浙教版九年级数学下册2.1直线与圆的位置关系 举一反三(含答案)

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名称 浙教版九年级数学下册2.1直线与圆的位置关系 举一反三(含答案)
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资源类型 教案
版本资源 浙教版
科目 数学
更新时间 2025-11-07 09:12:34

文档简介

2.1直线与圆的位置关系
【题型1】判断直线与圆的位置关系 6
【题型2】根据直线与圆的位置关系求半径 10
【题型3】根据直线与圆的位置关系求点到直线的距离 15
【题型4】直线与圆的公共点个数问题 18
【题型5】切线的定义及证明 20
【题型6】直线与圆的位置关系的实际应用 26
【题型7】切线的判定 28
【题型8】应用切线的性质求半(直)径 35
【题型9】应用切线的性质求角度 41
【题型10】应用切线的性质求面积 45
【题型11】应用切线的性质求弧长及线段长度 49
【题型12】应用切线的性质证明 57
【题型13】切线的性质的实际应用 63
【题型14】切线的判定和性质的综合应用 67
【知识点1】直线与圆的位置关系 (1)直线和圆的三种位置关系:
①相离:一条直线和圆没有公共点.
②相切:一条直线和圆只有一个公共点,叫做这条直线和圆相切,这条直线叫圆的切线,唯一的公共点叫切点.
③相交:一条直线和圆有两个公共点,此时叫做这条直线和圆相交,这条直线叫圆的割线.
(2)判断直线和圆的位置关系:设⊙O的半径为r,圆心O到直线l的距离为d.
①直线l和⊙O相交 d<r
②直线l和⊙O相切 d=r
③直线l和⊙O相离 d>r. 1.(2024秋 渝中区校级月考)已知⊙O的半径为3,圆心O到直线的距离为2,则⊙O与直线的位置关系是(  ) A.相切B.相交C.相离D.相交或相离
【答案】B 【分析】判断直线和圆的位置关系:设⊙O的半径为r,圆心O到直线l的距离为d.①直线l和⊙O相交 d<r,②直线l和⊙O相切 d=r,③直线l和⊙O相离 d>r.圆心到直线的距离大于圆心距,直线与圆相离;小于圆心距,直线与圆相交;等于圆心距,直线与圆相切.据此解答. 【解答】解:已知⊙O的半径为3,圆心O到直线的距离为2,
∵2<3,
∴直线与圆的位置关系为相交.
故选:B. 2.(2024秋 新县期末)如图,若⊙O的半径为6,圆心O到一条直线的距离为3,则这条直线可能是(  ) A.l1B.l2C.l3D.l4
【答案】B 【分析】直接根据直线与圆的位置关系可得出结论. 【解答】解:∵⊙O的半径是6,圆心O到直线l的距离是3,6>3,
∴直线l与⊙O相交.
故选:B. 【知识点2】切线的性质 (1)切线的性质
①圆的切线垂直于经过切点的半径.
②经过圆心且垂直于切线的直线必经过切点.
③经过切点且垂直于切线的直线必经过圆心.
(2)切线的性质可总结如下:
如果一条直线符合下列三个条件中的任意两个,那么它一定满足第三个条件,这三个条件是:①直线过圆心;②直线过切点;③直线与圆的切线垂直.
(3)切线性质的运用
运用切线的性质进行计算或证明时,常常作的辅助线是连接圆心和切点,通过构造直角三角形或相似三角形解决问题. 1.(2024 呼兰区校级开学)如图,AB是⊙O的直径,BC是⊙O的弦,点D在OC的延长线上,DA与⊙O相切于点A,若∠D=32°,则∠OCB的度数为(  ) A.32°B.58°C.29°D.34°
【答案】C 【分析】通过外角求出∠BOC的度数,再证明出△BOC是等腰三角形即可解题. 【解答】解:∵DA与⊙O相切于点A,
∴∠OAD=90°,
∵∠D=32°,
∴∠BOC=∠OAD+∠D=122°,
∵OC=OB,
∴△BOC是等腰三角形,
∴,
故选:C. 【知识点3】切线的判定 (1)切线的判定定理:经过半径的外端且垂直于这条半径的直线是圆的切线.
(2)在应用判定定理时注意:
①切线必须满足两个条件:a、经过半径的外端;b、垂直于这条半径,否则就不是圆的切线.
②切线的判定定理实际上是从”圆心到直线的距离等于半径时,直线和圆相切“这个结论直接得出来的.
③在判定一条直线为圆的切线时,当已知条件中未明确指出直线和圆是否有公共点时,常过圆心作该直线的垂线段,证明该线段的长等于半径,可简单的说成“无交点,作垂线段,证半径”;当已知条件中明确指出直线与圆有公共点时,常连接过该公共点的半径,证明该半径垂直于这条直线,可简单地说成“有交点,作半径,证垂直”. 1.(2024秋 赣榆县校级月考)如图,△ABC中,AB=AC,以AB为直径的⊙O交AC于E,交BC于D,DF⊥AC于F.给出以下五个结论:①BD=DC;②CF=EF;③弧AE=弧DE;④∠A=2∠FDC;⑤DF是⊙O的切线.其中正确的有(  ) A.5个B.4个C.3个D.2个
【答案】B 【分析】首先由AB是⊙O的直径,得出AD⊥BC,推出BD=DC,再由OA=OB,推出OD是△ABC的中位线,得DF⊥OD,即DF是⊙O的切线,然后由DF⊥AC,AD⊥BC,推出△CDE为等腰三角形,从而推出∠A=2∠FDC,CF=EF.最后由假设推出=不正确; 【解答】解:连接OD,AD.
∵AB是⊙O的直径,
∴∠ADB=90°(直径所对的圆周角是直角),
∴AD⊥BC;
而在△ABC中,AB=AC,
∴AD是边BC上的中线,
∴BD=DC(正确);
∵AB是⊙O的直径,
∴AD⊥BC,
∵AB=AC,
∴DB=DC,
∵OA=OB,
∴OD是△ABC的中位线,
即:OD∥AC,
∵DF⊥AC,
∴DF⊥OD.
∴DF是⊙O的切线(正确);
∵DF⊥AC,AD⊥BC,
∴∠FDC+∠C=∠CAD+∠C=90°,
∴∠FDC=∠CAD,
又AB=AC,∴∠BAD=∠CAD,
∴∠A=2∠CAD=2∠FDC(正确);
∵DF是⊙O的切线,
∴∠FDE=∠CAD=∠FDC,
∴∠C=∠DEC,
∴DC=DE,
又DF⊥AC,
∴CF=EF(正确);
当∠EAD=∠EDA时,=,此时△ABC为等边三角形,
当△ABC不是等边三角形时,
∠EAD≠∠EDA,
则≠,
∴=(不正确);
综上,正确结论的序号是①②④⑤,
故选:B. 【知识点4】切线的判定与性质 (1)切线的性质
①圆的切线垂直于经过切点的半径.
②经过圆心且垂直于切线的直线必经过切点.
③经过切点且垂直于切线的直线必经过圆心.
(2)切线的判定定理:经过半径的外端且垂直于这条半径的直线是圆的切线.
(3)常见的辅助线的:
①判定切线时“连圆心和直线与圆的公共点”或“过圆心作这条直线的垂线”;
②有切线时,常常“遇到切点连圆心得半径”. 【知识点5】弦切角定理 (1)弦切角:顶点在圆上,一边和圆相交,另一边和圆相切的角叫做弦切角.
(2)弦切角定理:弦切角的度数等于它所夹的弧的圆心角的度数的一半.
 如右图所示,直线PT切圆O于点C,BC、AC为圆O的弦,则有∠PCA=∠PBC(∠PCA为弦切角).
【题型1】判断直线与圆的位置关系
【典型例题】已知点A在半径为3的圆O上,如果点A到直线a的距离是6,那么圆O与直线a的位置关系是(  )
A.相交 B.相离 C.相切 D.以上答案都不对
【答案】D
【解析】根据圆心到直线的距离d与半径r的大小关系解答.
∵点A在圆O上,已知圆O的半径是3,点A到直线a的距离是6,
∴圆O与直线a的位置关系可能是相切或相离或相交,
故选:D.
【举一反三1】如图所示,△ABC是等腰三角形,以腰AB为直径作⊙O交底BC于点P,PQ⊥AC于Q,则PQ与⊙O(  )
A.相切 B.相交 C.相离 D.相切或相交
【答案】A
【解析】根据已知条件AB为直径,连接AP和OP,所以AP⊥BC,可知P为BC的中点,O为AB的中点,即OP∥AC;再结合已知条件,可证出OP⊥PQ,则PQ与⊙O相切.
连接AP、OP,
在⊙O中,AB为直径,AP⊥BC,
又∵△ABC是等腰三角形,
∴P点为BC的中点,
又∵O点为AB的中点,
∴OP∥AC,
又PQ⊥AC,
即OP⊥PQ,
∴PQ与⊙O相切.
故选:A.
【举一反三2】圆的直径为10cm,如果圆心与直线的距离是d,那么(  )
A.若d=4.5cm时;则直线与圆相离
B.若d=5cm时;则直线与圆相切
C.若d=8时;则直线与圆相交
D.若d=10cm时;则直线与圆相切
【答案】B
【解析】求圆与直线的交点个数,即确定直线与圆的位置关系,关键是把d与半径5cm进行比较.若d<r,则直线与圆相交;若d=r,则直线于圆相切;若d>r,则直线与圆相离.(d为圆心距,r为圆的半径).
已知圆的直径为10cm,则半径为5cm,
当d=5cm时,直线与圆相切,d<5cm直线与圆相交,d>5cm直线与圆相离,
故A、C、D错误,B正确,
故选:B.
【举一反三3】已知圆的直径为10cm,若圆心到三条直线的距离分别为:①4cm;②5cm;③10cm,则这三条直线和圆的位置关系分别是①   ,②   ,③   .
【答案】相交;相切;相离
【解析】根据:若d<r,则直线与圆相交;若d=r,则直线于圆相切;若d>r,则直线与圆相离解答即可.
设圆的半径为r,圆心到直线的距离d,
∵圆的直径为10cm,
∴r=5cm,
∵圆心到三条直线的距离分别为:①4cm;②5cm;③10cm,
∴①d<r;②d=r;③d>r;
∴这三条直线与这个圆的位置关系分别是①相交;②相切;③相离;
故答案为:相交;相切;相离.
【举一反三4】如图,∠AOB=30°,OM=6,那么以M为圆心,4为半径的圆与射线OA的位置关系是    .
【答案】相交
【解析】计算出点M到射线OA的距离,与4进行比较即可.
作MN⊥AO交AO于点N,
MN=MO sin30°=6×=3<4,
∴圆与射线OA相交.
故答案为:相交.
【举一反三5】如图,△ABC中,∠C=90°,∠B=60°,点O在AB上,AO=x,⊙O的半径为1.问当x在什么范围内取值时,AC与⊙O相离、相切、相交?
【答案】解:∵∠C=90°,∠B=60°,
∴∠A=30°,
∵AO=x,
∴OD=AO=x,
(1)若圆O与AC相离,则有OD大于r,即x>1,解得:x>2;
(2)若圆O与AC相切,则有OD等于r,即x=1,解得:x=2;
(3)若圆O与AC相交,则有OD小于r,即x<1,解得:0<x<2;
综上可知:当x>2时,AC与⊙O相离;x=2时,AC与⊙O相切;0<x<2时,AC与⊙O相交.
【举一反三6】在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AB=5cm,AC=3cm,以点C为圆心,r为半径的圆与AB有何位置关系?为什么?
【答案】解:∵∠ACB=90°,AB=5cm,AC=3cm,
∴BC==4cm,
设AB边高为h,
则h AB=AC×BC,
∴h=2.4cm,
(1)当r<2.4cm,d>r,则AB与⊙C相离;
(2)当r=2.4cm,d=r,则AB与⊙C相切;
(3)当r>2.4cm,r>d,则AB与⊙C相交.
【题型2】根据直线与圆的位置关系求半径
【典型例题】已知在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=12,BC=5,若以C为圆心,r长为半径的圆C与边AB有交点,那么r的取值范围是(  )
A.5≤r≤12或 B.5<r<12 C. D.
【答案】D
【解析】作CD⊥AB于D,根据勾股定理计算出AB=13,再利用面积法计算出CD=,然后根据直线与圆的位置关系得到当≤r≤12时,以C为圆心、r为半径作的圆与斜边AB有公共点.
作CD⊥AB于D,如图,
∵∠C=90°,AC=5,BC=12,
∴AB==13,
∵CD AB=BC AC,
∴CD=,
∴以C为圆心、r为半径作的圆与斜边AB有公共点时,r的取值范围为≤r≤12.
故选:D.
【举一反三1】如图,△ABC中,∠C=90°,AB=5,,如果以点C为圆心,半径为R的⊙C与线段AB有两个交点,那么⊙C的半径R的取值范围是(  )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】根据直线与圆的位置关系得出相切时有两个交点,再结合图形得出另一种有一个交点的情况,即可得出答案.
∵∠C=90°,,
∴=,
设AC=x,BC=2x,
∴AB==x=5,
∴x=,
∴AC=,BC=2,
过点C作CD⊥AB于点D,
∴CD==2,
∵⊙C与线段AB有两个交点,
∴2<R≤,
故选:A.
【举一反三2】题目:“如图,在Rt△ABC中,∠B=90°,AB=3,AC=5,以点B为圆心的⊙B的半径为r,若对于r的一个值,⊙B与AC只有一个交点,求r的取值范围.”对于其答案,甲答:r=4.乙答:3<r<4.丙答:.则正确的是(  )
A.只有乙答的对 B.甲、乙的答案合在一起才完整 C.乙、丙的答案合在一起才完整 D.三人的答案合在一起才完整
【答案】D
【解析】由勾股定理求出BC=4,再根据等面积法求出斜边AC上的高为,再根据半径r的情况,分别作出图形,进行判断即可得到答案.
∵AB=3,AC=5,
∴,
∴斜边AC上的高为:,
当r=4时,画出图如图所示:

此时△ABC在圆内部,⊙B与AC只有一个交点,
当3<r<4时,画出图如图所示,

此时⊙B与AC只有一个交点,
当时,画出图如图所示:

此时⊙B与AC只有一个交点,
∴三人的答案合在一起才完整,
故选:D.
【举一反三3】在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AC=3,BC=4,若以点C为圆心,r为半径的圆与边AB所在直线相离,则r的取值范围为   ;若⊙C与AB边只有一个公共点,则r的取值范围为   .
【答案】,3<r≤4或
【解析】如图,作CH⊥AB于H.利用勾股定理求出AB,再利用面积法求出CH即可判断.
如图,作CH⊥AB于H.
在Rt△ABC中,∵∠ACB=90°,AC=3,BC=4,
∴,
∵,
∴,
∵以点C为圆心,r为半径的圆与边AB所在直线相离,
∴r的取值范围为,
∵⊙C与AB边只有一个公共点,
∴r的取值范围为3<r≤4或,
故答案为:,3<r≤4或.
【举一反三4】在Rt△ABC中,AC=3,BC=4,∠ACB=90°.若以点C为圆心,r为半径的圆与直线AB不相离,求r的取值范围.
【答案】解:过点C作CD⊥AB于点C,
∵Rt△ABC中,AC=3,BC=4,∠ACB=90°,
∴CD=,
∴以点C为圆心,r为半径的圆与直线AB不相离,r的取值范围是:r≥2.4.
【题型3】根据直线与圆的位置关系求点到直线的距离
【典型例题】已知⊙O的半径为3,直线l与⊙O相交,则圆心O到直线l的距离d的取值范围是(  )
A.d=3 B.d>3 C.0≤d<3 D.d<3
【答案】C
【解析】根据直线l和⊙O相交 d<r,即可判断.
∵⊙O的半径为3,直线l与⊙O相交,
∴圆心D到直线l的距离d的取值范围是0≤d<3,
故选:C. 【难度】基础题
【举一反三1】已知⊙O的半径为5cm,直线l和点O的距离为dcm,若直线l与⊙O有公共点,则(  )
A.d>5 B.d=5 C.d<5 D.0≤d≤5
【答案】D
【解析】根据⊙O与直线有公共点,可得直线与圆相切或相交,从而得出点O到直线L的距离小于或等于圆的半径即可得到问题答案.
∵⊙O与直线有公共点,
∴直线L与圆相切或相交,
∴点O到直线L的距离小于或等于圆的半径,
即d≤5,
∵d≥0,
∴0≤d≤5.
故选:D.
【举一反三2】若在△ABC中,∠C=90°,以AC为直径的⊙O与边AB相交于点D,AC=4cm,BC=3cm,则点O到AB的距离为  .
【答案】
【解析】作OD⊥AB于点D,由勾股定理可得AB=5,根据∠C=90°,得到△AOE∽△ABC,然后利用相似三角形的对应边的比相等列出方程求解即可.
作OE⊥AB于点E,由勾股定理可得AB=5,
∵∠C=90°,
∴△AOE∽△ABC,
∴,
即:,
∴OE=,
即点O到AB的距离为.
故答案为:
【举一反三3】如图,在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=6,BC=2,半径为1的⊙O在Rt△ABC内平移(⊙O可以与该三角形的边相切),则点A到⊙O上的点的距离的最大值为    .
【答案】2+1
【解析】连接OE、OF,根据正切的定义求出∠ABC,根据切线长定理得到∠OBF=30°,根据含30°角的直角三角形的性质、勾股定理计算,得到答案.
当⊙O与BC、BA都相切时,连接AO并延长交⊙O于点D,则AD为点A到⊙O上的点的距离的最大值,
设⊙O与BC、BA的切点分别为E、F,连接OE、OF,
则OE⊥BC,OF⊥AB,
∵AC=6,BC=2,
∴tan∠ABC==,AB==4,
∴∠ABC=60°,
∴∠OBF=30°,
∴BF==,
∴AF=AB﹣BF=3,
∴OA==2,
∴AD=2+1,
故答案为:2+1.
【举一反三4】已知⊙O的半径r=7cm,直线l1∥l2,且l1与⊙O相切,圆心O到l2的距离为9cm.求l1到l2的距离.
【答案】解:∵l1与⊙O相切,
∴O点到l1的距离为7cm,
当圆心O在两平行直线之间:l1与l2之间的距离=9cm﹣7cm=2cm;
当圆心O在两平行直线之外:l1与l2之间的距离为9cm+7cm=16cm,
∴l1到l2的距离为2cm或16cm.
【题型4】直线与圆的公共点个数问题
【典型例题】设⊙O的半径为4,点O到直线a的距离为d,若⊙O与直线a至多只有一个公共点,则d为(  )
A.d≤4 B.d<4 C.d≥4 D.d=4
【答案】C
【解析】当d=r时,直线与圆相切,直线L与圆有一个公共点;当d<r时,直线与圆相交,直线L与圆有两个公共点;当d>r时,直线与圆相离,直线L与圆没有公共点.
因为直线L与⊙O至多只有一个公共点,所以包括直线与圆有一个公共点和没有公共点两种情况,
因此d≥r.
故选:C.
【举一反三1】已知⊙O的半径是6.5cm,点P是直线l上一点,且OP=6cm.那么直线l与⊙O的公共点的个数是(  )
A.0 B.1 C.2 D.无法确定
【答案】C
【解析】根据直线与圆的位置关系判定方法,当d<r,直线与圆相交即可得出答案.
∵⊙O的半径是6.5cm,点P是直线l上一点,且OP=6cm,
∴r>d,
∴直线l与⊙O的关系是:相交.
故选:C.
【举一反三2】已知圆的直径为12cm,如果圆心到直线的距离为4cm,那么直线与圆有  个交点.
【答案】两
【解析】先确定圆的半径为6cm,而圆心到直线的距离为4cm,即圆心O到直线l的距离小于圆的半径,根据直线与圆的位置关系得到直线与圆相交,则直线与圆有两个交点.
∵圆的直径为12cm,
∴圆的半径为6cm,
∵圆心到直线的距离为4cm,
∴直线与圆相交,
∴直线与圆有两个交点.
故答案为:两.
【举一反三3】在平面直角坐标系中,已知点A的坐标为(3,1),若⊙A与坐标轴有三个公共点,则⊙A的半径为   .
【答案】或3
【解析】由已知A(3,1),可以知道圆心A到x轴的距离为1,到y轴的距离为3,到原点的距离为,由此可以确定,⊙A与坐标轴共有三个公共点时圆的半径是和3.
设⊙A的半径为r,
当1<r<3时,⊙A与坐标轴共有2个公共点,
当半径等于3时,如图1,⊙A与y轴相切且与x轴有2个交点,共有3个公共点,
当半径r等于A到原点的距离=时,如图2,共有3个公共点,
当半径r大于时,⊙A与坐标轴共有4个公共点.
即⊙A与坐标轴有三个公共点,则⊙A的半径为或3.
故答案为:或3.
【举一反三4】已知∠AOB=30°,M为OB上一点,且OM=5cm,以M为圆心,r为半径画圆.若C是OA上一点,OC等于5cm,讨论OC与⊙M的公共点个数,并写出r相应的取值范围.
【答案】解:作MN⊥OA于N,如图,
∵∠AOB=30°,
∴MN=OM=×5=,
∴当r=时,⊙M与射线OC只有一个公共点;
当0<r<时,⊙M与射线OC没有公共点;
当<r≤5时,⊙M与射线OC有两个公共点;
当r>5时,⊙M与射线OC只有一个公共点.
所以当0<r<时,⊙M与射线OC没有公共点;当r=或r>5时,⊙M与射线OC只有一个公共点;当<r≤5时,⊙M与射线OC有两个公共点.
【题型5】切线的定义及证明
【典型例题】已知⊙O的半径为5,直线EF经过⊙O上一点A(点E,F在点A的两旁),下列条件:
(1)OA=5;
(2)OE=OF;
(3)OA⊥EF;
(4)O到直线EF的距离是5.
能判定直线EF与⊙O相切的有(  )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
【答案】B
【解析】依据切线的判定定理“经过半径的外端且垂直于这条半径的直线”或“圆心到直线的距离等于半径”进行判断即可.
如图,
(1)OA=5,不能判定直线EF与⊙O相切,不符合题意;
(2)OE=OF,不能判定直线EF与⊙O相切,不符合题意;
(3)OA⊥EF且点A在⊙O上,能判定直线EF与⊙O相切,符合题意;
(4)O到直线EF的距离是5,等于半径,能判定直线EF与⊙O相切,符合题意.
故选:B.
【举一反三1】如图,CD为等边三角形ABC的高,点O在DC的延长线上,且OD=11,CD=6,⊙O的半径为1,若将⊙O绕点C按顺时针方向旋转360°,在旋转过程中,⊙O与等边三角形ABC的边只有一个公共点的情况一共出现(  )
A.3次 B.4次 C.5次 D.6次
【答案】C
【解析】延长CO交⊙O于点,先根据OD=11,CD=6得出OC=5,故CE=6,再根据△ABC是等边三角形可知BC=AC,BC>CD,根据直线与圆的位置关系即可得出结论.
延长CO交⊙O于点,
∵OD=11,CD=6,
∴OC=5,
∴CE=6.
∵△ABC是等边三角形,
∴BC=AC,BC>CD,
∴在旋转过程中⊙O与BC边只有一个公共点时有两次,与AB边有一次,与AC边有2次.
∴⊙O与等边三角形ABC的边只有一个公共点的情况一共出现5次.
故选:C.
【举一反三2】如图,△ABC内接于⊙O,过A点作直线DE,当∠BAE=(  )时,直线DE与⊙O相切.
A.∠B B.∠BAC C.∠C D.∠DAC
【答案】C
【解析】首先过点O作直径AF,连接BF,根据同弧所对的圆周角相等可得∠C=∠AFB,进而可得到∠BAE=∠F,再根据直径所对的圆周角是90°,可证出∠AFB+∠BAF=90°,再利用等量代换可得∠BAE+∠BAF=90°,进而得到直线DE与⊙O相切.
当∠BAE=∠C时,直线DE与⊙O相切.
理由如下:
作直径AF交圆O于F点,连接BF.
∵∠F,∠C是同弧AB所对的角,
∴∠C=∠F,
∵∠BAE=∠C,
∴∠BAE=∠F,
∵AF为直径,
∴∠ABF=90°,
在三角形ABF中,∠F+∠BAF=90°,
∵∠F=∠BAE,
∴∠BAE+∠BAF=90°,
∴FA⊥DE,
∵OA是半径,
∴直线DE与⊙O相切.
故选:C.
【举一反三3】已知⊙O到直线l的距离为d,半径为R、d是方程x2﹣2x+m=0的两根,且l与⊙O相切,则m=   .
【答案】1
【解析】首先根据直线l与⊙O相切,确定⊙O到直线l的距离d=半径为R;再根据R、d是方程x2﹣2x+m=0的两根,确定方程x2﹣2x+m=0有两个相等的根,进一步通过Δ=0,确定m的值.
∵l与⊙O相切
∴d=R
又∵R、d是方程x2﹣2x+m=0的两根
∴方程x2﹣2x+m=0有两个相等的根
∴△=(﹣2)2﹣4×1×m=0
解得m=1
故答案为1
【举一反三4】如图,△ABC内接于⊙O,过点A作直线EF,已知∠B=∠EAC,根据弦AB的位置变化,试探究直线EF与⊙O的位置关系.
甲:如图(1),当弦AB过点O时,EF与⊙O相切;
乙:如图(2),当弦AB不过点O时,EF也与⊙O相切.
你认为    的判断正确.
【答案】甲、乙
【解析】甲、根据直径推出∠CAB+∠B=90°,推出∠EAC+∠CAB=90°,根据切线判定推出即可;
乙、作直径AM,连接CM,推出∠M=∠B=∠EAC,求出∠EAC+∠CAM=90°,根据切线的判定推出即可.
甲、∵AB是⊙O的直径,
∴∠C=90°,
∴∠B+∠CAB=90°,
∵∠EAC=∠B,
∴∠EAC+∠CAB=90°,
∴EF⊥AB,
∵OA是半径,
∴EF是⊙O的切线;
乙、作直径AM,连接CM,
即∠B=∠M(在同圆或等圆中,同弧所对的圆周角相等),
∵∠EAC=∠B,
∴∠EAC=∠M,
∵AM是⊙O的直径,
∴∠ACM=90°,
∴∠CAM+∠M=90°,
∴∠EAC+∠CAM=90°,
∴EF⊥AM,
∵OA是半径,
∴EF是⊙O的切线.
故甲、乙正确,
故答案为:甲、乙.
【举一反三5】若Rt△ABC的斜边AB=6,直角边AC=3,则圆心为点C,半径分别为2,4的两个圆与AB具有怎样的位置关系?当半径为多长时,AB与⊙C相切?
【答案】解:如图,过C作CD⊥A,于点D.
Rt△ABC的斜边AB=6,AC=3,
根据勾股定理得:BC==3,
∵S△ABC=AB CD=AC BC,
∴CD===.
∵2<<4,
∴以点C为圆心,分别以2和4为半径作两个圆,这两个圆与直线AB分别相离和相交;
∵CD=.
则以点C为圆心,当半径为时,AB与⊙C相切.
【举一反三6】已知Rt△ABC的斜边AB=5cm,直角边AC=3cm,以C为圆心,半径分别为2cm、3cm的两个圆⊙C1和⊙C2与AB有怎样的位置关系?半径为多长时,AB与⊙C相切?
【答案】解:(1)如图1,过C作CD⊥A,于点D.
Rt△ABC的斜边AB=5cm,AC=3cm,
根据勾股定理得:BC==4(cm),
∵S△ABC=AB CD=AC BC,
∴CD==cm.
∵2<<3
∴以点C为圆心,分别以2cm和3cm为半径作两个圆,这两个圆与直线AB分别相离和相交;
(2)由(1)知,CD=cm.
则以点C为圆心,当半径为cm时,AB与⊙C相切.
【题型6】直线与圆的位置关系的实际应用
【典型例题】如图是“海上日出”图片,图中海平面与太阳可看成直线和圆的位置关系是(  )
A.相切 B.相交 C.平行 D.相离
【答案】D
【解析】根据直线与圆的位置关系即可得到结论.
图中太阳与海天交界处可看成圆与直线,它们的位置关系是相离,
故选:D.
【举一反三1】如图,一辆汽车的轮胎因为漏气瘪掉了,将轮胎外轮廓看作一个圆,则这个圆和它在同一平面内的地面(看作一条直线)的位置关系是(  )
A.相交 B.相切 C.相离 D.包含
【答案】A
【解析】根据直线与圆的位置关系,即可解答.
这个圆和它在同一平面内的地面(看作一条直线)的位置关系是相交,
故选:A.
【举一反三2】如图,若把太阳看成一个圆,则太阳与地平线l的位置关系是   .
【答案】相离
【解析】直线和圆有两个公共点,则直线和圆相交;直线和圆有唯一一个公共点,则直线和圆相切;直线和圆没有公共点,则直线和圆相离.
根据直线和圆无公共点,则直线和圆相离.
故答案为:相离
【举一反三3】在“海上生明月”这幅图中,把月亮与地平线分别抽象成圆和直线,则该图所呈现的直线与圆之间的位置关系是   .
【答案】相离
【解析】根据相离的概念:一条直线和圆没有公共点称为直线和圆相离,由此即可作出判断.
∵月亮与地平线没有公共点,
∴该图所呈现的直线与圆之间的位置关系是相离.
故答案为:相离.
【举一反三4】在看日出时,丁丁想到:如果把太阳看作一个圆,把地平线看作一条直线,太阳升起的过程中,太阳和地平线会有哪几种位置关系呢?
【答案】解:太阳从地平线下方刚刚向上升起,则太阳与地平线相交,然后是相切,最后是相离.
故太阳升起的过程中,太阳和地平线的位置关系有:相交、相切、相离.
【举一反三5】如图,定滑轮⊙O静止时,半径OA在水平位置.链条AB所在的直线与⊙O有什么位置关系?请说明理由.
【答案】解:链条AB所在的直线与⊙O相切,
理由:由题意得,OA⊥AB,OA为⊙O的直径,
∴AB是⊙O的切线.
【题型7】切线的判定
【典型例题】如图,在△ABC中,∠BAC=28°,以AB为直径的⊙O交AC于点D,DE∥CB,连接BD,若添加一个条件,使BC是⊙O的切线,则下列四个条件中不符合的是(  )
A.DE⊥AB B.∠EDB=28° C.∠ADE=∠ABD D.OB=BC
【答案】D
【解析】利用切线的判定方法,结合平行线的性质以及圆周角定理得出∠ABC=90°即可.
A、∵DE⊥AB,DE∥CB,
∴∠ABC=90°,
∵AB为直径,
∴BC是⊙O的切线,故此选项错误;
B、∵∠EDB=28°,以AB为直径的⊙O交AC于点D,
∴∠BDE+∠ADE=90°,
∵∠BAD=28°,
∴∠BAD+∠ADE=90°,
∴DE⊥AB,
∵DE∥CB,
∴∠ABC=90°,
∵AB为直径,
∴BC是⊙O的切线,故此选项错误;
C、∵以AB为直径的⊙O交AC于点D,
∴∠BDE+∠ADE=90°,
∵∠ADE=∠ABD,
∴∠BDE+∠ABD=90°,
∴DE⊥AB,
∵DE∥CB,
∴∠ABC=90°,
∵AB为直径,
∴BC是⊙O的切线,故此选项错误;
D、OB=BC,无法得出,AB⊥BC,故符合题意.
故选:D.
【举一反三1】如图,在平面直角坐标系中,过格点A,B,C画圆弧,则点B与下列格点连线所得的直线中,能够与该圆弧相切的格点坐标是(  )
A.(5,2) B.(2,4) C.(1,4) D.(6,2)
【答案】D
【解析】根据切线的判定在网格中作图即可得结论.
如图,
过格点A,B,C画圆弧,则点B与下列格点连线所得的直线中,
能够与该圆弧相切的格点坐标是(6,2).
故选:D.
【举一反三2】如图,AB是⊙O的直径,下列条件中不能判定直线AT是⊙O的切线的是(  )
A.AB=4,AT=3,BT=5 B.∠B=45°,AB=AT C.∠B=55°,∠TAC=55° D.∠ATC=∠B
【答案】D
【解析】分别利用切线的判定进而得出∠BAT=90°,得出答案即可.
A、∵AB=4,AT=3,BT=5,
∴AB2+AT2=BT2,
∴△BAT是直角三角形,
∴∠BAT=90°,
∴直线AT是⊙O的切线,故此选项错误;
B、∵∠B=45°,AB=AT,
∴∠T=45°,
∴∠BAT=90°,
∴直线AT是⊙O的切线,故此选项错误;
C、∵AB为直径,
∴∠BAC=90°,
∵∠B=55°,
∴∠BAC=35°,
∵∠TAC=55°,
∴∠BAT=90°,
∴直线AT是⊙O的切线,故此选项错误;
D、∠ATC=∠B,无法得出直线AT是⊙O的切线,故此选项正确.
故选:D.
【举一反三3】如图,在平面直角坐标系中,直线l:y=﹣2x+b(b≥0)的位置随b的不同取值而变化,已知⊙M的圆心坐标为(3,2),半径为2,当b=   时,直线l与⊙M相切.
【答案】8±2
【解析】先求出直线y=﹣2x+b与坐标轴的交点A坐标为(0,b),B点坐标为(,0),再计算出当直线y=﹣2x+b过点M时与y轴的交点D的坐标(0,8),如图,作MF⊥AB于F,AE⊥DC于E,根据切线的性质得MF=2,则AE=MF=2,再证明△OAB∽△EDA,利用相似比得到=,解得b=8﹣2,利用直线平移的方法可得当b=8+2时,直线y=﹣2x+b与⊙M相切.
当x=0时,y=﹣2x+b=b,则A点坐标为(0,b);当y=0时,﹣2x+b=0,解得x=,则B(,0),
所以AB==b,
当直线y=﹣2x+b过点M时,把M(3,2)代入得﹣6+b=2,解得b=8,
则直线y=﹣2x+8与y轴的交点坐标为(0,8),
当AB与⊙M相切时,如图,作MF⊥AB于F,AE⊥DC于E,则AE=MF=2,
∵CD∥AB,
∴△OAB∽△EDA,
∴=,即=,解得b=8﹣2,
同样可得当b=8+2时,直线y=﹣2x+b与⊙M相切.
故答案为8±2.
【举一反三4】如图,已知∠AOB=30°,M为OB边上任意一点,以M为圆心、3cm为半径作⊙M.当OM=  cm时,⊙M与OA相切.
【答案】6
【解析】设⊙M与OA相切于N,连接MN,N为切点,根据MN⊥AO,∠AOB=30°,2cm为半径,利用直角三角形中30°的角所对的直角边是斜边的一半解答.
设⊙M与OA相切于N,
连接MN,
∵MN⊥AO,∠AOB=30°,3cm为半径,
∴OM=2MN=2×3=6cm.
故当OM=6cm时,⊙M与OA相切,
故答案为:6.
【举一反三5】如图,⊙O的半径为6cm,B为⊙O外一点,OB交⊙O于点A,AB=OA,动点P从点A出发,以πcm/s的速度在⊙O上按逆时针方向运动一周回到点A立即停止.当点P运动的时间为多少秒时,BP与⊙O相切.
【答案】解:如图所示:连接OP,
∵当OP⊥PB时,BP与⊙O相切,
∵AB=OA,OA=OP,
∴OB=2OP,∠OPB=90°,
∴∠B=30°,
∴∠O=60°.
∵OA=6cm,
弧AP==2π,
∵圆的周长为:12π,
∴点P运动的距离为2π或12π﹣2π=10π,
∴当t=2秒或10秒时,有BP与⊙O相切.
【举一反三6】如图,⊙O的直径AB=4,C、D为圆周上两点,且四边形OBCD是菱形,过点D的直线EF∥AC,交BA、BC的延长线于点E、F.
(1)求证:EF是⊙O的切线;
(2)求DE的长.
【答案】(1)证明:∵AB是⊙O的直径,
∴∠ACB=90°.
∵四边形OBCD是菱形,
∴OD∥BC.
∴∠1=∠ACB=90°.
∵EF∥AC,
∴∠2=∠1=90°.
∵OD是半径,
∴EF是⊙O的切线.
(2)解:连接OC,
∵直径AB=4,
∴半径OB=OC=2.
∵四边形OBCD是菱形,
∴OD=BC=OB=OC=2.
∴∠B=60°.
∵OD∥BC,
∴∠EOD=∠B=60°.
在Rt△EOD中,.
【题型8】应用切线的性质求半(直)径
【典型例题】如图,在平面直角坐标系中,⊙M与x轴相切于点A(8,0),与y轴分别交于点B(0,4)与点C(0,16),则⊙M的直径是(  )
A.10 B.2 C.4 D.20
【答案】D
【解析】如图连接BM、OM,AM,作MH⊥BC于H,先证明四边形OAMH是矩形,进而解答即可.
如图连接AM,OM,作MH⊥BC于H.
∵⊙M与x轴相切于点A(8,0),
∴AM⊥OA,OA=8,
∴∠OAM=∠MHO=∠HOA=90°,
∴四边形OAMH是矩形,
∴AM=OH,
∵MH⊥BC,
∴HC=HB=6,
∴OH=AM=10,
则⊙M的直径是20,
故选:D.
【举一反三1】如图,AB是⊙O的直径,点C是AB延长线上一点,CD是⊙O的切线,点D是切点,过点B作⊙O的切线,交CD于点E,若CD=8,BE=3,则⊙O的半径为(  )
A.3 B.4 C.5 D.6
【答案】D
【解析】连接OD,利用切线的性质和相似三角形△CBE∽△CDO的对应边成比例进行解答.
如图,连接OD.
∵CD是⊙O的切线,
∴∠ODC=90°.
又∵BE作⊙O的切线,
∴∠CBE=90°且BE=ED,
∴∠CBE=∠CDO.
又∵∠BCE=∠DCO,
∴△CBE∽△CDO,
∴=,即=.
又∵CD=8,BE=3,
∴CE=CD﹣DE=CD﹣BE=5,
∴在直角△CBE中,利用勾股定理求得CB=4,
∴=,则OB=6,即该圆的半径为6.
故选:D.
【举一反三2】Rt△ABC中,∠C=90°,AB=10,AC=6,以C为圆心作⊙C和AB相切,则⊙C的半径长为(   )
A.8 B.4 C.9.6 D.4.8
【答案】D
【解析】作CD⊥AB于D,先根据勾股定理计算出BC,再利用等积法计算出CD,然后根据切线的性质即可得到⊙C的半径长.
作CD⊥AB于D,如图,
∵∠C=90°,AB=10,AC=6,
∴BC==8,
∵AC BC=AB CD,
∴CD==,
∵⊙C与AB相切,
∴CD为⊙的半径,
即⊙C的半径长为.
故选:D.
【举一反三3】已知:如图,在△ABC中,CB=3,AB=4,AC=5,以点B为圆心的圆与AC相切于点D,则⊙B的半径为  .
【答案】2.4
【解析】连接BD,由AC是⊙C的切线,即可得BD⊥AC,由勾股定理的逆定理可证明△ABC是直角三角形,然后由S△ABC=AB BC=BD AC,即可求得⊙B的半径长度.
连接BD,
在△ABC中,
∵CB=3,AB=4,AC=5,
∴AB2+BC2=32+42=52=AC2,
∴∠B=90°,
∴△ABC是直角三角形,
∵AC是⊙C的切线,
∴BD⊥AC,
∵S△ABC=AB BC=AC BD,
∴AB BC=AC BD,
即BD==2.4,
故答案为:2.4.
【举一反三4】如图,已知AD是⊙O的弦,且AD=4,以AD为一边作正方形ABCD.若BC边与⊙O相切,切点为E,则⊙O的半径为   .
【答案】
【解析】连接EO并延长交AD于H点,连接OA,如图,先根据切线的性质得到OE⊥BC,根据正方形的性质得到AD∥BC,AB=AD=4,则EH⊥AD,再根据垂径定理得到AH=DH=2,接着证明四边形ABEH为矩形得到BE=AB=4,设⊙O的半径为r,则OA=OE=r,OH=4﹣r,在Rt△OAH中利用勾股定理得到22+(4﹣r)2=r2,然后解方程求出r即可.
连接EO并延长交AD于H点,连接OA,如图,
∵BC边与⊙O相切,切点为E,
∴OE⊥BC,
∵四边形ABCD为正方形,
∴AD∥BC,AB=AD=4,
∴EH⊥AD,
∴AH=DH=AD=2,
∵∠B=∠BAH=∠AHE=90°,
∴四边形ABEH为矩形,
∴BE=AB=4,
设⊙O的半径为r,则OA=OE=r,OH=4﹣r,
在Rt△OAH中,22+(4﹣r)2=r2,
解得r=,
即⊙O的半径为.
【举一反三5】如图,已知⊙O中直径AB与弦AC的夹角为30°,过点C作⊙O的切线交AB的延长线于点D,OD=30cm.求直径AB的长.
【答案】解:∵∠A=30°,OC=OA,
∴∠ACO=∠A=30°,
∴∠COD=60°,
∵DC切⊙O于C,
∴∠OCD=90°,
∴∠D=30°,
∵OD=30cm,
∴OC=OD=15cm,
∴AB=2OC=30cm.
【题型9】应用切线的性质求角度
【典型例题】如图,AB是圆O的直径,D是BA延长线上一点,DC与圆O相切于点C,连接BC,∠ABC=20°,则∠BDC的度数为(  )
A.50° B.45° C.40° D.35°
【答案】A
【解析】连接OC,根据切线的性质得到∠OCD=90°,根据圆周角定理得到∠COD=2∠ABC=40°,根据三角形内角和定理即可得到结论.
连接OC,
∵DC与圆O相切于点C,
∴∠OCD=90°,
∵∠ABC=20°,
∴∠COD=2∠ABC=40°,
∴∠BDC=90°﹣40°=50°,
故选:A.
【举一反三1】如图,△ABC内接于⊙O,AB是⊙O的直径,过点C作⊙O的切线,交AB的延长线于点D,若∠ADC=50°,则∠CAD的度数为(  )
A.20° B.25° C.30° D.15°
【答案】A
【解析】连接OC,根据切线的性质可得∠OCD=90°,进而得出∠COD=90°﹣∠ADC=40°,根据等腰三角形的性质即可求解.
连接OC,
∵CD与⊙O相切于点C,
∴CD⊥OC,
∴∠OCD=90°,
∵∠ADC=50°,
∴∠COD=90°﹣∠ADC=90°﹣50°=40°,
∴∠OAC+∠OCA=∠COD=40°,
∵OA=OC,
∴,
故选:A.
【举一反三2】如图,点P在⊙O外,PA、PB是⊙O的切线,A、B是切点,BC是直径,若∠APB=70°,则∠ACB的度数为   .
【答案】55°
【解析】连接OA,根据切线的性质得出∠PAO=∠PBO=90°,求出∠AOB=110°,根据三角形外角性质和等腰三角形性质求出即可.
连接OA,
∵PA、PB是⊙O的切线,A、B是切点,
∴∠PAO=∠PBO=90°,
∵∠APB=70°,
∴∠AOB=360°﹣90°﹣90°﹣70°=110°,
∴∠ACB+∠OAC=∠AOB=110°,
∵OC=OA,
∴∠ACB=∠OAC,
∴∠ACB=55°
故答案为:55°.
【举一反三3】如图,ABC是圆内接三角形,BC是圆的直径,∠B=35°,MN是过A点的切线,那么∠C=  ;∠CAM=  ;∠BAM=   .
【答案】55°;35°;125°
【解析】由BC是圆的直径,得到∠BAC=90°,根据三角形的内角和得到∠C=55°,根据弦切角定理即可得到结论.
∵BC是圆的直径,
∴∠BAC=90°,
∵∠B=35°,
∴∠C=55°,
∵MN是过A点的切线,
∴∠CAM=∠B=35°,
∴∠BAM=∠CAM+∠CAB=125°,
故答案为:55°;35°;125°.
【举一反三4】已知AB是⊙O的直径,CD是⊙O的弦,
(Ⅰ)如图①,连接AC,AD,若∠ADC=55°,求∠CAB的大小;
(Ⅱ)如图②,C是半圆弧AB的中点,AD的延长线与过点B的切线相交于点P,若CD=,求∠APB的大小.
【答案】解:(I)连接CB,
∵AB是⊙O的直径,
∴∠ACB=90°,
∴∠CAB+∠ABC=90°,
∵∠ADC=55°,
∴∠ABC=∠ADC=55°,
∴∠CAB=90°﹣∠ABC=35°;
(II)连接AC,OC,DO,
∵CD=AB=OC=OD,
∴△COD为等边三角形,
∴∠COD=60°,
∴∠CAD=∠COD=30°,
∵C是半圆弧AB的中点,
∴=,
∴∠AOC=∠BOC=90°,
∵AO=CO,
∴∠CAO=∠ACO=45°,
∴∠BAD=∠BAC﹣∠DAC=15°,
∵AD的延长线与过点B的切线相交于点P,
∴BP⊥AB,
∴∠ABP=90°,
∴∠APB=90°﹣∠BAP=75°.
【题型10】应用切线的性质求面积
【典型例题】已知⊙O与直线l相切于A点,点P、Q同时从A点出发,P沿着直线l向右、Q沿着圆周按逆时针以相同的速度运动,当Q运动到点A时,点P也停止运动.连接OQ、OP(如图),则阴影部分面积S1、S2的大小关系是(  )
A.S1=S2 B.S1≤S2 C.S1≥S2 D.先S1<S2,再S1=S2,最后S1>S2
【答案】A
【解析】由题意得到弧AQ长度与AP相等,利用扇形面积公式及三角形面积公式得到扇形AOQ面积与三角形AOP面积相等,都减去扇形AOB面积即可得到S1、S2的大小关系.
∵直线l与圆O相切,
∴OA⊥AP,
∴S扇形AOQ= r= OA,S△AOP=OA AP,
∵=AP,
∴S扇形AOQ=S△AOP,即S扇形AOQ﹣S扇形AOB=S△AOP﹣S扇形AOB,
则S1=S2.
故选:A.
【举一反三1】如图,⊙O的半径是1,AB是⊙O的切线,A是切点,若半径OC∥AB,则阴影部分的面积为(  )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】求出扇形的圆心角的度数即可解决问题、
∵AB是切线,
∴OA⊥AB,
∴∠OAB=90°,
∵OC∥AB,
∴∠COA=∠OAB=90°,
∴阴影部分的扇形的圆心角的度数为270°,
∴S阴==π.
故选:D.
【举一反三2】如图,在等腰直角三角形ABC中,∠A=90°,AB=AC=2,O为BC的中点,以O为圆心的圆弧分别与AB,AC相切于点D,E,则图中AD,AE与所围成的封闭图形的面积为   .
【答案】见试题解答内容
【解析】首先连接OE,OD,由以O为圆心的圆弧分别与AB,AC相切于点D,E,易得四边形OEAD是正方形,然后由S阴影=S正方形OEAD﹣S扇形OED,求得答案.
连接OE,OD,
∵以O为圆心的圆弧分别与AB,AC相切于点D,E,
∴OE⊥AC,OD⊥AB,
∴∠OEA=∠ODA=∠A=90°,
∴四边形OEAD是矩形,
∵OE=OD,
∴四边形OEAD是正方形,
∵在等腰直角三角形ABC中,∠A=90°,AB=AC=2,O为BC的中点,
∴OE=AB=1,
∴S阴影=S正方形OEAD﹣S扇形OED=1﹣=1﹣.
故答案为:1﹣.
【举一反三3】如图,AB是⊙O的直径,C是半圆上的一点,CD是⊙O的切线,AD⊥CD于点D,交⊙O于点E.
(1)求证:AC平分∠DAB;
(2)若点E为弧AC的中点,⊙O的半径为1,求图中阴影部分的面积.
【答案】(1)证明:连结OC,
∵CD是切线,
∴OC⊥CD,
∵AD⊥CD,
∴OC∥AD,
∴∠DAC=∠ACO,
∵OA=OC,
∴∠CAO=∠ACO,
∴∠DAC=∠CAO,
∴AC平分∠DAB;
(2)解:连结OE,EC,
∵E为弧AC的中点,
∴AE=EC,S弓形AE=S弓形EC,
∴∠DAC=∠ECA,
∵∠DAC=∠OAC,
∴∠ECA=∠OAC,
∴EC∥OA,
而OC∥AE,
∴四边形OAEC为平行四边形,
而OA=OC,
∴四边形OAEC为菱形,
∴CE=OC=OE=1,
∴△OCE都为等边三角形,
∴∠COE=∠OCE=60°,
而∠DCO=90°,
∴∠DCE=30°,
在Rt△DCE中,CE=1,
∴DE=CE=,DC=DE=,
∴S△DCE=××=,
∵S弓形AE=S弓形EC,
∴S阴影=S△DCE=.
【题型11】应用切线的性质求弧长及线段长度
【典型例题】如图,AB为⊙O的直径,点C在AB的延长线上,CD为⊙O的切线,切点为点D,点E在⊙O上,且∠ABE=∠C.若BC=1,,则BE的长为(  )
A.4 B. C. D.8
【答案】B
【解析】连接OD,如图所示,由切线性质得到∠ODC=90°,设O D=O B=r,则OC=OB+BC=r+1,在Rt△ODC中,由三角函数定义列式求解的得到r=4,得到相关线段长,再由直径所对的圆周角是直角,利用相等角的三角函数值相等,在Rt△ABE中,由三角函数定义列式求出AE,最后利用勾股定理求解即可得到答案.
连接OD,如图所示:
∵CD是⊙O的切线,
∴OD⊥CD,
∴∠ODC=90°.
设O D=O B=r,则OC=OB+BC=r+1.
在Rt△ODC中,,
∴,
解得r=4.
∴OB=4,
∴AB=2OB=8.
∵AB是⊙O的直径,
∴∠AEB=90°.
∵∠ABE=∠C,
∴.
在Rt△ABE中,,
∴.
∴.
故选:B.
【举一反三1】如图,CD切⊙O于点D,OC交⊙O于点A,AB垂直平分OD.若,则线段OC的长为(  )
A. B.4 C. D.8
【答案】B
【解析】连接AD,根据垂直平分线的性质得到△AOD为等边三角形,可得∠AOD=60°,再利用垂径定理得到,求得OD的长,即可求得OC.
∵AB垂直平分OD,
∴,
∵OA=OD,
∴△AOD为等边三角形,
∴∠AOD=60°,
∴,
∴OD=2OE=2,
∴OC=2OD=4,
故选:B.
【举一反三2】如图,在△ABC中,∠ABC=144°,AB与⊙O相切于点B,点C在⊙O上,若⊙O的半径为1,则的长为(  )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】连接OB、OC,如图,先根据切线的性质得到∠OBA=90°,则可计算出∠OBC=54°,再利用等腰三角形的性质和三角形内角和计算出∠BOC=72°,然后根据弧长公式计算.
连接OB、OC,如图,
∵AB与⊙O相切于点B,
∴OB⊥AB,
∴∠OBA=90°,
∵∠ABC=144°,
∴∠OBC=144°﹣90°=54°,
∵OB=OC,
∴∠OCB=∠OBC=54°,
∴∠BOC=180°﹣54°﹣54°=72°,
∴的长==π.
故选:D.
【举一反三3】如图,已知在直角坐标系中,点P是直线y=﹣x+4上的一个动点,⊙O的半径为1,过点P作⊙O的切线,切点为A,则PA长度的最小值为   .
【答案】
【解析】连接OA、OP,由切线性质可知OA⊥PA,且OA=1,则当OP最小时,PA最小,故当OP与直线y=﹣x+4垂直时,PA最小,再利用等腰直角三角形的性质可求得OP的值,可求得答案.
∵PA为⊙O的切线,
∴OA⊥PA,且OA=1,
∴当OP最小时,PA最小,
∴当OP与直线y=﹣x+4垂直时,OP最小,
如图,设直线y=﹣x+4交x轴、y轴于点B、C,
则B(4,0),C(0,4),
∴OB=OC=4,
∴BC=4,
∴OP=BC=2,即OP的最小值为2,
∴PA的最小值==,
故答案为:.
【举一反三4】如图,已知直线l与⊙O相离,OA⊥l于点A,OA=10,OA与⊙O相交于点P,AB与⊙O切于点B,BP的延长线交直线l于点C.
(1)试判断线段AB与AC的数量关系,并说明理由;
(2)若PC=4,求⊙O的半径和线段PB的长.
【答案】解:(1)AB=AC,理由如下:
如图1,连接OB.
∵AB切⊙O于B,OA⊥l,
∴∠OBA=∠OAC=90°,
∴∠OBP+∠ABP=90°,∠ACP+∠APC=90°,
∵OP=OB,
∴∠OBP=∠OPB,
∵∠OPB=∠APC,
∴∠ACP=∠ABC,
∴AB=AC;
(2)如图2,延长AP交⊙O于E,连接BE,
设圆半径为r,则OP=OB=r,PA=10﹣r,
则AB2=OA2﹣OB2=102﹣r2,
∵AC2+PA2=PC2,
∴,
解得:r=6,
∴AB=AC=8,PA=OA﹣OP=4,
∵PE是⊙O的直径,
∴∠PBE=90°=∠PAC,
又∵∠EPB=∠CPA,
∴△EPB∽△CPA,
∴,
∴,
∴.
【举一反三5】如图,△ABC内接于以AB为直径的⊙O,过点A作⊙O的切线,与BC的延长线相交于点D,在CB上截取CE=CD,连接AE并延长,交⊙O于点F,连接CF.
(1)求证:AC=CF;
(2)若AB=4,sinB=,求EF的长.
【答案】(1)证明:∵AD是⊙O的切线,
∴∠DAB=90°,
∴∠CAD+∠CAB=90°,
∵AB是⊙O的直径,
∴∠ACB=90°.
∴∠CAB+∠B=90°,
∴∠CAD=∠B,
∵CE=CD,
∴AE=AD,
∴∠CAE=∠CAD=∠B,
∵∠B=∠F,
∴∠CAE=∠F,
∴AC=CF;
(2)解:由(1)可知,sin∠CAE=sin∠CAD=sinB=.
∵AB=4,
∴在Rt△ABD中,AD=3,BD=5,
∴在Rt△ACD中,CD=,
∴DE=,BE=,
∵∠CEF=∠AEB,∠B=∠F,
∴△CEF∽△AEB.
∴.
∴EF=.
【题型12】应用切线的性质证明
【典型例题】如图,已知⊙O及⊙O外一定点P,嘉嘉进行了如下操作后,得出了四个结论:
①点A是PO的中点;
②直线PQ,PR都是⊙O的切线;
③点P到点Q、点R的距离相等;
④连接PQ,QA,PR,RO,OQ,则.
对上述结论描述正确的是(  )
A.只有①正确 B.只有②正确 C.①②③正确 D.①②③④都正确
【答案】C
【解析】由第一步作图痕迹可知直线MN是PO的垂直平分线,由此可判断①正确;根据直径所对的圆周角等于90°,可判断②正确;根据切线长定理可判断③正确;先证明△POQ≌△POR,由此可得S△POQ=S△POR,进而可得,因此可判断④错误.
如图:
由第一步作图痕迹可知直线MN是PO的垂直平分线,因此点A是PO的中点,
故①正确;
∵PO是⊙A的直径,
∴∠PQO=∠PRO=90°,
∴PQ⊥OQ,PR⊥OR,
∴直线PQ,PR都是⊙O的切线,
故②正确;
直线PQ,PR都是⊙O的切线,根据切线长定理,可知 PQ=PR,
故③正确;
∵PQ=PR,OQ=OR,PO=PO,
∴△POQ≌△POR,
∴S△POQ=S△POR,
∴.
∵点A是PO的中点,
∴,
故④错误.
故选:C.
【举一反三1】如图,在△ABC中,∠B=90°,AB=21,BC=20,有一个半径为10的圆分别与AB、BC相切,则此圆的圆心是(  )
A.AB边的中垂线与BC中垂线的交点
B.∠B的平分线与AB的交点
C.∠B的平分线与AB中垂线的交点
D.∠B的平分线与BC中垂线的交点
【答案】D
【解析】因为圆分别与AB、BC相切,所以圆心到AB、CB的距离一定相等,都等于半径.而到角的两边距离相等的点在角的平分线上,圆的半径为10,所以圆心到AB的距离为10.因为BC=20,所以BC的中垂线上的点到AB的距离为10,所以∠B的角平分线与BC的中垂线的交点即为圆心.
∵圆分别与AB、BC相切,
∴圆心到AB、CB的距离都等于半径,
∵到角的两边距离相等的点在角的平分线上,
∴圆心定在∠B的角平分线上,
∵因为圆的半径为10,
∴圆心到AB的距离为10,
∵BC=20,
又∵∠B=90°,
∴BC的中垂线上的点到AB的距离为10,
∴∠B的角平分线与BC的中垂线的交点即为圆心.
故选:D.
【举一反三2】如图,在⊙O中,AB是直径,点D是⊙O上一点,点C是弧AD的中点,弦CE⊥AB于点E,过点D的切线交EC的延长线于点G,连接AD,分别交CE、CB于点P、Q,连接AC.给出下列结论:①∠BAD=∠ABC;②AD=CB;③点P是△ACQ的外心;④GP=GD;⑤CB∥GD.其中正确结论的序号是  .(把所有正确结论的序号都填在横线上)
【答案】③④
【解析】根据切线的性质、垂径定理、圆周角定理、弧与弦的关系、三角形的外心的定义、等腰三角形的判定方法.平行线的判定方法一一判断即可.
∵在⊙O中,AB是直径,点D是⊙O上一点,点C是弧AD的中点,
∴=≠,
∴∠BAD≠∠ABC,故①错误;
∵≠,
∴+≠+,
即 ≠,
∴AD≠BC,故②错误;
∵弦CE⊥AB于点F,
∴A为 的中点,即 =,
又∵C为 的中点,
∴=,
∴=,
∴∠CAP=∠ACP,
∴AP=CP.
∵AB为圆O的直径,
∴∠ACQ=90°,
∴∠PCQ=∠PQC,
∴PC=PQ,
∴AP=PQ,即P为Rt△ACQ斜边AQ的中点,
∴P为Rt△ACQ的外心,故③正确;
连接OD,
则OD⊥GD,∠OAD=∠ODA,
∵∠ODA+∠GDP=90°,∠EPA+∠FAP=∠FAP+∠GPD=90°,
∴∠GPD=∠GDP;
∴GP=GD,故④正确;
∵CE⊥AB,
∴=,
∵≠,
∴≠,
∴∠GDA≠∠BCE,
又∵∠BCE=∠PQC,
∴∠GDA≠∠PQC,
∴CB与GD不平行,故⑤错误.
综上可知,正确的结论是③④,一共2个.
故答案为:③④.
【举一反三3】如图,AB是⊙O的直径,BC是⊙O的弦,直线MN与⊙O相切于点C,过点B作BD⊥MN于点D.求证:∠ABC=∠CBD.
【答案】证明:连接OC,如图,
∵MN为⊙O的切线,
∴OC⊥MN,
∵BD⊥MN,
∴OC∥BD,
∴∠CBD=∠BCO,
又∵OC=OB,
∴∠BCO=∠ABC,
∴∠CBD=∠ABC.
【举一反三4】如图,AB是半圆O的直径,C,D是上的两点,AC与BD相交于点F,AD=BC,BE是半圆O所在圆的切线,与AC的延长线相交于点E.
(1)求证:△ABC≌△BAD;
(2)若BE=BF,求证:AE平分∠DAB.
【答案】(1)证明:∵AB是半圆O的直径,
∴∠ACB=∠ADB=90°,
在Rt△CBA与Rt△DAB中,

∴Rt△CBA≌Rt△DAB(HL);
(2)解:∵BE=BF,
由(1)知BC⊥EF,
∴∠E=∠BFE,
∵BE是半圆O所在圆的切线,
∴∠ABE=90°,
∴∠E+∠BAE=90°,
由(1)知∠D=90°,
∴∠DAF+∠AFD=90°,
∵∠AFD=∠BFE,
∴∠AFD=∠E,
∵∠DAF=90°﹣∠AFD,∠BAF=90°﹣∠E,
∴∠DAF=∠BAF,
∴AC平分∠DAB.
【题型13】切线的性质的实际应用
【典型例题】如图是高铁线路在转向处所设计的圆曲线(即圆弧),高铁列车在转弯时的曲线起点为A,曲线终点为B,过点A,B的两条切线相交于点C,列车在从A到B行驶的过程中转角α为60°,则∠AOB的度数为(  )
A.40° B.50° C.60° D.70°
【答案】C
【解析】首先求出∠ACB,然后根据切线的性质可得∠CAO=∠CBO=90°,再根据四边形的内角和定理计算即可.
∵∠α=60°,
∴∠ACB=180°﹣60°=120°,
∵AC、BC是切线,
∴∠CAO=∠CBO=90°,
∴∠AOB=360°﹣∠ACB﹣∠CAB﹣∠CBA=360°﹣120°﹣90°﹣90°=60°,
故选:C.
【举一反三1】如图,为知道一个光盘的面积,小明把直尺、光盘和三角尺按图所示放置于桌面上,并量出AB=6cm,则这张光盘(包含圆孔)的面积为(  )
A. B. C.108cm2 D.108πcm2
【答案】D
【解析】设圆的圆心为O点,过O点作OC垂直于三角尺的斜边于C点,连接OB,如图,根据切线长定和切线的性质得到OA平分∠BAC,OB⊥AB,则可计算出∠OAB=∠OAC=60°,再在Rt△OAB中利用含30度角的直角三角形三边的关系得到OA=2AB=12cm,则利用勾股定理计算出OB,然后根据圆的面积公式求解.
圆的圆心为O点,过O点作OC垂直于三角尺的斜边于C点,连接OB,如图,
∵AC和AB为⊙O的切线,
∴OA平分∠BAC,OB⊥AB,
∴∠OAB=∠OAC=∠BAC=×(180°﹣60°)=60°,
在Rt△OAB中,∵OA=2AB=12cm,
∴OB==6(cm),
∴这张光盘(包含圆孔)的面积=π×(6)2=108π(cm2).
故选:D.
【举一反三2】把量角器和含30°角的三角板按如图方式摆放:零刻度线与长直角边重合,移动量角器使外圆弧与斜边相切时,发现中心恰好在刻度2处,短直角边过量角器外沿刻度120处(即OC=2cm,∠BOF=120°).则阴影部分的面积为    .
【答案】(8﹣π)cm2
【解析】连接OE,由切线的性质得到∠BEO=90°,∠DOE=60°,,由∠BOF=120°,得到∠OFC=30°,求出OF的长,即可求出BE的长,从而求出△BOE的面积,扇形DOE的面积,即可得到阴影的面积.
连接OE,
∵AB与半圆相切于E,
∴半径OE⊥AB,
∴∠BEO=90°,
∵∠BOF=120°,
∴∠FOC=180°﹣120°=60°,
∵∠ACB=90°,
∴∠OFC=90°﹣60°=30°,
∴OF=2OC=2×2=4cm,
∵∠B=30°,
∴BE=OE=4cm,
∴△BOE的面积=BE OE=×4×4=8cm2,
∵∠EOD=90°﹣∠B=60°,
∴扇形DOE的面积==π( cm2),
∴阴影的面积=△BOE的面积﹣扇形DOE的面积=(8﹣π)cm2.
故答案为:(8﹣π)cm2.
【举一反三3】如图,木工用角尺的短边紧靠⊙O于点A,长边与⊙O相切于点B,角尺的直角顶点为C,已知AC=4cm,CB=8cm,则⊙O的半径为    cm.
【答案】10
【解析】设圆的半径为rcm,连接OB、OA,过点A作AD⊥OB,垂足为D,利用勾股定理,在Rt△AOD中,得到r2=(r﹣4)2+82,求出r即可.
连接OB、OA,过点A作AD⊥OB,垂足为D,如图所示:
∵CB与⊙O相切于点B,
∴OB⊥CB,
∴∠CBD=∠BDA=∠ACB=90°,
∴四边形ACBD为矩形,
∴AD=CB=8,BD=AC=4,
设圆的半径为r cm,
在Rt△AOD中,根据勾股定理可得:OA2=OD2+AD2,
即r2=(r﹣4)2+82,
解得:r=10,
即⊙O的半径为10cm.
故答案为:10.
【举一反三4】把球放在长方体纸盒内,球的一部分露出盒外,如图所示为正视图.已知EF=CD=16厘米,求出这个球的半径.
【答案】解:由题意,⊙O与BC相切,记切点为G,作直线OG,分别交AD、劣弧于点H、I,再连接OF,
在矩形ABCD中,AD∥BC,而IG⊥BC,
∴IG⊥AD,
∴在⊙O中,FH=EF=8,
设求半径为r,则OH=16﹣r,
在Rt△OFH中,r2﹣(16﹣r)2=82,
解得r=10,
∴这个球的半径是10厘米.
【题型14】切线的判定和性质的综合应用
【典型例题】如图,在⊙O中,AB为直径,点M为AB延长线上的一点,MC与⊙O相切于点C,圆周上有一点D与点C分居直径AB两侧,且使得MC=MD=AC,连接AD.现有下列结论:
①MD与⊙O相切;②四边形ACMD是菱形;③AB=MO;④∠ADM=120°.
其中正确的结论有(  )
A.4个 B.3个 C.2个 D.1个
【答案】A
【解析】连接OC,OD,根据全等三角形的性质得到∠ODM=∠OCM,求得∠ODM=90°,得到MD与⊙O相切;故①正确;根据全等三角形的性质得到AC=AD,求得AC=AD=CM=DM,于是得到四边形ACMD是菱形,故②正确;根据等腰三角形的性质和三角形的外角的性质得到∠COM=2∠CMO,求得∠CMO=30°,求得AB=OM,故③正确;根据菱形的性质和三角形的内角和得到∠ADM=120°,故④正确.
连接OC,OD,
∵OC=OD,CM=DM,OM=OM,
∴△CMO≌△DMO(SSS),
∴∠ODM=∠OCM,
∵MC与⊙O相切于点C,
∴∠OCM=90°,
∴∠ODM=90°,
∵OD是⊙O的直径,
∴MD与⊙O相切;故①正确;
∵△CMO≌△DMO,
∴∠COM=∠DOM,
∴∠AOC=∠AOD,
∵OA=OA,
∴△AOC≌△AOD(SAS),
∴AC=AD,
∴AC=AD=CM=DM,
∴四边形ACMD是菱形,故②正确;
∵AC=CM,
∴∠CAM=∠CMA,
∵∠COM=2∠CAM,
∴∠COM=2∠CMO,
∴∠CMO=30°,
∴OC=OM,
∵OC=AB,
∴AB=OM,故③正确;
∵四边形ACMD是菱形,
∴∠DAM=∠DMA=∠AMC=∠CAM=30°,
∴∠ADM=120°,故④正确;
故选:A.
【举一反三1】已知OA平分∠BOC,P是OA上一点,以P为圆心的⊙P与OC相切,则⊙P与OB的位置关系为(  )
A.相离 B.相切 C.相交 D.不能确定
【答案】B
【解析】由切线的判定,结合角平分线的性质,即可证明.
连接NP.
∵⊙P与OC相切.
∴PN⊥OC.
即PN为圆半径,
作PM⊥OB.
又∵OA平分∠BOC,并由角平分线的性质.
∴PM=PN=圆半径.
∴⊙P与OB的位置关系为相切.
故选:B.
【举一反三2】如图,AB是⊙O的直径,BC交⊙O于点D,DE⊥AC于点E,下列说法不正确的是(  )
A.若DE=DO,则DE是⊙O的切线
B.若AB=AC,则DE是⊙O的切线
C.若CD=DB,则DE是⊙O的切线
D.若DE是⊙O的切线,则AB=AC
【答案】A
【解析】根据AB=AC,连接AD,利用圆周角定理以及等腰三角形的性质可以得到点D是BC的中点,OD是△ABC的中位线,OD∥AC,然后由DE⊥AC,得到∠ODE=90°,可以证明DE是⊙O的切线.根据CD=BD,AO=BO,得到OD是△ABC的中位线,同上可以证明DE是⊙O的切线.根据切线的性质得出AC∥OD,由等腰三角形的判定与性质得出结论.
当AB=AC时,如图:连接AD,
∵AB是⊙O的直径,
∴AD⊥BC,
∴CD=BD,
∵AO=BO,
∴OD是△ABC的中位线,
∴OD∥AC,
∵DE⊥AC,
∴DE⊥OD,
∴DE是⊙O的切线.
所以B正确.
当CD=BD时,AO=BO,
∴OD是△ABC的中位线,
∴OD∥AC,
∵DE⊥AC,
∴DE⊥OD,
∴DE是⊙O的切线.
所以C正确.
∵DE是⊙O的切线,
∴DE⊥OD.
∵DE⊥AC,
∴AC∥OD,
∴∠ODB=∠C,
∵OD=OB,
∴∠ODB=∠OBD,
∴∠C=∠OBD,
∴AC=AB,
所以D正确.
若DE=DO,不能判断DE是⊙O的切线.
故选:A.
【举一反三3】如图,直线y=x﹣3交x轴于点A,交y轴于点B,点P是x轴上一动点,以点P为圆心,以1个单位长度为半径作⊙P,当⊙P与直线AB相切时,点P的坐标是   .
【答案】(3﹣2,0)或P(3+2,0)
【解析】根据函数解析式求得A(3,0),B(0.﹣3),得到OA=3,OB=3根据勾股定理得到AB=6,设⊙P与直线AB相切于D,连接PD,则PD⊥AB,PD=1,根据相似三角形的性质即可得到结论.
∵直线y=x﹣3交x轴于点A,交y轴于点B,
∴令x=0,得y=﹣3,令y=0,得x=3,
∴A(3,0),B(0.﹣3),
∴OA=3,OB=3,
∴AB=6,
设⊙P与直线AB相切于D,
连接PD,
则PD⊥AB,PD=1,
∵∠ADP=∠AOB=90°,∠PAD=∠BAO,
∴△APD∽△ABO,
∴=,
∴=,
∴AP=2,
∴OP=3﹣2或OP=3+2,
∴P(3﹣2,0)或P(3+2,0),
故答案为(3﹣2,0)或P(3+2,0).
【举一反三4】如图,已知∠APB=30°,O是线段PB上的一点,OP=5cm,若以点O为圆心,1.5cm为半径的⊙O沿BP方向以1cm/s的速度移动,则⊙O移动  s后与PA相切.
【答案】2
【解析】首先根据题意画出图形,然后由切线的性质,可得∠O′CP=90°,又由∠APB=30°,O′C=1cm,即可求得O′P的长,继而求得答案.
如图,当⊙O平移到⊙O′位置时,⊙O与PA相切时,且切点为C,
连接O′C,则O′C⊥PA,
即∠O′CP=90°,
∵∠APB=30°,O′C=1.5cm,
∴O′P=2O′C=3cm,
∵OP=5cm,
∴OO′=OP﹣O′P=2(cm),
∴⊙O移动的时间为2÷1=2(s)
故答案为:2.
【举一反三5】如图,在△ABC的边BC上取一点O,以O为圆心,OC为半径画⊙O,⊙O与边AB相切于点D,AC=AD,连接OA交⊙O于点E,连接CE,并延长交线段AB于点F.
(1)求证:AC是⊙O的切线;
(2)若AB=10,tanB=,求⊙O的半径.
【答案】(1)证明:如图,连接OD,
∵⊙O与边AB相切于点D,
∴OD⊥AB,即∠ADO=90°,
在△ACO和△ADO中,

∴△ACO≌△ADO(SSS),
∴∠ADO=∠ACO=90°,
∴OD⊥AB,
又∵OC是半径,
∴AC是⊙O的切线;
(2)解:∵tanB==,
∴设AC=4x,BC=3x,
∵AC2+BC2=AB2,
∴16x2+9x2=100,
∴x=2,
∴BC=6,
∵AC=AD=8,AB=10,
∴BD=2,
∵OB2=OD2+BD2,
∴(6﹣OC)2=OC2+4,
∴OC=,
故⊙O的半径为.
【举一反三6】如图,△ABC内接于⊙O,AB是⊙O的直径,D是⊙O上的一点,CO平分∠BCD,CE⊥AD,垂足为点E,AB与CD相交于点F.
(1)求证:CE是⊙O的切线.
(2)当⊙O的半径为5,时,求AE的长.
【答案】(1)证明:∵CO平分∠BCD,
∴∠OCD=∠OCB,
∵OB=OC,
∴∠OCB=∠OBC,
∵∠AOC=∠OBC+∠OCB=2∠B,∠DAB=∠DCB=2∠OCB=2∠B,
∴∠AOC=∠DAB,
∴OC∥DE,
∵CE⊥AD,
∴CE⊥OC,
∵OC是半径,
∴CE是⊙O的切线;
(2)解:∵OC⊥CE,
∴∠OCE=90°,
即∠OCA+∠ACE=90°,
∵AB是⊙O的直径,
∴∠ACB=90°,
∴∠B+∠CAB=90°,
∵OA=OC,
∴∠CAO=∠OCA,
∴∠ACE=∠B,
∵∠E=∠ACB=90°,
∴△ACE∽△ABC,
∴==sinB=,
∵AB=5×2=10,
∴AC=6,AE=.2.1直线与圆的位置关系
【题型1】判断直线与圆的位置关系 4
【题型2】根据直线与圆的位置关系求半径 5
【题型3】根据直线与圆的位置关系求点到直线的距离 6
【题型4】直线与圆的公共点个数问题 7
【题型5】切线的定义及证明 8
【题型6】直线与圆的位置关系的实际应用 9
【题型7】切线的判定 11
【题型8】应用切线的性质求半(直)径 13
【题型9】应用切线的性质求角度 14
【题型10】应用切线的性质求面积 15
【题型11】应用切线的性质求弧长及线段长度 17
【题型12】应用切线的性质证明 19
【题型13】切线的性质的实际应用 20
【题型14】切线的判定和性质的综合应用 22
【知识点1】直线与圆的位置关系 (1)直线和圆的三种位置关系:
①相离:一条直线和圆没有公共点.
②相切:一条直线和圆只有一个公共点,叫做这条直线和圆相切,这条直线叫圆的切线,唯一的公共点叫切点.
③相交:一条直线和圆有两个公共点,此时叫做这条直线和圆相交,这条直线叫圆的割线.
(2)判断直线和圆的位置关系:设⊙O的半径为r,圆心O到直线l的距离为d.
①直线l和⊙O相交 d<r
②直线l和⊙O相切 d=r
③直线l和⊙O相离 d>r. 1.(2024秋 渝中区校级月考)已知⊙O的半径为3,圆心O到直线的距离为2,则⊙O与直线的位置关系是(  ) A.相切B.相交C.相离D.相交或相离
2.(2024秋 新县期末)如图,若⊙O的半径为6,圆心O到一条直线的距离为3,则这条直线可能是(  ) A.l1B.l2C.l3D.l4
【知识点2】切线的性质 (1)切线的性质
①圆的切线垂直于经过切点的半径.
②经过圆心且垂直于切线的直线必经过切点.
③经过切点且垂直于切线的直线必经过圆心.
(2)切线的性质可总结如下:
如果一条直线符合下列三个条件中的任意两个,那么它一定满足第三个条件,这三个条件是:①直线过圆心;②直线过切点;③直线与圆的切线垂直.
(3)切线性质的运用
运用切线的性质进行计算或证明时,常常作的辅助线是连接圆心和切点,通过构造直角三角形或相似三角形解决问题. 1.(2024 呼兰区校级开学)如图,AB是⊙O的直径,BC是⊙O的弦,点D在OC的延长线上,DA与⊙O相切于点A,若∠D=32°,则∠OCB的度数为(  ) A.32°B.58°C.29°D.34°
【知识点3】切线的判定 (1)切线的判定定理:经过半径的外端且垂直于这条半径的直线是圆的切线.
(2)在应用判定定理时注意:
①切线必须满足两个条件:a、经过半径的外端;b、垂直于这条半径,否则就不是圆的切线.
②切线的判定定理实际上是从”圆心到直线的距离等于半径时,直线和圆相切“这个结论直接得出来的.
③在判定一条直线为圆的切线时,当已知条件中未明确指出直线和圆是否有公共点时,常过圆心作该直线的垂线段,证明该线段的长等于半径,可简单的说成“无交点,作垂线段,证半径”;当已知条件中明确指出直线与圆有公共点时,常连接过该公共点的半径,证明该半径垂直于这条直线,可简单地说成“有交点,作半径,证垂直”. 1.(2024秋 赣榆县校级月考)如图,△ABC中,AB=AC,以AB为直径的⊙O交AC于E,交BC于D,DF⊥AC于F.给出以下五个结论:①BD=DC;②CF=EF;③弧AE=弧DE;④∠A=2∠FDC;⑤DF是⊙O的切线.其中正确的有(  ) A.5个B.4个C.3个D.2个
【知识点4】切线的判定与性质 (1)切线的性质
①圆的切线垂直于经过切点的半径.
②经过圆心且垂直于切线的直线必经过切点.
③经过切点且垂直于切线的直线必经过圆心.
(2)切线的判定定理:经过半径的外端且垂直于这条半径的直线是圆的切线.
(3)常见的辅助线的:
①判定切线时“连圆心和直线与圆的公共点”或“过圆心作这条直线的垂线”;
②有切线时,常常“遇到切点连圆心得半径”. 【知识点5】弦切角定理 (1)弦切角:顶点在圆上,一边和圆相交,另一边和圆相切的角叫做弦切角.
(2)弦切角定理:弦切角的度数等于它所夹的弧的圆心角的度数的一半.
 如右图所示,直线PT切圆O于点C,BC、AC为圆O的弦,则有∠PCA=∠PBC(∠PCA为弦切角).
【题型1】判断直线与圆的位置关系
【典型例题】已知点A在半径为3的圆O上,如果点A到直线a的距离是6,那么圆O与直线a的位置关系是(  )
A.相交 B.相离 C.相切 D.以上答案都不对
【举一反三1】如图所示,△ABC是等腰三角形,以腰AB为直径作⊙O交底BC于点P,PQ⊥AC于Q,则PQ与⊙O(  )
A.相切 B.相交 C.相离 D.相切或相交
【举一反三2】圆的直径为10cm,如果圆心与直线的距离是d,那么(  )
A.若d=4.5cm时;则直线与圆相离
B.若d=5cm时;则直线与圆相切
C.若d=8时;则直线与圆相交
D.若d=10cm时;则直线与圆相切
【举一反三3】已知圆的直径为10cm,若圆心到三条直线的距离分别为:①4cm;②5cm;③10cm,则这三条直线和圆的位置关系分别是①   ,②   ,③   .
【举一反三4】如图,∠AOB=30°,OM=6,那么以M为圆心,4为半径的圆与射线OA的位置关系是    .
【举一反三5】如图,△ABC中,∠C=90°,∠B=60°,点O在AB上,AO=x,⊙O的半径为1.问当x在什么范围内取值时,AC与⊙O相离、相切、相交?
【举一反三6】在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AB=5cm,AC=3cm,以点C为圆心,r为半径的圆与AB有何位置关系?为什么?
【题型2】根据直线与圆的位置关系求半径
【典型例题】已知在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=12,BC=5,若以C为圆心,r长为半径的圆C与边AB有交点,那么r的取值范围是(  )
A.5≤r≤12或 B.5<r<12 C. D.
【举一反三1】如图,△ABC中,∠C=90°,AB=5,,如果以点C为圆心,半径为R的⊙C与线段AB有两个交点,那么⊙C的半径R的取值范围是(  )
A. B. C. D.
【举一反三2】题目:“如图,在Rt△ABC中,∠B=90°,AB=3,AC=5,以点B为圆心的⊙B的半径为r,若对于r的一个值,⊙B与AC只有一个交点,求r的取值范围.”对于其答案,甲答:r=4.乙答:3<r<4.丙答:.则正确的是(  )
A.只有乙答的对 B.甲、乙的答案合在一起才完整 C.乙、丙的答案合在一起才完整 D.三人的答案合在一起才完整
【举一反三3】在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AC=3,BC=4,若以点C为圆心,r为半径的圆与边AB所在直线相离,则r的取值范围为   ;若⊙C与AB边只有一个公共点,则r的取值范围为   .
【举一反三4】在Rt△ABC中,AC=3,BC=4,∠ACB=90°.若以点C为圆心,r为半径的圆与直线AB不相离,求r的取值范围.
【题型3】根据直线与圆的位置关系求点到直线的距离
【典型例题】已知⊙O的半径为3,直线l与⊙O相交,则圆心O到直线l的距离d的取值范围是(  )
A.d=3 B.d>3 C.0≤d<3 D.d<3
【举一反三1】已知⊙O的半径为5cm,直线l和点O的距离为dcm,若直线l与⊙O有公共点,则(  )
A.d>5 B.d=5 C.d<5 D.0≤d≤5
【举一反三2】若在△ABC中,∠C=90°,以AC为直径的⊙O与边AB相交于点D,AC=4cm,BC=3cm,则点O到AB的距离为  .
【举一反三3】如图,在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=6,BC=2,半径为1的⊙O在Rt△ABC内平移(⊙O可以与该三角形的边相切),则点A到⊙O上的点的距离的最大值为    .
【举一反三4】已知⊙O的半径r=7cm,直线l1∥l2,且l1与⊙O相切,圆心O到l2的距离为9cm.求l1到l2的距离.
【题型4】直线与圆的公共点个数问题
【典型例题】设⊙O的半径为4,点O到直线a的距离为d,若⊙O与直线a至多只有一个公共点,则d为(  )
A.d≤4 B.d<4 C.d≥4 D.d=4
【举一反三1】已知⊙O的半径是6.5cm,点P是直线l上一点,且OP=6cm.那么直线l与⊙O的公共点的个数是(  )
A.0 B.1 C.2 D.无法确定
【举一反三2】已知圆的直径为12cm,如果圆心到直线的距离为4cm,那么直线与圆有  个交点.
【举一反三3】在平面直角坐标系中,已知点A的坐标为(3,1),若⊙A与坐标轴有三个公共点,则⊙A的半径为   .
【举一反三4】已知∠AOB=30°,M为OB上一点,且OM=5cm,以M为圆心,r为半径画圆.若C是OA上一点,OC等于5cm,讨论OC与⊙M的公共点个数,并写出r相应的取值范围.
【题型5】切线的定义及证明
【典型例题】已知⊙O的半径为5,直线EF经过⊙O上一点A(点E,F在点A的两旁),下列条件:
(1)OA=5;
(2)OE=OF;
(3)OA⊥EF;
(4)O到直线EF的距离是5.
能判定直线EF与⊙O相切的有(  )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
【举一反三1】如图,CD为等边三角形ABC的高,点O在DC的延长线上,且OD=11,CD=6,⊙O的半径为1,若将⊙O绕点C按顺时针方向旋转360°,在旋转过程中,⊙O与等边三角形ABC的边只有一个公共点的情况一共出现(  )
A.3次 B.4次 C.5次 D.6次
【举一反三2】如图,△ABC内接于⊙O,过A点作直线DE,当∠BAE=(  )时,直线DE与⊙O相切.
A.∠B B.∠BAC C.∠C D.∠DAC
【举一反三3】已知⊙O到直线l的距离为d,半径为R、d是方程x2﹣2x+m=0的两根,且l与⊙O相切,则m=   .
【举一反三4】如图,△ABC内接于⊙O,过点A作直线EF,已知∠B=∠EAC,根据弦AB的位置变化,试探究直线EF与⊙O的位置关系.
甲:如图(1),当弦AB过点O时,EF与⊙O相切;
乙:如图(2),当弦AB不过点O时,EF也与⊙O相切.
你认为    的判断正确.
【举一反三5】若Rt△ABC的斜边AB=6,直角边AC=3,则圆心为点C,半径分别为2,4的两个圆与AB具有怎样的位置关系?当半径为多长时,AB与⊙C相切?
【举一反三6】已知Rt△ABC的斜边AB=5cm,直角边AC=3cm,以C为圆心,半径分别为2cm、3cm的两个圆⊙C1和⊙C2与AB有怎样的位置关系?半径为多长时,AB与⊙C相切?
【题型6】直线与圆的位置关系的实际应用
【典型例题】如图是“海上日出”图片,图中海平面与太阳可看成直线和圆的位置关系是(  )
A.相切 B.相交 C.平行 D.相离
【举一反三1】如图,一辆汽车的轮胎因为漏气瘪掉了,将轮胎外轮廓看作一个圆,则这个圆和它在同一平面内的地面(看作一条直线)的位置关系是(  )
A.相交 B.相切 C.相离 D.包含
【举一反三2】如图,若把太阳看成一个圆,则太阳与地平线l的位置关系是   .
【举一反三3】在“海上生明月”这幅图中,把月亮与地平线分别抽象成圆和直线,则该图所呈现的直线与圆之间的位置关系是   .
【举一反三4】在看日出时,丁丁想到:如果把太阳看作一个圆,把地平线看作一条直线,太阳升起的过程中,太阳和地平线会有哪几种位置关系呢?
【举一反三5】如图,定滑轮⊙O静止时,半径OA在水平位置.链条AB所在的直线与⊙O有什么位置关系?请说明理由.
【题型7】切线的判定
【典型例题】如图,在△ABC中,∠BAC=28°,以AB为直径的⊙O交AC于点D,DE∥CB,连接BD,若添加一个条件,使BC是⊙O的切线,则下列四个条件中不符合的是(  )
A.DE⊥AB B.∠EDB=28° C.∠ADE=∠ABD D.OB=BC
【举一反三1】如图,在平面直角坐标系中,过格点A,B,C画圆弧,则点B与下列格点连线所得的直线中,能够与该圆弧相切的格点坐标是(  )
A.(5,2) B.(2,4) C.(1,4) D.(6,2)
【举一反三2】如图,AB是⊙O的直径,下列条件中不能判定直线AT是⊙O的切线的是(  )
A.AB=4,AT=3,BT=5 B.∠B=45°,AB=AT C.∠B=55°,∠TAC=55° D.∠ATC=∠B
【举一反三3】如图,在平面直角坐标系中,直线l:y=﹣2x+b(b≥0)的位置随b的不同取值而变化,已知⊙M的圆心坐标为(3,2),半径为2,当b=   时,直线l与⊙M相切.
【举一反三4】如图,已知∠AOB=30°,M为OB边上任意一点,以M为圆心、3cm为半径作⊙M.当OM=  cm时,⊙M与OA相切.
【举一反三5】如图,⊙O的半径为6cm,B为⊙O外一点,OB交⊙O于点A,AB=OA,动点P从点A出发,以πcm/s的速度在⊙O上按逆时针方向运动一周回到点A立即停止.当点P运动的时间为多少秒时,BP与⊙O相切.
【举一反三6】如图,⊙O的直径AB=4,C、D为圆周上两点,且四边形OBCD是菱形,过点D的直线EF∥AC,交BA、BC的延长线于点E、F.
(1)求证:EF是⊙O的切线;
(2)求DE的长.
【题型8】应用切线的性质求半(直)径
【典型例题】如图,在平面直角坐标系中,⊙M与x轴相切于点A(8,0),与y轴分别交于点B(0,4)与点C(0,16),则⊙M的直径是(  )
A.10 B.2 C.4 D.20
【举一反三1】如图,AB是⊙O的直径,点C是AB延长线上一点,CD是⊙O的切线,点D是切点,过点B作⊙O的切线,交CD于点E,若CD=8,BE=3,则⊙O的半径为(  )
A.3 B.4 C.5 D.6
【举一反三2】Rt△ABC中,∠C=90°,AB=10,AC=6,以C为圆心作⊙C和AB相切,则⊙C的半径长为(   )
A.8 B.4 C.9.6 D.4.8
【举一反三3】已知:如图,在△ABC中,CB=3,AB=4,AC=5,以点B为圆心的圆与AC相切于点D,则⊙B的半径为  .
【举一反三4】如图,已知AD是⊙O的弦,且AD=4,以AD为一边作正方形ABCD.若BC边与⊙O相切,切点为E,则⊙O的半径为   .
【举一反三5】如图,已知⊙O中直径AB与弦AC的夹角为30°,过点C作⊙O的切线交AB的延长线于点D,OD=30cm.求直径AB的长.
【题型9】应用切线的性质求角度
【典型例题】如图,AB是圆O的直径,D是BA延长线上一点,DC与圆O相切于点C,连接BC,∠ABC=20°,则∠BDC的度数为(  )
A.50° B.45° C.40° D.35°
【举一反三1】如图,△ABC内接于⊙O,AB是⊙O的直径,过点C作⊙O的切线,交AB的延长线于点D,若∠ADC=50°,则∠CAD的度数为(  )
A.20° B.25° C.30° D.15°
【举一反三2】如图,点P在⊙O外,PA、PB是⊙O的切线,A、B是切点,BC是直径,若∠APB=70°,则∠ACB的度数为   .
【举一反三3】如图,ABC是圆内接三角形,BC是圆的直径,∠B=35°,MN是过A点的切线,那么∠C=  ;∠CAM=  ;∠BAM=   .
【举一反三4】已知AB是⊙O的直径,CD是⊙O的弦,
(Ⅰ)如图①,连接AC,AD,若∠ADC=55°,求∠CAB的大小;
(Ⅱ)如图②,C是半圆弧AB的中点,AD的延长线与过点B的切线相交于点P,若CD=,求∠APB的大小.
【题型10】应用切线的性质求面积
【典型例题】已知⊙O与直线l相切于A点,点P、Q同时从A点出发,P沿着直线l向右、Q沿着圆周按逆时针以相同的速度运动,当Q运动到点A时,点P也停止运动.连接OQ、OP(如图),则阴影部分面积S1、S2的大小关系是(  )
A.S1=S2 B.S1≤S2 C.S1≥S2 D.先S1<S2,再S1=S2,最后S1>S2
【举一反三1】如图,⊙O的半径是1,AB是⊙O的切线,A是切点,若半径OC∥AB,则阴影部分的面积为(  )
A. B. C. D.
【举一反三2】如图,在等腰直角三角形ABC中,∠A=90°,AB=AC=2,O为BC的中点,以O为圆心的圆弧分别与AB,AC相切于点D,E,则图中AD,AE与所围成的封闭图形的面积为   .
【举一反三3】如图,AB是⊙O的直径,C是半圆上的一点,CD是⊙O的切线,AD⊥CD于点D,交⊙O于点E.
(1)求证:AC平分∠DAB;
(2)若点E为弧AC的中点,⊙O的半径为1,求图中阴影部分的面积.
【题型11】应用切线的性质求弧长及线段长度
【典型例题】如图,AB为⊙O的直径,点C在AB的延长线上,CD为⊙O的切线,切点为点D,点E在⊙O上,且∠ABE=∠C.若BC=1,,则BE的长为(  )
A.4 B. C. D.8
【举一反三1】如图,CD切⊙O于点D,OC交⊙O于点A,AB垂直平分OD.若,则线段OC的长为(  )
A. B.4 C. D.8
【举一反三2】如图,在△ABC中,∠ABC=144°,AB与⊙O相切于点B,点C在⊙O上,若⊙O的半径为1,则的长为(  )
A. B. C. D.
【举一反三3】如图,已知在直角坐标系中,点P是直线y=﹣x+4上的一个动点,⊙O的半径为1,过点P作⊙O的切线,切点为A,则PA长度的最小值为   .
【举一反三4】如图,已知直线l与⊙O相离,OA⊥l于点A,OA=10,OA与⊙O相交于点P,AB与⊙O切于点B,BP的延长线交直线l于点C.
(1)试判断线段AB与AC的数量关系,并说明理由;
(2)若PC=4,求⊙O的半径和线段PB的长.
【举一反三5】如图,△ABC内接于以AB为直径的⊙O,过点A作⊙O的切线,与BC的延长线相交于点D,在CB上截取CE=CD,连接AE并延长,交⊙O于点F,连接CF.
(1)求证:AC=CF;
(2)若AB=4,sinB=,求EF的长.
【题型12】应用切线的性质证明
【典型例题】如图,已知⊙O及⊙O外一定点P,嘉嘉进行了如下操作后,得出了四个结论:
①点A是PO的中点;
②直线PQ,PR都是⊙O的切线;
③点P到点Q、点R的距离相等;
④连接PQ,QA,PR,RO,OQ,则.
对上述结论描述正确的是(  )
A.只有①正确 B.只有②正确 C.①②③正确 D.①②③④都正确
【举一反三1】如图,在△ABC中,∠B=90°,AB=21,BC=20,有一个半径为10的圆分别与AB、BC相切,则此圆的圆心是(  )
A.AB边的中垂线与BC中垂线的交点
B.∠B的平分线与AB的交点
C.∠B的平分线与AB中垂线的交点
D.∠B的平分线与BC中垂线的交点
【举一反三2】如图,在⊙O中,AB是直径,点D是⊙O上一点,点C是弧AD的中点,弦CE⊥AB于点E,过点D的切线交EC的延长线于点G,连接AD,分别交CE、CB于点P、Q,连接AC.给出下列结论:①∠BAD=∠ABC;②AD=CB;③点P是△ACQ的外心;④GP=GD;⑤CB∥GD.其中正确结论的序号是  .(把所有正确结论的序号都填在横线上)
【举一反三3】如图,AB是⊙O的直径,BC是⊙O的弦,直线MN与⊙O相切于点C,过点B作BD⊥MN于点D.求证:∠ABC=∠CBD.
【举一反三4】如图,AB是半圆O的直径,C,D是上的两点,AC与BD相交于点F,AD=BC,BE是半圆O所在圆的切线,与AC的延长线相交于点E.
(1)求证:△ABC≌△BAD;
(2)若BE=BF,求证:AE平分∠DAB.
【题型13】切线的性质的实际应用
【典型例题】如图是高铁线路在转向处所设计的圆曲线(即圆弧),高铁列车在转弯时的曲线起点为A,曲线终点为B,过点A,B的两条切线相交于点C,列车在从A到B行驶的过程中转角α为60°,则∠AOB的度数为(  )
A.40° B.50° C.60° D.70°
【举一反三1】如图,为知道一个光盘的面积,小明把直尺、光盘和三角尺按图所示放置于桌面上,并量出AB=6cm,则这张光盘(包含圆孔)的面积为(  )
A. B. C.108cm2 D.108πcm2
【举一反三2】把量角器和含30°角的三角板按如图方式摆放:零刻度线与长直角边重合,移动量角器使外圆弧与斜边相切时,发现中心恰好在刻度2处,短直角边过量角器外沿刻度120处(即OC=2cm,∠BOF=120°).则阴影部分的面积为    .
【举一反三3】如图,木工用角尺的短边紧靠⊙O于点A,长边与⊙O相切于点B,角尺的直角顶点为C,已知AC=4cm,CB=8cm,则⊙O的半径为    cm.
【举一反三4】把球放在长方体纸盒内,球的一部分露出盒外,如图所示为正视图.已知EF=CD=16厘米,求出这个球的半径.
【题型14】切线的判定和性质的综合应用
【典型例题】如图,在⊙O中,AB为直径,点M为AB延长线上的一点,MC与⊙O相切于点C,圆周上有一点D与点C分居直径AB两侧,且使得MC=MD=AC,连接AD.现有下列结论:
①MD与⊙O相切;②四边形ACMD是菱形;③AB=MO;④∠ADM=120°.
其中正确的结论有(  )
A.4个 B.3个 C.2个 D.1个
【举一反三1】已知OA平分∠BOC,P是OA上一点,以P为圆心的⊙P与OC相切,则⊙P与OB的位置关系为(  )
A.相离 B.相切 C.相交 D.不能确定
【举一反三2】如图,AB是⊙O的直径,BC交⊙O于点D,DE⊥AC于点E,下列说法不正确的是(  )
A.若DE=DO,则DE是⊙O的切线
B.若AB=AC,则DE是⊙O的切线
C.若CD=DB,则DE是⊙O的切线
D.若DE是⊙O的切线,则AB=AC
【举一反三3】如图,直线y=x﹣3交x轴于点A,交y轴于点B,点P是x轴上一动点,以点P为圆心,以1个单位长度为半径作⊙P,当⊙P与直线AB相切时,点P的坐标是   .
【举一反三4】如图,已知∠APB=30°,O是线段PB上的一点,OP=5cm,若以点O为圆心,1.5cm为半径的⊙O沿BP方向以1cm/s的速度移动,则⊙O移动  s后与PA相切.
【举一反三5】如图,在△ABC的边BC上取一点O,以O为圆心,OC为半径画⊙O,⊙O与边AB相切于点D,AC=AD,连接OA交⊙O于点E,连接CE,并延长交线段AB于点F.
(1)求证:AC是⊙O的切线;
(2)若AB=10,tanB=,求⊙O的半径.
【举一反三6】如图,△ABC内接于⊙O,AB是⊙O的直径,D是⊙O上的一点,CO平分∠BCD,CE⊥AD,垂足为点E,AB与CD相交于点F.
(1)求证:CE是⊙O的切线.
(2)当⊙O的半径为5,时,求AE的长.