苏教版(2019)选择性必修第一册《2.2 直线与圆的位置关系》2023年同步练习卷
一、选择题
1.直线y=x+1与圆x2+y2=1的位置关系为( )
A.相切 B.相离
C.直线过圆心 D.相交但直线不过圆心
2.直线ax+by+a+b=0(ab≠0)和圆x2+y2﹣2x﹣5=0的交点个数( )
A.0 B.1 C.2 D.与a,b有关
3.若圆x2+y2=r2(r>0)上恰有相异两点到直线4x﹣3y+25=0的距离等于1,则r的取值范围是( )
A.[4,6] B.(4,6) C.(4,6] D.[4,6)
4.过点(0,2)作与圆x2+y2﹣2x=0相切的直线l,则直线l的方程为( )
A.3x﹣4y+8=0 B.3x+4y﹣8=0
C.x=0或3x+4y﹣8=0 D.x=0或3x﹣4y﹣8=0
5.过圆C1:x2+y2=1上的点P作圆C2:(x﹣3)2+(y﹣4)2=4切线,切点为Q,则切线段PQ长的最大值为( )
A.2 B. C.4 D.
6.过点(1,2)总可以作两条直线与圆x2+y2+kx+2y+k2﹣15=0相切,则实数k的取值范围是( )
A.(﹣∞,﹣3)∪(2,+∞) B.
C. D.
7.已知直线2x+my﹣8=0与圆C:(x﹣m)2+y2=4相交于A、B两点,且△ABC为等腰直角三角形,则m=( )
A.2或14 B.2 C.14 D.1
8.已知圆C:(x﹣1)2+(y+3)2=16,则直线l:x﹣2y+1=0被圆截得的弦长为( )
A. B. C. D.
二、填空题
9.直线ax+by=1与圆C:x2+y2=1相切,则点P(a,b)与圆C的位置关系 (填“在圆上”、“在圆外”或“在圆内”)
10.直线x﹣y+1=0与直线2x﹣2y﹣1=0是圆C的两条切线,则圆C的面积是 .
11.圆心在直线y=﹣4x上,且与直线x+y﹣1=0相切于点P(3,﹣2)的圆的标准方程为 .
12.若直线x﹣y+1=0与圆(x﹣a)2+y2=2有公共点,则实数a取值范围是 .
13.直线l:(2m+1)x+(m+1)y﹣7m﹣4=0(m∈R)被圆C:(x﹣1)2+(y﹣2)2=25所截得的最短的弦长为 .
三、解答题
14.如图,台风中心从A地以每小时20千米的速度向东北方向(北偏东45°)移动,离台风中心不超过300千米的地区为危险区域.城市B在A地的正东400千米处.请建立恰当的平面直角坐标系,解决以下问题:
(1)求台风移动路径所在的直线方程;
(2)求城市B处于危险区域的时间是多少小时?
15.已知圆C的方程为x2+y2=4.
(1)求过点P(1,2)且与圆C相切的直线l的方程;
(2)直线l过点P(1,2),且与圆C交于A,B两点,若|AB|=2,求直线l的方程;
(3)M是圆C上的动点,定点N的坐标为(0,1),若Q为线段MN的中点,求动点Q的轨迹方程.
苏教版(2019)选择性必修第一册《2.2 直线与圆的位置关系》2023年同步练习卷
参考答案与试题解析
一、选择题
1.【分析】利用点的直线的距离公式求出圆心到直线的距离d=<r.所以直线与圆相交且直线不过圆心.
【解答】解:由圆的方程x2+y2=1可得,
圆心为原点(0,0),半径r=1.
由点的直线的距离公式可得,
圆心到直线y=x+1的距离
.
∵d<r,
∴直线与圆相交.
又∵直线y=x+1不过原点,
∴直线y=x+1与圆x2+y2=1相交但不过圆心.
故选:D.
2.【分析】圆题意可知直线恒过 圆内的定点(﹣1,﹣1),故可得直线与圆相交,即可判断
【解答】解:因为直线ax+by+a+b=0(ab≠0)可化为a(x+1)+b(y+1)=0,
所以直线恒过定点(﹣1,﹣1),
而(﹣1,﹣1)在圆x2+y2﹣2x﹣5=0内,
故直线ax+by+a+b=0过圆内的点,与圆相交,即交点个数为2.
故选:C.
3.【分析】求出圆心到直线的距离,使得圆心到直线的距离与半径的差的绝对值小于1,即可满足题意,(差的绝对值大于1时,圆上没有点到直线4x﹣3y+25=0的距离等于1或有4个点满足到直线4x﹣3y+25=0的距离等于1,)求出r的范围.
【解答】解:∵圆心O(0,0)到直线4x﹣3y+25=0的距离d==5,
圆x2+y2=r2(r>0)上恰有相异两点到直线4x﹣3y+25=0的距离等于1,
∴|d﹣r|<1,即|5﹣r|<1,
∴r∈(4,6).
故选:B.
4.【分析】求得圆的圆心和半径,讨论直线l的斜率是否存在,结合直线和圆心相切的条件:d=r,解方程可得所求直线方程.
【解答】解:圆x2+y2﹣2x=0的圆心为(1,0),半径r为1,
当直线l的斜率不存在时,直线x=0到圆心的距离为1,与圆相切成立;
当直线l的斜率存在时,设直线l的方程为y=kx+2,
由直线和圆相切的条件:d=r,可得=1,
解得k=﹣,则直线l的方程为3x+4y﹣8=0,
综上可得,直线l的方程为x=0或3x+4y﹣8=0,
故选:C.
5.【分析】根据图象可得|PC2|≤|C1C2|+1,从而可求得切线段PQ长的最大值.
【解答】解:因为,
,
所以,
即切线段PQ长的最大值为.
故选:C.
6.【分析】把圆的方程化为标准方程后,根据构成圆的条件得到等号右边的式子大于0,列出关于k的不等式,求出不等式的解集,然后由过已知点总可以作圆的两条切线,得到点在圆外,故把点的坐标代入圆的方程中得到一个关系式,让其大于0列出关于k的不等式,求出不等式的解集,综上,求出两解集的交集即为实数k的取值范围.
【解答】解:把圆的方程化为标准方程得:(x+k)2+(y+1)2=16﹣k2,
所以16﹣k2>0,解得:﹣﹣<k<,
又点(1,2)应在已知圆的外部,
把点代入圆方程得:1+4+k+4+k2﹣15>0,即(k﹣2)(k+3)>0,
解得:k>2或k<﹣3,
则实数k的取值范围是(﹣,﹣3)∪(2,).
故选:D.
7.【分析】由题意知△ABC为等腰直角三角形,
则圆心C到直线2x+my﹣8=0的距离为d=rsin45°,
列方程求得m的值.
【解答】解:由题意得△ABC为等腰直角三角形,
∴圆心C(m,0)到直线2x+my﹣8=0的距离d=rsin45°,
即=,
整理得m2﹣16m+28=0,
解得m=2或14.
故选:A.
8.【分析】利用半径、圆心到直线的距离、弦长的一半构成的直角三角形计算可得答案.
【解答】解:圆C的圆心C(1,﹣3),半径为R=4,
圆心到直线的距离为,
则直线l被圆截得的弦长为.
故选:A.
二、填空题
9.【分析】先求圆心到直线ax+by=1的距离,通过关系判断点P(a,b)与圆的位置关系.
【解答】解:∵直线ax+by=1与圆C:x2+y2=1相切,
圆心(0,0)到直线ax+by=1的距离d满足:
d==1,
即a2+b2=1
∴点P(a,b)在圆C上.
故答案为:在圆上
10.【分析】先求得两平行直线间的距离d,由2r=d,求出半径,再得到圆的面积.
【解答】解:直线x﹣y+1=0与直线2x﹣2y﹣1=0是平行线,
它们之间的距离为d==,
直线x﹣y+1=0与直线2x﹣2y﹣1=0是圆C的两条切线,
所以2r=d=,即圆的半径r=,
所以圆的面积S=πr2=.
故答案为:.
11.【分析】由圆心在直线y=﹣4x上,可设圆心C为(a,﹣4a),圆与直线x+y﹣1=0相切于点P(3,﹣2),利用过圆心和P的直线与x+y﹣1=0垂直,求出a,两点之间的距离公式PC=r,可得圆的标准方程.
【解答】解:∵圆心在直线y=﹣4x上,
设圆心C为(a,﹣4a),圆与直线x+y﹣1=0相切于点P(3,﹣2),
则kPC==1,
∴a=1.
即圆心为(1,﹣4).
r=|CP|==2,
∴圆的标准方程为(x﹣1)2+(y+4)2=8.
故答案为:(x﹣1)2+(y+4)2=8.
12.【分析】由题意可得,圆心到直线的距离小于或等于半径,即 ≤,解绝对值不等式求得实数a取值范围.
【解答】解:由题意可得,圆心到直线的距离小于或等于半径,
即 ≤,化简得|a+1|≤2,故有﹣2≤a+1≤2,求得﹣3≤a≤1,
故答案为:[﹣3,1].
13.【分析】由题意可得直线l经过定点A(3,1).要使直线l被圆C截得的弦长最短,需CA和直线l垂直,利用勾股定理可得结论.
【解答】解:圆C:(x﹣1)2+(y﹣2)2=25的圆心C(1,2)、半径为5,
直线l:(2m+1)x+(m+1)y﹣7m﹣4=0,即 m(2x+y﹣7)+(x+y﹣4)=0,
由,求得x=3,y=1,故直线l经过定点A(3,1).
要使直线l被圆C截得的弦长最短,需CA和直线l垂直,|CA|==,
∴最短的弦长为2=4.
故答案为4.
三、解答题
14.【分析】(1)建立直角坐标系,求出直线的斜率,利用点斜式求解台风移动路径所在的直线方程;
(2)以B为圆心,300千米为半径作圆,和直线y=x+400相交于A1、A2两点.台风中心移到A1时,城市B开始受台风影响(危险区),直到A2时,解除影响.|A1A2|,然后求解时间即可.
【解答】解:(1)以B为原点,正东方向为x轴建立如图所示的直角坐标系,台风中心从A地以每小时20千米的速度向东北方向(北偏东45°)移动,k=1,
则台风中心A的坐标是(﹣400,0),台风移动路径所在的直线方程为y=x+400.
(2)以B为圆心,300千米为半径作圆,和直线y=x+400相交于A1、A2两点.
可以认为,台风中心移到A1时,城市B开始受台风影响(危险区),直到A2时,解除影响.
因为点B到直线y=x+400的距离d=200,
所以|A1A2|=2=200,
而(小时).所以B城市处于危险区内的时间是10小时.
15.【分析】(1)由题意可设切线l的方程为y﹣2=k(x﹣1),利用圆心到切线的距离等于半径求得k值,则切线方程可求;
(2)当直线l垂直于x轴时,求得直线l的方程,并检验;当直线l不垂直于x轴时,设其方程为y﹣2=k(x﹣1),结合直线与圆的位置关系,利用弦长公式即可求得k值,从而直线l的方程;
(3)设MN中点Q(x,y),则M(2x﹣4,2y),代入圆的方程即得线段MN中点Q的轨迹方程.
【解答】解:(1)由题意可知,所求切线的斜率存在,设切线l的方程为y﹣2=k(x﹣1),即kx﹣y﹣k+2=0,
由,得k=0或k=﹣.
∴直线l的方程为y=2或,
即y=2或4x+3y﹣10=0;
(2)当直线l垂直于x轴时,则此时直线方程为x=1,l与圆的两个交点坐标为 (1,),和 (1,﹣),其距离为2,满足题意.
当直线l不垂直于x轴,设其方程为y﹣2=k(x﹣1),即kx﹣y﹣k+2=0,
设圆心到此直线的距离为d,则2=2,解得d=1,
∴,解得k=,
故此时直线l的方程为x﹣y﹣+2=0,即 3x﹣4y+5=0,
故直线l的方程为:x=1或3x﹣4y+5=0;
(3)圆x2+y2=4 上动点M及定点N(0,1),
设MN中点Q(x,y),则M(2x,2y﹣1),代入圆的方程得4x2+(2y﹣1)2=4.
∴线段MN中点Q的轨迹方程是:4x2+(2y﹣1)2=4.