第二章直线和圆的方程达标训练（含解析）-高二数学上学期人教A版（2019）
文档属性
| 名称 | 第二章直线和圆的方程达标训练（含解析）-高二数学上学期人教A版（2019） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.2MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教A版（2019） | ||
| 科目 | 数学 | ||
| 更新时间 | 2024-09-28 21:11:54 | ||
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文档简介
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第二章直线和圆的方程达标训练-高二数学上学期人教A版（2019）
一、单选题
1．已知直线，为使这条直线不经过第二象限，则实数的范围是（ ）
A． B．
C． D．
2．过点且斜率为1的直线方程是（ ）
A． B．
C． D．
3．直线的倾斜角为（ ）
A． B． C． D．
4．直线与圆交于两点，则的面积为（ ）
A． B．2 C． D．
5．已知直线与直线交于，则原点到直线距离的最大值为（ ）
A．2 B． C． D．1
6．直线l过点，且与圆C：相交所形成的长度为整数的弦的条数为（ ）
A．6 B．7 C．8 D．9
7．已知点关于直线对称的点在圆：上，则（ ）
A．4 B． C． D．
8．已知，，动点满足，则动点的轨迹方程为（ ）
A． B．
C． D．
二、多选题
9．已知直线，圆为圆上任意一点，则下列说法正确的是（ ）
A．的最大值为5
B．的最大值为
C．直线与圆相切时，
D．圆心到直线的距离最大为4
10．已知圆及点，则下列说法正确的是（ ）
A．圆心的坐标为
B．若点在圆上，则直线的斜率为
C．点在圆外
D．若是圆上任一点，则的取值范围为．
11．设圆，直线，为上的动点，过点作圆的两条切线、，切点分别为、，则下列说法中正确的有（ ）
A．的取值范围为
B．四边形面积的最小值为
C．存在点使
D．直线过定点
三、填空题
12．直线过点且与直线垂直，则直线与坐标轴围成的三角形面积为
13．已知圆C：，若直线上总存在点P，使得过点P的圆C的两条切线夹角为，则实数k的取值范围是
14．设是直线上的动点，过作圆的切线，则切线长的最小值为 ．
四、解答题
15．已知的两顶点坐标为，，是边的中点，是边上的高．
(1)求所在直线的方程；
(2)求高所在直线的方程.
16．已知三个顶点的坐标分别是.
(1)求的面积
(2)求外接圆的方程
17．在直角坐标系中，，，且圆是以为直径的圆.
(1)求圆的标准方程；
(2)若直线与圆相切，求实数的值.
18．已知圆过点，且与圆关于直线对称．
(1)判断圆与圆的位置关系，并说明理由；
(2)过点作两条相异直线分别与相交于，．
①若直线和直线互相垂直，求的最大值；
②若直线和直线与轴分别交于点、，且，为坐标原点，试判断直线和是否平行？请说明理由．
19．已知半径为 的圆C的圆心在 轴的正半轴上，且直线与圆相切．
(1)求圆的标准方程．
(2)若 是圆C上任意一点，求的取值范围
(3)已知，为圆上任意一点，试问在 轴上是否存在定点（异于点），使得为定值？若存在，求点的坐标；若不存在，请说明理由．
参考答案：
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D D A B B D B C BC ACD
题号 11
答案 ABD
1．D
【分析】对直线分斜率存在和不存在两种情况讨论，由直线不经过第二象限，得到关于实数的不等式，求解不等式，即可得到答案．
【详解】若，即时，直线方程可化为，此时直线不经过第二象限，满足条件；
若，直线方程可化为 ，此时若直线不经过第二象限，则且，解得，
综上满足条件的实数的范围是.
故选：D
2．D
【分析】由直线方程的点斜式可直接写出方程，化简即可.
【详解】根据题意可得直线为，化简得.
故选：D
3．A
【分析】先求出直线斜率，再根据倾斜角的范围即可求解.
【详解】设直线的的倾斜角为，且，
直线的斜率，所以，
故选：A
4．B
【分析】依题意，作出图形，求出圆心坐标和半径，过圆心作于，分别计算和，即可求得的面积.
【详解】
如图，由圆配方得，，知圆心为,半径为，
过点作于，由到直线的距离为,
则,
故的面积为.
故选：B.
5．B
【分析】由交点在两条直线，代入点的坐标得的关系，再将关系变形代入点到直线的距离公式消元求最值可得.
【详解】因为两直线交于，
则，即，且，则；
由原点到直线的距离
由，
则，当且仅当时，取最大值，此时.
即两直线重合时，原点到直线的距离最大.
故选：B.
6．D
【分析】判断已知点与圆的位置关系，并确定过定点的直线与圆所成弦长的范围，结合圆的对称性确定弦的条数.
【详解】由题设，圆的圆心为，且半径，
而，即点在圆内，且圆心到该点的距离，
当直线与、的连线垂直时，弦长最短为，
而最长弦长为圆的直径为，故所有弦的弦长范围为，
所以相交所形成的长度为整数的弦，弦长为，
根据圆的对称性，弦长为各有2条，弦长为2的只有1条，
综上，共9条.
故选：D
7．B
【分析】设利用点关于线对称列方程求得Q坐标，代入圆方程计算即可.
【详解】设，则，解得，.
因为在上，所以，解得.
故选：B
8．C
【分析】根据题意列出等式并化简即可.
【详解】由题可知,
所以,
化简得,
故选：C,
9．BC
【分析】根据直线和圆的位置关系、点和圆的位置关系等知识对选项进行分析，从而确定正确答案.
【详解】圆的方程可化为，所以圆的圆心为，半径.
，是圆上的点，
所以的最大值为，A选项错误.
如图所示，当直线的斜率大于零且与圆相切时，最大，
此时，且，B选项正确.
直线，即，过定点，
若直线与圆相切，则圆心到直线的距离为，
即，解得，所以C选项正确.
圆心到直线的距离，
当时，，
当时，，所以D选项错误.
故选：BC
10．ACD
【分析】根据题意转化为圆的标准方程，由圆心坐标可判断A选项，通过点代入圆的方程求得的值，进而由斜率公式可求的斜率并可判断B选项，点与圆的位置关系可判断C选项，利用圆心到的距离可得的取值范围并可判断D选项；
【详解】将把转化为标准方程,
则，如图所示：
对于A：圆心C的坐标为，故A正确；
对于B：当点在圆上，则有，
化简得，解得.
即，所以直线的斜率为，故B错误；
对于C：因为，所以点在圆外，故C正确；
对于D：因为， ，
所以，即，故D正确.
故选：ACD.
11．ABD
【分析】根据切线长公式即可求解A，B，C，设出点的坐标，求出以为直径的圆的方程，利用两圆的方程相减得到公共弦的方程，将代入直线的方程恒成立，可得答案.
【详解】圆心到直线的距离为，
所以，因为圆的半径为，根据切线长公式可得，
当时取等号，所以的取值范围为，所以A正确；
因为，所以四边形面积等于，四边形面积的最小值为，故B正确；
因为，所以，在直角三角形中，，所以，设，因为，整理得，方程无解，所以不存在点使，故C不正确；
对于D，设，则，，以为直径的圆的圆心为，半径为，所以以为直径的圆的方程为，化简得，所以为圆与以为直径的圆的公共弦，
联立可得，两式相减可得：，即直线的方程为，即，故直线过定点，故D正确；
故选：ABD
12．9
【分析】根据直线垂直求出直线的方程，再求出直线与坐标轴的交点，进而可得与坐标轴围成的三角形面积.
【详解】直线过点且与直线垂直，直线的斜率为，得直线的斜率为2，
故直线的方程为，即，
当时，，当时，，
所以直线与坐标轴围成的三角形面积为.
故答案为：9
13．或．
【分析】根据切线夹角分析出，由圆心到直线的距离不大于4列出不等式求解可得．
【详解】圆，则圆心为，半径，
设两切点为，则，因为，在中，，所以,
因此只要直线上存在点，使得即可满足题意．
圆心，所以圆心到直线的距离，解得或．
故答案为：或．
14．
【分析】由题意得当最小时，连线与直线垂直，由点到直线的距离公式和勾股定理可求得答案．
【详解】，
圆心，半径．
设切点为，
由题意可知，点到圆的切线长最小时，，
圆心到直线的距离，
切线长的最小值为：．
故答案为：．
15．(1)；
(2).
【分析】（1）由条件结合中点坐标公式求的坐标，利用点斜式求直线方程，再化为一般式即可；
（2）根据垂直直线的斜率关系求直线的斜率，利用点斜式求直线方程，再化为一般式即可.
【详解】（1）因为是边的中点，所以，
所以直线的斜率，
所以所在直线的方程为：，即，
（2）因为是边AB的中点，所以，
因为是边上的高，
所以，所以，
所以，
因此高所在直线的方程为：，即.
16．(1)
(2)
【分析】（1）利用斜率可得，则，由已知数据求解即可；
（2）由，外接圆是以线段为直径的圆，求出圆心和半径即可得外接圆的方程.
【详解】（1）三个顶点的坐标分别是，
直线的斜率，直线的斜率，
则，即.
，，
.
（2）由，外接圆是以线段为直径的圆，
线段的中点为，半径，
所以外接圆的方程是.
17．(1)
(2)
【分析】（1）由为直径，可知圆心及半径，进而可得圆的方程；
（2）根据直线与圆相切，结合点到直线的距离可得解.
【详解】（1）由已知，，则，
半径，
所以圆的方程为；
（2）由直线，即，
又直线与圆相切，可得，解得.
18．(1)圆与圆外切，理由见解析
(2)①最大值为；②平行，理由见解析
【分析】（1）根据对称关系求出圆方程，从而求出圆心距，即可判断两圆的位置关系；
（2）①方法一：令、即，为过点的两条弦，设、被圆所截得弦的中点分别为、，弦长分别为，，由垂直关系可得四边形是矩形，即，进而根据半弦长，弦心距，圆半径构造直角三角形，满足勾股定理，得到，进而由基本不等式，得到的最值，从而求得结果；
方法二：分类讨论直线与中有一条直线的斜率不存在和直线与斜率都存在，且互为倒数，两种情况下的值，最后综合讨论结果得到答案.
②由已知直线和直线与轴分别交于点、，且，可得直线与斜率都存在，且互为相反数，可设，，求出，坐标后，代入斜率公式，判断直线和的斜率是否相等，即可得到答案.
【详解】（1）由题可得圆圆心为，设圆心，则，解得
则圆的方程为，将点的坐标代入得，故圆的方程为
，又两半径之和为，圆与圆外切．
（2）方法一：令、即，为过点的两条弦，
设、被圆所截得弦的中点分别为、，弦长分别为，，因为四边形是矩形，
所以，即，化简得
从而，时取等号，此时直线，必有一条斜率不存在
综上：、被圆所截得弦长之和的最大值为
方法二：若直线与中有一条直线的斜率不存在，
则，此时
若直线与斜率都存在，且互为负倒数，故可设，即，，
点到的距离为，同理可得点到的距离为，
，
，
综上：、被圆所截得弦长之和的最大值为
②直线和平行，理由如下：
由题意知，直线和直线的斜率存在，且互为相反数，故可设，
，
由，得，
因为的横坐标一定是该方程的解，故可得 ，
同理，所以，
，
所以，直线和一定平行．
19．(1)
(2)
(3)存在，
【分析】（1）由题意圆心坐标为，可设出圆标准方程，根据圆心到直线的距离等于半径，从而可得出答案.
（2）若 是圆C上任意一点，则表示圆上任意一点到点距离的平方，画出图可知最大值为，最小值为，然后求解取值范围即可.
（3）设，，分别表示出，由为定值得出答案.
【详解】（1）依题可设圆心坐标为，
则圆的方程为，
因为直线与圆相切，
所以点到直线的距离，
因为，所以，故圆的标准方程为.
（2）
若 是圆C上任意一点，
则表示圆上任意一点到点距离的平方，
所以的最大值为，
的最小值为：
，
所以的取值范围为：
（3）假设存在定点，设， ，
则，
则，当，即，（舍去）时，为定值，
且定值为，故存在定点，且的坐标为.
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第二章直线和圆的方程达标训练-高二数学上学期人教A版（2019）
一、单选题
1．已知直线，为使这条直线不经过第二象限，则实数的范围是（ ）
A． B．
C． D．
2．过点且斜率为1的直线方程是（ ）
A． B．
C． D．
3．直线的倾斜角为（ ）
A． B． C． D．
4．直线与圆交于两点，则的面积为（ ）
A． B．2 C． D．
5．已知直线与直线交于，则原点到直线距离的最大值为（ ）
A．2 B． C． D．1
6．直线l过点，且与圆C：相交所形成的长度为整数的弦的条数为（ ）
A．6 B．7 C．8 D．9
7．已知点关于直线对称的点在圆：上，则（ ）
A．4 B． C． D．
8．已知，，动点满足，则动点的轨迹方程为（ ）
A． B．
C． D．
二、多选题
9．已知直线，圆为圆上任意一点，则下列说法正确的是（ ）
A．的最大值为5
B．的最大值为
C．直线与圆相切时，
D．圆心到直线的距离最大为4
10．已知圆及点，则下列说法正确的是（ ）
A．圆心的坐标为
B．若点在圆上，则直线的斜率为
C．点在圆外
D．若是圆上任一点，则的取值范围为．
11．设圆，直线，为上的动点，过点作圆的两条切线、，切点分别为、，则下列说法中正确的有（ ）
A．的取值范围为
B．四边形面积的最小值为
C．存在点使
D．直线过定点
三、填空题
12．直线过点且与直线垂直，则直线与坐标轴围成的三角形面积为
13．已知圆C：，若直线上总存在点P，使得过点P的圆C的两条切线夹角为，则实数k的取值范围是
14．设是直线上的动点，过作圆的切线，则切线长的最小值为 ．
四、解答题
15．已知的两顶点坐标为，，是边的中点，是边上的高．
(1)求所在直线的方程；
(2)求高所在直线的方程.
16．已知三个顶点的坐标分别是.
(1)求的面积
(2)求外接圆的方程
17．在直角坐标系中，，，且圆是以为直径的圆.
(1)求圆的标准方程；
(2)若直线与圆相切，求实数的值.
18．已知圆过点，且与圆关于直线对称．
(1)判断圆与圆的位置关系，并说明理由；
(2)过点作两条相异直线分别与相交于，．
①若直线和直线互相垂直，求的最大值；
②若直线和直线与轴分别交于点、，且，为坐标原点，试判断直线和是否平行？请说明理由．
19．已知半径为 的圆C的圆心在 轴的正半轴上，且直线与圆相切．
(1)求圆的标准方程．
(2)若 是圆C上任意一点，求的取值范围
(3)已知，为圆上任意一点，试问在 轴上是否存在定点（异于点），使得为定值？若存在，求点的坐标；若不存在，请说明理由．
参考答案：
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D D A B B D B C BC ACD
题号 11
答案 ABD
1．D
【分析】对直线分斜率存在和不存在两种情况讨论，由直线不经过第二象限，得到关于实数的不等式，求解不等式，即可得到答案．
【详解】若，即时，直线方程可化为，此时直线不经过第二象限，满足条件；
若，直线方程可化为 ，此时若直线不经过第二象限，则且，解得，
综上满足条件的实数的范围是.
故选：D
2．D
【分析】由直线方程的点斜式可直接写出方程，化简即可.
【详解】根据题意可得直线为，化简得.
故选：D
3．A
【分析】先求出直线斜率，再根据倾斜角的范围即可求解.
【详解】设直线的的倾斜角为，且，
直线的斜率，所以，
故选：A
4．B
【分析】依题意，作出图形，求出圆心坐标和半径，过圆心作于，分别计算和，即可求得的面积.
【详解】
如图，由圆配方得，，知圆心为,半径为，
过点作于，由到直线的距离为,
则,
故的面积为.
故选：B.
5．B
【分析】由交点在两条直线，代入点的坐标得的关系，再将关系变形代入点到直线的距离公式消元求最值可得.
【详解】因为两直线交于，
则，即，且，则；
由原点到直线的距离
由，
则，当且仅当时，取最大值，此时.
即两直线重合时，原点到直线的距离最大.
故选：B.
6．D
【分析】判断已知点与圆的位置关系，并确定过定点的直线与圆所成弦长的范围，结合圆的对称性确定弦的条数.
【详解】由题设，圆的圆心为，且半径，
而，即点在圆内，且圆心到该点的距离，
当直线与、的连线垂直时，弦长最短为，
而最长弦长为圆的直径为，故所有弦的弦长范围为，
所以相交所形成的长度为整数的弦，弦长为，
根据圆的对称性，弦长为各有2条，弦长为2的只有1条，
综上，共9条.
故选：D
7．B
【分析】设利用点关于线对称列方程求得Q坐标，代入圆方程计算即可.
【详解】设，则，解得，.
因为在上，所以，解得.
故选：B
8．C
【分析】根据题意列出等式并化简即可.
【详解】由题可知,
所以,
化简得,
故选：C,
9．BC
【分析】根据直线和圆的位置关系、点和圆的位置关系等知识对选项进行分析，从而确定正确答案.
【详解】圆的方程可化为，所以圆的圆心为，半径.
，是圆上的点，
所以的最大值为，A选项错误.
如图所示，当直线的斜率大于零且与圆相切时，最大，
此时，且，B选项正确.
直线，即，过定点，
若直线与圆相切，则圆心到直线的距离为，
即，解得，所以C选项正确.
圆心到直线的距离，
当时，，
当时，，所以D选项错误.
故选：BC
10．ACD
【分析】根据题意转化为圆的标准方程，由圆心坐标可判断A选项，通过点代入圆的方程求得的值，进而由斜率公式可求的斜率并可判断B选项，点与圆的位置关系可判断C选项，利用圆心到的距离可得的取值范围并可判断D选项；
【详解】将把转化为标准方程,
则，如图所示：
对于A：圆心C的坐标为，故A正确；
对于B：当点在圆上，则有，
化简得，解得.
即，所以直线的斜率为，故B错误；
对于C：因为，所以点在圆外，故C正确；
对于D：因为， ，
所以，即，故D正确.
故选：ACD.
11．ABD
【分析】根据切线长公式即可求解A，B，C，设出点的坐标，求出以为直径的圆的方程，利用两圆的方程相减得到公共弦的方程，将代入直线的方程恒成立，可得答案.
【详解】圆心到直线的距离为，
所以，因为圆的半径为，根据切线长公式可得，
当时取等号，所以的取值范围为，所以A正确；
因为，所以四边形面积等于，四边形面积的最小值为，故B正确；
因为，所以，在直角三角形中，，所以，设，因为，整理得，方程无解，所以不存在点使，故C不正确；
对于D，设，则，，以为直径的圆的圆心为，半径为，所以以为直径的圆的方程为，化简得，所以为圆与以为直径的圆的公共弦，
联立可得，两式相减可得：，即直线的方程为，即，故直线过定点，故D正确；
故选：ABD
12．9
【分析】根据直线垂直求出直线的方程，再求出直线与坐标轴的交点，进而可得与坐标轴围成的三角形面积.
【详解】直线过点且与直线垂直，直线的斜率为，得直线的斜率为2，
故直线的方程为，即，
当时，，当时，，
所以直线与坐标轴围成的三角形面积为.
故答案为：9
13．或．
【分析】根据切线夹角分析出，由圆心到直线的距离不大于4列出不等式求解可得．
【详解】圆，则圆心为，半径，
设两切点为，则，因为，在中，，所以,
因此只要直线上存在点，使得即可满足题意．
圆心，所以圆心到直线的距离，解得或．
故答案为：或．
14．
【分析】由题意得当最小时，连线与直线垂直，由点到直线的距离公式和勾股定理可求得答案．
【详解】，
圆心，半径．
设切点为，
由题意可知，点到圆的切线长最小时，，
圆心到直线的距离，
切线长的最小值为：．
故答案为：．
15．(1)；
(2).
【分析】（1）由条件结合中点坐标公式求的坐标，利用点斜式求直线方程，再化为一般式即可；
（2）根据垂直直线的斜率关系求直线的斜率，利用点斜式求直线方程，再化为一般式即可.
【详解】（1）因为是边的中点，所以，
所以直线的斜率，
所以所在直线的方程为：，即，
（2）因为是边AB的中点，所以，
因为是边上的高，
所以，所以，
所以，
因此高所在直线的方程为：，即.
16．(1)
(2)
【分析】（1）利用斜率可得，则，由已知数据求解即可；
（2）由，外接圆是以线段为直径的圆，求出圆心和半径即可得外接圆的方程.
【详解】（1）三个顶点的坐标分别是，
直线的斜率，直线的斜率，
则，即.
，，
.
（2）由，外接圆是以线段为直径的圆，
线段的中点为，半径，
所以外接圆的方程是.
17．(1)
(2)
【分析】（1）由为直径，可知圆心及半径，进而可得圆的方程；
（2）根据直线与圆相切，结合点到直线的距离可得解.
【详解】（1）由已知，，则，
半径，
所以圆的方程为；
（2）由直线，即，
又直线与圆相切，可得，解得.
18．(1)圆与圆外切，理由见解析
(2)①最大值为；②平行，理由见解析
【分析】（1）根据对称关系求出圆方程，从而求出圆心距，即可判断两圆的位置关系；
（2）①方法一：令、即，为过点的两条弦，设、被圆所截得弦的中点分别为、，弦长分别为，，由垂直关系可得四边形是矩形，即，进而根据半弦长，弦心距，圆半径构造直角三角形，满足勾股定理，得到，进而由基本不等式，得到的最值，从而求得结果；
方法二：分类讨论直线与中有一条直线的斜率不存在和直线与斜率都存在，且互为倒数，两种情况下的值，最后综合讨论结果得到答案.
②由已知直线和直线与轴分别交于点、，且，可得直线与斜率都存在，且互为相反数，可设，，求出，坐标后，代入斜率公式，判断直线和的斜率是否相等，即可得到答案.
【详解】（1）由题可得圆圆心为，设圆心，则，解得
则圆的方程为，将点的坐标代入得，故圆的方程为
，又两半径之和为，圆与圆外切．
（2）方法一：令、即，为过点的两条弦，
设、被圆所截得弦的中点分别为、，弦长分别为，，因为四边形是矩形，
所以，即，化简得
从而，时取等号，此时直线，必有一条斜率不存在
综上：、被圆所截得弦长之和的最大值为
方法二：若直线与中有一条直线的斜率不存在，
则，此时
若直线与斜率都存在，且互为负倒数，故可设，即，，
点到的距离为，同理可得点到的距离为，
，
，
综上：、被圆所截得弦长之和的最大值为
②直线和平行，理由如下：
由题意知，直线和直线的斜率存在，且互为相反数，故可设，
，
由，得，
因为的横坐标一定是该方程的解，故可得 ，
同理，所以，
，
所以，直线和一定平行．
19．(1)
(2)
(3)存在，
【分析】（1）由题意圆心坐标为，可设出圆标准方程，根据圆心到直线的距离等于半径，从而可得出答案.
（2）若 是圆C上任意一点，则表示圆上任意一点到点距离的平方，画出图可知最大值为，最小值为，然后求解取值范围即可.
（3）设，，分别表示出，由为定值得出答案.
【详解】（1）依题可设圆心坐标为，
则圆的方程为，
因为直线与圆相切，
所以点到直线的距离，
因为，所以，故圆的标准方程为.
（2）
若 是圆C上任意一点，
则表示圆上任意一点到点距离的平方，
所以的最大值为，
的最小值为：
，
所以的取值范围为：
（3）假设存在定点，设， ，
则，
则，当，即，（舍去）时，为定值，
且定值为，故存在定点，且的坐标为.
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