【分析】
解题时需先对点P的位置分类讨论:点P在线段AB上、在AB的延长线上、在BA的延长线上。结合等腰直角三角形斜边上的高等于斜边一半、且平分斜边的性质,作斜边上的高后,将AP、BP用高和公共垂线段的和差表示,再通过完全平方公式展开、结合勾股定理化简,即可验证AP²+BP²与2CP²的关系。
【解析】
分三种情况讨论:
1. 当点P在线段AB上时,如图①,过点C作CH⊥AB于点H,得∠CHP=90°。
因为△ABC是等腰直角三角形,CA=CB,所以CH是AB的中线,即AH=BH=CH。
若P在H左侧:AP=AH-PH,BP=BH+PH,
则$AP^2+BP^2=(AH-PH)^2+(BH+PH)^2=2(AH^2+PH^2)$,
在Rt△CHP中,由勾股定理得$CP^2=CH^2+PH^2=AH^2+PH^2$,因此$AP^2+BP^2=2CP^2$,即$k=2CP^2$。
若P在H右侧,同理可证$k=2CP^2$;若P与H重合,$AP^2+BP^2=2CH^2=2CP^2$,也满足关系。
2. 当点P在AB的延长线上时,如图②,过点C作CD⊥AB于点D,得∠CDP=90°,同理得AD=BD=CD。
此时AP=AD+PD,BP=PD-BD,
则$AP^2+BP^2=(AD+PD)^2+(PD-BD)^2=2(PD^2+BD^2)$,
结合Rt△CDP的勾股定理$CP^2=CD^2+PD^2=BD^2+PD^2$,可得$k=2CP^2$。
3. 当点P在线段BA的延长线上时,同理可证$k=2CP^2$。
综上,直线AB上的所有点P都满足$k=2CP^2$。
【答案】
D

【知识点】
等腰直角三角形性质,勾股定理,完全平方公式
【点评】
本题考查几何动点与代数化简的综合应用,核心是运用分类讨论思想覆盖动点的所有位置,通过作辅助线将线段转化为可合并的表达式,结合公式推导得到恒等关系,能有效考查学生的逻辑推理能力和运算能力。
【难度系数】
0.6