解题思路:(1)①由于正方形ABCD的边长为12,点P从A点出发沿A→B→C→D的路线匀速运动,且运动速度为2单位长度/秒,所以首先确定t=4,8,14时P点所在的位置,然后根据重叠部分的形状,运用相应的面积公式即可求出对应的y值;
②由于点P在每一条边上运动的时间为6秒,所以分三种情况进行讨论:(Ⅰ)当0≤t≤6,即点P在边AB上时;(Ⅱ)当6<t≤12,即点P在边BC上时;(Ⅲ)当12<t≤18,即点P在边CD上时.针对每一种情况,都可以根据重叠部分的形状,运用相应的面积公式求出对应的y关于t的函数解析式;
(2)①由于t=0时,点P与A点重合,点Q与D点重合,此时S=16=S正方形ABCD,所以得出正方形的边长=4;又因为S=0,P,Q两点相遇,而此时对应的t=4,所以P,Q两点在第4秒相遇;
②由于S与t的函数图象由5段组成,而只有当P,Q相遇于C点时图象分为5段,其余情况图象分为6段,所以P,Q相遇于C点,根据时间相同时,速度之比等于路程之比得出点P的速度是点Q的速度的2倍,再由t=4时,P、Q两点运动的路程之和等于AB+BC+CD,据此列出方程,求解即可;
③设t秒时,正方形ABCD与∠POQ(包括边缘及内部)重叠部分的面积S等于9.由于P、Q两点都在边长为4的正方形的三边上运动,点P在每一条边上运动的时间是2秒,点Q在每一条边上运动的时间是4秒,所以分五种情况进行讨论:(Ⅰ)当0≤t≤2,即点P在边AB上,点Q在边CD上时;(Ⅱ)当2<t≤4,即点P在边BC上,点Q在边CD上时;(Ⅲ)当4<t≤6,即点P在边CD上,点Q在边CB上时;(Ⅳ)当6<t≤8,即点P与D点重合,点Q在边CB上时;(Ⅴ)当8<t≤12,即点P与D点重合,点Q在边AB上时.针对每一种情况,都可以根据重叠部分的形状,运用相应的面积公式求出用含t的代数式表示S的式子,然后令S=9,解方程,如果求出的t值在对应的范围内,则符合题意;否则,不符合题意,舍去.
(1)∵正方形ABCD的边长为12,∴S正方形ABCD=122=144.
∵O是AD的中点,∴OA=OD=6.
①(Ⅰ)当t=4时,如图1①.
∵AP=2×4=8,OA=6,
∴S△OAP=[1/2]×AP×OA=24,
∴y=S正方形ABCD-S△OAP=144-24=120;
(Ⅱ)当t=8时,如图1②.
∵AB+BP=2×8=16,AB=12,
∴BP=4,∴CP=12-4=8,
∴y=[1/2](OD+CP)×CD=[1/2]×(6+8)×12=84;
(Ⅲ)当t=14时,如图1③.
∵AB+BC+CP=2×14=28,AB=BC=CD=12,
∴DP=12×3-28=8,
∴y=S△ODP=[1/2]×DP×OD=24;
②分三种情况:
(Ⅰ)当0≤t≤6时,点P在边AB上,如图1①.
∵AP=2t,OA=6,
∴S△OAP=[1/2]×AP×6=6t,
∴y=S正方形ABCD-S△OAP=144-6t;
(Ⅱ)当6<t≤12时,点P在边BC上,如图1②.
∵AB+BP=2t,AB=CD=12,
∴CP=24-2t,
∴y=[1/2](OD+CP)×CD=[1/2]×(6+24-2t)×12=180-12t;
(Ⅲ)当12<t≤18时,点P在边CD上,如图1③.
∵AB+BC+CP=2t,AB=BC=CD=12,
∴DP=36-2t,
∴y=S△ODP=[1/2]×DP×OD=108-6t.
综上可知,y=
144−6t(0≤t≤6)
180−12t(6<t≤12)
108−6t(12<t≤18);
(2)①∵t=0时,S=S正方形ABCD=16,
∴正方形ABCD的边长=4.
∵t=4时,S=0,
∴P,Q两点在第4秒相遇;
②∵S与t的函数图象由5段组成,
∴P,Q相遇于C点,
∵时间相同时,速度之比等于路程之比,而点P运动的路程=点Q运动的路程的2倍,
∴点P的速度=点Q的速度的2倍.
设点Q的速度为a单位长度/秒,则点P的速度为2a单位长度/秒.
∵t=4时,P,Q相遇于C点,正方形ABCD的边长为4,
∴4(a+2a)=4×3,
∴a=1.
故点P的速度为2单位长度/秒,点Q的速度为1单位长度/秒;
③∵正方形ABCD的边长为4,∴S正方形ABCD=16.
∵O是AD的中点,∴OA=OD=2.
设t秒时,正方形ABCD与∠POQ(包括边缘及内部)重叠部分的面积S等于9.
分五种情况进行讨论:
(Ⅰ)当0≤t≤2时,点P在边AB上,点Q在边CD上,如图2①.
∵AP=2t,DQ=t,OA=OD=2,
∴S=S正方形ABCD-S△OAP-S△ODQ=16-2t-t=16-3t,
∴16-3t=9,
解得t=[7/3](不合题意,舍去);
(Ⅱ)当2<t≤4时,点P在边BC上,点Q在边CD上,如图2②.
∵AB+BP=2t,AB=4,∴BP=2t-4,
∵DQ=t,OA=OD=2,
∴S=S正方形ABCD-S梯形OABP-S△ODQ=16-[1/2]×(2t-4+2)×4-[1/2]×2t=20-5t,
点评:
本题考点: 一次函数综合题;动点问题的函数图象.
考点点评: 本题考查的是动点问题的函数图象与一次函数综合题,综合性很强,难度较大.根据动点运动的速度及运动路线确定动点的位置是解题的关键,运用分类讨论的思想正确进行分类是本题的难点.