备战中考数学一模试题分类汇编——锐角三角函数综合及答案解析

备战中考数学一模试题分类汇编——锐角三角函数综合及答案解析
一、锐角三角函数
1．已知：如图，在Rt△ABC中，∠ACB=90°，点M是斜边AB的中点，MD∥BC，且MD=CM，DE⊥AB于点E，连结AD、CD．
（1）求证：△MED∽△BCA；
（2）求证：△AMD≌△CMD；
（3）设△MDE的面积为S1，四边形BCMD的面积为S2，当S2=
17
5
S1时，求cos∠ABC的
值．
【答案】（1）证明见解析；（2）证明见解析；（3）cos∠ABC=5 7 .
【解析】
【分析】
（1）易证∠DME=∠CBA，∠ACB=∠MED=90°，从而可证明△MED∽△BCA；（2）由∠ACB=90°，点M是斜边AB的中点，可知MB=MC=AM，从而可证明∠AMD=∠CMD，从而可利用全等三角形的判定证明△AMD≌△CMD；
（3）易证MD=2AB，由（1）可知：△MED∽△BCA，所以
2
1
1
4
ACB
S MD
S AB
⎛⎫
==
⎪
⎝⎭
V
，所以
S△MCB=1
2
S△ACB=2S1，从而可求出S△EBD=S2﹣S△MCB﹣S1=
2
5
S1，由于1
EBD
S ME
S EB
=
V
，从而可
知
5
2
ME
EB
=，设ME=5x，EB=2x，从而可求出AB=14x，BC=
7
2
，最后根据锐角三角函数的
定义即可求出答案．
【详解】
（1）∵MD∥BC，
∴∠DME=∠CBA，
∵∠ACB=∠MED=90°，
∴△MED∽△BCA；
（2）∵∠ACB=90°，点M是斜边AB的中点，∴MB=MC=AM，
∴∠MCB=∠MBC，
∵∠DMB=∠MBC，
∴∠MCB=∠DMB=∠MBC，
∵∠AMD=180°﹣∠DMB ，
∠CMD=180°﹣∠MCB ﹣∠MBC+∠DMB=180°﹣∠MBC ， ∴∠AMD=∠CMD ， 在△AMD 与△CMD 中，
MD MD AMD CMD AM CM =⎧⎪
∠=∠⎨⎪=⎩
， ∴△AMD ≌△CMD （SAS ）； （3）∵MD=CM ， ∴AM=MC=MD=MB ， ∴MD=2AB ，
由（1）可知：△MED ∽△BCA ， ∴
2
114
ACB S MD S AB ⎛⎫== ⎪⎝⎭V ，
∴S △ACB =4S 1， ∵CM 是△ACB 的中线， ∴S △MCB =
1
2
S △ACB =2S 1， ∴S △EBD =S 2﹣S △MCB ﹣S 1=2
5
S 1， ∵
1EBD
S ME
S EB
=
V ， ∴1125
S ME
EB S =
，
∴
5
2
ME EB =， 设ME=5x ，EB=2x ， ∴MB=7x ， ∴AB=2MB=14x ，
∵
1
2MD ME AB BC ==， ∴BC=10x ，
∴cos ∠ABC=105
147
BC x AB x ==. 【点睛】
本题考查相似三角形的综合问题，涉及直角三角形斜边中线的性质，全等三角形的性质与判定，相似三角形的判定与性质，三角形面积的面积比，锐角三角函数的定义等知识，综合程度较高，熟练掌握和灵活运用相关的性质及定理进行解题是关键.
2．如图，已知正方形在直角坐标系中，点分别在轴、轴的正半轴上，点在坐标原点.等腰直角三角板的直角顶点在原点，分别在上，且
将三角板绕点逆时针旋转至的位置，连结
（1）求证：
（2）若三角板绕点逆时针旋转一周，是否存在某一位置，使得若存在，请求出此时点的坐标；若不存在，请说明理由.
【答案】（1）证明见解析（2）存在，或
【解析】
（1）证明：∵四边形为正方形，∴
∵三角板是等腰直角三角形，∴
又三角板绕点逆时针旋转至的位置时，∴···························· 3分
（2）存在.································· 4分
∵
∴过点与平行的直线有且只有一条，并与垂直，
又当三角板绕点逆时针旋转一周时，则点在以为圆心，以为半径的圆上，························ 5分
∴过点与垂直的直线必是圆的切线，又点是圆外一点，过点与圆相切的直线有
且只有2条，不妨设为和
此时，点分别在点和点，满足
·························· 7分
当切点在第二象限时，点在第一象限，
在直角三角形中，
∴∴
∴点的横坐标为：
点的纵坐标为：
∴点的坐标为··························· 9分
当切点在第一象限时，点在第四象限，
同理可求：点的坐标为
综上所述，三角板绕点逆时针旋转一周，存在两个位置，使得此时点的坐标为或································ 11分
（1）根据旋转的性质找到相等的线段，根据SAS定理证明；
（2）由于△OEF是等腰Rt△，若OE∥CF，那么CF必与OF垂直；在旋转过程中，E、F的轨迹是以O为圆心，OE（或OF）长为半径的圆，若CF⊥OF，那么CF必为⊙O的切线，且切点为F；可过C作⊙O的切线，那么这两个切点都符合F点的要求，因此对应的E点也有两个；在Rt△OFC中，OF=2，OC=OA=4，可证得∠FCO=30°，即∠EOC=30°，已知了OE 的长，通过解直角三角形，不难得到E点的坐标，由此得解．
3．如图以△ABC的一边AB为直径作⊙O，⊙O与BC边的交点D恰好为BC的中点，过点D作⊙O的切线交AC边于点F.
（1）求证：DF⊥AC；
（2）若∠ABC=30°，求tan∠BCO的值.
3
【答案】(1)证明见解析; (2) tan∠
【解析】
试题分析：（1）连接OD，根据三角形的中位线定理可求出OD∥AC，根据切线的性质可证明DE⊥OD，进而得证．
（2）过O作OF⊥BD，根据等腰三角形的性质及三角函数的定义用OB表示出OF、CF的长，根据三角函数的定义求解．
试题解析：证明:连接OD
∵DE为⊙O的切线, ∴OD⊥DE ∵O为AB中点, D为BC的中点∴OD‖AC
∴DE⊥AC
(2)过O作OF⊥BD,则BF=FD
在Rt△BFO中，∠ABC=30°
∴OF=1
2
OB, BF=3
OB
∵BD=DC, BF=FD，∴FC=3BF=33OB
在Rt△OFC中，tan∠BCO=
1
3
2
9
33
OB
OF
FC
OB
==.
点睛：此题主要考查了三角形中位线定理及切线的性质与判定、三角函数的定义等知识
点，有一定的综合性，根据已知得出OF=1
2
OB，BF=
3
2
OB，FC=3BF=
33
2
OB是解题关
键．
4．如图，某校数学兴趣小组为测量校园主教学楼AB的高度，由于教学楼底部不能直接到达，故兴趣小组在平地上选择一点C，用测角器测得主教学楼顶端A的仰角为30°，再向主教学楼的方向前进24米，到达点E处（C，E，B三点在同一直线上），又测得主教学楼顶端A的仰角为60°，已知测角器CD的高度为1.6米，请计算主教学楼AB的高
度．（3≈1.73，结果精确到0.1米）
【答案】22.4m
【解析】
【分析】
首先分析图形，根据题意构造直角三角形．本题涉及多个直角三角形，应利用其公共边构造等量关系，进而求解．
【详解】
解：在Rt △AFG 中，tan ∠AFG =3， ∴FG =
tan 3
AG AG
AFG =∠，
在Rt △ACG 中，tan ∠ACG =AG
CG
， ∴CG =
tan AG
ACG ∠=3AG ．
又∵CG ﹣FG =24m ，
即3AG ﹣
3
AG
=24m ， ∴AG =123m ， ∴AB =123+1.6≈22.4m ．
5．如图，MN 为一电视塔，AB 是坡角为30°的小山坡(电视塔的底部N 与山坡的坡脚A 在同一水平线上，被一个人工湖隔开)，某数学兴趣小组准备测量这座电视塔的高度．在坡脚A 处测得塔顶M 的仰角为45°；沿着山坡向上行走40m 到达C 处，此时测得塔顶M 的仰角为30°，请求出电视塔MN 的高度．(参考数据：2≈1.41，3≈1.73，结果保留整数)
【答案】95m 【解析】
【分析】过点C 作CE ⊥AN 于点E ， CF ⊥MN 于点F ．在△ACE 中，求AE ＝3m ，在RT △MFC 中，设MN ＝x m ，则AN ＝xm ．FC 3xm ，可得x ＋33 ( x －20)，解方程可得答案..
【详解】解：过点C 作CE ⊥AN 于点E ， CF ⊥MN 于点F ． 在△ACE 中，AC ＝40m ，∠CAE ＝30° ∴CE ＝FN ＝20m ，AE ＝3
设MN＝x m，则AN＝xm．FC＝3xm，在RT△MFC中
MF＝MN－FN＝MN－CE＝x－20
FC＝NE＝NA＋AE＝x＋203
∵∠MCF＝30°
∴FC＝3MF，
即x＋203＝3 ( x－20)
解得：x＝403 31
-
＝60＋203≈95m
答：电视塔MN的高度约为95m．
【点睛】本题考核知识点：解直角三角形.解题关键点：熟记解直角三角形相关知识，包括含特殊角的直角三角形性质.
6．在正方形ABCD中，AC是一条对角线，点E是边BC上的一点（不与点C重合），连接AE，将△ABE沿BC方向平移，使点B与点C重合，得到△DCF，过点E作EG⊥AC于点G，连接DG，FG．
（1）如图，①依题意补全图；②判断线段FG与DG之间的数量关系与位置关系，并证明；
（2）已知正方形的边长为6，当∠AGD＝60°时，求BE的长．
【答案】（1）①见解析，②FG＝DG，FG⊥DG，见解析；（2）3
BE=
【解析】
【分析】
（1）①补全图形即可，
②连接BG，由SAS证明△BEG≌△GCF得出BG＝GF，由正方形的对称性质得出BG＝DG，
得出FG＝DG，在证出∠DGF＝90°，得出FG⊥DG即可，（2）过点D作DH⊥AC，交AC于
点H．由等腰直角三角形的性质得出DH＝AH＝32，由直角三角形的性质得出FG＝
DG＝2GH＝26，得出DF＝2DG＝43，在Rt△DCF中，由勾股定理得出CF＝23，即可得出结果．
【详解】
解：（1）①补全图形如图1所示，
②FG＝DG，FG⊥DG，理由如下，
连接BG，如图2所示，
∵四边形ABCD是正方形，
∴∠ACB＝45°，
∵EG⊥AC，
∴∠EGC＝90°，
∴△CEG是等腰直角三角形，EG＝GC，
∴∠GEC＝∠GCE＝45°，
∴∠BEG＝∠GCF＝135°，
由平移的性质得：BE＝CF，
在△BEG和△GCF中，
BE CF
BEG GCF EG CG
=
⎧
⎪
∠=∠
⎨
⎪=
⎩
，
∴△BEG≌△GCF（SAS），
∴BG＝GF，
∵G在正方形ABCD对角线上，
∴BG＝DG，
∴FG＝DG，
∵∠CGF＝∠BGE，∠BGE+∠AGB＝90°，
∴∠CGF+∠AGB＝90°，
∴∠AGD+∠CGF＝90°，
∴∠DGF＝90°，
∴FG⊥DG.
（2）过点D作DH⊥AC，交AC于点H．如图3所示,在Rt△ADG中，
∵∠DAC ＝45°， ∴DH ＝AH ＝32，
在Rt △DHG 中，∵∠AGD ＝60°， ∴GH ＝
3
DH ＝
323
＝6，
∴DG ＝2GH ＝26， ∴DF ＝2DG ＝43， 在Rt △DCF 中，CF ＝()
2
2436-＝23，
∴BE ＝CF ＝23．
【点睛】
本题是四边形综合题目，考查了正方形的性质、全等三角形的判定与性质、等腰直角三角形的性质、勾股定理、解直角三角形的应用等知识；本题综合性强，证明三角形全等是解题的关键．
7．在△ABC 中，∠B ＝45°，∠C ＝30°，点D 是边BC 上一点，连接AD ，将线段AD 绕点A 逆时针旋转90°，得到线段AE ，连接DE ．
（1）如图①，当点E 落在边BA 的延长线上时，∠EDC ＝ 度（直接填空）； （2）如图②，当点E 落在边AC 上时，求证：BD ＝
1
2
EC ； （3）当AB ＝22，且点E 到AC 的距离等于3﹣1时，直接写出tan ∠CAE 的值．
【答案】（1）90；（2）详见解析；（3）
633 tan EAC
-
∠=
【解析】
【分析】
（1）利用三角形的外角的性质即可解决问题；
（2）如图2中，作PA⊥AB交BC于P，连接PE．只要证明△BAD≌△PAE（SAS），提出BD=PE，再证明EC=2PE即可；
（3）如图3，作EF⊥AC于F，延长FE交BC于H，作AG⊥BC于G，PA⊥AB交BC于P，连接PE．设PH＝x，在Rt△EPH中，可得EP＝3x，EH＝2PH＝2x，
由此FH＝2x+3﹣1，CF＝23x+3﹣3，由△BAD≌△PAE，得BD＝EP＝3x，AE＝AD，在Rt△ABG中， AG＝GB＝2，在Rt△AGC中，AC＝2AG＝4，故AE2＝AD2＝AF2+EF2，由勾股定理得AF＝1+3，由此tan∠EAF＝2﹣3，根据对称性可得tan∠EAC＝
6-33
11
．
【详解】
（1）如图1中，
∵∠EDC＝∠B+∠BED，∠B＝∠BED＝45°，
∴∠EDC＝90°，
故答案为90；
（2）如图2中，作PA⊥AB交BC于P，连接PE．
∵∠DAE＝∠BAP＝90°，
∴∠BAD＝∠PAE，
∵∠B＝45°，
∴∠B＝∠APB＝45°，
∴AB＝AP，
∵AD＝AE，
∴△BAD≌△PAE（SAS），
∴BD＝PE，∠APE＝∠B＝45°，
∴∠EPD＝∠EPC＝90°，
∵∠C＝30°，
∴EC＝2PE＝2BD；
（3）如图3，作EF⊥AC于F，延长FE交BC于H，作AG⊥BC于G，PA⊥AB交BC于P，连接PE．
设PH＝x，在Rt△EPH中，∵∠EPH＝90°，∠EHP＝60°，
∴EP3，EH＝2PH＝2x，
∴FH＝31，CF3FH＝33
∵△BAD≌△PAE，
∴BD＝EP3，AE＝AD，
在Rt△ABG中，∵AB＝2
∴AG＝GB＝2，
在Rt△AGC中，AC＝2AG＝4，
∵AE2＝AD2＝AF2+EF2，
∴22+（23）231）2+（4﹣3﹣32，
整理得：9x2﹣12x＝0，
解得x＝4
3
（舍弃）或0
∴PH＝0，此时E，P，H共点，∴AF＝3
∴tan∠EAF＝EF
AF 31
31
-
+
＝23
根据对称性可知当点E在AC的上方时，同法可得tan∠EAC＝6-33 11
．
【点睛】
本题属于几何变换综合题，考查了等腰直角三角形的判定和性质，全等三角形的判定和性
质，解直角三角形等知识，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，属于中考压轴题．
8．如图，AB是⊙O的直径，PA、PC与⊙O分别相切于点A，C，PC交AB的延长线于点D，DE⊥PO交PO的延长线于点E．
(1)求证：∠EPD=∠EDO；
(2)若PC=3，tan∠PDA=3
4
，求OE的长．
【答案】（1）见解析；（2
5.【解析】
【分析】
（1）由切线的性质即可得证.（2）连接OC，利用tan∠PDA=3
4
，可求出CD=2,进而求得
OC=3
2
，再证明△OED∽△DEP，根据相似三角形的性质和勾股定理即可求出OE的长.
【详解】
（1）证明：∵PA，PC与⊙O分别相切于点A，C，∴∠APO=∠CPO, PA⊥AO，
∵DE⊥PO，
∴∠PAO=∠E=90°，
∵∠AOP=∠EOD，
∴∠APO=∠EDO，
∴∠EPD=∠EDO.
（2）连接OC，
∴PA=PC=3，
∵tan∠PDA=3
4
，
∴在Rt△PAD中，
AD=4，22
PA AD
，∴CD=PD-PC=5-3=2，
∵tan∠PDA=3
4
，
∴在Rt△OCD中，
OC=32， OD=22OC CD +=52
， ∵∠EPD=∠ODE ，∠OCP=∠E=90°，
∴△OED ∽△DEP ，
∴
PD DO =PE DE =DE OE
=2， ∴DE=2OE, 在Rt △OED 中，OE 2+DE 2=OD 2，即5OE 2=2
52⎛⎫ ⎪⎝⎭=254， ∴OE=52
．
【点睛】
本题考查了切线的性质；锐角三角函数；勾股定理和相似三角形的判定与性质，充分利用tan ∠PDA=34
，得线段的长是解题关键.
9．如图，已知二次函数212
y x bx c =
++的图象经过点A （-3，6），并与x 轴交于点B （-1，0）和点C ，顶点为点P ．
（1）求这个二次函数解析式；
（2）设D 为x 轴上一点，满足∠DPC =∠BAC ，求点D 的坐标； （3）作直线AP ，在抛物线的对称轴上是否存在一点M ，在直线AP 上是否存在点N ，使AM +MN 的值最小？若存在，求出M 、N 的坐标：若不存在，请说明理由．
【答案】（1）点C 坐标为（3，0），点P （1，-2）；（2）点P （7，0）；（3）点N （-
7 5，
14
5
）．
【解析】【分析】
（1）将点A
、B坐标代入二次函数表达式，即可求解；
（2）利用S△ABC= 1
2
×AC×BH=
1
2
×BC×y A，求出sinα=
22
2105
BH
AB
==，则tanα=
1
2
，在
△PMD中，tanα= MD
PM
=
1
2
22
x
=
+
，即可求解；
（3）作点A关于对称轴的对称点A′（5，6），过点A′作A′N⊥AP分别交对称轴与点M、交AP于点N，此时AM+MN最小，即可求解．
【详解】
（1）将点A、B坐标代入二次函数表达式得：
9
633
2
1
2
b
b c
⎧
=-+
⎪⎪
⎨
⎪=--+
⎪⎩
，解得：
1
3
2
b
c
=-
⎧
⎪
⎨
=-
⎪⎩
，
故：抛物线的表达式为：y=1
2
x2-x-
3
2
，
令y=0，则x=-1或3，令x=0，则y=-3
2
，
故点C坐标为（3，0），点P（1，-2）；
（2）过点B作BH⊥AC交于点H，过点P作PG⊥x轴交于点G，
设：∠DPC=∠BAC=α，
由题意得：AB10，AC2BC=4，PC2，
S△ABC=1
2
×AC×BH=
1
2
×BC×y A，
解得：BH2
sinα=BH
AB
22
210
=
5
，则tanα=
1
2
，
由题意得：GC=2=PG，故∠PCB=45°，
延长PC，过点D作DM⊥PC交于点M，
则MD=MC=x，
在△PMD中，tanα=MD
PM
=
22
x+
=
1
2
，
解得：x=22，则CD=2x=4，
故点P（7，0）；
（3）作点A关于对称轴的对称点A′（5，6），
过点A′作A′N⊥AP分别交对称轴与点M、交AP于点N，此时AM+MN最小，
直线AP表达式中的k值为：8
4-
=-2，则直线A′N表达式中的k值为
1
2
，
设直线A′N的表达式为：y=1
2
x+b，
将点A′坐标代入上式并求解得：b=7
2
，
故直线A′N的表达式为：y=1
2
x+
7
2
…①，
当x=1时，y=4，
故点M（1，4），
同理直线AP的表达式为：y=-2x…②，
联立①②两个方程并求解得：x=-7
5
，
故点N（-7
5
，
14
5
）．
【点睛】
本题考查的是二次函数综合运用，涉及到一次函数、解直角三角形等知识，其中（3），利用对称点求解最小值，是此类题目的一般方法．
10．如图所示的是一个地球仪及它的平面图，在平面图中，点A、B分别为地球仪的南、北极点，直线AB与放置地球仪的平面交于点D，所夹的角度约为67°，半径OC所在的直线与放置它的平面垂直，垂足为点E，DE=15cm，AD=14cm．
（1）求半径OA 的长（结果精确到0.1cm ，参考数据：sin67°≈0.92，cos67°≈0.39，tan67°≈2.36）
（2）求扇形BOC 的面积（π取3.14，结果精确到1cm ）
【答案】(1)半径OA 的长约为24.5cm ；(2)扇形BOC 的面积约为2822cm ．
【解析】
【分析】
(1)在Rt △ODE 中，DE=15，∠ODE=67°，根据∠ODE 的余弦值，即可求得OD 长，减去AD 即为OA ．
(2)用扇形面积公式即可求得.
【详解】
(1)在Rt △ODE 中，15cm DE =，67ODE ∠=︒． ∵cos DE ODE DO ∠=
， ∴150.39
OD ≈， ∴()384614245cm OA OD AD =-≈-≈．
．， 答：半径OA 的长约为24.5cm ．
(2)∵67ODE ∠=︒，
∴157BOC ∠=︒， ∴2360
BOC n r S π=扇形 2
157 3.1424.52360
⨯⨯≈ ()2822cm ≈．
答：扇形BOC 的面积约为2822cm ．
【点睛】
此题主要考查了解直角三角形的应用，本题把实际问题转化成数学问题，利用三角函数中余弦定义来解题是解题关键．
11．如图，公路AB 为东西走向，在点A 北偏东36.5︒方向上，距离5千米处是村庄M ，在点A 北偏东53.5︒方向上，距离10千米处是村庄N ；要在公路AB 旁修建一个土特产收购站P (取点P 在AB 上)，使得M ，N 两村庄到P 站的距离之和最短，请在图中作出P 的位置（不写作法）并计算：
（1）M，N两村庄之间的距离；
（2）P到M、N距离之和的最小值.（参考数据：sin36.5°＝0.6，cos36.5°＝0.8，tan36.5°＝0.75计算结果保留根号.）
【答案】(1) M，N两村庄之间的距离为29千米;(2) 村庄M、N到P站的最短距离和是55千米．
【解析】
【分析】
（1）作N关于AB的对称点N'与AB交于E，连结MN’与AB交于P，则P为土特产收购站的位置．求出DN，DM，利用勾股定理即可解决问题．
（2）由题意可知，M、N到AB上点P的距离之和最短长度就是MN′的长．
【详解】
解：作N关于AB的对称点N'与AB交于E，连结MN’与AB交于P，则P为土特产收购站的位置．
（1）在Rt△ANE中，AN=10，∠NAB=36.5°
∴NE=AN•sin∠NAB=10•sin36.5°=6，
AE=AN•cos∠NAB=10•cos36.5°=8，
过M作MC⊥AB于点C，
在Rt△MAC中，AM=5，∠MAB=53.5°
∴AC=MA•sin∠AMB=MA•sin36.5°=3，
MC=MA•cos∠AMC=MA•cos36.5°=4，
过点M作MD⊥NE于点D，
在Rt△MND中，MD=AE-AC=5，
ND=NE-MC=2，
∴MN =2252+
=29，
即M ，N 两村庄之间的距离为29千米． （2）由题意可知，M 、N 到AB 上点P 的距离之和最短长度就是MN ′的长．
DN ′=10，MD =5，在Rt △MDN ′中，由勾股定理，得
MN ′=22510+=55（千米）
∴村庄M 、N 到P 站的最短距离和是55千米．
【点睛】
本题考查解直角三角形，轴对称变换等知识，解题的关键是熟练掌握基本知识，学会添加常用辅助线，构造直角三角形解决问题．
12．如图，在平面直角坐标系中，菱形ABCD 的边AB 在x 轴上，点B 坐标（﹣6，0），点C 在y 轴正半轴上，且cos B ＝35
，动点P 从点C 出发，以每秒一个单位长度的速度向D 点移动（P 点到达D 点时停止运动），移动时间为t 秒，过点P 作平行于y 轴的直线l 与菱形的其它边交于点Q ．
（1）求点D 坐标；
（2）求△OPQ 的面积S 关于t 的函数关系式，并求出S 的最大值；
（3）在直线l 移动过程中，是否存在t 值，使S ＝
320ABCD
S 菱形？若存在，求出t 的值；若不存在，请说明理由．
【答案】（1）点D 的坐标为（10，8）．（2）S 关于t 的函数关系式为S ＝
24(04)220(410)3
3t t t t t ⎧⎪⎨-+<⎪⎩剟…，S 的最大值为503．（3）3或7. 【解析】
【分析】
（1）在Rt △BOC 中，求BC,OC,根据菱形性质再求D 的坐标；（2）分两种情况分析：①当0≤t ≤4时和②当4＜t ≤10时，根据面积公式列出解析式，再求函数的最值；（3）分两种情况分析：当0≤t ≤4时，4t ＝12，；当4＜t ≤10时，22201233
t t -+=
【详解】
解：（1）在Rt △BOC 中，∠BOC ＝90°，OB ＝6，cos B ＝35
， 10cos OB BC B
∴==
8OC ∴==∵四边形ABCD 为菱形，CD ∥x 轴，
∴点D 的坐标为（10，8）．
（2）∵AB ＝BC ＝10，点B 的坐标为（﹣6，0），
∴点A 的坐标为（4，0）．
分两种情况考虑，如图1所示．
①当0≤t ≤4时，PQ ＝OC ＝8，OQ ＝t ，
∴S ＝12
PQ •OQ ＝4t ， ∵4＞0，
∴当t ＝4时，S 取得最大值，最大值为16；
②当4＜t ≤10时，设直线AD 的解析式为y ＝kx +b （k ≠0），
将A （4，0），D （10，8）代入y ＝kx +b ，得：
4k b 010k b 8+=⎧⎨+=⎩，解得：4k 316b 3⎧=⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩
， ∴直线AD 的解析式为41633y x =
-． 当x ＝t 时，41633
y t =-， 41648(10)3
33PQ t t ⎛⎫∴=--=- ⎪⎝⎭ 21220233
S PQ OP t t ∴=⋅=-+ 22202502(5),033333
S t t t =-+=--+-<Q ∴当t ＝5时，S 取得最大值，最大值为503
． 综上所述：S 关于t 的函数关系式为S ＝24(04)220(410)3
3t t t t t ⎧⎪⎨-+<⎪⎩剟…，S 的最大值为503． （3）S 菱形ABCD ＝AB •OC ＝80．
当0≤t ≤4时，4t ＝12，
解得：t ＝3；
当4＜t ≤10时，222033t t -+＝12， 解得：t 1＝5﹣7（舍去），t 2＝5+ 7． 综上所述：在直线l 移动过程中，存在t 值，使S ＝
320ABCD S 菱形，t 的值为3或5+7．
【点睛】
考核知识点：一次函数和二次函数的最值问题.数形结合，分类讨论是关键.
13．关于三角函数有如下的公式： sin （α+β）=sinαcosβ+cosαsinβ①
cos （α+β）=cosαcosβ﹣sinαsinβ②
tan （α+β）=③
利用这些公式可将某些不是特殊角的三角函数转化为特殊角的三角函数来求值，如： tan105°=tan （45°+60°）=
=﹣
（2+）．
根据上面的知识，你可以选择适当的公式解决下面的实际问题： 如图，直升飞机在一建筑物CD 上方A 点处测得建筑物顶端D 点的俯角α=60°，底端C 点的俯角β=75°，此时直升飞机与建筑物CD 的水平距离BC 为42m ，求建筑物CD 的高．
【答案】建筑物CD 的高为84米．
【解析】
分析：
如图，过点D 作DE ⊥AB 于点E ，由题意易得∠ACB=75°，∠ABC=90°，DE=BC=42m ，∠ADE=60°，这样在Rt △ABC 和在Rt △ADE 中，结合题中所给关系式分别求出AB 和AE 的
长，即可由CD=BE=AB-AE求得结果了.
详解：
如图，过点D作DE⊥AB于点E，由题意可得∠ACB=75°，∠ABC=90°，DE=BC=42m，
CD=BE，∠ADE=60°，
∴在Rt△ABC和Rt△ADE
AB=BC•tan75°=42tan75°=，
AE=，
∴CD=AB﹣AE=（米）.
答：建筑物CD的高为84米.
睛：读懂题意，把已知量和未知量转化到Rt△ABC和Rt△ADE中，这样利用直角三角形中边角间的关系结合题目中所给的“两角和的三角形函数公式”即可使问题得到解决.
14．在Rt△ABC中，∠ACB＝90°，CD是AB边的中线，DE⊥BC于E，连结CD，点P在射线CB上（与B，C不重合）
（1）如果∠A＝30°，
①如图1，∠DCB等于多少度；
②如图2，点P在线段CB上，连结DP，将线段DP绕点D逆时针旋转60°，得到线段DF，连结BF，补全图2猜想CP、BF之间的数量关系，并证明你的结论；
（2）如图3，若点P在线段CB 的延长线上，且∠A＝α（0°＜α＜90°），连结DP，将线段DP绕点逆时针旋转2α得到线段DF，连结BF，请直接写出DE、BF、BP三者的数量关系（不需证明）
【答案】（1）①∠DCB＝60°．②结论：CP＝BF．理由见解析；（2）结论：BF﹣BP＝
2DE•tanα．理由见解析．
【解析】
【分析】
（1）①根据直角三角形斜边中线的性质，结合∠A ＝30°，只要证明△CDB 是等边三角形即可；
②根据全等三角形的判定推出△DCP ≌△DBF ，根据全等的性质得出CP ＝BF ，
（2）求出DC ＝DB ＝AD ，DE ∥AC ，求出∠FDB ＝∠CDP ＝2α+∠PDB ，DP ＝DF ，根据全等三角形的判定得出△DCP ≌△DBF ，求出CP ＝BF ，推出BF ﹣BP ＝BC ，解直角三角形求出CE ＝DEtanα即可．
【详解】
（1）①∵∠A ＝30°，∠ACB ＝90°，
∴∠B ＝60°，
∵AD ＝DB ，
∴CD ＝AD ＝DB ，
∴△CDB 是等边三角形，
∴∠DCB ＝60°．
②如图1，结论：CP ＝BF ．理由如下：
∵∠ACB ＝90°，D 是AB 的中点，DE ⊥BC ，∠DCB ＝60°，
∴△CDB 为等边三角形.
∴∠CDB ＝60°
∵线段DP 绕点D 逆时针旋转60°得到线段DF ，
∵∠PDF ＝60°，DP ＝DF ，
∴∠FDB ＝∠CDP ，
在△DCP 和△DBF 中
DC DB CDP BDF DP DF =⎧⎪∠=∠⎨⎪=⎩
，
∴△DCP ≌△DBF ，
∴CP ＝BF.
（2）结论：BF ﹣BP ＝2DEtanα．
理由：∵∠ACB ＝90°，D 是AB 的中点，DE ⊥BC ，∠A ＝α，
∴DC ＝DB ＝AD ，DE ∥AC ，
∴∠A ＝∠ACD ＝α，∠EDB ＝∠A ＝α，BC ＝2CE ，
∴∠BDC ＝∠A+∠ACD ＝2α，
∵∠PDF ＝2α，
∴∠FDB ＝∠CDP ＝2α+∠PDB ，
∵线段DP 绕点D 逆时针旋转2α得到线段DF ，
∴DP ＝DF ，
在△DCP 和△DBF 中
DC DB CDP BDF DP DF =⎧⎪∠=∠⎨⎪=⎩
，
∴△DCP ≌△DBF ，
∴CP ＝BF ，
而 CP ＝BC+BP ，
∴BF ﹣BP ＝BC ，
在Rt △CDE 中，∠DEC ＝90°，
∴tan ∠CDE ＝
CE DE
， ∴CE ＝DEtanα， ∴BC ＝2CE ＝2DEtanα， 即BF ﹣BP ＝2DEtanα．
【点睛】
本题考查了三角形外角性质，等边三角形的判定和性质，全等三角形的性质和判定，直角三角形的性质，旋转的性质的应用，能推出△DCP ≌△DBF 是解此题的关键，综合性比较强，证明过程类似．
15．已知：如图，在Rt △ABO 中，∠B =90°，∠OAB =30°，OA =3．以点O 为原点，斜边OA 所在直线为x 轴，建立平面直角坐标系，以点P （4，0）为圆心，PA 长为半径画圆，⊙P 与x 轴的另一交点为N ，点M 在⊙P 上，且满足∠MPN =60°．⊙P 以每秒1个单位长度的速度沿x 轴向左运动，设运动时间为ts ，解答下列问题：
（发现）（1）MN n
的长度为多少；
（2）当t =2s 时，求扇形MPN （阴影部分）与Rt △ABO 重叠部分的面积．
（探究）当⊙P 和△ABO 的边所在的直线相切时，求点P 的坐标．
（拓展）当MN n 与Rt △ABO 的边有两个交点时，请你直接写出t 的取值范围．
【答案】【发现】（1）MN n 的长度为π3；（2）重叠部分的面积为38
；【探究】：点P
的坐标为10（，）；或23 03（，）或23 03
-（，）；【拓展】t 的取值范围是23t ≤＜或45t ≤＜，理由见解析．
【解析】
【分析】
发现：（1）先确定出扇形半径，进而用弧长公式即可得出结论；
（2）先求出PA =1，进而求出PQ ，即可用面积公式得出结论； 探究：分圆和直线AB 和直线OB 相切，利用三角函数即可得出结论；
拓展：先找出·MN
和直角三角形的两边有两个交点时的分界点，即可得出结论． 【详解】 [发现]
（1）∵P （4，0），∴OP =4．
∵OA =3，∴AP =1，∴·MN
的长度为6011803ππ⨯=． 故答案为3
π； （2）设⊙P 半径为r ，则有r =4﹣3=1，当t =2时，如图1，点N 与点A 重合，∴PA =r =1，设MP 与AB 相交于点Q ．在Rt △ABO 中，∵∠OAB =30°，∠MPN =60°．
∵∠PQA =90°，∴PQ 12=
PA 12=，∴AQ =AP ×cos30°3=，∴S 重叠部分=S △APQ 12=PQ ×AQ 38
=． 即重叠部分的面积为
38． [探究]
①如图2，当⊙P 与直线AB 相切于点C 时，连接PC ，则有PC ⊥AB ，PC =r =1． ∵∠OAB =30°，∴AP =2，∴OP =OA ﹣AP =3﹣2=1；
∴点P 的坐标为（1，0）；
②如图3，当⊙P 与直线OB 相切于点D 时，连接PD ，则有PD ⊥OB ，PD =r =1，∴PD ∥AB ，∴∠OPD =∠OAB =30°，∴cos ∠OPD PD OP =，∴OP 12330cos ==︒∴点P 的
坐标为（23
3
，0）；
③如图4，当⊙P与直线OB相切于点E时，连接PE，则有PE⊥OB，同②可得：
OP
23
3 =；
∴点P的坐标为（23
3
-，0）；
[拓展]
t的取值范围是2＜t≤3，4≤t＜5，理由：
如图5，当点N运动到与点A重合时，·MN与Rt△ABO的边有一个公共点，此时t=2；
当t＞2，直到⊙P运动到与AB相切时，由探究①得：OP=1，∴t
41
1
-
==3，·MN与
Rt△ABO的边有两个公共点，∴2＜t≤3．
如图6，当⊙P运动到PM与OB重合时，·MN与Rt△ABO的边有两个公共点，此时t=4；
直到⊙P运动到点N与点O重合时，·MN与Rt△ABO的边有一个公共点，此时t=5；
∴4≤t＜5，即：t的取值范围是2＜t≤3，4≤t＜5．
【点睛】
本题是圆的综合题，主要考查了弧长公式，切线的性质，锐角三角函数，三角形面积公
式，作出图形是解答本题的关键．。