苏教版(2019)选择性必修第一册第3章 圆锥曲线与方程 单元测试卷(1)(含解析)

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名称 苏教版(2019)选择性必修第一册第3章 圆锥曲线与方程 单元测试卷(1)(含解析)
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资源类型 教案
版本资源 苏教版(2019)
科目 数学
更新时间 2023-10-11 15:28:57

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苏教版(2019)选择性必修第一册《第3章 圆锥曲线与方程》2023年单元测试卷(1)
一、选择题
1.(5分)抛物线y2=20x的焦点坐标为(  )
A.(10,0) B.(5,0) C.(0,10) D.(0,5)
2.(5分)椭圆3x2+ky2=1的一个焦点的坐标为(0,1),则其离心率为(  )
A.2 B. C. D.
3.(5分)已知双曲线的虚轴长是实轴长的2倍,则其顶点到渐近线的距离为(  )
A. B. C. D.
4.(5分)若双曲线与椭圆+=1有相同的焦点,且它的一条渐近线的方程为y=x,则此双曲线的方程是(  )
A.x2﹣y2=96 B.y2﹣x2=160 C.x2﹣y2=80 D.y2﹣x2=24
5.(5分)若双曲线+=1(a>0,b>0)的渐近线与抛物线y=x2+1相切,则此双曲线的离心率为(  )
A. B.2 C. D.3
6.(5分)已知点P是抛物线y2=6x上的一个动点,则点P到点M(0,2)的距离与点P到该抛物线的准线的距离之和的最小值为(  )
A.2 B.3 C. D.
7.(5分)若AB过椭圆+=1中心的弦,F1为椭圆的焦点,则△F1AB面积的最大值为(  )
A.6 B.12 C.24 D.48
8.(5分)若椭圆+=1(a>b>0)上存在一点P,使∠OPA=90°,其中O为原点,A为右顶点,则该椭圆的离心率的取值范围为(  )
A.(0,) B.(0,) C.(,1) D.(,1)
二、多选题
(多选)9.(5分)已知方程mx2+ny2=1,其中m2+n2≠0,则(  )
A.mn>0时,方程表示椭圆
B.mn<0时,方程表示双曲线
C.n=0时,方程表示抛物线
D.n>m>0时,方程表示焦点在x轴上的椭圆
(多选)10.(5分)已知椭圆C的中心为坐标原点,焦点F1,F2在y轴上,短轴长等于2,离心率为,过焦点F1作y轴的垂线交椭圆C于P、Q两点,则下列说法正确的是(  )
A.椭圆C的方程为+x2=1
B.椭圆C的方程为+y2=1
C.|PQ|=
D.△PF2Q的周长为4
(多选)11.(5分)已知双曲线C:﹣=1的右焦点为F,点P在双曲线C的一条渐近线上,O为坐标原点,则下列说法中正确的有(  )
A.双曲线C的离心率为
B.双曲线﹣=1与双曲线C的渐近线相同
C.若PO⊥PF,则△PFO的面积为
D.PF长的最小值为2
(多选)12.(5分)设A、B是抛物线y=x2上的两点,O是坐标原点,且OA⊥OB,则下列结论成立的是(  )
A.点O到直线AB的距离不大于1
B.直线AB过定点(1,0)
C.直线AB过点
D.|OA||OB|≥2
三、填空题
13.(5分)已知直线l:y=kx﹣4与抛物线y2=8x有且只有一个公共点,则实数k的值为    .
14.(5分)与椭圆9x2+4y2=36有相同的焦点,且短轴长为2的椭圆的标准方程为   .
15.(5分)已知抛物线C:y2=6x的焦点为F,准线为l0,过F且斜率为1的直线l与C交于A,B两点(A在B的上方),过点A作AP⊥l0,垂足为P,点G为∠PAB的角平分线与l0的交点,则|FG|=   .
16.(5分)在平面直角坐标系xOy中,若双曲线C:(a>0,b>0)的离心率为5,其渐近线与圆M:x2+y2﹣6y+m=0相切,则m=   .
四、解答题
17.(10分)已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,点M在抛物线C上点A(﹣2p,0).若当MF⊥x轴时,△MAF的面积为5.
(1)求抛物线C的方程;
(2)若∠MFA+2∠MAF=π,求点M的坐标.
18.(12分)中心在原点,焦点在x轴上的一椭圆与一双曲线有共同的焦点F1,F2,且,椭圆的长半轴与双曲线的实半轴之差为4,离心率之比为3:7.
(Ⅰ)求椭圆和双曲线的方程;
(Ⅱ)若P为双曲线与椭圆的交点,求cos∠F1PF2.
19.(12分)已知双曲线C1:x2﹣=1(b>0)的左焦点为F,直线l是圆心C2:x2+y2=b2的一条切线,O为坐标原点.
(1)若曲线C1与C2的交点恰为一个正方形的四个顶点,求该正方形的面积;
(2)求证:若直线l过点F,则l与曲线C1恰有一个交点;
(3)若b=,设直线l与曲线C1交于A、B两点,求证:∠AOB为定值.
20.(12分)已知直线l的方程为y=x+2,点P是抛物线y2=4x上到直线l距离最小的点,点A是抛物线上异于点P的点,直线AP与直线l交于点Q,过点Q与x轴平行的直线与抛物线y2=4x交于点B.
(Ⅰ)求点P的坐标;
(Ⅱ)证明直线AB恒过定点,并求这个定点的坐标.
21.(12分)已知直线(k+1)x﹣y﹣3﹣3k=0(k∈R)所经过的定点F恰好是椭圆C的一个焦点,且椭圆C上的点到点F的最大距离为8.
(Ⅰ)求椭圆C的标准方程;(7分)
(Ⅱ)已知圆O:x2+y2=1,直线l:mx+ny=1.试证明当点P(m,n)在椭圆C上运动时,直线l与圆O恒相交;并求直线l被圆O所截得的弦长的取值范围.(8分)
22.(12分)已知,椭圆C过点A(),两个焦点为(0,2),(0,﹣2),E,F是椭圆C上的两个动点,直线AE的斜率与AF的斜率互为相反数.
(1)求椭圆C的方程;
(2)求证:直线EF的斜率为定值.
苏教版(2019)选择性必修第一册《第3章 圆锥曲线与方程》2023年单元测试卷(1)
参考答案与试题解析
一、选择题
1.解:∵抛物线y2=20x的焦点在x轴上,且p=10
∴=5,
∴抛物线y2=20x的焦点坐标为(5,0)
故选:B.
2.解:由题意,b2=,a2=
∴c2=﹣=1,
∴k=
∴e2=k=
∴e=
故选:D.
3.解:由双曲线的方程得a=1,
∵双曲线的虚轴长是实轴长的2倍,
∴2b=2×2a=4,即b=2,
则双曲线的顶点为A(1,0),双曲线的渐近线方程为y=±x=±2x,
不妨取渐近线y=2x,即2x﹣y=0,
则顶点到渐近线的距离d===,
故选:B.
4.解:双曲线与椭圆+=1有相同的焦点(0,±4),
它的一条渐近线的方程为y=x,可得a=b,所以a2+b2=(4)2,可得a2=24.
所以双曲线的方程是y2﹣x2=24.
故选:D.
5.解:双曲线+=1(a>0,b>0)的渐近线:ay±bx=0,
双曲线+=1(a>0,b>0)的渐近线与抛物线y=x2+1相切,
可得x2±+1=0,Δ=,所以,
所以e===.
故选:C.
6.解:依题设P在抛物线准线的投影为P′,抛物线的焦点为F,则F(,0),
依抛物线的定义知P到该抛物线准线的距离为|PP′|=|PF|,
则点P到点M(0,2)的距离与P到该抛物线准线的距离之和d=|PF|+|PM|≥|MF|==.
故选:C.
7.解:设A的坐标(x,y)则根据对称性得:B(﹣x,﹣y),
则△F1AB面积S=OF×|2y|=c|y|.
∴当|y|最大时,△F1AB面积最大,
由图知,当A点在椭圆的顶点时,其△F1AB面积最大,
则△F1AB面积的最大值为:cb=×4=12.
故选:B.
8.解:∵A(a,0),设P(x,y),由∠OPA=90°,且P在椭圆+=1上,
可得,解得x=a或x=,又0<x<a,
∴,∴2b2<a2,∴2(a2﹣c2)<a2,
∴a2<2c2,∴,∴,
∴e>,又e<1,
∴该椭圆的离心率e的取值范围为(,1).
故选:C.
二、多选题
9.解:方程mx2+ny2=1,其中m2+n2≠0,
当m<0,n<0时,方程不表示椭圆,故A错;
当mn<0时,方程表示双曲线,故B对;
当n=0时,mx2=1,m>0,方程表示两条直线;m≤0时,不表示任何图象,故C错;
n>m>0时,方程表示焦点在x轴上的椭圆,故D对.
故选:BD.
10.解:由已知得,2b=2,b=1,,
又a2=b2+c2,解得a2=3.
∴椭圆方程为.
如图:
∴|PQ|=,△PF2Q的周长为4a=4.
故选:ACD.
11.解:A中,由双曲线C的方程可得a=2,b=,可得c==,所以离心率为:e==,所以A正确;
B中,由双曲线C的方程可得渐近线的方程为:y=±x,而双曲线﹣=1的渐近线的方程为:y=±x所以B正确;
C中,由双曲线的方程可得右焦点F(,0),因为P在渐近线上,若OP⊥PF,tan∠POF==,可得|OP|=|OF| cos∠POF= =2,|PF|==b=,所以S△POF=|OP| |PF|=×2×=,所以C正确;
D中,当PF与渐近线垂直时,PF的值最小,由C的方程可得,且PF=b=,所以D不正确;
故选:ABC.
12.解:设直线AB方程为y=kx+b,A(x1,y1),B(x2,y2),
将直线AB方程代入抛物线方程y=x2,
得x2﹣kx﹣b=0,
则x1+x2=k,x1x2=﹣b,
∵OA⊥OB,∴kOA kOB=﹣b=﹣1,b=1.
于是直线AB方程为y=kx+1,该直线过定点(0,1),不过点(0,),
所以选项B、C错误;
又点O到直线AB的距离为d=≤1,所以A正确;
当k=0时,|OA||OB|取得最小值2,所以|OA| |OB|≥2,选项D正确.
故选:AD.
三、填空题
13.解:由,得(kx﹣4)2=8x,
∴k2x2﹣8kx+16=8x,
整理,得k2x2﹣(8k+8)x+16=0,
∵直线l:y=kx﹣4与抛物线y2=8x有且只有一个公共点,
∴Δ=(8k+8)2﹣64k2=0,解得k=,
当直线与x轴平行时,k=0.所以直线与抛物线有一个交点.
故答案为:0或﹣.
14.解:椭圆9x2+4y2=36的标准方程为:+=1,可得它的焦点为(0,±),
由题意可得所求的焦点坐标为:(0,±),即焦点在y轴上,且c=,
由短轴长2b=2,可得b=1,所以a2=b2+c2=1+5=6,
所以所求的椭圆的标准方程为:+x2=1;
故答案为:+x2=1.
15.解:由抛物线方程可知:F(,0),准线方程为:x=﹣,
设A(x1,y1),B(x2,y2),G(﹣),
过点B作BQ⊥l0,连接GF,GB,
因为|AP|=|AF|,∠PAG=∠FAG,所以△PAG≌△FAG,
所以|PG|=|FG|,∠AFG=∠APG=,因此RT△GQB≌RT△GFB,
所以|QG|=|FG|=|PG|,则G为PQ的中点,则y,
由可得:y1+y2=6,
所以y0=3,则G(﹣,3),故|FG|=,
故答案为:3.
16.解:由双曲线的离心率e==5可得:52==1+,a>0,b>0可得=2,即渐近线的方程为:y=x,即2x±y=0,
x2+y2﹣6y+m=0的圆心坐标为:(0,3),半径为:,
又由于渐近线与圆M:x2+y2﹣6y+m=0相切,所以=,所以m=,
故答案为:.
四、解答题
17.解:(1)当MF⊥x轴时,点M(,±p),F(,0),
则|AF|=,|MP|=p,
∴==5,解得p=2,
所以抛物线方程为y2=4x.
(2)设M(x0,y0),由(1)可知A(﹣4,0),F(1,0),
∴,,
因为∠MFA+2∠MAF=π,
所以tan∠MFA=﹣tan(2∠MAF)=﹣,
∴,整理得,
解得x0=4或x0=﹣6,或y0=0,因为∠MFA+2∠MAF=π,所以x0>0,
∴x0=4,
∴y0=±4,
故点M的坐标为(4,4)或(4,﹣4).
18.解:(Ⅰ)由题意知,半焦距c=,设椭圆长半轴为a,则双曲线实半轴 a﹣4,
离心率之比为=,
∴a=7,
∴椭圆的短半轴等于=6,
双曲线虚半轴的长为=2,
∴椭圆和双曲线的方程分别为:
和 .
(Ⅱ)由椭圆的定义得:PF1+PF2=2a=14,
由双曲线的定义得:PF1﹣PF2=±6,
∴PF1与PF2中,一个是10,另一个是 4,不妨令PF1=10,PF2=4,
又F1F2=2,三角形F1PF2中,利用余弦定理得:=100+16﹣80cos∠F1PF2,
∴cos∠F1PF2=.
19.解:(1)如图,设A为该正方形的一个顶点,B为正方形和x轴的一个交点,连接OA,则:
线段OA在正方形的对角线上;
∴△AOB为等腰直角三角形,AO=b;
∴,正方形的边长为;
∴正方形的面积为2b2;
(2)设直线l的斜率为k,直线方程为y=k(x+c),则:
原点O到直线l的距离为b;
∴;
∴;
∴k=±b;
若k=b,l方程为y=b(x+c),代入双曲线方程并整理得:
2cx+c2+1=0,显然该方程只有一个实数解;
∴l和双曲线只有一个交点;
k=﹣b时同样如此;
∴若直线l过点F,则l与曲线C1恰有一个交点;
(3)证明:①设点P(x0,y0) (x0y0≠0)在圆x2+y2=2上;
圆在点P(x0,y0)处的切线l的方程为;
化简得x0x+y0y=2;
由及得;
因为切线l与双曲线C交于不同的两点A、B,且;
∴,且;
设A,B两点的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2);
则;
因为;



=;
∴cos∠AOB=0;
所以∠AOB的大小为90°;
②当切点为圆与x轴交点时,如图所示:
由可求得A,B坐标:A(),B(﹣);
∴;
∴AO2+BO2=AB2;
∴∠A0B=90°,同样当切点为圆与x轴正半轴或y轴时的交点时,同样可求得∠AOB=90°;
∴综上得∠AOB为定值.
20.解:(Ⅰ)设点P的坐标为(x0,y0),则,
所以,点P到直线l的距离.
当且仅当y0=2时等号成立,此时P点坐标为(1,2).…(4分)
(Ⅱ)设点A的坐标为,显然y1≠2.
当y1=﹣2时,A点坐标为(1,﹣2),直线AP的方程为x=1;可得B(,3),直线AB:y=4x﹣6;
当y1≠﹣2时,直线AP的方程为,
化简得4x﹣(y1+2)y+2y1=0;
综上,直线AP的方程为4x﹣(y1+2)y+2y1=0.
与直线l的方程y=x+2联立,可得点Q的纵坐标为.
因为,BQ∥x轴,所以B点的纵坐标为.
因此,B点的坐标为.
当,即时,直线AB的斜率.
所以直线AB的方程为,
整理得.
当x=2,y=2时,上式对任意y1恒成立,
此时,直线AB恒过定点(2,2),也在y=4x﹣6上,
当时,直线AB的方程为x=2,仍过定点(2,2),
故符合题意的直线AB恒过定点(2,2).…(13分)
21.解:(Ⅰ)由(k+1)x﹣y﹣3﹣3k=0(k∈R),得x﹣y﹣3+k(x﹣3)=0,
则由,解得定点F(3,0);
设椭圆C的方程为,则,解得;
所以椭圆C的方程为.
(Ⅱ)因为点P(m,n)在椭圆C上运动,所以,从而圆心O到直线l:mx+ny=1的距离,所以直线l与圆O恒相交;
又直线l被圆O截得的弦长为=,
由于0≤m2≤25,所以,则,
即直线l被圆O截得的弦长的取值范围是.
22.解:(1)由题意c=2,可设椭圆方程为+=1,
∴,解得a2=10,b2=6,
∴椭圆的方程为+=1,
证明(2)设E(x1,y1),F(x2,y2),设直线AE的方程为y=k(x﹣)+,代入+=1得(3k2+5)x2+3k(5﹣3k)x+3(﹣k+)2﹣30=0,
∴x1=﹣,
∴y1=kx1﹣k+,
又直线AE的斜率与AF的斜率互为相反数,再上式中以﹣k代k,可得
x2=﹣,
∴y2=kx2﹣k+,
∴直线EF的斜率k===1