1.直線7x-24y+m=0與圓x2+y2-2x+4y=0相切,則正實數(shù)m的取值是( )
A.25eq \r(5)-55或25eq \r(5) B.25eq \r(5)+55或25eq \r(5)-55
C.25eq \r(5)-55D.25eq \r(5)+55
2.“點(a,b)在圓x2+y2=1外”是“直線ax+by+2=0與圓x2+y2=1相交”的( )
A.充分不必要條件B.必要不充分條件
C.充要條件D.既不充分也不必要條件
3.已知直線l:x-2ky+1=0與圓O:x2+y2=1相交于A,B兩點,且eq \(OA,\s\up7(―→))·eq \(OB,\s\up7(―→))=-eq \f(1,2),則k=( )
A.1 B.±1
C.eq \f(\r(3),2) D.±eq \f(\r(3),2)
4.已知點P(6,0),點A(1,1),動點C滿足eq \(OC,\s\up7(―→))·eq \(PC,\s\up7(―→))=0(O為坐標原點),過A點的直線被動點C的軌跡曲線截得的所有弦中最短弦所在的直線方程為( )
A.y=2x-1B.y=-2x+1
C.y=eq \f(1,2)x-1D.y=-eq \f(1,2)x+1
5.已知圓C1:x2+y2-kx+2y=0與圓C2:x2+y2+ky-2=0的公共弦所在直線恒過點P(a,b),且點P在直線mx-ny-2=0上,則mn的取值范圍是( )
A.(-∞,1]B.eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(1,4),1))
C.eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,4),+∞))D.eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(-∞,\f(1,4)))
6.(多選)已知圓C:(x-1)2+(y-2)2=25,直線l:(2m+1)x+(m+1)y-7m-4=0.則以下命題正確的有( )
A.直線l恒過定點(3,1)B.直線l與圓C相切
C.直線l與圓C恒相交D.直線l與圓C相離
7.(多選)已知圓A:x2+y2-2x-3=0,則下列說法正確的是( )
A.圓A的半徑為2
B.圓A截y軸所得的弦長為2eq \r(3)
C.圓A上的點到直線3x-4y+12=0的最小距離為1
D.圓A與圓B:x2+y2-8x-8y+23=0相離
8.已知直線l與圓x2+y2-2x=0相交于A,B兩點,線段AB中點為eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,2),-\f(1,2))),則|AB|=________.
9.直線x-eq \r(3)y=0截圓(x-2)2+y2=4所得劣弧所對的圓心角是________.
10.已知圓C:(x-2)2+(y-3)2=4外有一點P(4,-1),過點P作直線l.
(1)當直線l與圓C相切時,求直線l的方程;
(2)當直線l的傾斜角為135°時,求直線l被圓C所截得的弦長.
11.已知點P是直線kx+y+4=0(k>0)上一動點,PA是圓C:x2+y2-2y=0的一條切線,A為切點,若PA長度的最小值為2,則k的值為( )
A.3B.eq \f(\r(21),2)
C.eq \r(2)D.2
12.(多選)已知圓O1:x2+y2-2x-3=0和圓O2:x2+y2-2y-1=0的交點為A,B,則( )
A.圓O1和圓O2有兩條公切線
B.直線AB的方程為x-y+1=0
C.圓O2上存在兩點P和Q使得|PQ|>|AB|
D.圓O1上的點到直線AB的最大距離為2+eq \r(2)
13.古希臘數(shù)學家阿波羅尼斯(約公元前262~公元前190年)的著作《圓錐曲線論》是古代世界光輝的科學成果,著作中有這樣一個命題:平面內(nèi)與兩定點距離的比為常數(shù)k(k>0且k≠1)的點的軌跡是圓,后人將這個圓稱為阿波羅尼斯圓.已知O(0,0),A(3,0),圓C:(x-2)2+y2=r2(r>0)上有且僅有一個點P滿足|PA|=2|PO|,則r的值為________.
14.已知圓C的圓心在x軸的正半軸上,且y軸和直線x-eq \r(3)y+2=0均與圓相切.
(1)求圓C的標準方程;
(2)設(shè)點P(0,1),若直線y=x+m與圓C相交于M,N兩點,且∠MPN=90°,求m的值.
15.過圓O:x2+y2=r2外一點P(x0,y0)作圓O的切線,切點分別為A,B,我們可以把線段AB叫做圓O的切點弦,其所在直線方程為x0x+y0y=r2.現(xiàn)過點P(1,3)作圓O:x2+y2=4的切線,切點分別為A,B,則切點弦AB所在直線的方程為________;若點Q是直線l:x-y-4=0上的動點,過點Q作圓O:x2+y2=4的切線,切點分別為A,B,則切點弦AB所在直線恒過定點________.
16.在直角坐標系xOy中,曲線y=x2+mx-2與x軸交于A,B兩點,點C的坐標為(0,1).當m變化時,解答下列問題:
(1)能否出現(xiàn)AC⊥BC的情況?說明理由;
(2)證明過A,B,C三點的圓在y軸上截得的弦長為定值.
課時過關(guān)檢測(四十九)
直線與圓、圓與圓的位置關(guān)系【解析版】
1.直線7x-24y+m=0與圓x2+y2-2x+4y=0相切,則正實數(shù)m的取值是( )
A.25eq \r(5)-55或25eq \r(5) B.25eq \r(5)+55或25eq \r(5)-55
C.25eq \r(5)-55D.25eq \r(5)+55
解析:C 圓x2+y2-2x+4y=0?(x-1)2+(y+2)2=5,圓心(1,-2),半徑r=eq \r(5),由題意可知圓心到直線的距離d=eq \f(|7×1-24×?-2?+m|,\r(72+242))=eq \r(5),即m2+110 m-100=0,解得m=-55±25eq \r(5),∵m>0,∴m=-55+25eq \r(5).故選C.
2.“點(a,b)在圓x2+y2=1外”是“直線ax+by+2=0與圓x2+y2=1相交”的( )
A.充分不必要條件B.必要不充分條件
C.充要條件D.既不充分也不必要條件
解析:B 命題p:點(a,b)在圓x2+y2=1外等價于a2+b2>1,命題q:直線ax+by+2=0與圓x2+y2=1相交等價于eq \f(2,\r(a2+b2))<1?a2+b2>4,從而有p?/ q,q?p,所以p是q的必要不充分條件.故選B.
3.已知直線l:x-2ky+1=0與圓O:x2+y2=1相交于A,B兩點,且eq \(OA,\s\up7(―→))·eq \(OB,\s\up7(―→))=-eq \f(1,2),則k=( )
A.1 B.±1
C.eq \f(\r(3),2) D.±eq \f(\r(3),2)
解析:D ∵⊙O的半徑為1,eq \(OA,\s\up7(―→))·eq \(OB,\s\up7(―→))=-eq \f(1,2),得cs∠AOB=-eq \f(1,2),∠AOB=eq \f(2,3)π,∠ABO=eq \f(π,6),∴圓心到直線AB的距離為OB·sin eq \f(π,6)=eq \f(1,2),則eq \f(1,\r(1+4k2))=eq \f(1,2),k=±eq \f(\r(3),2).故選D.
4.已知點P(6,0),點A(1,1),動點C滿足eq \(OC,\s\up7(―→))·eq \(PC,\s\up7(―→))=0(O為坐標原點),過A點的直線被動點C的軌跡曲線截得的所有弦中最短弦所在的直線方程為( )
A.y=2x-1B.y=-2x+1
C.y=eq \f(1,2)x-1D.y=-eq \f(1,2)x+1
解析:A 設(shè)C(x,y),由eq \(OC,\s\up7(―→))·eq \(PC,\s\up7(―→))=0得動點C的軌跡方程為x2+y2-6x=0,即(x-3)2+y2=9,則動點C的軌跡曲線為圓,圓心為D(3,0).又點A(1,1)在圓內(nèi),所以kAD=eq \f(1-0,1-3)=-eq \f(1,2),所以最短弦所在直線的斜率為2,所以所求直線方程為y-1=2(x-1),即y=2x-1.故選A.
5.已知圓C1:x2+y2-kx+2y=0與圓C2:x2+y2+ky-2=0的公共弦所在直線恒過點P(a,b),且點P在直線mx-ny-2=0上,則mn的取值范圍是( )
A.(-∞,1]B.eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(1,4),1))
C.eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,4),+∞))D.eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(-∞,\f(1,4)))
解析:A 由圓C1:x2+y2-kx+2y=0,圓C2:x2+y2+ky-2=0,得圓C1與圓C2的公共弦所在直線方程為k(x+y)-2y-2=0,求得定點P(1,-1),又P(1,-1)在直線mx-ny-2=0上,m+n=2,即n=2-m.∴mn=(2-m)m=-(m-1)2+1,∴mn的取值范圍是(-∞,1].故選A.
6.(多選)已知圓C:(x-1)2+(y-2)2=25,直線l:(2m+1)x+(m+1)y-7m-4=0.則以下命題正確的有( )
A.直線l恒過定點(3,1)B.直線l與圓C相切
C.直線l與圓C恒相交D.直線l與圓C相離
解析:AC 將直線l的方程整理為x+y-4+m(2x+y-7)=0,由eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x+y-4=0,,2x+y-7=0,))解得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x=3,,y=1.))則無論m為何值,直線l過定點(3,1),又定點(3,1)與圓心C(1,2)的距離為eq \r(?3-1?2+?1-2?2)=eq \r(5)<5,故直線l與圓C恒相交,故A、C正確.
7.(多選)已知圓A:x2+y2-2x-3=0,則下列說法正確的是( )
A.圓A的半徑為2
B.圓A截y軸所得的弦長為2eq \r(3)
C.圓A上的點到直線3x-4y+12=0的最小距離為1
D.圓A與圓B:x2+y2-8x-8y+23=0相離
解析:ABC 把圓A的方程x2+y2-2x-3=0化成標準方程為(x-1)2+y2=4,所以圓A的圓心坐標為(1,0),半徑為2,A正確;圓A截y軸所得的弦長為2×eq \r(4-1)=2eq \r(3),B正確;圓心(1,0)到直線3x-4y+12=0的距離為3,故圓A上的點到直線3x-4y+12=0的最小距離為3-2=1,C正確;圓B:x2+y2-8x-8y+23=0的圓心為B(4,4),半徑為3,則點A與點B之間的距離為eq \r(?4-1?2+42)=5,圓A與圓B相切,D錯誤.故選A、B、C.
8.已知直線l與圓x2+y2-2x=0相交于A,B兩點,線段AB中點為eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,2),-\f(1,2))),則|AB|=________.
解析:圓的圓心為(1,0),半徑為1,則圓心與線段中點的距離d=eq \f(\r(2),2),所以|AB|=2eq \r(r2-d2)=2eq \r(1-\f(1,2))=eq \r(2).
答案:eq \r(2)
9.直線x-eq \r(3)y=0截圓(x-2)2+y2=4所得劣弧所對的圓心角是________.
解析:畫出圖形,如圖,圓心(2,0)到直線的距離為d=eq \f(|2|,\r(12+?\r(3)?2))=1,∴sin∠AOC=eq \f(d,|OC|)=eq \f(1,2),∴∠AOC=eq \f(π,6),∴∠CAO=eq \f(π,6),∴∠ACO=π-eq \f(π,6)-eq \f(π,6)=eq \f(2π,3).
答案:eq \f(2π,3)
10.已知圓C:(x-2)2+(y-3)2=4外有一點P(4,-1),過點P作直線l.
(1)當直線l與圓C相切時,求直線l的方程;
(2)當直線l的傾斜角為135°時,求直線l被圓C所截得的弦長.
解:(1)由題意可得圓心為C(2,3),半徑為2,直線l與圓C相切,
當斜率不存在時,直線l的方程為x=4,滿足題意;
當斜率存在時,設(shè)直線l的方程為y+1=k(x-4),即kx-y-4k-1=0,
∴eq \f(|2k-3-4k-1|,\r(1+k2))=2,解得k=-eq \f(3,4),
∴直線l的方程為3x+4y-8=0,
綜上,直線l的方程為x=4或3x+4y-8=0.
(2)當直線l的傾斜角為135°時,直線l的方程為x+y-3=0,
圓心C(2,3)到直線l的距離為eq \f(|2+3-3|,\r(2))=eq \r(2),
∴弦長為2eq \r(22-?\r(2)?2)=2eq \r(2).
11.已知點P是直線kx+y+4=0(k>0)上一動點,PA是圓C:x2+y2-2y=0的一條切線,A為切點,若PA長度的最小值為2,則k的值為( )
A.3B.eq \f(\r(21),2)
C.eq \r(2)D.2
解析:D 易知點P在圓外,圓C:x2+y2-2y=0的圓心為C(0,1),半徑r=1.當PC所在直線與直線kx+y+4=0(k>0)垂直時,|PA|最?。藭r在Rt△PAC中,|PC|=eq \r(|PA|2+|AC|2)=eq \r(5),即點C到直線kx+y+4=0(k>0)的距離為eq \r(5),所以eq \f(5,\r(k2+1))=eq \r(5),解得k=±2.又k>0,所以k=2.故選D.
12.(多選)已知圓O1:x2+y2-2x-3=0和圓O2:x2+y2-2y-1=0的交點為A,B,則( )
A.圓O1和圓O2有兩條公切線
B.直線AB的方程為x-y+1=0
C.圓O2上存在兩點P和Q使得|PQ|>|AB|
D.圓O1上的點到直線AB的最大距離為2+eq \r(2)
解析:ABD 對于A,因為兩個圓相交,所以有兩條公切線,故正確;對于B,將兩圓方程作差可得-2x+2y-2=0,即得公共弦AB的方程為x-y+1=0,故B正確;對于C,直線AB經(jīng)過圓O2的圓心(0,1),所以線段AB是圓O2的直徑,故圓O2中不存在比AB長的弦,故C錯誤;對于D,圓O1的圓心坐標為(1,0),半徑為2,圓心到直線AB:x-y+1=0的距離為eq \f(|1+1|,\r(2))=eq \r(2),所以圓O1上的點到直線AB的最大距離為2+eq \r(2),D正確.故選A、B、D.
13.古希臘數(shù)學家阿波羅尼斯(約公元前262~公元前190年)的著作《圓錐曲線論》是古代世界光輝的科學成果,著作中有這樣一個命題:平面內(nèi)與兩定點距離的比為常數(shù)k(k>0且k≠1)的點的軌跡是圓,后人將這個圓稱為阿波羅尼斯圓.已知O(0,0),A(3,0),圓C:(x-2)2+y2=r2(r>0)上有且僅有一個點P滿足|PA|=2|PO|,則r的值為________.
解析:設(shè)動點P(x,y),由|PA|=2|PO|,得(x-3)2+y2=4x2+4y2,整理得(x+1)2+y2=4,又點P是圓C:(x-2)2+y2=r2(r>0)上有且僅有的一點,所以兩圓相切.圓(x+1)2+y2=4的圓心坐標為(-1,0),半徑為2,圓C:(x-2)2+y2=r2(r>0)的圓心坐標為(2,0),半徑為r,兩圓的圓心距為3,當兩圓外切時,r+2=3,得r=1;當兩圓內(nèi)切時,|r-2|=3,r>0,得r=5.
答案:1或5
14.已知圓C的圓心在x軸的正半軸上,且y軸和直線x-eq \r(3)y+2=0均與圓相切.
(1)求圓C的標準方程;
(2)設(shè)點P(0,1),若直線y=x+m與圓C相交于M,N兩點,且∠MPN=90°,求m的值.
解:(1)設(shè)圓心(a,0),a>0,∴圓的半徑為r=a,∴eq \f(|a+2|,2)=a,解得a=2.
∴圓C的標準方程為(x-2)2+y2=4.
(2)設(shè)M(x1,y1),N(x2,y2).
由eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(y=x+m,,?x-2?2+y2=4,))消去y得2x2+2(m-2)x+m2=0,∵直線與圓有兩個交點,
∴Δ=4(m-2)2-8m2>0,解得-2-2eq \r(2)<m<-2+2eq \r(2),
且eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x1+x2=2-m,,x1·x2=\f(m2,2),))∴eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(y1+y2=2+m,,y1·y2=\f(m2,2)+2m,))又eq \(PM,\s\up7(―→))·eq \(PN,\s\up7(―→))=0,
∴(x1,y1-1)·(x2,y2-1)=x1x2+y1y2-(y1+y2)+1=0,
整理得m2+m-1=0,解得m=eq \f(-1-\r(5),2)或m=eq \f(-1+\r(5),2).
15.過圓O:x2+y2=r2外一點P(x0,y0)作圓O的切線,切點分別為A,B,我們可以把線段AB叫做圓O的切點弦,其所在直線方程為x0x+y0y=r2.現(xiàn)過點P(1,3)作圓O:x2+y2=4的切線,切點分別為A,B,則切點弦AB所在直線的方程為________;若點Q是直線l:x-y-4=0上的動點,過點Q作圓O:x2+y2=4的切線,切點分別為A,B,則切點弦AB所在直線恒過定點________.
解析:根據(jù)題意,圓O:x2+y2=4中,由r2=4,點P(1,3)在圓O外,過點P(1,3)作圓O:x2+y2=4的切線,切點分別為A,B,則切點弦AB所在直線的方程為x+3y-4=0.設(shè)Q的坐標為(m,n),則m-n-4=0,即m=n+4,過點Q作圓O:x2+y2=4的切線,切點分別為A,B,則切點弦AB所在直線方程為mx+ny-4=0,又由m=n+4,則直線AB的方程變形可得n(x+y)+4x-4=0,則有eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x+y=0,,4x-4=0,))解得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x=1,,y=-1,))則直線AB恒過定點(1,-1).
答案:x+3y-4=0 (1,-1)
16.在直角坐標系xOy中,曲線y=x2+mx-2與x軸交于A,B兩點,點C的坐標為(0,1).當m變化時,解答下列問題:
(1)能否出現(xiàn)AC⊥BC的情況?說明理由;
(2)證明過A,B,C三點的圓在y軸上截得的弦長為定值.
解:(1)不能出現(xiàn)AC⊥BC的情況,理由如下:
設(shè)A(x1,0),B(x2,0),則x1,x2滿足x2+mx-2=0,所以x1x2=-2.
又點C的坐標為(0,1),故AC的斜率與BC的斜率之積為eq \f(-1,x1)·eq \f(-1,x2)=-eq \f(1,2),所以不能出現(xiàn)AC⊥BC的情況.
(2)證明:BC的中點坐標為eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(x2,2),\f(1,2))),可得BC的中垂線方程為y-eq \f(1,2)=x2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(x2,2))).
由(1)可得x1+x2=-m,所以AB的中垂線方程為x=-eq \f(m,2).
聯(lián)立eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x=-\f(m,2),,y-\f(1,2)=x2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(x2,2))),))
又xeq \\al(2,2)+mx2-2=0,可得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x=-\f(m,2),,y=-\f(1,2).))
所以過A,B,C三點的圓的圓心坐標為eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(m,2),-\f(1,2))),半徑r=eq \f(\r(m2+9),2).
故圓在y軸上截得的弦長為2 eq \r(r2-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(m,2)))2)=3,即過A,B,C三點的圓在y軸上截得的弦長為定值.

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