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第30课时 直线与圆的位置关系
(68分)
一、选择题(每题5分,共25分)
1.⊙O的半径为7 cm,圆心O到直线l的距离为8 cm,则直线l与⊙O的位置关系是 ( D )
A.相交 B.内含
C.相切 D.相离
2.[2017·自贡]如图30-1,AB是⊙O的直径,PA切⊙O于点A,PO交⊙O于点C,连结BC,若∠P=40°,则∠B等于 ( B )
A.20° B.25° C.30° D.40°
图30-1 第2题答图
【解析】 ∵PA切⊙O于点A,∴∠PAB=90°,∵∠P=40°,∴∠POA=90°-40°=50°,∵OC=OB,∴∠B=∠BCO=25°.
3.如图30-2,在△ABC中,AB=5,BC=3,AC=4,以点C为圆心的圆与AB相切,则⊙C的半径为( B )
图30-2
A.2.3 B.2.4 C.2.5 D.2.6
4.[2016·湖州]如图30-3,⊙O是Rt△ABC的外接圆,∠ACB=90°,∠A=25°,过点C作⊙O的切线,交AB的延长线于点D,则∠D的度数是 ( B )
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A.25° B.40°
C.50° D.65°
图30-3 第4题答图
【解析】 如答图,连结OC,∵⊙O是Rt△ABC的外接圆,∠ACB=90°,∴AB是直径,∵∠A=25°,∴∠BOC=2∠A=50°,∵CD是⊙O的切线,∴OC⊥CD,∴∠D=90°-∠BOC=40°.故选B.
5.[2017·泰安]如图30-4,圆内接四边形ABCD的边AB过圆心O,过点C的切线与边AD所在直线垂直于点M,若∠ABC=55°,则∠ACD等于( A )
A.20° B.35°
C.40° D.55°
图30-4 第5题答图
【解析】 如答图,连结OC,∵CM 为⊙O的切线,∴OC⊥MC,∵AM⊥MC,∴AM∥OC.∴∠MAB=∠COB,∠MAC=∠OCA.∵OB=OC,∴∠OCB=∠OBC=55°,∴∠MAB=∠COB=180°-2×55°=70°,∵OA=OC,∴∠OAC=∠OCA=∠MAC,∴∠MAC=∠MAB=35°.∵∠ADC+∠ABC=180°,∴∠ADC=180°-∠ABC=180°-55°=125°,∴∠ACD=180°-∠ADC-∠MAC=180°-125°-35°=20°.
二、填空题(每题5分,共25分)
图30-5
6.[2016·哈尔滨]如图30-5,AB为⊙O的直径,直线l与⊙O相切于点C,AD⊥l,垂足为D,AD交⊙O于点E,连结OC,BE,OC交BE于点F.若AE=6,OA
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=5,则线段DC的长为__4__.
【解析】 ∵AB为⊙O的直径,∴∠AEB=90°,∵AD⊥l,∴BE∥CD,
∵CD为切线,∴OC⊥CD,∴OC⊥BE,∴四边形CDEF为矩形,∴CD=EF,在Rt△ABE中,BE===8,∵OF⊥BE,∴BF=EF=4,∴CD=4.
7.如图30-6是一个古代车轮的碎片,小明为求其外圆半径,连结外圆上的两点A,B,并使AB与车轮内圆相切于点D,过点D作CD⊥AB交外圆于点C,测得CD=10 cm,AB=60 cm,则这个外圆半径为__50__cm.
图30-6 第7题答图
【解析】 如答图,设点O为外圆的圆心,连结OA和OC.∵AB切内圆于点D,CD⊥AB,∴点D在OC上,∵CD=10 cm,AB=60 cm,∴设外圆的半径为r,则OD=(r-10)cm,AD=30 cm.根据题意,得r2=(r-10)2+302,解得r=50 cm.
8.如图30-7,在矩形ABCD中,AB=8,AD=12,过A,D两点的⊙O与BC边相切于点E,则⊙O的半径为__6.25__.
图30-7 第8题答图
【解析】 如答图,连结OE,并反向延长交AD于点F,连结OA.
∵BC是⊙O的切线,
∴OE⊥BC,∴∠OEC=90°,
∵四边形ABCD是矩形,∴∠C=∠D=90°,
∴四边形CDFE是矩形,
∴EF=CD=AB=8,OF⊥AD,
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∴AF=AD=×12=6,
设⊙O的半径为r,则OF=EF-OE=8-r,
在Rt△OAF中,OF2+AF2=OA2,则(8-r)2+62=r2,解得r=6.25,
∴⊙O的半径为6.25.
9.[2017·枣庄]如图30-8,在▱ABCD中,AB为⊙O的直径,⊙O与DC相切于点E,与AD相交于点F,已知AB=12,∠C=60°,则的长为__π__.
图30-8 第9题答图
【解析】 如答图,连结OE,OF,
∵CD是⊙O的切线,
∴OE⊥CD,∴∠OED=90°,
∵四边形ABCD是平行四边形,∠C=60°,∴∠A=∠C=60°,∠D=120°,
∵OA=OF,∴∠A=∠OFA=60°,∴∠DFO=120°,
∴∠EOF=360°-∠D-∠DFO-∠DEO=30°,
=×6=π.
10.[2017·湖州]如图30-9,已知∠AOB=30°,在射线OA上取点O1,以O1为圆心的圆与OB相切;在射线O1A上取点O2,以O2为圆心,O2O1为半径的圆与OB相切;在射线O2A上取点O3,以O3为圆心,O3O2为半径的圆与OB相切;…;在射线O9A上取点O10,以O10为圆心,O10O9为半径的圆与OB相切.若⊙O1的半径为1,则⊙O10的半径长是__29__.
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图30-9 第10题答图
【解析】 如答图,作O1C,O2D,O3E分别垂直于OB,∵∠AOB=30°,
∴OO1=2CO1,OO2=2DO2,OO3=2EO3,
∵O1O2=DO2,O2O3=EO3,
∴圆的半径呈2倍递增,
∴⊙On的半径为2n-1 CO1,∵⊙O1的半径为1,
∴⊙O10的半径长=29.
三、解答题(共18分)
11.(8分)[2017·济宁]如图30-10,已知⊙O的直径AB=10,弦AC=8,D是的中点,过点D作DE⊥AC交AC的延长线于点E.
(1)求证:DE是⊙O的切线;
(2)求AE的长.
图30-10 第11题答图
【解析】 (1)如答图,连结OD,先证明OD∥AE,即可得出OD⊥DE,所以DE是⊙O的切线;
(2)过点O作OF⊥AC,根据垂径定理得出AF的长,再证明四边形OFED是矩形,求出FE的长,由此可得AE的长.
解:(1)证明:如答图,连结OD,
∵D是的中点,∴=,∴∠BOD=∠BAE,
∴OD∥AE,∵DE⊥AC,∴∠ODE=∠AED=90°,
∴OD⊥DE,∴DE是⊙O的切线;
(2)如答图,过点O作OF⊥AC于点F,
∵AC=8,∴AF=CF=AC=4.
∵∠OFE=∠DEF=∠ODE=90°,
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∴四边形OFED是矩形,
∴FE=OD=AB.∵AB=10,
∴FE=5,∴AE=AF+FE=4+5=9.
12.(10分)[2017·黄冈]已知:如图30-11,MN为⊙O的直径,ME是⊙O的弦,MD垂直于过点E的直线DE,垂足为D,且ME平分∠DMN.
求证:(1)DE是⊙O的切线;
(2)ME2=MD·MN.
图30-11 第12题答图
【解析】 (1)要证DE是⊙O的切线,只需证明OE⊥DE.已知DM⊥DE,设法证出MD∥OE即可;
(2)要证ME2=MD·MN,只需证明△DME∽△EMN.由题意可知∠OME=∠DME,故考虑连结EN.
证明:(1)∵OM=OE,∴∠OME=∠OEM.
∵ME平分∠DMN,∴∠OME=∠DME.
∴∠OEM=∠DME,∴MD∥OE,
∵MD⊥DE,∴OE⊥DE.
又∵OE为⊙O的半径,∴DE是⊙O的切线;
(2)如答图,连结EN.∵MN为⊙O的直径,
∴∠MEN=90°.∴∠MEN=∠MDE=90°.
又∵∠NME=∠DME,∴△DME∽△EMN.
∴ =,∴ME2=MD·MN
(20分)
13.(10分)[2016·衢州]如图30-12,AB为⊙O的直径,弦CD⊥AB,垂足为P,直线BF与AD的延长线交于点F,且∠AFB=∠ABC.
(1)求证:直线BF是⊙O的切线;
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(2)若CD=2,OP=1,求线段BF的长.
图30-12 第13题答图
解:(1)证明:∵∠AFB=∠ABC,∠ABC=∠ADC,
∴∠AFB=∠ADC,∴CD∥BF,
∵CD⊥AB,∴AB⊥BF,∴直线BF是⊙O的切线;
(2)如答图,连结OD.∵CD⊥AB,
∴PD=CD=,∵OP=1,∴OD=2,
∵CD∥BF,∴△APD∽△ABF,
∴=,∴=,∴BF=.
14.(10分)如图30-13,AB是⊙O的直径,AM和BN是它的两条切线,DE切⊙O于点E,交AM于点D,交BN于点C,连结OD,OC,BE.
(1)求证:OD∥BE;
(2)如果OD=6 cm,OC=8 cm,求CD的长.
图30-13 第14题答图
【解析】 (1)如答图,首先连结OE,由AM和DE是它的两条切线,易得∠ADO=∠EDO,∠DAO=∠DEO=90°,由切线长定理,可得∠AOD=∠EOD= ∠AOE,∠AOD=∠ABE,根据同位角相等,两直线平行,即可证得OD∥BE;
(2)由(1),易证得∠EOD+∠EOC=90°,然后利用勾股定理,即可求得CD
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的长.
解:(1)证明:如答图,连结OE.
∵AM,DE是⊙O的切线,OA,OE是⊙O的半径,
∴∠DAO=∠DEO=90°,∠ADO=∠EDO,
∴∠AOD=∠EOD=∠AOE,
∵∠ABE=∠AOE,∴∠AOD=∠ABE,
∴OD∥BE;
(2)由(1),得∠AOD=∠EOD=∠AOE,
同理,有∠BOC=∠EOC=∠BOE,
∵∠AOD+∠EOD+∠BOC+∠EOC=180°,
∴∠EOD+∠EOC=90°,∴△DOC是直角三角形,
∴CD===10(cm).
(12分)
15.(12分)[2016·丽水]如图30-14,AB是以BC为直径的半圆O的切线,D为半圆上一点,AD=AB,AD,BC的延长线相交于点E.
(1)求证:AD是半圆O的切线;
(2)连结CD,求证:∠A=2∠CDE;
(3)若∠CDE=27°,OB=2,求的长.
图30-14 第15题答图
解:(1)证明:如答图,连结OD,BD,
∵AB是半圆O的切线,
∴AB⊥BC,即∠ABO=90°,
∵AB=AD,∴∠ABD=∠ADB,
∵OB=OD,∴∠DBO=∠BDO,
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∴∠ABD+∠DBO=∠ADB+∠BDO,
∴∠ADO=∠ABO=90°,∴AD是半圆O的切线;
(2)证明:由(1)知,∠ADO=∠ABO=90°,
∴∠A=360°-∠ADO-∠ABO-∠BOD=180°-∠BOD=∠DOC,
∵AD是半圆O的切线,
∴∠ODE=90°,∴∠ODC+∠CDE=90°,
∵BC是半圆O的直径,
∴∠ODC+∠BDO=90°,∴∠BDO=∠CDE,
∵∠BDO=∠OBD,∴∠DOC=2∠BDO,
∴∠DOC=2∠CDE,∴∠A=2∠CDE;
(3)∵∠CDE=27°,∴∠DOC=2∠CDE=54°,
∴∠BOD=180°-54°=126°,
∵OB=2,∴==π.
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