【分析】
本题为直角梯形背景下的动点综合题,解题思路如下:
(1) 先计算直角梯形ABCD的总面积,PQ平分面积时,梯形ABQP的面积为总面积的一半,根据梯形面积公式列方程即可求解t;
(2) PQ与四边形的边平行分两种情况:①PQ//AB时,四边形ABQP为平行四边形,根据对边AP=BQ列方程求解;②PQ//CD时,四边形PQCD为平行四边形,根据对边DP=CQ列方程求解;
(3) △BPQ为等腰三角形需分三类讨论:PB=BQ、PB=PQ、PQ=BQ。过点P作PE⊥BC于E,用含t的代数式结合勾股定理分别表示出PB²、BQ²、PQ²,再根据三类等量关系列一元二次方程求解,最后结合动点的运动范围(0≤t≤5.5)舍去不合题意的解即可。
【解析】
已知直角梯形ABCD中,AD//BC,∠B=90°,AB=4cm,AD=7cm,BC=11cm,动点P速度1cm/s,Q速度2cm/s,运动时间为t s,则AP=t cm,DP=(7-t)cm,CQ=2t cm,BQ=(11-2t)cm,t的取值范围为0≤t≤$\frac{11}{2}$。
(1) 梯形ABCD总面积$S=\frac{(AD+BC)× AB}{2}=\frac{(7+11)×4}{2}=36\ \mathrm{cm}^2$,PQ平分面积时,$S_{梯形ABQP}=18\ \mathrm{cm}^2$,则:
$\frac{(AP+BQ)× AB}{2}=18$,代入得$\frac{(t+11-2t)×4}{2}=18$,
化简得$2(11-t)=18$,解得$t=2$。
(2) 分两种情况讨论:
① 当PQ//AB时,
∵AD//BC,即AP//BQ,
∴四边形ABQP是平行四边形,
∴AP=BQ,即$t=11-2t$,解得$t=\frac{11}{3}$,符合取值范围;
② 当PQ//CD时,
∵AD//BC,即DP//CQ,
∴四边形PQCD是平行四边形,
∴DP=CQ,即$7-t=2t$,解得$t=\frac{7}{3}$,符合取值范围。
综上,t的值为$\frac{7}{3}$或$\frac{11}{3}$。
(3) 存在,理由如下:
如图,过点P作PE⊥BC,垂足为E,
∵∠A=∠B=∠PEB=90°,
∴四边形ABEP是矩形,
∴BE=AP=t,PE=AB=4,EQ=BQ-BE=11-2t-t=11-3t。
由勾股定理可得:
$PB^2=AP^2+AB^2=t^2+4^2=t^2+16$,
$QB^2=(11-2t)^2$,
$PQ^2=PE^2+EQ^2=4^2+(11-3t)^2=16+(11-3t)^2$。
分三种情况讨论等腰三角形:
① 当PB=BQ时:$t^2+16=(11-2t)^2$,
整理得$3t^2-44t+105=0$,解得$t_1=3$,$t_2=\frac{35}{3}$,
∵$\frac{35}{3}>\frac{11}{2}$,不符合取值范围,舍去,故$t=3$;
② 当PB=PQ时:$t^2+16=16+(11-3t)^2$,
整理得$t^2=(11-3t)^2$,解得$t_1=\frac{11}{4}$,$t_2=\frac{11}{2}$,
∵$t=\frac{11}{2}$时点Q与点B重合,△BPQ不存在,舍去,故$t=\frac{11}{4}$;
③ 当PQ=BQ时:$(11-2t)^2=16+(11-3t)^2$,
整理得$5t^2-22t+16=0$,解得$t=\frac{11\pm\sqrt{41}}{5}$,两个解均在取值范围内,符合要求。
综上,t的值为$3$、$\frac{11}{4}$、$\frac{11+\sqrt{41}}{5}$、$\frac{11-\sqrt{41}}{5}$。
【答案】
(1) $\boxed{2}$
(2) $t$的值为$\boxed{\frac{7}{3}}$或$\boxed{\frac{11}{3}}$
(3) 存在,$t$的值为$\boxed{3}$、$\boxed{\frac{11}{4}}$、$\boxed{\frac{11+\sqrt{41}}{5}}$、$\boxed{\frac{11-\sqrt{41}}{5}}$

【知识点】
平行四边形的判定、等腰三角形分类讨论、一元二次方程的应用
【点评】
本题是几何动点的典型综合题,融合了梯形、平行四边形的性质,侧重考察分类讨论思想与方程思想的运用,解题时需注意结合动点的运动范围对解进行取舍,有助于提升几何性质与代数运算结合的综合解题能力。
【难度系数】
0.5