2.1 圆 的 方 程 同步练习(含解析) 高二数学苏教版选择性必修第一册

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名称 2.1 圆 的 方 程 同步练习(含解析) 高二数学苏教版选择性必修第一册
格式 docx
文件大小 295.2KB
资源类型 教案
版本资源 苏教版(2019)
科目 数学
更新时间 2025-09-18 12:17:35

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文档简介

2.1 圆 的 方 程
2.1.1 圆的方程(1)
一、 单项选择题
1 (2024马鞍山一中月考)圆心为(-3,1),半径为的圆的方程为(  )
A. (x-3)2+(y-1)2=5
B. (x+3)2+(y-1)2=5
C. (x+3)2+(y-1)2=25
D. (x+3)2+(y-1)2=
2 (2024赣州一中期中)若原点在圆(x-3)2+(y+4)2=m的外部,则实数m的取值范围是(  )
A. m>25 B. m>5
C. 03 已知圆C经过点A(1,3),若圆C上存在点B与点A关于直线y=x对称,且圆心C为(-1,a),则圆C的半径为(  )
A. B. 2 C. 10 D. 20
4 (2024南通中学月考)在平面直角坐标系xOy中,已知P(-2,4),Q(2,6)两点,若圆M以PQ为直径,则圆M的标准方程为(  )
A. x2+(y+5)2=5 B. x2+(y-5)2=5
C. x2+(y+5)2=25 D. x2+(y-5)2=25
5 (2024盐城七校期中联考)已知圆C1:(x+1)2+(y-1)2=3,圆C2与圆C1关于直线x-y-1=0对称,则圆C2的标准方程为(  )
A. (x-2)2+(y+2)2=3
B. (x+2)2+(y+2)2=3
C. (x+2)2+(y-2)2=3
D. (x-2)2+(y-2)2=3
6 已知直线x+y+4=0与x轴,y轴分别交于A,B两点,点P在圆x2+(y-2)2=2上,则△ABP面积的取值范围是(  )
A. [2,6] B. [4,8]
C. [8,16] D. [4,8]
二、 多项选择题
7 (2025启东汇龙中学月考)过点A(1,-1)与B(-1,1)且半径为2的圆的方程可以为(  )
A. (x-3)2+(y+1)2=4
B. (x-1)2+(y-1)2=4
C. (x+1)2+(y+1)2=4
D. (x+3)2+(y-1)2=4
8 (2025如皋搬经中学月考)设有一组圆Ck:(x-k)2+(y-k)2=4(k∈R),则下列说法中正确的是(  )
A. 不论k如何变化,圆心C始终在一条直线上
B. 所有圆Ck均不经过点(3,0)
C. 经过点(2,2)的圆Ck有且只有一个
D. 所有圆的面积均为4π
三、 填空题
9 (2024苏州十中月考)与圆(x-2)2+(y+3)2=6同圆心且过点P(-1,1)的圆的方程是________.
10 (2024海门中学月考) 与两坐标轴都相切,且圆心在直线2x-y+6=0上的圆的标准方程是________.
11 (2025重庆七中期中)已知从点(-5,3)发出的一束光线,经x轴反射后,反射光线恰好平分圆(x-1)2+(y-1)2=5的圆周,则反射光线所在的直线方程为________.
四、 解答题
12 已知点A(-1,1),B(1,3).
(1) 求线段AB的垂直平分线的方程;
(2) 若圆C经过A,B两点,且圆心在 x轴上,求圆C的方程.
13 (2024海门证大中学月考)已知矩形ABCD的两条对角线相交于点M(2,0),边AB所在直线的方程为x-3y-6=0,点T(-1,1)在边AD所在直线上.
(1) 求边AD所在直线的方程;
(2) 求矩形ABCD外接圆的方程.
2.1.2 圆的方程(2)
一、 单项选择题
1 (2024盐城一中期中)已知圆C的方程为x2+y2+8x+8=0,则圆C的半径为(  )
A. B. 2 C. 2 D. 8
2 (2024盐城中学期末)若方程x2+y2+4mx-2y+4m2-m=0表示一个圆,则实数m的取值范围是(  )
A. (-∞,-1) B. (-∞,1)
C. (-1,+∞) D. [-1,+∞)
3 已知圆x2+y2-2ax+4ay+5a2-9=0上的所有点都在第二象限,则实数a的取值范围是(  )
A. (-∞,-3) B. (-∞,-3]
C. D.
4 (2024泰州中学期中)方程x2+y2-2mx-4y+2m2-4m-1=0所表示的圆的最大面积为(  )
A. 4π B. 9π C. 8π D. 16π
5 (2024镇江中学期中)已知圆C:x2+y2-2y=0,则的最大值为(  )
A. 4 B. 13
C. +1 D. 2+11
6 (2024南京建业高级中学月考)古希腊几何学家阿波罗尼斯证明过这样一个命题:平面内到两定点距离之比为常数k(k>0,k≠1)的点的轨迹是圆,后人将这个圆称为阿波罗尼斯圆.若平面内两定点A,B间的距离为2,动点P满足=,且点P不在直线AB上,则△PAB面积的最大值为(  )
A. 1 B. C. 2 D. 2
二、 多项选择题
7 (2024徐州三中期初)已知圆C:x2+y2-4x-14y+45=0及点Q(-2,3),则下列说法中正确的是(  )
A. 圆心C的坐标为(2,7)
B. 点Q在圆C外
C. 若点P(m,m+1)在圆C上,则直线PQ的斜率为
D. 若M是圆C上任一点,则MQ的取值范围为[2,6]
8 (2024泰州中学质量检测)已知方程x2+y2-4x+8y+2a=0,则下列说法中正确的是(  )
A. 当a=10时,表示圆心为(2,-4)的圆
B. 当a<10时,表示圆心为(2,-4)的圆
C. 当a=0时,表示的圆的半径为4
D. 当a=8时,表示的圆与y轴相切
三、 填空题
9 (2024天津新华中学月考)若方程x2+y2-ax+by+c=0表示圆心为(1,2),半径为1的圆,则a+b+c=________.
10 (2024白蒲高级中学月考)在△ABC中,点A(0,3),B(-,0)和C(,0),则△ABC的外接圆方程为________.
11 (2025如皋长江中学月考)在平面直角坐标系xOy中,点A(1,0),若点P满足2PO2+PA2=2,则△POA面积的最大值为________.
四、 解答题
12 (2024南京二十九中月考)已知圆心为C的圆经过点A(1,1),B(2,-2),D(0,2).
(1) 求圆C的一般方程;
(2) 已知点P(a,1)在圆C外,求实数a的取值范围.
13 (2025海安中学月考)在①过点C(2,0);②圆E恒被直线mx-y-m=0(m∈R)平分;③与y轴相切这三个条件中任选一个,补充在下面问题中,并解答.
已知圆E经过点A(0,0),B(1,1),且________.
(1) 求圆E的一般方程;
(2) 设P是圆E上的动点,求线段AP的中点M的轨迹方程.
2.1.3 圆的方程(3)
一、 单项选择题
1 (2024常州中学期中)已知圆O:x2+y2-4x+6y+5=0,则圆心O和半径r分别为(  )
A. O(-2,3),r=3 B. O(2,-3),r=2
C. O(-2,3),r=2 D. O(2,-3),r=3
2 (2024天津南开中学期末)以直线l:x+(m+2)y-3-m=0恒过的定点为圆心,为半径的圆的方程为(  )
A. x2+y2-2x-2y=2
B. x2+y2-2x-2y=1
C. x2+y2-2x-2y+1=0
D. x2+y2-2x-2y=0
3 (2024启东一中月考)已知圆M:(x-2)2+(y-1)2=1与圆N关于直线x-y=0对称,则圆N的方程为(  )
A. (x+1)2+(y+2)2=1
B. (x-2)2+(y+1)2=1
C. (x+2)2+(y+1)2=1
D. (x-1)2+(y-2)2=1
4 如图,已知ACB为一弓形,且点A,B,C的坐标分别为(-4,0),(4,0),(0,2),则弓形ACB所在圆的方程为(  )
A. x2+y2=16
B. x2+y2=4
C. x2+(y+2)2=20
D. x2+(y+3)2=25
5 (2024仙桃一中期中)已知点P(0,2)关于直线x-y+1=0对称的点Q在圆C:x2+y2+2x+m=0外,则实数m的取值范围是(  )
A. (-4,+∞) B. (-∞,1)
C. (-4,1) D. (-∞,-4)∪(1,+∞)
6 (2024北京东城期末)在平面直角坐标系中,整点是指横、纵坐标都是整数的点.已知圆经过(-2,-2),(-2,6),(4,-2)三点,则该圆经过的整点共有(  )
A. 6个 B. 8个
C. 10个 D. 12个
二、 多项选择题
7 (2024徐州一中期中)已知圆C:x2+y2+kx-2y+k2=0,k∈R,则下列说法中正确的是(  )
A. 当k=0时,圆C的面积是π
B. 实数k的取值范围是(-,)
C. 点(0,-1)在圆C内
D. 当圆C的周长最大时,圆心坐标为(0,-1)
8 已知动点P与两定点A(0,0),B(3,0)的距离之比为1∶2,则下列说法中正确的是(  )
A. 点P的轨迹所围成的图形的面积是4π
B. 点P到点A距离的最大值是2
C. 点P到点B距离的最大值是6
D. 当点P,A,B不共线时,△PAB面积的最大值是3
三、 填空题
9 (2024邯郸一中期中)若圆C:(x-2)2+(y+3)2=4上存在两点关于直线ax+y-1=0对称,则实数a的值为________.
10 已知M是直线x=4上的动点,点N在线段OM上(O是坐标原点),且满足OM·ON=16,则动点N的轨迹方程为__________________.
11 (2024启东中学月考)设A(x,y)为圆x2+(y-2)2=1上任意一点,则的取值范围是________.
四、 解答题
12 (2024连云港四校期中联考)赵州桥,又名安济桥,位于河北省石家庄市赵县的洨河上,距今已有1400多年的历史,是保存最完整的古代单孔敞肩石拱桥,其高超的技术水平和不朽的艺术价值,彰显了中国劳动人民的智慧和力量.2023年以来,中国文旅市场迎来强劲复苏,某地一旅游景点为吸引游客,参照赵州桥的样式在景区兴建圆拱桥,该圆拱桥的圆拱跨度为16 m,拱高为4 m,在该圆拱桥的示意图中建立如图所示的平面直角坐标系.
(1) 求这座圆拱桥所在圆的方程;
(2) 若该景区游船的宽为10m,水面以上的高为3m,试判断该景区游船能否从桥下通过,并说明理由.(参考数据:≈1.732)
 
13 (2024扬州一中期中)已知圆C过A(4,1),B(0,1),M(2,3)三点,直线l:y=x+2.
(1) 求圆C的方程;
(2) 求圆C关于直线l对称的圆C′的方程;
(3) 若P为直线l上的动点,Q为圆C上的动点,O为坐标原点,求OP+PQ的最小值.
2.1 圆 的 方 程
2.1.1 圆的方程(1)
1. B 由圆的标准方程公式,得所求圆的方程为(x+3)2+(y-1)2=5.
2. C 由题意,得圆(x-3)2+(y+4)2=m的圆心为(3,-4),半径为,所以m>0.若原点在圆(x-3)2+(y+4)2=m的外部,则(0-3)2+(0+4)2>m,所以m<25.综上,03. B 由题意,得直线y=x经过圆心(-1,a),所以a=-1,所以r=AC==2.
4. B 由题意,得圆心M的坐标为(0,5),半径为MQ==,所以圆M的标准方程为x2+(y-5)2=5.
5. A 由题意,得两圆的圆心C1(-1,1)和C2关于直线x-y-1=0对称,且两圆的半径相等为.设点C2(a,b),则解得所以圆C2的标准方程为(x-2)2+(y+2)2=3.
6. C 由题意,得直线x+y+4=0交x轴于点A(-4,0),交y轴于点B(0,-4),所以AB=4.又圆x2+(y-2)2=2的圆心(0,2)到直线AB的距离d1==3,圆的半径为,所以圆x2+(y-2)2=2上的点P到直线AB的距离d2的取值范围为[2,4],所以△ABP的面积S△ABP=AB·d2∈[8,16].
7. BC 设圆心为C(a,b),则圆心C在线段AB的中垂线y=x上,故a=b,则圆心C(a,a).由CA=2,得(a-1)2+(a+1)2=4,解得a=±1,故圆心C(1,1)或C(-1,-1),故圆的方程为(x-1)2+(y-1)2=4或(x+1)2+(y+1)2=4.故选BC.
8. ABD 对于A,圆心为(k,k),一定在直线y=x上,故A正确;对于B,将点(3,0)代入,得2k2-6k+5=0,其中Δ=-4<0,方程无解,所以所有圆Ck均不经过点(3,0),故B正确;对于C,将点(2,2)代入,得k2-4k+2=0,其中Δ=16-8=8>0,所以经过点(2,2)的圆Ck有两个,故C错误;对于D,所有圆的半径为2,面积为4π,故D正确.故选ABD.
9. (x-2)2+(y+3)2=25 圆(x-2)2+(y+3)2=6的圆心坐标为(2,-3),所以所求圆的圆心坐标为(2,-3),半径为R==5,所以圆的方程为(x-2)2+(y+3)2=25.
10. (x+2)2+(y-2)2=4或(x+6)2+(y+6)2=36 由圆心在直线2x-y+6=0上,可设圆心为C(a,2a+6),由圆与两坐标轴都相切,可得|a|=|2a+6|,解得a=-6或a=-2.若a=-6,则圆心为(-6,-6),半径为6,圆的方程为(x+6)2+(y+6)2=36;若a=-2,则圆心为(-2,2),半径为2,圆的方程为(x+2)2+(y-2)2=4.综上,所求圆的方程为(x+2)2+(y-2)2=4或(x+6)2+(y+6)2=36.
11. 2x-3y+1=0 设点A的坐标为(-5,3),圆(x-1)2+(y-1)2=5的圆心坐标为B(1,1).设C(x,0)是x轴上一点.因为反射光线恰好平分圆(x-1)2+(y-1)2=5的圆周,所以反射光线经过点B(1,1).由反射的性质可知kAC+kBC=0,即+=0,解得x=-,所以kBC==,所以反射光线所在的直线方程为y=,即2x-3y+1=0.
12. (1) 因为点A(-1,1),B(1,3),
所以线段AB的中点为(0,2).
又kAB==1,
所以线段AB的垂直平分线的斜率为-1,
所以线段AB的垂直平分线的方程为y-2=-(x-0),即x+y-2=0.
(2) 由(1)知,线段AB的垂直平分线的方程为x+y-2=0,
因为圆C经过A,B两点,
所以线段AB的垂直平分线经过圆心C.
因为圆C的圆心在x轴上,
所以在方程x+y-2=0中,令y=0,得x=2,即圆心为C(2,0),
所以圆的半径为r=AC==,
所以圆C的方程为(x-2)2+y2=10.
13. (1) 因为边AB所在直线的方程为x-3y-6=0,AD与AB垂直,
所以直线AD的斜率为-3.
又因为点T(-1,1)在直线AD上,
所以边AD所在直线的方程为y-1=-3(x+1),即3x+y+2=0.
(2) 由解得
所以点A的坐标为(0,-2).
因为矩形ABCD的两条对角线的交点为M(2,0),
所以M为矩形ABCD外接圆的圆心.
又AM==2,
所以矩形ABCD外接圆的方程为(x-2)2+y2=8.
2.1.2 圆的方程(2)
1. C 圆C的方程为x2+y2+8x+8=0,即(x+4)2+y2=8,所以圆C的半径为=2.
2. C 由D2+E2-4F>0,得(4m)2+(-2)2-4(4m2-m)>0,即4m+4>0,解得m>-1,即实数m的取值范围是(-1,+∞).
3. A 由x2+y2-2ax+4ay+5a2-9=0,得(x-a)2+(y+2a)2=9,所以圆心的坐标为(a,-2a),半径为3.因为圆x2+y2-2ax+4ay+5a2-9=0上的所有点都在第二象限,所以解得a<-3.
4. B 将圆的方程化为(x-m)2+(y-2)2=-m2+4m+5,则-m2+4m+5>0,解得-15. C 易知d==表示圆C上的点(x,y)到点(1,-2)的距离. 因为圆C:x2+(y-1)2=1,圆心C(0,1),半径r=1.显然dmax=+r=+1.
6. B 以A为坐标原点,直线AB为x轴建立平面直角坐标系,则B(2,0).设点P(x,y),由=,得3PA2=PB2,即3x2+3y2=(x-2)2+y2,整理,得(x+1)2+y2=3,所以点P的轨迹是以点C(-1,0)为圆心,为半径的圆,则点P到直线AB距离的最大值为,所以△PAB面积的最大值为S=×AB×=.
7. AB 对于A,由x2+y2-4x-14y+45=0,得(x-2)2+(y-7)2=8,显然该圆的圆心C的坐标为(2,7),故A正确;对于B,因为(-2-2)2+(3-7)2>8,所以点Q在圆C外,故B正确;对于C,若点点P(m,m+1)在圆C上,则(m-2)2+(m+1-7)2=8,解得m=4,即点P(4,5),所以直线PQ的斜率为=,故C错误;对于D,因为CQ==4,该圆的半径为2,所以4-2≤MQ≤4+2,即2≤MQ≤6,故D错误.故选AB.
8. BD 方程x2+y2-4x+8y+2a=0可化为(x-2)2+(y+4)2=20-2a.对于A,当a=10时,20-2a=0,故A错误;对于B,当a<10时,20-2a>0,表示圆心为(2,-4)的圆,故B正确;对于C,当a=0时,20-2a=20,表示的圆的半径为r=2,故C错误;对于D,当a=8时,20-2a=4,方程表示的圆半径为r=2.又圆心坐标为(2,-4),所以圆心到y轴的距离等于半径,所以圆与y轴相切,故D正确.故选BD.
9. 2 因为圆心为(1,2),半径为1的圆的方程为(x-1)2+(y-2)2=1,即x2+y2-2x-4y+4=0,所以a=2,b=-4,c=4,所以a+b+c=2.
10. x2+y2-2y-3=0 由题意,设外接圆的方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0(D2+E2-4F>0),代入三个点的坐标,可得解得所以△ABC的外接圆方程为x2+y2-2y-3=0,
11.  设点P(x,y),由2PO2+PA2=2,得2(x2+y2)+(x-1)2+y2=2,整理,得x2+y2-x-=0,即+y2=,所以点P的轨迹是以为圆心,r=为半径的圆,所以△POA面积的最大值为OA×r=×1×=.
12. (1) 设圆C的方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0(D2+E2-4F>0),
代入A(1,1),B(2,-2),D(0,2),得
解得
所以圆C的方程为x2+y2+6x+4y-12=0.
(2) 因为点P(a,1)在圆C外,
所以a2+6a-7>0,
解得a>1或a<-7,
所以实数a的取值范围为(-∞,-7)∪(1,+∞).
13. (1) 若选①:设圆的方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0(D2+E2-4F>0),
则解得
所以圆E的方程为x2+y2-2x=0.
若选②:易知直线mx-y-m=0恒过点(1,0).
因为圆E恒被直线mx-y-m=0(m∈R)平分,
所以mx-y-m=0恒过圆心,
所以圆心坐标为(1,0).
又圆E经过点A(0,0),所以圆的半径r=1,
所以圆E的方程为(x-1)2+y2=1,即x2+y2-2x=0.
若选③:设圆E的方程为(x-a)2+(y-b)2=r2.
由题意,得解得
所以圆E的方程为(x-1)2+y2=1,即x2+y2-2x=0.
(2) 设点M(x,y).
因为M为线段AP的中点,所以P(2x,2y).
因为P是圆E上的动点,
所以(2x)2+(2y)2-2×2x=0,即x2+y2-x=0,
所以点M的轨迹方程为x2+y2-x=0.
2.1.3 圆的方程(3)
1. B 圆O的方程可化为(x-2)2+(y+3)2=8,所以圆心O(2,-3),半径r=2.
2. D 由x+(m+2)y-3-m=0,得x+2y-3+(y-1)m=0,则解得所以直线l恒过定点(1,1),所以圆的方程为(x-1)2+(y-1)2=()2,即x2+y2-2x-2y=0.
3. D 由题意,得圆M的圆心为M(2,1),半径为1,点M(2,1)关于直线x-y=0的对称点是N(1,2),所以圆N的圆心是N(1,2),半径是1,所以圆N的方程为(x-1)2+(y-2)2=1.
4. D 因为圆心在弦AB的中垂线上,所以圆心在y轴上,可设圆心为P(0,b).因为AP=CP,所以=|2-b|,解得b=-3,所以圆心P(0,-3),半径r=CP=5,所以圆的标准方程为x2+(y+3)2=25.
5. C 设点Q(a,b),则 解得a=1,b=1,即Q(1,1).因为点Q(1,1)在圆C外,所以1+1+2+m>0,解得m>-4.因为x2+y2+2x+m=0表示圆,所以4-4m>0,解得m<1,综上,-4<m<1.
6. D 设圆的方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0(D2+E2-4F>0),由题意,得解得所以圆的方程为x2+y2-2x-4y-20=0,即(x-1)2+(y-2)2=25,故该圆经过的整点有(1,7),(1,-3),(4,6),(4,-2),(5,5),(5,-1),(6,2),(-2,-2),(-2,6),(-3,5),(-3,-1),(-4,2),共12个.
7. AB 由x2+y2+kx-2y+k2=0,得+(y-1)2=1-k2. 对于A,当k=0时,圆C的半径为1,所以圆C的面积为π×12=π,故A正确;对于B,由半径的平方大于0,得1-k2>0,解得-8. ACD 对于A,设点P(x,y).因为动点P与两定点A(0,0),B(3,0)的距离之比为1∶2,所以(x-0)2+(y-0)2=[(x-3)2+(y-0)2],即x2+y2+2x=3,即(x+1)2+y2=4,所以P是以点(-1,0)为圆心,2为半径的圆上的一点,所以点P的轨迹所围成的图形的面积是4π,故A正确;对于B,点P到点A的距离的最大值为圆心C(-1,0)到点A的距离加上圆的半径.又AC=1,所以点P到点A的距离的最大值为1+2=3,故B错误;对于C,点P到点B的距离的最大值为圆心C(-1,0)到点B的距离加上圆的半径.又BC=4,所以点P到点B的距离的最大值是4+2=6,故C正确;对于D,当P,A,B三点不共线时,点P到直线AB的最大距离为2,则△PAB面积的最大值为×3×2=3,故D正确.故选ACD.
9. 2 由题意,得直线ax+y-1=0过圆C的圆心(2,-3),所以2a-3-1=0,解得a=2.
10. (x-2)2+y2=4(011. (-∞,-]∪[,+∞) 如图,作出圆x2+(y-2)2=1的图象.因为A(x,y)是圆上一点,所以可看成圆上的点与原点连线的斜率.当直线与圆相切时,设切线斜率为k,则圆心(0,2)到直线kx-y=0的距离为=1,解得k=±.由图知要使过原点的直线与圆有公共点,需使直线倾斜角不小于切线OA1的倾斜角60°,或不超过切线OA2的倾斜角120°,所以直线的斜率k≥tan 60°=或k≤tan 120°=-,即的取值范围为(-∞,-]∪[,+∞).
12. (1) 设这座圆拱桥的拱圆的一般方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0(D2+E2-4F>0).
因为该拱圆过点A(-8,0),B(8,0),C(0,4),
所以解得
所以拱圆的一般方程为x2+y2+12y-64=0,
即x2+(y+6)2=100.
(2) 当x=5时,52+(y+6)2=100,
解得y=5-6≈2.66<3,
所以该景区游船不能从桥下通过.
13. (1) 设圆的方程为(x-a)2+(y-b)2=r2(r>0),
代入点A(4,1),B(0,1),M(2,3),
得解得
所以圆C的方程为(x-2)2+(y-1)2=4.
(2) 设点C′(m,n),则
解得所以C′(-1,4).
又因为对称圆的半径不变,
所以圆C′的方程为(x+1)2+(y-4)2=4.
(3) 因为OP+PQ≥OP+PC-2,
由(2) 可知点C关于直线l的对称点为C′,
所以OP+PC=OP+PC′≥OC′==,
当且仅当O,P,C′三点共线时取等号,
所以OP+PQ≥-2,即OP+PQ的最小值为-2.