【分析】
首先明确两个动点的运动规律:动点P全程从A向B以1单位/秒运动,运动总时间20秒;动点Q先从B向A以2单位/秒运动,10秒到达A后立即原速返回B,20秒和P同时停止。
(1)求x=6时的PQ长度,先判断此时Q还在向A运动,分别算出AP、BQ的长度,用总长度AB减去AP和BQ即可;求相遇时间,即两人路程和为AB长度时的x,列方程求解即可。
(2)分三段讨论:①Q还没和P相遇前($0≤x≤\frac{20}{3}$),PQ为AB减去两人路程和;②相遇后到Q到达A前($\frac{20}{3}<x≤10$),PQ为两人路程和减去AB;③Q从A返回B的阶段($10<x≤20$),此时Q在P左侧,PQ为AP减去AQ的长度,分别写出函数式,再根据函数式找到关键点坐标补全图像。
(3)分别计算三个阶段$\frac{PQ}{BP}$的表达式,判断是否为定值,找到比值为定值的阶段即可。
【解析】
(1) 当$x=6$时,$AP=1×6=6$,$BQ=2×6=12$,此时Q还未到达A点,
∴$PQ=AB-AP-BQ=20-6-12=2$;
点P、Q相遇时,两人走过的路程和为AB的长度,即$x+2x=20$,解得$x=\frac{20}{3}$。
(2) 分三种情况讨论:
① 当$0≤x≤\frac{20}{3}$时,P、Q还未相遇,$AP=x$,$BQ=2x$,
∴$y=PQ=AB-AP-BQ=20-x-2x=20-3x$;
② 当$\frac{20}{3}<x≤10$时,P、Q相遇后,Q还未到达A点,$AP=x$,$BQ=2x$,两人走过的路程和超过AB长度,
∴$y=PQ=AP+BQ-AB=x+2x-20=3x-20$;
③ 当$10<x≤20$时,Q已经到达A点并返回向B运动,此时$AQ=2x-20$,$AP=x$,Q在P左侧,
∴$y=PQ=AP-AQ=x-(2x-20)=20-x$。
综上,y与x的函数表达式为:
$y=\begin{cases} 20-3x&(0≤x≤\frac{20}{3}) \\ 3x-20&(\frac{20}{3}<x≤10) \\ 20-x&(10<x≤20) \end{cases}$
根据函数式,关键点坐标分别为$(\frac{20}{3},0)$、$(10,10)$、$(20,0)$,补全图象如图

。
(3) 存在,理由如下:
分别讨论三个阶段的$\frac{PQ}{BP}$:
① 当$0≤x≤\frac{20}{3}$时,$PQ=20-3x$,$BP=AB-AP=20-x$,
∴$\frac{PQ}{BP}=\frac{20-3x}{20-x}$,不是定值;
② 当$\frac{20}{3}<x≤10$时,$PQ=3x-20$,$BP=20-x$,
∴$\frac{PQ}{BP}=\frac{3x-20}{20-x}$,不是定值;
③ 当$10<x≤20$时,$PQ=20-x$,$BP=20-x$,
∴$\frac{PQ}{BP}=\frac{20-x}{20-x}=1$,为定值1。
故满足条件的x取值范围是$10<x≤20$,定值为1。
【答案】
(1) $\boldsymbol{2}$,$\boldsymbol{\frac{20}{3}}$
(2) $y=\begin{cases} 20-3x(0≤x≤\frac{20}{3}), \\ 3x-20(\frac{20}{3}<x≤10), \\ 20-x(10<x≤20) \end{cases}$,补全图象如图

(3) 存在,定值为$\boldsymbol{1}$,x的取值范围是$\boldsymbol{10<x≤20}$
【知识点】
动点问题,一次函数的应用,分段函数
【点评】
本题是典型的双动点分段函数问题,解题关键是根据动点的运动状态合理划分时间段,分别计算每个时间段内的线段长度,再结合要求进行求解,考查了分类讨论思想和函数的实际应用能力。
【难度系数】
0.65