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- 2021-05-13 发布
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特殊四边形的动态探究题
1. 如图,在△OAB中,OA=OB,以点O为圆心的⊙O经过AB的中点C,直线AO与⊙O相交于点E、D,OB交⊙O于点F,P是的中点,连接CE、CF、BP.
(1)求证:AB是⊙O的切线.
(2)若OA=4,则
①当长为________时,四边形OECF是菱形;
②当长为________时,四边形OCBP是正方形.
第1题图
2. 如图,AB是⊙O的直径,点P是⊙O上不与A,B重合的一个动点,延长PA到点C,使AC=AP,点D为⊙O上一点,且满足AD∥PB,射线CD交PB延长线于点E.
(1)求证:△PAB≌△ACD;
(2)填空:
①若AB=6,则四边形ABED的最大面积为____________;
②若射线CD与⊙O的另一个交点为F,连接OF,则当∠PAB的度数为________时,以O,A,D,F为顶点的四边形为菱形.
第2题图
3. 如图,已知▱ABCD中,AD=8 cm,AB=10 cm,BD=12 cm.点P从点A
出发,以1 cm/s的速度向点B运动,同时点Q从点C出发以相同的速度向点D运动.设运动时间为t.
(1)连接DP、BQ,求证:DP=BQ;
(2)填空:
①当t为______s时,四边形PBQD是矩形;
②当t为______s时,四边形PBQD是菱形.
第3题图
4. 如图,已知△ABC内接于⊙O,AB是直径,OD⊥BC于点D,延长DO交⊙O于点F,连接OC,AF.
(1)求证:△COD≌△BOD;
(2)填空:
①当∠1=________时,四边形OCAF是菱形;
②当∠1=________时,AB=2OD.
第4题图
5. (2017濮阳模拟)如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,以AC为直径的⊙O与斜边AB交于点D,E为BC边的中点,连接DE.
(1)求证:DE是⊙O的切线;
(2)填空:
①若∠B=30°,AC=2,则DE=________;
②当∠B=________时,以O,D,E,C为顶点的四边形是正方形.
第5题图
6. 如图,AB为半圆O的直径,C为半圆上一动点,过点C作半圆O的切线l,过点B作BD⊥l,垂足为D,BD与⊙O交于点E,连接OC、CE、AE,AE交OC于点F.
(1)求证:△CDE≌△EFC;
(2)若AB=4,连接AC.
①当AC=________时,四边形OBEC为菱形;
②当AC=________时,四边形EDCF为正方形.
第6题图
7. 如图,在△ABD中,AB=AD,以AB为直径的⊙F交BD于点C,交AD于点E,CG⊥AD于点G.
(1)求证:GC是⊙F的切线;
(2)填空:
①若△BCF的面积为15,则△BDA的面积为________;
②当∠GCD的度数为________时,四边形EFCD是菱形.
第7题图
8. 如图,在⊙S中,AB是直径,AC、BC是弦,D是⊙S外一点,且DC与⊙S相切于点C,连接CS,DS,DB,其中DS交BC于点E,交⊙S于点F,F为弧BC的中点.
(1)求证:△DCS≌△DBS;
(2)若AB=10,AC=6,点P是线段DS上的动点.
①连接PC、PB,当PD=_________时,四边形PCSB是菱形;
②当PD=_________时,△PAC的周长最小.
第8题图
9. 如图,AB为⊙O的直径,点C为AB延长线上一点,动点P从点A出发沿AC方向以1 cm/s的速度匀速运动,同时动点Q从点C出发以相同的速度沿CA方向匀速运动,当两点相遇时停止运动,过点P作AB的垂线,分别交⊙O于点M和点N,已知⊙O的半径为 cm,AC=8 cm,设运动时间为t秒.
(1)求证:NQ=MQ;
(2)填空:
①当t=________时,四边形AMQN为菱形;
②当t=________时,NQ与⊙O相切.
第9题图
10. 如图,AB是半圆O的直径,点C是半圆上的一个动点,∠BAC的平分线交圆弧于点D,半圆O在点D处的切线与直线AC交于点E.
(1)求证:△ADE∽△ABD;
(2)填空:
①若ED∶DB=∶2,则AE∶AB=________;
②连接OC、CD,当∠BAC的度数为________时,四边形BDCO是菱形.
第10题图
11. 如图,AB为⊙O的直径,点D、E位于AB两侧的圆上,射线DC切⊙O于点D.已知点E是圆弧AB上的动点,点F是射线DC上的动点,连接DE、AE,DE与AB交于点P,再连接FP、FB,且∠AED=45°.
(1)求证:CD∥AB;
(2)填空:
①当∠DAE=________时,四边形ADFP是菱形;
②当∠DAE=________时,四边形BFDP是正方形.
第11题图
12. 如图,BC是⊙O的直径,BP=BO,过点P作⊙O的切线交⊙O于点A,点D为劣弧AC上一点,连接OA,AC,AD,CD,AB.
(1)求证:△OAP≌△BAC;
(2)填空:
①若BP=3,则△APC的面积为________;
②在①的条件下,当l=________时,四边形AOCD为菱形.
第12题图
13. 如图,△ABC中,AB=AC,以AB为直径的半圆O交BC于点D,交AC于点E.
(1)求证:△OBD≌△OED;
(2)填空:
①当∠BAC=________时,CA是半圆O的切线;
②当∠BAC=________时,四边形OBDE是菱形.
第13题图
14. 如图,AB是半圆O的直径,射线AM⊥AB,点P在AM上,连接OP交半圆O于点D,PC切半圆O于点C,连接BC.
(1)求证:BC∥OP;
(2)填空:若半圆O的半径等于2,
①当AP=________时,四边形OAPC是正方形;
②当AP=________时,四边形BODC是菱形.
第14题图
15. 如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,过点C的直线m∥AB,D为AB边上的一点,过点D作DE⊥BC,垂足为F,交直线m于点E,连接CD,BE.
(1)求证:CE=AD;
(2)填空:当D是AB的中点时,
①四边形BECD是________;
②当∠A=________时,四边形BECD是正方形.
第15题图
16. 如图,⊙O的半径为4 cm,其内接正六边形ABCDEF,点P,Q同时分别从A、D两点出发,以1 cm/s的速度沿AF、DC向终点F、C运动.连接PB、PE、QB、QE,设运动时间为t(s).
(1)求证:四边形PEQB为平行四边形;
(2)填空:
①当t=________ s时,四边形PEQB为菱形;
②当t=________ s时,四边形PEQB为矩形.
第16题图
答案
1. (1)证明:∵在△ABO中,OA=OB,C是AB的中点,∴OC⊥AB.
∵OC为⊙O的半径,∴AB是⊙O的切线;
(2)解:①;
【解法提示】要使四边形OECF为菱形,则OE=OF=CE=CF=OC,
∴△OCE是等边三角形,∴∠AOC=60°,
又∵OC⊥AC,∴OC=OA·cos60°=OA=×4=2,
又∵∠BOD=180°-∠AOC-∠BOC=60°,P是的中点,
∴∠DOP=∠FOP=30°,∴的长==.
②π.
【解法提示】要使四边形OCBP为正方形,则∠BOC=∠BOP=45°,
又∵∠AOC=∠BOC,∴∠AOB=90°,
又∵OA=OB,OC⊥AB,∴OC=AB=OA=2,
又∵P是的中点,∴=,∴的长==π.
2. (1)证明:如解图①,连接BD,∵AB为⊙O的直径,∴∠APB=∠ADB=90°,
∵AD∥PB,∴∠CAD=∠APB=90°,∴∠PAD=90°,
第2题解图①
∴∠APB=∠ADB=∠PAD=90°,
∴四边形ADBP是矩形,
∴AD=PB,
在△PAB和△ACD中,
,
∴△PAB≌△ACD;
(2)解:①18;
【解法提示】①由(1)知,AD=PB,∵AD∥PB,AC=AP,∴AD=PE=(PB+BE),∴PB=EB,∴AD=BE,∵AD∥PB,∴四边形ADEB是平行四边形,∵AB是⊙O的直径,其长度不变,∴直线CD和⊙O相切时,即点D到直径AB的距离等于半径时,四边形ABED的面积最大,∵AB=6,∴S四边形ABED最大=AB×AB=18.
② 30°或60°.
【解法提示】分两种情况考虑:当>时,如解图②,连接PD,则PD为⊙O的直径,∵四边形ADFO为菱形,∴OA=AD=DF=FO=OD,∴△ADO和△ODF为等边三角形,∴∠AOD=60°,∵OA=OP,∴∠PAB=∠AOD=30°;当<时,如解图③,连接PD,AF,则PD为⊙O的直径,∵四边形AODF为菱形,∴OA=AF=DF=FO=OD,∴△AOF和△DOF为等边三角形,∴∠AOD=120°,∴∠AOP=60°,∵OA=OP,∴△AOP为等边三角形,∴∠PAB=60°.
第2题解图② 第2题解图③
3. (1)证明:∵四边形ABCD是平行四边形,
∴∠A=∠C,AD=BC.
又∵AP=CQ=t,
在△APD和△CQB中,
∵,∴△APD≌△CQB(SAS),∴DP=BQ;
(2)解:① 1;
【解法提示】如解图①,要使四边形PBQD是矩形,∴DP⊥AB,∴AD2-AP2=BD2-BP2=DP2,即82-t2=122-(10-t)2,解得t=1.
② 2.
【解法提示】要使四边形PBQD为菱形,则BP=DP,如解图②,过点D作DH⊥AB于H,连接PQ,与BD相交于O.由①知BH=10-1=9,cos∠DBH===.在Rt△BOP中,cos∠PBO=,cos∠DBH=cos∠PBO=,即=,解得t=2.
第3题解图
4. (1)证明:∵OD⊥BC,OB=OC,
∴∠ODC=∠ODB=90°,∠OCD=∠OBD,
在△COD和△BOD中,
,
∴△COD≌△BOD;
(2)解:①30°;
【解法提示】如解图,要使四边形OCAF是菱形,则OF=AF=OA=AC=OC,即△AOF和△OAC是等边三角形,∴∠2=∠3=60°,
∵AB是⊙O的直径,∴∠ACB=90°,∴∠1=30°,
∴当∠1=30°时,四边形OCAF是菱形.
第4题解图
②45°.
【解法提示】∵AB=2OB,∴要使AB=2OD,则OD=OB,
∴在Rt△ODB中,sin∠1==,∴∠1=45°,
∴当∠1=45°时,AB=2OD.
5. (1)证明:如解图,连接OD.∵AC是⊙O的直径,∴∠ADC=90°,
∴∠CDB=90°,
又∵E为BC边的中点,∴DE为Rt△DCB斜边的中线,
∴DE=CE=BC.∴∠DCE=∠CDE.
∵OC=OD,∴∠OCD=∠ODC,
∴∠ODC+∠CDE=∠OCD+∠DCE=∠ACB=90°,
∴∠ODE=90°.
∵OD为⊙O的直径,∴DE是⊙O的切线.
第5题解图
(2)解:①3;
【解法提示】∵∠B=30°,AC=2,∠BCA=90°,
∴tan30°===,解得:BC=6,则DE=BC=3.
②45°.
【解法提示】∵四边形ODEC为正方形,
∴∠DEC=∠ACB=90°,DE=EC,
又∵BE=DE,
∴△DBE是等腰直角三角形,∴∠B=45°.
6. (1)证明:由题意可知,∠D=90°,∵AB为半圆O的直径,∴∠AEB=90°,
又∵l为半圆O的切线,∴∠DCO=90°,
∴四边形CFED为矩形,∴CF=DE,EF=CD,
又∵CE=CE,∴△CDE≌△EFC(SSS);
(2)解:① 2;
【解法提示】若四边形OBEC是菱形,则OC=OB=BE=CE=AB,∴∠EAB=30°,∴∠COA=∠EBA=60°,∵OC=OA,∴△AOC为等边三角形,∵AB=4,∴AC=2.
② 2.
【解法提示】如解图,若四边形EDCF为正方形,则O与F重合,B与E重合,∠AOC=90°,∵OA=OC=2,∴AC=2.
第6题解图
7. (1)证明:∵AB=AD,FB=FC,
∴∠B=∠D,∠B=∠BCF.
∴∠D=∠BCF,
∴CF∥AD.
∵CG⊥AD,
∴CG⊥CF,
又∵FC为⊙F的半径,
∴GC是⊙F的切线;
(2)解:① 60;
【解法提示】∵CF∥AD,∴△BCF∽△BDA,∵=,S△BCF∶S△BDA=1∶4,
∴S△BDA=4S△BCF=4×15=60.
②30°.
【解法提示】∵四边形EFCD为菱形,
∴EF∥BD,
∵点F为AB的中点,AB=AD,
∴AE=AF,
∵AF=EF,
∴△AEF是等边三角形,
∴∠AEF=60°,
∴∠D=60°,
∴∠GCD=180°-90°-60°=30°.
8. (1)证明:∵点F是弧BC的中点,SF为⊙S的半径,
∴SF⊥BC,且E为BC的中点,
∴DS是BC的垂直平分线,
∴DC=DB.
在△DCS和△DBS中,
,
∴△DCS≌△DBS(SSS);
(2)解:① ;
【解法提示】如解图,四边形PCSB是菱形,∴PE=SE,BE=CE,PS⊥BC.∵AB是⊙S的直径,∴AC⊥BC,∵AB=10,AC=6,在Rt△ABC中,由勾股定理可得BC=8,∴BE=4,∵BS=5,∴在Rt△BES中,由勾股定理可得ES=3,∴PS=6,∵由(1)可得DB是⊙S的切线,∴BS⊥DB,∴∠SEB=∠SBD=90°,∵∠BSE=∠DSB,∴△EBS∽△BDS,∴=,即=,∴SD=,∴PD=SD-PS=-6=,∴当PD=时,四边形PCSB是菱形.
第8题解图
② .
【解法提示】∵DS是BC的垂直平分线,∴PC=PB,∴△PAC的周长=AC+PA+PC=6+PA+PC=6+PA+PB,当P、A、B三点共线时,PA+PB最小,即点P与点S重合时,△PAC的周长最小,即周长的最小值为6+10=16,此时PD=SD,由①知SD=,∴当PD=时,△PAC的周长最小.
9. (1)证明:∵AB是⊙O的直径,AB⊥MN,
∴PM=PN,
∴AB垂直平分MN,
∴NQ=MQ;
(2)解:①;
【解法提示】AP=t,CQ=t,则PQ=8-t-t=8-2t,∵AQ⊥MN,PM=PN,∴当AP=PQ时,四边形AMQN为菱形,即t=8-2t,解得t=.
②2.
【解法提示】如解图,作OH⊥QN于H,OQ=AC-AO-CQ=8--t=-t,OP=t-,当ON⊥QN时,QN为⊙O的切线,∵∠NOQ=∠PON,∠OPN=∠ONQ,∴△ONP∽△OQN,∴OP∶ON=ON∶OQ,即(t-)∶=∶(-t),整理得t2-8t+12=0,解得t1=2,t2=6(舍去),
∴t=2时,NQ与⊙O相切.
第9题解图
10. (1)证明:如解图①,连接OD,
∵AD是∠BAC的平分线,
∴∠EAD=∠DAB,
∵AO=OD,
∴∠OAD=∠ODA,
∴∠EAD=∠ODA,
∴OD∥AE,
∵DE是半圆O的切线,
∴OD⊥DE,
∴∠E=90°,
∵AB是半圆O的直径,
∴∠ADB=90°,
∴∠EAD=∠DAB,∠E=∠ADB,
∴△ADE∽△ABD;
第10题解图①
(2)解:① 3∶4;
【解法提示】由(1)得△ADE∽△ABD,∴=,
∵ED∶DB=∶2,
∴AE∶AD=∶2,
∴∠EAD=30°,
∴∠DAB=30°,
∴AD∶AB=∶2,
∴AE∶AB=3∶4.
② 60°.
【解法提示】如解图②,连接OC,CD,OD,当四边形BDCO是菱形时,OD=BD,∴△ODB为等边三角形,∴∠DOB=60°,由(1)得,OD∥AC,∴∠BAC=60°.
第10题解图②
11. (1)证明:如解图,连接OD,
∵射线DC切⊙O于点D,
∴OD⊥CD,即∠ODF=90°,
∵∠AED=45°,
∴∠AOD=2∠AED=90°,
即∠ODF=∠AOD,
∴CD∥AB;
第11题解图
(2)解:① 67.5°;
【解法提示】∵四边形ADFP是菱形,∴AD=AP,∵在Rt△AOD中,OA=OD,∴∠DAO=45°,∴∠ADP=∠APD==67.5°,∴在△ADE中,∠DAE=180°-∠ADE-∠AED=180°-67.5°-45°=67.5°.
② 90°.
【解法提示】当四边形BFDP是正方形,由题意可知,DE⊥AB时DE经过⊙O的圆心,∴DE是⊙O的直径,∴∠DAE=90°.
12. (1)证明:∵BC是⊙O的直径,
∴∠BAC=90°,
∵PA为⊙O的切线,
∴∠OAP=90°,
∴∠OAP=∠BAC,
∵在Rt△OAP中,BP=BO,
∴点B为PO的中点,
∴AB=PB=BO,
∵OA=OB,
∴OA=OB=AB,
∴△ABO为等边三角形,
∴∠AOP=∠ABC=60°,
在△OAP和△BAC中,
,
∴△OAP≌△BAC;
(2)解:①;
【解法提示】如解图,过点A作AE⊥BC于点E,
∵BP=3,OB=OC,
∴PC=BP+OB+OC=9.
在Rt△AOE中,
∵∠AOE=60°,
∴AE=OA·sin∠AOE=OA·sin60°=3×=.
∴S△APC=PC·AE=×9×=.
第12题解图
② π.
【解法提示】如解图,连接OD.∵四边形AOCD为菱形,∴AO=AD,∵OA=OD,∴△AOD为等边三角形,∴∠AOD=60°,∴l==π.
13. (1)证明:如解图,连接AD,
第13题解图
∵AB是半圆O的直径,
∴AD⊥BC,
又∵AB=AC,
∴∠BAD=∠CAD,
∴=.
∴BD=ED,
在△OBD和△OED中,
,
∴△OBD≌△OED(SSS);
(2)解:①90°;
【解法提示】当∠BAC=90°,∵AB为⊙O的直径,
∴CA是半圆O的切线.
②60°.
【解法提示】∵四边形OBDE为菱形,
∴OB=BD,
∵OB=OD,
∴△OBD是等边三角形,
∴∠ABC=60°,
∵AB=AC,
∴△ABC为等边三角形,
∴∠BAC=60°.
14. (1)证明:如解图,连接OC,AC,
∵AB是直径,AM⊥AB,
∴BC⊥AC,AP是半圆的切线,
∵PC切半圆O于点C,
∴PA=PC,
又∵OA=OC,
∴OP⊥AC,
∴BC∥OP;
第14题解图
(2)解:① 2;
【解法提示】若四边形OAPC是正方形,则OA=AP,
∵OA=2,
∴AP=2.
② 2.
【解法提示】如解图,连接CD,若四边形BODC是菱形,则CB=BO=OD=DC,
∵AB=2OB,∠ACB=90°,
∴AB=2BC,
∴∠BAC=30°,∠ABC=60°,
∵BC∥OP,
∴∠AOP=∠ABC=60°,
又∵∠OAP=90°,OA=2,
∴∠OPA=30°,
∴OP=4,
∴AP===2.
15. (1)证明:∵∠ACB=90°,DE⊥BC,
∴DE∥AC,
∵直线m∥AB,
∴四边形ACED为平行四边形,
∴CE=AD;
(2)解:①菱形;
【解法提示】∵∠ACB=90°,D为AB的中点,BD=CD=DA,由(1)知,CE=AD,∴CE=CD.∵BD=CD,DE⊥BC,∴CF=BF,∴BE=CE,∴BD=CD=CE
=BE,∴四边形BECD是菱形.
②45°.
【解法提示】要使四边形BECD为正方形,则BD=CD,BD⊥CD,∴∠CBD=45°,∵∠ACB=90°,∴∠A=45°.
16. (1)证明:∵正六边形ABCDEF内接于⊙O,
∴AB=BC=CD=DE=EF=FA,
∠A=∠ABC=∠C=∠D=∠DEF=∠F,
∵点P、Q同时分别从A,D两点出发,速度1 cm/s,运动时间为t(s),
∴AP=DQ=t,
在△ABP和△DEQ中,
,
∴△ABP≌△DEQ(SAS).
∴BP=EQ,
同理可证,PE=QB,
∴四边形PEQB是平行四边形;
(2)解:① 2;
【解法提示】当四边形PBQE为菱形时,PB=PE=EQ=QB,∴△ABP≌△DEQ≌△FEP≌△CBQ,∴AP=PF=DQ=QC,即t=4-t,得t=2.
② 0或4.
【解法提示】如解图,连接OB,OP.要使四边形PBQE为矩形,则OB=OP.故点P在点A或点F处,即t的值为0或4.
第16题解图