9. 如图,在△ABC中,∠ACB=90°,AC=BC,D是边AB上一点(点D不与点A,B重合),连接CD,将线段CD绕点C逆时针旋转90°得到线段CE,连接DE交BC于点F,连接BE.
(1)求证:△ACD≌△BCE;
(2)当AD=BF时,求∠BEF的度数.

(1)求证:△ACD≌△BCE;
(2)当AD=BF时,求∠BEF的度数.
答案
9.(1)由旋转可知 CD = CE, ∠DCE = 90°,
∴ ∠DCB+∠BCE = 90°.
∵ ∠ACB = 90°,
∴ ∠ACD+∠DCB = 90°.
∴ ∠ACD = ∠BCE.
在△ACD和△BCE中,
$\begin{cases} AC=BC, \\ ∠ACD=∠BCE, \\ CD=CE, \end{cases}$
∴ △ACD≌△BCE.
(2)由(1)知△ACD≌△BCE,
∴ ∠CAD = ∠CBE, AD = BE.
∵ ∠ACB = 90°,AC = BC,
∴ ∠CAD = 45°.
∴ ∠CBE = ∠CAD = 45°.
∵ AD = BF,
∴ BF = BE.
∴ ∠BEF = ∠BFE = $\frac{180°-∠CBE}{2}$ = 67.5°.
∴ ∠DCB+∠BCE = 90°.
∵ ∠ACB = 90°,
∴ ∠ACD+∠DCB = 90°.
∴ ∠ACD = ∠BCE.
在△ACD和△BCE中,
$\begin{cases} AC=BC, \\ ∠ACD=∠BCE, \\ CD=CE, \end{cases}$
∴ △ACD≌△BCE.
(2)由(1)知△ACD≌△BCE,
∴ ∠CAD = ∠CBE, AD = BE.
∵ ∠ACB = 90°,AC = BC,
∴ ∠CAD = 45°.
∴ ∠CBE = ∠CAD = 45°.
∵ AD = BF,
∴ BF = BE.
∴ ∠BEF = ∠BFE = $\frac{180°-∠CBE}{2}$ = 67.5°.
解析
【分析】
(1) 要证明△ACD≌△BCE,先利用旋转的性质得到CD=CE、∠DCE=90°,结合已知∠ACB=90°,通过同角的余角相等推出∠ACD=∠BCE,再结合AC=BC的已知条件,即可用SAS判定定理证明两三角形全等。
(2) 求∠BEF的度数时,先由(1)的全等结论得到AD=BE、∠CBE=∠A,结合△ABC是等腰直角三角形可得∠A=45°,即∠CBE=45°;再根据AD=BF代换得到BE=BF,可知△BEF为等腰三角形,最后利用三角形内角和即可计算出底角∠BEF的度数。
【解析】
(1) 由旋转的性质可知:$CD = CE$,$∠ DCE = 90°$,
∴ $∠ DCB+∠ BCE = 90°$,
∵ $∠ ACB = 90°$,
∴ $∠ ACD+∠ DCB = 90°$,
∴ $∠ ACD = ∠ BCE$,
在△ACD和△BCE中:
$\begin{cases} AC=BC, \\ ∠ ACD=∠ BCE, \\ CD=CE, \end{cases}$
∴ $△ ACD≌△ BCE$(SAS)。
(2) 由(1)中$△ ACD≌△ BCE$可得:$∠ CAD = ∠ CBE$,$AD = BE$,
∵ $∠ ACB = 90°$,$AC = BC$,
∴ $△ ABC$是等腰直角三角形,$∠ CAD = 45°$,
∴ $∠ CBE = ∠ CAD = 45°$,
又
∵ $AD = BF$,
∴ $BF = BE$,
∴ $△ BEF$是等腰三角形,$∠ BEF = ∠ BFE$,
∴ $∠ BEF = \frac{180°-∠ CBE}{2} = \frac{180°-45°}{2} = 67.5°$。
【答案】
(1) 证明成立;(2) $\boxed{67.5°}$
【知识点】
旋转的性质,全等三角形的判定与性质,等腰三角形的性质
【点评】
本题综合考查了旋转、全等三角形、等腰三角形的相关知识,解题的关键是从旋转的性质中挖掘出全等所需的相等边和角,再通过等量代换得到等腰三角形的条件,进而求解角度,属于几何常规综合题。
【难度系数】
0.7
(1) 要证明△ACD≌△BCE,先利用旋转的性质得到CD=CE、∠DCE=90°,结合已知∠ACB=90°,通过同角的余角相等推出∠ACD=∠BCE,再结合AC=BC的已知条件,即可用SAS判定定理证明两三角形全等。
(2) 求∠BEF的度数时,先由(1)的全等结论得到AD=BE、∠CBE=∠A,结合△ABC是等腰直角三角形可得∠A=45°,即∠CBE=45°;再根据AD=BF代换得到BE=BF,可知△BEF为等腰三角形,最后利用三角形内角和即可计算出底角∠BEF的度数。
【解析】
(1) 由旋转的性质可知:$CD = CE$,$∠ DCE = 90°$,
∴ $∠ DCB+∠ BCE = 90°$,
∵ $∠ ACB = 90°$,
∴ $∠ ACD+∠ DCB = 90°$,
∴ $∠ ACD = ∠ BCE$,
在△ACD和△BCE中:
$\begin{cases} AC=BC, \\ ∠ ACD=∠ BCE, \\ CD=CE, \end{cases}$
∴ $△ ACD≌△ BCE$(SAS)。
(2) 由(1)中$△ ACD≌△ BCE$可得:$∠ CAD = ∠ CBE$,$AD = BE$,
∵ $∠ ACB = 90°$,$AC = BC$,
∴ $△ ABC$是等腰直角三角形,$∠ CAD = 45°$,
∴ $∠ CBE = ∠ CAD = 45°$,
又
∵ $AD = BF$,
∴ $BF = BE$,
∴ $△ BEF$是等腰三角形,$∠ BEF = ∠ BFE$,
∴ $∠ BEF = \frac{180°-∠ CBE}{2} = \frac{180°-45°}{2} = 67.5°$。
【答案】
(1) 证明成立;(2) $\boxed{67.5°}$
【知识点】
旋转的性质,全等三角形的判定与性质,等腰三角形的性质
【点评】
本题综合考查了旋转、全等三角形、等腰三角形的相关知识,解题的关键是从旋转的性质中挖掘出全等所需的相等边和角,再通过等量代换得到等腰三角形的条件,进而求解角度,属于几何常规综合题。
【难度系数】
0.7
10. 将一副直角三角尺按如图①所示的方式放置(其中$∠ D=45°$, $∠ C=30°$),$PA$,$PB$与直线$MN$重合.
(1)在图①中,求出$∠ DPC$的度数;
(2)如图②,若三角尺$PBD$保持不动,三角尺$PAC$绕点$P$逆时针旋转,转速为$15(°)/s$,转动一周后停止转动,在旋转的过程中,当旋转时间为多少时,$BD// PC$?

(1)在图①中,求出$∠ DPC$的度数;
(2)如图②,若三角尺$PBD$保持不动,三角尺$PAC$绕点$P$逆时针旋转,转速为$15(°)/s$,转动一周后停止转动,在旋转的过程中,当旋转时间为多少时,$BD// PC$?
答案
10.(1)∠DPC=75°.
(2)①如图,此时BD//PC.
∵ BD//PC, ∠DBP=90°,
∴ ∠CPN=∠DBP=90°.
∵ ∠C=30°,
∴ ∠CPA=60°.
∴ ∠APN=30°.
∵ 转速为15(°)/s,
∴ 旋转时间为30÷15=2(s).
②如图,此时BD//PC.
∵ BD//PC, ∠DBP=90°,
∴ ∠CPB=∠DBP=90°.
∵ ∠C=30°,
∴ ∠CPA=60°.
∴ ∠APM=30°.
∴ 三角尺PAC绕点P逆时针旋转的角度为180°+30°=210°.
∵ 转速为15(°)/s,
∴ 旋转时间为210°÷15°=14(s).
综上所述,当旋转时间为2 s或14 s时,BD//PC.
解析
【分析】
(1) 求∠DPC的度数时,先根据直角三角尺的固有内角,得出∠DPB和∠CPA的度数,再结合平角为180°的性质,用平角减去两个已知角的度数即可得到结果。
(2) 要使$BD// PC$,结合$BD⊥ MN$的特征,需分两种情况讨论:①PC在直线MN上方与BD平行;②PC在直线MN下方与BD平行。分别计算两种情况下三角尺PAC的旋转角度,再除以转速即可得到对应的旋转时间,注意旋转一周(360°)后停止,需验证角度是否符合要求。
【解析】
(1) 根据三角尺的角度特性:
在等腰直角三角尺$PBD$中,$∠ D=45°$,$∠ DBP=90°$,因此$∠ DPB=180°-90°-45°=45°$;
在含30°角的直角三角尺$PAC$中,$∠ C=30°$,$∠ CAP=90°$,因此$∠ CPA=180°-90°-30°=60°$;
∵点B、P、A在直线MN上,$∠ DPB+∠ DPC+∠ CPA=180°$,
∴$∠ DPC=180°-45°-60°=75°$。
(2) 分两种情况讨论:
① 如图
,此时$BD// PC$:
∵$BD⊥ MN$,
∴$∠ DBP=90°$,
∵$BD// PC$,
∴$∠ CPN=∠ DBP=90°$(两直线平行,同位角相等),
又
∵$∠ CPA=60°$,
∴$∠ APN=∠ CPN-∠ CPA=90°-60°=30°$,即三角尺PAC逆时针旋转了30°,
∵转速为$15°/\mathrm{s}$,
∴旋转时间$t_1=30°÷15°/\mathrm{s}=2\ \mathrm{s}$。
② 如图
,此时$BD// PC$:
∵$BD⊥ MN$,
∴$∠ DBP=90°$,
∵$BD// PC$,
∴$∠ CPB=∠ DBP=90°$(两直线平行,内错角相等),
又
∵$∠ CPA=60°$,
∴$∠ APM=180°-∠ CPB-∠ CPA=180°-90°-60°=30°$,
此时三角尺PAC逆时针旋转的角度为$180°+30°=210°$,$210°<360°$,符合旋转要求,
∴旋转时间$t_2=210°÷15°/\mathrm{s}=14\ \mathrm{s}$。
【答案】
(1) $\boldsymbol{∠DPC=75°}$
(2) 当旋转时间为$\boldsymbol{2\ \mathrm{s}}$或$\boldsymbol{14\ \mathrm{s}}$时,$BD// PC$。
①如图
,此时$BD// PC$;
②如图
,此时$BD// PC$。
【知识点】
平行线的性质,旋转的性质,角度计算
【点评】
本题结合直角三角尺的固定角度,考查了静态角度计算和动态旋转下的平行判定问题,解题时要注意分类讨论PC的不同位置,避免漏解,能有效锻炼动态几何问题的分析能力。
【难度系数】
0.6
(1) 求∠DPC的度数时,先根据直角三角尺的固有内角,得出∠DPB和∠CPA的度数,再结合平角为180°的性质,用平角减去两个已知角的度数即可得到结果。
(2) 要使$BD// PC$,结合$BD⊥ MN$的特征,需分两种情况讨论:①PC在直线MN上方与BD平行;②PC在直线MN下方与BD平行。分别计算两种情况下三角尺PAC的旋转角度,再除以转速即可得到对应的旋转时间,注意旋转一周(360°)后停止,需验证角度是否符合要求。
【解析】
(1) 根据三角尺的角度特性:
在等腰直角三角尺$PBD$中,$∠ D=45°$,$∠ DBP=90°$,因此$∠ DPB=180°-90°-45°=45°$;
在含30°角的直角三角尺$PAC$中,$∠ C=30°$,$∠ CAP=90°$,因此$∠ CPA=180°-90°-30°=60°$;
∵点B、P、A在直线MN上,$∠ DPB+∠ DPC+∠ CPA=180°$,
∴$∠ DPC=180°-45°-60°=75°$。
(2) 分两种情况讨论:
① 如图
∵$BD⊥ MN$,
∴$∠ DBP=90°$,
∵$BD// PC$,
∴$∠ CPN=∠ DBP=90°$(两直线平行,同位角相等),
又
∵$∠ CPA=60°$,
∴$∠ APN=∠ CPN-∠ CPA=90°-60°=30°$,即三角尺PAC逆时针旋转了30°,
∵转速为$15°/\mathrm{s}$,
∴旋转时间$t_1=30°÷15°/\mathrm{s}=2\ \mathrm{s}$。
② 如图
∵$BD⊥ MN$,
∴$∠ DBP=90°$,
∵$BD// PC$,
∴$∠ CPB=∠ DBP=90°$(两直线平行,内错角相等),
又
∵$∠ CPA=60°$,
∴$∠ APM=180°-∠ CPB-∠ CPA=180°-90°-60°=30°$,
此时三角尺PAC逆时针旋转的角度为$180°+30°=210°$,$210°<360°$,符合旋转要求,
∴旋转时间$t_2=210°÷15°/\mathrm{s}=14\ \mathrm{s}$。
【答案】
(1) $\boldsymbol{∠DPC=75°}$
(2) 当旋转时间为$\boldsymbol{2\ \mathrm{s}}$或$\boldsymbol{14\ \mathrm{s}}$时,$BD// PC$。
①如图
②如图
【知识点】
平行线的性质,旋转的性质,角度计算
【点评】
本题结合直角三角尺的固定角度,考查了静态角度计算和动态旋转下的平行判定问题,解题时要注意分类讨论PC的不同位置,避免漏解,能有效锻炼动态几何问题的分析能力。
【难度系数】
0.6
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