成绩下滑,如图中第4期与前面两期相比;
从测试成绩看,两人的最好成绩是都是在第4期出现,建议集训时间定为14天.
【点评】本题考查条形统计图、折线统计图、算术平均数,解答本题的关键是明确题意,利用数形结合的思想解答.
20.(8分)如图1为放置在水平桌面l上的台灯,底座的高AB为5cm,长度均为20cm的连杆BC,CD与AB始终在同一平面上.
(1)转动连杆BC,CD,使∠BCD成平角,∠ABC=150°,如图2,求连杆端点D离桌面l的高度DE.
(2)将(1)中的连杆CD再绕点C逆时针旋转,使∠BCD=165°,如图3,问此时连杆端点D离桌面l的高度是增加还是减少?增加或减少了多少?(精确到0.1cm,参考数据:
≈1.41,≈1.73)
【分析】(1)如图2中,作BO⊥DE于O.解直角三角形求出OD即可解决问题.
(2)作DF⊥l于F,CP⊥DF于P,BG⊥DF于G,CH⊥BG于H.则四边形PCHG是矩形,求出DF,再求出DF﹣DE即可解决问题.
【解答】解:(1)如图2中,作BO⊥DE于O.
∵∠OEA=∠BOE=∠BAE=90°,
∴四边形ABOE是矩形,
∴∠OBA=90°,
∴∠DBO=150°﹣90°=60°,
∴OD=BD•sin60°=20(cm),
∴DF=OD+OE=OD+AB=20+5≈39.6(cm).
(2)作DF⊥l于F,CP⊥DF于P,BG⊥DF于G,CH⊥BG于H.则四边形PCHG是矩形,
∵∠CBH=60°,∠CHB=90°,
∴∠BCH=30°,
∵∠BCD=165°,
°∠DCP=45°,
∴CH=BCsin60°=10(cm),DP=CDsin45°=10(cm),
∴DF=DP+PG+GF=DP+CH+AB=(10+10+5)(cm),
∴下降高度:DE﹣DF=20+5﹣10﹣10﹣5=10﹣10=3.2(cm).
【点评】本题考查解直角三角形的应用,解题的关键是学会添加常用辅助线,构造直角三角形解决问题.
21.(10分)在屏幕上有如下内容:
如图,△ABC内接于⊙O,直径AB的长为2,过点C的切线交AB的延长线于点D.张老师要求添加条件后,编制一道题目,并解答.
(1)在屏幕内容中添加条件∠D=30°,求AD的长.请你解答.
(2)以下是小明、小聪的对话:
小明:我加的条件是BD=1,就可以求出AD的长
小聪:你这样太简单了,我加的是∠A=30°,连结OC,就可以证明△ACB与△DCO全等.
参考此对话,在屏幕内容中添加条件,编制一道题目(可以添线添字母),并解答.
【分析】(1)连接OC,如图,利用切线的性质得∠OCD=90°,再根据含30度的直角三角形三边的关系得到OD=2,然后计算OA+OD即可;
(2)添加∠DCB=30°,求AC的长,利用圆周角定理得到∠ACB=90°,再证明∠A=∠DCB=30°,然后根据含30度的直角三角形三边的关系求AC的长.
【解答】解:(1)连接OC,如图,
∵CD为切线,
∴OC⊥CD,
∴∠OCD=90°,
∵∠D=30°,
∴OD=2OC=2,
∴AD=AO+OD=1+2=3;
(2)添加∠DCB=30°,求AC的长,
解:∵AB为直径,
∴∠ACB=90°,
∵∠ACO+∠OCB=90°,∠OCB+∠DCB=90°,
∴∠ACO=∠DCB,
∵∠ACO=∠A,
∴∠A=∠DCB=30°,
在Rt△ACB中,BC=AB=1,
∴AC=BC=.
【点评】本题考查了切线的性质:圆的切线垂直于经过切点的半径.若出现圆的切线,必连过切点的半径,构造定理图,得出垂直关系.也考查了圆周角定理.
22.(12分)有一块形状如图的五边形余料ABCDE,AB=AE=6,BC=5,∠A=∠B=90°,∠C=135°,∠E>90°,要在这块余料中截取一块矩形材料,其中一条边在AE上,并使所截矩形材料的面积尽可能大.
(1)若所截矩形材料的一条边是BC或AE,求矩形材料的面积.
(2)能否截出比(1)中更大面积的矩形材料?如果能,求出这些矩形材料面积的最大值;如果不能,说明理由.
【分析】(1)①若所截矩形材料的一条边是BC,过点C作CF⊥AE于F,得出S1=AB•BC=6×5=30;
②若所截矩形材料的一条边是AE,过点E作EF∥AB交CD于F,FG⊥AB于G,过点C作CH⊥FG于H,则四边形AEFG为矩形,四边形BCHG为矩形,证出△CHF为等腰三角形,得出AE=FG=6,HG=BC=5,BG=CH=FH,求出BG=CH=FH=FG﹣HG=1,AG=AB﹣BG=5,得出S2=AE•AG=6×5=30;
(2)在CD上取点F,过点F作FM⊥AB于M,FN⊥AE于N,过点C作CG⊥FM于G,则四边形ANFM为矩形,四边形BCGM为矩形,证出△CGF为等腰三角形,得出MG=BC=5,BM=CG,FG=DG,设AM=x,则BM=6﹣x,FM=GM+FG=GM+CG=BC+BM=11﹣x,得出S=AM×FM=x(11﹣x)=﹣x2+11x,由二次函数的性质即可得出结果.
【解答】解:(1)①若所截矩形材料的一条边是BC,如图1所示:
过点C作CF⊥AE于F,S1=AB•BC=6×5=30;
②若所截矩形材料的一条边是AE,如图2所示:
过点E作EF∥AB交CD于F,FG⊥AB于G,过点C作CH⊥FG于H,
则四边形AEFG为矩形,四边形BCHG为矩形,
∵∠C=135°,
∴∠FCH=45°,
∴△CHF为等腰直角三角形,
∴AE=FG=6,HG=BC=5,BG=CH=FH,
∴BG=CH=FH=FG﹣HG=6﹣5=1,
∴AG=AB﹣BG=6﹣1=5,
∴S2=AE•AG=6×5=30;
(2)能;理由如下:
在CD上取点F,过点F作FM⊥AB于M,FN⊥AE于N,过点C作CG⊥FM于G,
则四边形ANFM为矩形,四边形BCGM为矩形,
∵∠C=135°,
∴∠FCG=45°,
∴△CGF为等腰直角三角形,
∴MG=BC=5,BM=CG,FG=DG,
设AM=x,则BM=6﹣x,
∴FM=GM+FG=GM+CG=BC+BM=11﹣x,
∴S=AM×FM=x(11﹣x)=﹣x2+11x=﹣(x﹣5.5)2+30.25,
∴当x=5.5时,S的最大值为30.25.
【点评】本题考查了矩形的性质、等腰直角三角形的判定与性质、矩形面积公式以及二次函数的应用等知识;熟练掌握矩形的性质,证明三角形是等腰直角三角形是解题的关键.
23.(12分)如图1是实验室中的一种摆动装置,BC在地面上,支架ABC是底边为BC的等腰直角三角形,摆动臂AD可绕点A旋转,摆动臂DM可绕点D旋转,AD=30,DM=10.
(1)在旋转过程中,
①当A,D,M三点在同一直线上时,求AM的长.
②当A,D,M三点为同一直角三角形的顶点时,求AM的长.
(2)若摆动臂AD顺时针旋转90°,点D的位置由△ABC外的点D1转到其内的点D2处,连结D1D2,如图2,此时∠AD2C=135°,CD2=60,求BD2的长.
【分析】(1)①分两种情形分别求解即可.
②显然∠MAD不能为直角.当∠AMD为直角时,根据AM2=AD2﹣DM2,计算即可,当∠ADM=90°时,根据AM2=AD2+DM2,计算即可.
(2)连接CD.首先利用勾股定理求出CD1,再利用全等三角形的性质证明BD2=CD1即可.
【解答】解:(1)①AM=AD+DM=40,或AM=AD﹣DM=20.
②显然∠MAD不能为直角.
当∠AMD为直角时,AM2=AD2﹣DM2=302﹣102=800,
∴AM=20或(﹣20舍弃).
当∠ADM=90°时,AM2=AD2+DM2=302+102=1000,
∴AM=10或(﹣10舍弃).
综上所述,满足条件的AM的值为20或10.
(2)如图2中,连接CD.
由题意:∠D1AD2=90°,AD1=AD2=30,
∴∠AD2D1=45°,D1D2=30,
∵∠AD2C=135°,
∴∠CD2D1=90°,
∴CD1==30,
∵∠BAC=∠A1AD2=90°,
∴∠BAC﹣∠CAD2=∠D2AD1﹣∠CAD2,
∴∠BAD1=∠CAD2,
∵AB=AC,AD2=AD1,
∴△BAD2≌△CAD1(SAS),
∴BD2=CD1=30.
【点评】本题属于四边形综合题,考查了等腰直角三角形的性质,勾股定理,全等三角形的判定和性质等知识,解题的关键是学会添加常用辅助线,构造全等三角形解决问题,属于中考常考题型.
24.(14分)如图,矩形ABCD中,AB=a,BC=b,点M,N分别在边AB,CD上,点E,F分别在边BC,AD上,MN,EF交于点P,记k=MN:EF.
(1)若a:b的值为1,当MN⊥EF时,求k的值.
(2)若a:b的值为,求k的最大值和最小值.
(3)若k的值为3,当点N是矩形的顶点,∠MPE=60°,MP=EF=3PE时,求a:b的值.
【分析】(1)作EH⊥BC于H,MQ⊥CD于Q,设EF交MN于点O.证明△FHE≌△MQN(ASA),即可解决问题.
(2)由题意:2a≤MN≤a,a≤EF≤a,当MN的长取最大时,EF取最短,此时k的值最大最大值=,当MN的最短时,EF的值取最大,此时k的值最小,最小值为.
(3)连接FN,ME.由k=3,MP=EF=3PE,推出==3,推出==2,由△PNF∽△PME,推出==2,ME∥NF,设PE=2m,则PF=4m,MP=6m,NP=12m,接下来分两种情形①如图2中,当点N与点D重合时,点M恰好与B重合.②如图3中,当点N与C重合,分别求解即可.
【解答】解:(1)如图1中,
作EH⊥BC于H,MQ⊥CD于Q,设EF交MN于点O.
∵四边形ABCD是正方形,
∴FH=AB,MQ=BC,
∵AB=CB,
∴EH=MQ,
∵EF⊥MN,
∴∠EON=90°,
∵∠ECN=90°,
∴∠MNQ+∠CEO=180°,∠FEH+∠CEO=180°
∴∠FEH=∠MNQ,∵∠EHF=∠MQN=90°,
∴△FHE≌△MQN(ASA),
∴MN=EF,
∴k=MN:EF=1.
(2)∵a:b=1:2,
∴b=2a,
由题意:2a≤MN≤a,a≤EF≤a,
∴当MN的长取最大时,EF取最短,此时k的值最大最大值=,
当MN的最短时,EF的值取最大,此时k的值最小,最小值为.
(3)连接FN,ME.
∵k=3,MP=EF=3PE,
∴==3,
∴==2,∵∠FPN=∠EPM,
∴△PNF∽△PME,
∴==2,ME∥NF,
设PE=2m,则PF=4m,MP=6m,NP=12m,
①如图2中,当点N与点D重合时,点M恰好与B重合.作FH⊥BD于H.
∵∠MPE=∠FPH=60°,
∴PH=2m,FH=2m,DH=10m,
∴===.
②如图3中,当点N与C重合,作EH⊥MN于H.则PH=m,HE=m,
∴HC=PH+PC=13m,
∴tan∠HCE===,
∵ME∥FC,
∴∠MEB=∠FCB=∠CFD,
∵∠B=∠D,
∴△MEB∽△CFD,
∴==2,
∴===,
综上所述,a:b的值为或.
【点评】本题属于相似形综合题,考查了正方形的性质,全等三角形的判定和性质,矩形的性质,相似三角形的判定和性质等知识,解题的关键是学会添加常用辅助线,构造直角三角形解决问题,学会用分类讨论的思想思考问题,属于中考压轴题.