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高中數(shù)學(xué) 第四章 圓與方程質(zhì)量評(píng)估檢測(cè) 新人教A版必修2
時(shí)間:120分鐘 滿分:150分
一、選擇題:本大題共12小題,每小題5分,共60分,在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的.
1.已知空間兩點(diǎn)P1(-1,3,5),P2(2,4,-3),則|P1P2|等于( )
A. B.3
C. D.
解析:|P1P2|==.
答案:A
2.直線x+2y-5+=0被圓x2+y2-2x-4y=0截得的弦長(zhǎng)為( )
A.1 B.2
C.4 D.4
解析:由(x-1)2+(y-2)2=
2、5得圓心(1,2),半徑r=,圓心到直線x+2y-5+=0的距離d==1,在半徑、圓心距、半弦長(zhǎng)組成的直角三角形中,弦長(zhǎng)l=2=2=4.
答案:C
3.已知過(guò)點(diǎn)P(2,2)的直線與圓(x-1)2+y2=5相切,且與直線ax-y+1=0垂直,則a=( )
A.- B.1
C.2 D.
解析:因?yàn)辄c(diǎn)P(2,2)為圓(x-1)2+y2=5上的點(diǎn),由圓的切線性質(zhì)可知,圓心(1,0)與點(diǎn)P(2,2)的連線與過(guò)點(diǎn)P(2,2)的切線垂直.因?yàn)閳A心(1,0)與點(diǎn)P(2,2)的連線的斜率k=2,故過(guò)點(diǎn)P(2,2)的切線斜率為-,所以直線ax-y+1=0的斜率為2,因此a=2.
答案:C
3、4.若直線y=kx+1與圓x2+y2+kx+my-4=0交于M,N兩點(diǎn),且M,N關(guān)于直線x+2y=0對(duì)稱,則實(shí)數(shù)k+m=( )
A.-1 B.1
C.0 D.2
解析:由題意知MN的中垂線為直線x+2y=0,所以k=2,此時(shí)圓的方程為x2+y2+2x+my-4=0,所以圓心坐標(biāo)為,代入x+2y=0,得m=-1,所以k+m=1.
答案:B
5.過(guò)P(5,4)作圓C:x2+y2-2x-2y-3=0的切線,切點(diǎn)分別為A,B,則四邊形PACB的面積是( )
A.5 B.10
C.15 D.20
解析:∵圓C的圓心為(1,1),半徑為.
∴|PC|==5,
∴|PA
4、|=|PB|==2,
∴S=22=10.
答案:B
6.設(shè)實(shí)數(shù)x,y滿足(x-2)2+y2=3,那么的最大值是( )
A. B.
C. D.
解析:如圖所示,設(shè)過(guò)原點(diǎn)的直線方程為y=kx,則與圓有交點(diǎn)的直線中,kmax=,∴的最大值為,故選D.
答案:D
7.垂直于直線y=x+1且與圓x2+y2=1相切于第一象限的直線方程是( )
A.x+y-=0 B.x+y+1=0
C.x+y-1=0 D.x+y+=0
解析:由題意知直線方程可設(shè)為x+y-c=0(c>0),則圓心到直線的距離等于半徑1,即=1,c=,所求方程為 x+y-=0.
答案:A
8.
5、已知圓C1:(x-2)2+(y-3)2=1,圓C2:(x-3)2+(y-4)2=9,M、N分別是圓C1、C2上的動(dòng)點(diǎn),P為x軸上的動(dòng)點(diǎn),則|PM|+|PN|的最小值為( )
A.5-4 B.-1
C.6-2 D.
解析:由題意知,圓C1:(x-2)2+(y-3)2=1,圓C2:(x-3)2+(y-4)2=9的圓心分別為C1(2,3),C2(3,4),且|PM|+|PN|=|PC1|+|PC2|-4,點(diǎn)C1(2,3)關(guān)于x軸的對(duì)稱點(diǎn)為C(2,-3),所以|PC1|+|PC2|=|PC|+|PC2|≥|CC2|=5,
即|PM|+|PN|=|PC1|+|PC2|-4≥5-4.
答案
6、:A
9.過(guò)點(diǎn)P(-2,4)作圓O:(x-2)2+(y-1)2=25的切線l,直線m:ax-3y=0與直線l平行,則直線l與m的距離為( )
A.4 B.2
C. D.
解析:∵點(diǎn)P在圓上,
∴切線l的斜率k=-=-=.
∴直線l的方程為y-4=(x+2),
即4x-3y+20=0.
又直線m與l平行,
∴直線m的方程為4x-3y=0.
故兩平行直線的距離為d==4.
答案:A
10.方程=k(x-3)+4有兩個(gè)不同的解時(shí),實(shí)數(shù)k的取值范圍是( )
A. B.
C. D.
解析:令y=,顯然y2=9-x2(y≥0),表示半圓,直線y=k(x-3)
7、+4過(guò)定點(diǎn)(3,4),如圖所示,當(dāng)直線y=k(x-3)+4與半圓y=有兩個(gè)交點(diǎn)時(shí),kMD<k≤kMA,因?yàn)橹本€kx-y-3k+4=0,圓心到直線的距離d=,所以由d=3,解得kMD=,又kMA=,所以<k≤,故應(yīng)選D.
答案:D
11.已知集合A={(x,y)|x,y為實(shí)數(shù),且x2+y2=1},B={(x,y)|x,y為實(shí)數(shù),且x+y=1},則A∩B的元素個(gè)數(shù)為( )
A.4 B.3
C.2 D.1
解析:解法一:(直接法)集合A表示圓,集合B表示一條直線,又圓心(0,0)到直線x+y=1的距離d==<1=r,所以直線與圓相交,故選C.
解法二:(數(shù)形結(jié)合法)畫圖可得,故
8、選C.
答案:C
12.若圓(x-a)2+(y-b)2=b2+1始終平分圓(x+1)2+(y+1)2=4的周長(zhǎng),則a,b滿足的關(guān)系是( )
A.a(chǎn)2+2a+2b-3=0
B.a(chǎn)2+b2+2a+2b+5=0
C.a(chǎn)2+2a+2b+5=0
D.a(chǎn)2-2a-2b+5=0
解析:即兩圓的公共弦必過(guò)(x+1)2+(y+1)2=4的圓心,兩圓相減得相交弦的方程為-2(a+1)x-2(b+1)y+a2+1=0,
將圓心坐標(biāo)(-1,-1)代入可得a2+2a+2b+5=0.
答案:C
二、填空題:本大題共4小題,每小題5分,共20分.
13.若圓C經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)和點(diǎn)(4,0),且與直線
9、y=1相切,則圓C的方程是__________.
解析:設(shè)圓的方程為(x-a)2+(y-b)2=r2,因?yàn)閳AC經(jīng)過(guò)點(diǎn)(0,0)和點(diǎn)(4,0),所以a=2,又圓與直線y=1相切,可得1-b=r,故圓的方程為(x-2)2+(y-b)2=(1-b)2,將(0,0)代入解得b=-,r=,所以圓的方程為(x-2)2+2=.
答案:(x-2)2+2=
14.若點(diǎn)P(-4,-2,3)關(guān)于坐標(biāo)平面xOy及y軸的對(duì)稱點(diǎn)的坐標(biāo)分別是(a,b,c),(e,f,d),則c+e=__________.
解析:點(diǎn)P關(guān)于坐標(biāo)平面xOy的對(duì)稱點(diǎn)坐標(biāo)是(-4,-2,-3),關(guān)于y軸的對(duì)稱點(diǎn)坐標(biāo)是(4,-2,-3),從而
10、c+e=1.
答案:1
15.從原點(diǎn)向圓x2+y2-12y+27=0作兩條切線,則該圓夾在兩條切線間的劣弧長(zhǎng)為________.
解析:(數(shù)形結(jié)合法)如圖,
圓x2+y2-12y+27=0可化為x2+(y-6)2=9,圓心坐標(biāo)為(0,6),半徑為3.
在Rt△OBC中可得:∠OCB=,∴∠ACB=,
∴所求劣弧長(zhǎng)為2π.
答案:2π
16.由動(dòng)點(diǎn)P向圓x2+y2=1引兩條切線PA,PB,切點(diǎn)分別為A,B,∠APB=60,則動(dòng)點(diǎn)P的軌跡方程是__________.
解析:設(shè)動(dòng)點(diǎn)P的坐標(biāo)為(x,y),依題意有|PO|===2,
∴x2+y2=4,即所求的軌跡方程為x2+y2=4
11、.
答案:x2+y2=4
三、解答題:本大題共6小題,共70分,解答應(yīng)寫出文字說(shuō)明,證明過(guò)程或演算步驟.
17.(本小題滿分10分)求下列各圓的標(biāo)準(zhǔn)方程.
(1)圓心在y=0上且過(guò)兩點(diǎn)A(1,4),B(3,2);
(2)圓心在直線2x+y=0上且與直線x+y-1=0切于點(diǎn)M(2,-1).
解析:(1)設(shè)圓心坐標(biāo)為(a,b),半徑為r,
則所求圓的方程為(x-a)2+(y-b)2=r2.
∵圓心在y=0上,故b=0,
∴圓的方程為(x-a)2+y2=r2.
又∵該圓過(guò)A(1,4),B(3,2)兩點(diǎn),
∴
解得a=-1,r2=20.
∴所求圓的方程為(x+1)2+y2=2
12、0.(5分)
(2)已知圓與直線x+y-1=0相切,并且切點(diǎn)為M(2,-1),
則圓心必在過(guò)點(diǎn)M(2,-1)且垂直于x+y-1=0的直線l上,
l的方程為y+1=x-2,即y=x-3.
由解得
即圓心為O1(1,-2).
r==.
∴所求圓的方程為(x-1)2+(y+2)2=2.(10分)
18.(本小題滿分12分)如圖,已知圓C:x2+y2+10x+10y=0,點(diǎn)A(0,6).
(1)求圓心在直線y=x上,經(jīng)過(guò)點(diǎn)A,且與圓C相外切的圓N的方程;
(2)若過(guò)點(diǎn)A的直線m與圓C 交于P,Q兩點(diǎn),且圓弧PQ恰為圓C周長(zhǎng)的,求直線m的方程.
解析:(1)由x2+y2+10x+1
13、0y=0,得(x+5)2+(y+5)2=50.
所以圓C的圓心坐標(biāo)為C(-5,-5).
又圓N的圓心在直線y=x上,
當(dāng)兩圓外切于O點(diǎn)時(shí),設(shè)圓N的圓心坐標(biāo)為(a,a),
則有=,解得a=3.
所以圓N的圓心坐標(biāo)為(3,3),半徑r=3,
故圓N的方程為(x-3)2+(y-3)2=18.
綜上可知,圓N的方程為(x-3)2+(y-3)2=18.(5分)
(2)因?yàn)閳A弧PQ恰為圓C周長(zhǎng)的,所以CP⊥CQ.
所以點(diǎn)C到直線m的距離為5.
當(dāng)直線m的斜率不存在時(shí),點(diǎn)C到y(tǒng)軸的距離為5,直線m即為y軸,所以此時(shí)直線m的方程為x=0.
當(dāng)直線m的斜率存在時(shí),設(shè)直線m的方程為y=kx+
14、6,即kx-y+6=0,
所以=5,
解得k=.
所以此時(shí)直線m的方程為x-y+6=0,
故所求直線m的方程為x=0或x-y+6=0.
(12分)
19.(本小題滿分12分)已知點(diǎn)M(x0,y0)在圓x2+y2=4上運(yùn)動(dòng),N(4,0),點(diǎn)P(x,y)為線段MN的中點(diǎn).
(1)求點(diǎn)P(x,y)的軌跡方程;
(2)求點(diǎn)P(x,y)到直線3x+4y-86=0的距離的最大值和最小值.
解析:(1)∵點(diǎn)P(x,y)是MN的中點(diǎn),∴
故將用x,y表示的x0,y0代入到x+y=4中得(x-2)2+y2=1.此式即為所求軌跡方程.(6分)
(2)由(1)知點(diǎn)P的軌跡是以Q(2,0)為圓心
15、,以1為半徑的圓.
點(diǎn)Q到直線3x+4y-86=0的距離d==16.
故點(diǎn)P到直線3x+4y-86=0的距離的最大值為16+1=17,最小值為16-1=15.(12分)
20.
(本小題滿分12分)如圖所示,圓O1和圓O2的半徑都等于1,O1O2=4,過(guò)動(dòng)點(diǎn)P分別作圓O1,圓O2的切線PM,PN(M,N為切點(diǎn)),使PM=PN,試建立平面直角坐標(biāo)系,并求動(dòng)點(diǎn)P的軌跡方程.
解析:如圖所示,以O(shè)1O2中點(diǎn)O為原點(diǎn),O1O2所在直線為x軸建立平面直角坐標(biāo)系,
則O1(-2,0),O2(2,0).(2分)
已知PM=PN,得PM2=2PN2,
由兩圓半徑均為1得PO-1=2(PO-
16、1).
設(shè)點(diǎn)P(x,y),則(x+2)2+y2-1=2[(x-2)2+y2-1],(8分)
即(x-6)2+y2=33.
所以所求點(diǎn)P軌跡方程為(x-6)2+y2=33.(12分)
21.(本小題滿分12分)已知圓C:x2+y2-2x+4y-4=0,是否存在斜率為1的直線l,使以l被圓截得的弦AB為直徑的圓過(guò)原點(diǎn)?若存在,求出直線l的方程;若不存在,說(shuō)明理由.
解析:假設(shè)存在斜率為1的直線l,滿足題意,
且OA⊥OB.
設(shè)直線l的方程是y=x+b,其與圓C的交點(diǎn)A,B的坐標(biāo)分別為A(x1,y1),B(x2,y2),
則=-1,
即x1x2+y1y2=0?、?2分)
由消去y
17、得:2x2+2(b+1)x+b2+4b-4=0,
∴x1+x2=-(b+1),x1x2=(b2+4b-4),?、?
(4分)
y1y2=(x1+b)(x2+b)=x1x2+b(x1+x2)+b2=(b2+4b-4)-b2-b+b2=(b2+2b-4). ③
(6分)
把②③式代入①式,得b2+3b-4=0,
解得b=1或b=-4,且b=1或b=-4都使得Δ=4(b+1)2-8(b2+4b-4)>0成立,(10分)
故存在直線l滿足題意,其方程為y=x+1或y=x-4.(12分)
22.(本小題滿分12分)已知與圓C:x2+y2-2x-2y+1=0相切的直線l交x軸,y軸于A,B兩
18、點(diǎn),|OA|=a,|OB|=b(a>2,b>2).
(1)求證:(a-2)(b-2)=2;
(2)求線段AB中點(diǎn)的軌跡方程;
(3)求△AOB面積的最小值.
解析:(1)證明:圓的標(biāo)準(zhǔn)方程是(x-1)2+(y-1)2=1,設(shè)直線方程為+=1,即bx+ay-ab=0,圓心到該直線的距離d==1,
即a2+b2+a2b2+2ab-2a2b-2ab2=a2+b2,
即a2b2+2ab-2a2b-2ab2=0,
即ab+2-2a-2b=0,即(a-2)(b-2)=2.(4分)
(2)設(shè)AB中點(diǎn)M(x,y),則a=2x,b=2y,代入(a-2)(b-2)=2,
得(x-1)(y-1)=(x>1,y>1).(8分)
(3)由(a-2)(b-2)=2得ab+2=2(a+b)≥4,
解得≥2+(舍去≤2-),
當(dāng)且僅當(dāng)a=b時(shí),ab取最小值6+4,
所以△AOB面積的最小值是3+2.(12分)
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