【分析】
(1) 点P沿A→B方向以1cm/s的速度运动,t秒后AP的长度为t cm,已知AB总长16cm,BP为AB减去AP的剩余长度,直接作差即可得到BP的代数式。
(2) 当Q在BC上运动时,Q沿B→C以2cm/s的速度运动,t秒后BQ=2t cm,此时△PQB中∠B=90°,若该三角形为等腰三角形,仅需两条直角边BQ=BP,列方程求解即可得到t的值。
(3) 当Q在CA上运动时,△BCQ为等腰三角形需分三类讨论:①BC为底边,对应CQ=BQ;②BQ为底边,对应CQ=BC;③CQ为底边,对应BQ=BC。分别结合等腰三角形性质、直角三角形等角对等边、面积法求高、勾股定理计算对应CQ的长度,再结合Q的总运动路程除以速度2得到对应t值,最后汇总所有符合条件的结果即可。
【解析】
(1) 由题意得AP = 1×t = t cm,
∵AB=16 cm,
∴BP = AB - AP = (16 - t) cm。
(2) 当Q在BC上运动时,BQ = 2×t = 2t cm,
∵∠B=90°,若△PQB为等腰三角形,则BQ=BP,即$2t=16-t$,解得$t=\frac{16}{3}$。
(3) 分三种情况讨论:
①当△BCQ是以BC为底边的等腰三角形时,CQ=BQ,如答图①所示

,
则$∠ C=∠ CBQ$,$\because ∠ ABC=90°,$
$\therefore ∠ CBQ+∠ ABQ=90°$,
$\because ∠ A+∠ C=90°,\therefore ∠ A=∠ ABQ$,
$\therefore BQ=AQ,\therefore CQ=AQ=10\ \mathrm{cm}$,
$\therefore BC+CQ=22\ \mathrm{cm},\therefore t=22÷2=11(\mathrm{s})$。
②当△BCQ是以BQ为底边的等腰三角形时,CQ=BC,如答图②所示,
则$BC+CQ=24\ \mathrm{cm},\therefore t=24÷2=12(\mathrm{s})$。
③当△BCQ是以CQ为底边的等腰三角形时,BQ=BC,如答图③所示,过点B作BD⊥ AC于点D,则CD=DQ。
$\because \frac{1}{2}AB· BC=\frac{1}{2}AC· BD$,
$\therefore \frac{1}{2}×16×12=\frac{1}{2}×20× BD,\therefore BD=\frac{48}{5}\ \mathrm{cm}$,
$\therefore CD=\sqrt{BC^2-BD^2}=\frac{36}{5}\ \mathrm{cm}$,
$\therefore CQ=2CD=\frac{72}{5}\ \mathrm{cm},BC+CQ=12+\frac{72}{5}=\frac{132}{5}(\mathrm{cm})$,
$\therefore t=\frac{132}{5}÷2=\frac{66}{5}(\mathrm{s})$。
综上所述,出发11 s、12 s或$\frac{66}{5}$ s时,△BCQ是等腰三角形。
【答案】
(1) $(16-t)\mathrm{cm}$
(2) $\frac{16}{3}$
(3) 出发11 s或12 s或$\frac{66}{5}\ \mathrm{s}$时,△BCQ是等腰三角形。
【知识点】
等腰三角形的性质,勾股定理,分类讨论思想
【点评】
本题是动点与等腰三角形结合的典型题型,既考察了等腰三角形判定与性质、面积法求高、勾股定理等基础知识点,又重点考察了分类讨论的数学思想,解题时需注意区分等腰三角形的腰和底边,避免漏解。
【难度系数】
0.6