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第2章圆与方程同步过关练习卷-高二数学上学期苏教版(2019)选择性必修第一册
一、单选题
1.直线与曲线有两个交点,则实数取值范围为( )
A. B.
C. D.
2.设动直线l与交于两点.若弦长既存在最大值又存在最小值,则在下列所给的方程中,直线l的方程可以是( )
A. B.
C. D.
3.过直线上一点作圆的两条切线,切点分别为.若,则点的坐标为( )
A.
B.或
C.
D.或
4.已知直线与直线相交于点为直线上一动点,则线段长度的最小值为( )
A. B. C. D.
5.已知点,,如果直线上,有且只有一个点,使得,那么实数的值为( )
A.20 B. C. D.10
6.已知圆,点是圆内一点,过点的圆的最短弦所在直线为,直线的方程为,则( )
A.,且与圆相离 B.,且与圆相切
C.,且与圆相交 D.,且与圆相离
7.已知圆心均在轴的两圆外切,半径分别为,则两圆外公切线的斜率为( )
A. B. C. D.
8.已知P是直线l:上一动点,过点P作圆C:的两条切线,切点分别为A、B,则四边形PACB的外接圆的面积的最小值为( )
A. B. C. D.
二、多选题
9.已知圆C方程为,则下列说法中正确的是( )
A.圆C的圆心坐标为 B.圆C的半径为3
C.圆C与直线相切 D.点在圆外
10.已知直线l:,:,则下列结论正确的是( )
A.直线l恒过定点
B.直线l与必定相交
C.与:公共弦所在直线方程为
D.当时,直线l与的相交弦长是
11.已知圆,圆,下列说法正确的是( )
A.若,则两圆相交弦所在直线为
B.圆与直线恒有两个交点,则
C.已知两圆有三条公切线,则
D.过作圆的切线,切点为,,则
三、填空题
12.已知圆与直线及相切,圆心在直线上,则圆的标准方程为 .
13.树林的边界是直线l(如图CD所在的直线),一只兔子在河边喝水时发现了一只狼,兔子和狼分别位于l的垂线AC上的A点和B点处,(a为正常数),若兔子沿AD方向以速度(为正常数)向树林逃跑,同时狼沿线段BM()方向以速度进行追击,若狼到达M处的时间不多于兔子到达M处的时间,狼就会吃掉兔子,则兔子的所有不幸点(即可能被狼吃掉的点)的区域面积 .
14.已知圆O:,MN为圆O的动弦,且满足,G为弦MN的中点,两动点P,Q在直线l:上,且,当MN运动时,始终为锐角,则线段PQ中点的横坐标的取值范围是 .
四、解答题
15.已知点在圆上.
(1)求该圆的圆心坐标及半径长;
(2)过点,斜率为的直线与圆相交于两点,求弦的长.
16.已知圆:,直线:.
(1)证明:直线恒过定点,且直线与圆恒交于两点;
(2)求直线被圆截得的弦长最小时的方程.
17.已知圆和圆相交于两点,求:
(1)线段的长;
(2)两圆有公切线方程.
18.已知直线.
(1)求证:直线与圆恒有公共点;
(2)若直线与圆心为的圆相交于两点,且为直角三角形,求的值.
19.已知圆心为C的圆经过点和,且圆心在直线上,求:
(1)求圆心为C的圆的标准方程;
(2)若过点作圆C的切线,求该切线方程;
(3)若圆C上恰有3个点到直线:的距离为1,求实数m的值.
参考答案:
1.C
【分析】由题可知曲线表示一个半圆,然后利用数形结合即可.
【详解】由曲线得,表示以原点为圆心,半径为1的半圆,
当直线与半圆相切时,,则,
此时直线为;
当直线过点时,,此时直线为,
要使直线与曲线有两个交点,则取值范围为.
故选:C.
2.D
【分析】由动直线恒与圆相交得直线过圆内一定点,再验证弦长取最值即可.
【详解】,圆心,半径,
选项A,由直线斜率为,可得动直线为为平行直线系,
圆心到直线的距离,
当或时,,直线与圆不相交,不满足题意,故A错误;
选项B,由直线可化为,
则直线恒过,因为,点在圆外,
故直线不一定与圆相交,故B错误;
选项C,由直线恒过,点在圆上,
当时,直线方程可化为,
此时圆心到直线的距离,
圆与直线相切,不满足题意,故C错误;
选项D,由直线方程可化为,
则直线恒过,且点在圆内,故直线恒与圆相交,
当直线过圆心时,弦长最长,由在直线上,
可得,取到最大值;
如图,取中点,则,圆心到直线的距离
,当取最大值时,弦长最短,
即当直线与垂直时,弦长最短,由的斜率为
此时直线斜率为,即当时,取到最小值.故D正确.
故选:D.
3.B
【分析】根据点在直线设为,结合题中条件可求得,利用两点间的距离公式建立方程,求解即可.
【详解】因为点在直线上,
可设,
又是圆的两条切线,且,
所以,,,
所以,
即,
化为,
解得或,
所以点坐标为,
故选:B.
4.A
【分析】由题意两动直线分别过定点,由交轨法可知点的轨迹为以、为直径的圆,判断直线与该圆的位置关系,结合点到直线的距离、三角形三边关系即可求得线段长度的最小值.
【详解】直线恒过定点,直线恒过定点,
由两直线的方程可知:两直线相互垂直.
所以点的轨迹方程为(且),圆心为,
圆心到直线的距离,
所以且与直线相离,
所以线段长度的最小值为.
故选:A.
5.D
【分析】依题意由直线和圆的位置关系,利用点到直线距离即可求得.
【详解】根据题意可知,以为直径的圆与直线相切,如下图所示:
所以圆心到直线的距离等于半径,即,解得,
又,所以.
故选:D
6.A
【分析】利用点和圆,直线和圆的位置关系求解即可.
【详解】点是圆内一点,故
点的圆的弦长最短时,和弦垂直,
设弦长所在直线的斜率为,则,即,
直线的方程为,,
且圆心到的距离.
故,且与圆相离.
故选:A.
7.A
【分析】画出两圆公切线的交点,结合相似三角形的性质即可求解.
【详解】圆心均在轴的两圆外切,画出两圆公切线,有两条分别为,
公切线与圆的切点分别为,公切线与轴的交点为A,
两圆圆心分别为,圆与轴的上交点为,
则,
,则,
,
则,
同理可得,所以两圆公切线的斜率为.
故选:A.
8.B
【分析】结合图像给出外接圆的表达式即可求解.
【详解】如图,由知四边形的外接圆以为直径,故面积,
而最小值为点到的距离,
故,
故选:B
9.BCD
【分析】由圆的标准方程可判断A,B;由圆心到直线的距离与半径比较可判断C;将点代入圆的方程可判断D.
【详解】已知圆C方程为,
故圆C的圆心坐标为,半径为3,
故A错误;B正确;
圆C到直线的距离为,故C正确;
点代入圆C方程为,故点在圆外,故D正确.
故选:BCD.
10.BC
【分析】求出直线过的定点判断A;由点与圆的位置关系判断B;求出公共弦所在直线方程判断C;利用圆的弦长公式计算判断D.
【详解】依题意,直线:,由,解得,直线恒过定点,A错误;
显然点在内,则直线与必定相交,B正确;
的圆心,半径,的圆心,半径,,
即与相交,把两个圆的方程相减得公共弦所在直线方程,即,C正确;
当时,直线:,点到直线的距离,,
因此直线l与的相交弦长为,D错误.
故选:BC
11.BD
【分析】代入,求出圆心、半径,判断两圆相交.两圆方程作差,即可得出相交弦所在直线方程;求出直线过定点.根据已知得出点与圆的位置关系,即可得出参数范围;根据已知得出两圆外切,列出方程,求解即可得出;在中,求得,进而根据图形结合对称性得出为等边三角形,求出的值,即可得出答案.
【详解】对于A项,当,,圆心为,半径.
圆的圆心为,半径.
圆心距为,所以两圆相交.
两圆方程作差,整理可得.
即相交弦的方程为.故A错误;
对于B项,直线可化为,
解可得,直线过定点.
要使直线与圆恒有两个交点,则应有点在圆的内部,
所以有,即.
因为,所以.故B正确;
对于C项,由A知,圆,圆心为,半径为.
圆的圆心为,半径.两圆圆心距为.
因为两圆有三条公切线,所以两圆外切,
所以有,即,所以.故C项错误;
对于D项,因为,,即.
如图,在中,有,
所以,,
根据对称性可知,,,
所以,为等边三角形,所以.故D正确.
故选:BD.
12.
【分析】假设圆心的坐标,根据相切,列出方程求解即可得到圆心,进而可以求出半径.
【详解】根据题意设圆心坐标为,
∵圆与直线及都相切,
∴圆心到两直线及的距离相等,
即,解得,
∴圆心坐标为,,
∴圆的标准方程为.
故答案为:.
13.
【分析】建立直角坐标系,设,,由求得,由此求得圆的面积的值;
【详解】建立如图所示的平面直角坐标系,
设,,,
由,即,
则,整理得,
所以点M在以为圆心,为半径的圆上及圆的内部,
所以.
故答案为:
14.
【分析】由题意求出,设PQ的中点,由恒为锐角,可得以O为圆心,以2为半径的圆与以E为圆心,2为半径的圆外离,从而列不等式可得答案.
【详解】由题意,圆O:的圆心为,半径,
因为,G为弦MN的中点,所以,
所以点在以为圆心,2为半径的圆上,
又由两动点P,Q在直线l:上,且,设PQ的中点,
因为当M,N在圆O上运动时,恒为锐角,
所以以O为圆心,以2为半径的圆与以E为圆心,2为半径的圆外离,
则,即,解得或,
所以线段PQ中点的横坐标的取值范围是.
故答案为:
【点睛】关键点点睛:此题解题的关键是由恒为锐角,得以O为圆心,以2为半径的圆与以的中点E为圆心,2为半径的圆外离,从而得解.
15.(1)圆心,半径
(2)
【分析】(1)将点代入后计算即可得圆的方程,化为标准方程即可得圆心坐标与半径长;
(2)由题意可得直线方程,借助弦长公式计算即可得.
【详解】(1)将点代入,
则,解得,
即,
故圆的标准方程为,
故圆心,半径;
(2)由题意得直线的方程为,即,
故圆心到直线的距离,
则弦长.
16.(1)证明见解析;
(2).
【分析】(1)分离参数,即可列方程组求解,
(2)根据圆的弦长公式,结合垂直关系满足的斜率关系即可求解.
【详解】(1)证明:直线:化为,
则,解得,
所以直线恒过定点,
圆心,又因,
所以点在圆内,
所以不论取什么实数,直线与圆恒交于两点;
(2)当直线所过的定点为弦的中点,即时,
最短弦长为,
,所以,故直线方程为,
所以直线的方程为.
17.(1)
(2)或
【分析】(1)两方程联立求出直线的方程,利用垂径定理和勾股定理即可求出线段的长;
(2)利用图象找出一条公切线,利用点在圆上的对称点即可得出公切线方程.
【详解】(1)由题意,
联立方程组,两式相减得到直线的方程为,
则原点到直线的距离为,
根据勾股定理得
(2)由题意及(1)得,
在圆中, ,
∴,半径为,
在圆中,圆心,半径为,
可得直线与两圆相切,即为两圆的公切线,
则关于两圆圆心所在直线对称的直线即为另一条公切线,
由和,可得两圆心所在直线为,
即,
联立方程组,解得,
即交点坐标为,
在直线上任取一点,
设点关于直线对称点为,
可得,解得,
即对称点的坐标为,
所求的另一条切线过点,
可得其方程为,
故所求切线方程为或.
18.(1)证明见解析
(2)
【分析】(1)根据直线与圆的位置关系即可证明;
(2)由题意可知圆心到直线的距离,建立方程,解之即可.
【详解】(1)因为圆的圆心为,半径为,
所以圆心到直线的距离.
又因为,所以,即.
所以直线与圆相交或相切,即恒有公共点.
(2)由圆得,圆心,半径为2.
因为与圆相交于两点,且是直角三角形,
所以,且,
所以圆心到直线的距离,即,解得,
所以实数a的的值为.
19.(1)
(2)或
(3)或19
【分析】(1)由点和,求得线段AB的中垂线方程,与联立,求得圆心,进而求得半径即可;
(2)当直线的斜率不存在时,直线方程为,由圆心到直线的距离等于半径判断;当直线的斜率存在时,设直线的方程为,利用圆心到直线的距离等于半径求解;
(3)根据圆C上恰有3个点到直线:的距离为1,由圆心到直线的距离为求解.
【详解】(1)解:因为点和,所以线段AB的中点为 ,,
则线段AB的中垂线方程为,即 ,
由 ,解得 ,则圆心为, ,
所以圆的方程为:;
(2)当直线的斜率不存在时,直线方程为,
则圆心到直线的距离,不符合题意;
当直线的斜率存在时,设直线的方程为,即,
因为直线与圆相切,
所以圆心到直线的距离等于半径,即,
解得或,
所以切线方程为;或;
(3)因为圆C上恰有3个点到直线:的距离为1,
所以圆心到直线的距离为,解得或.
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