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限时规范训练十五 直线与圆
一、选择题(本题共12小题,每小题5分,共60分)
1.(2017·山东省实验中学二诊)设a,b,c分别是△ABC中角A,B,C所对的边,则直线sin A·x+ay-c=0与bx-sin B·y+sin C=0的位置关系是( )
A.平行 B.重合
C.垂直 D.相交但不垂直
解析:选C.由题意可得直线sin A·x+ay-c=0的斜率k1=-,bx-sin B·y+sin C=0的斜率k2=,故k1k2=-·=-1,则直线sin A·x+ay-c=0与直线bx-sin B·y+sin C=0垂直,故选C.
2.一条光线从点(-2,-3)射出,经y轴反射后与圆(x+3)2+(y-2)2=1相切,则反射光线所在直线的斜率为( )
A.-或- B.-或-
C.-或- D.-或-
解析:选D.点(-2,-3)关于y轴的对称点为(2,-3),故可设反射光线所在直线的方程为y+3=k(x-2),∵反射光线与圆(x+3)2+(y-2)2=1相切,∴圆心(-3,2)到直线的距离d==1,化简得12k2+25k+12=0,解得k=-或-.
3.已知点M是直线3x+4y-2=0上的动点,点N为圆(x+1)2+(y+1)2=1上的动点,则|MN|的最小值是( )
A. B.1
C. D.
解析:选C.圆心(-1,-1)到点M的距离的最小值为点(-1,-1)到直线的距离d==,故点N到点M的距离的最小值为d-1=.
4.两个圆C1:x2+y2+2x+2y-2=0,C2:x2+y2-4x-2y+1=0的公切线的条数为( )
A.1条 B.2条
C.3条 D.4条
解析:选B.C1:(x+1)2+(y+1)2=4,C2:(x-2)2+(y-1)2=4.圆心距d=|C1C2|==.
|r1-r2|<d<r1+r2,∴两圆C1与C2相交,有两条公切线,故选B.
5.圆C:x2+y2-4x+8y-5=0被抛物线y2=4x的准线截得的弦长为( )
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A.6 B.8
C.10 D.12
解析:选B.依题意,圆的标准方程为(x-2)2+(y+4)2=25,圆心为(2,-4),半径为5,抛物线y2=4x的准线为x=-1,故弦长为2=8,故选B.
6.(2017·吉林长春三模)直线kx-3y+3=0与圆(x-1)2+(y-3)2=10相交所得弦长的最小值为( )
A.2 B.
C.2 D.
解析:选A.由题意易知直线kx-3y+3=0恒过圆内的定点(0,1),则圆心(1,3)到定点(0,1)的距离为,当圆心到直线kx-3y+3=0的距离最大时(即圆心(1,3)到定点(0,1)的距离),所得弦长最小,因此最短弦长为2×=2.故选A.
7.若两直线l1:3x+4y+a=0与l2:3x+4y+b=0都与圆x2+y2+2x+4y+1=0相切,则|a-b|=( )
A. B.2
C.10 D.20
解析:选D.由题意知直线l1与l2平行,且它们间的距离等于d=;又直线l1,l2均与题中的圆相切,因此它们间的距离等于该圆的直径4,即有=4,即|a-b|=20,故选D.
8.(2017·山东潍坊模拟)圆C:(x-1)2+y2=25,过点P(2,-1)作圆的所有弦中,以最长弦和最短弦为对角线的四边形的面积是( )
A.10 B.9
C.10 D.9
解析:选C.因为圆的方程为(x-1)2+y2=25,所以圆心坐标为C(1,0),半径r=5,因为P(2,-1)是该圆内一点,所以经过P点的直径是圆的最长弦,且最短的弦是与该直径垂直的弦.因为|PC|==,所以与PC垂直的弦长为2=2.因此所求四边形的面积S=×10×2=10.
9.已知P(x,y)是直线kx+y+4=0(k>0)上一动点,PA是圆C:x2+y2-2y=0的一条切线,A是切点,若线段PA长度最小值为2,则k的值为( )
A.3 B.
C.2 D.2
解析:选D.圆C:x2+(y-1)2=1,圆心C(0,1),半径r=1,圆心到直线的最小距离d=
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=,解得k=2或k=-2(舍去),故选D.
10.(2017·河北石家庄二检)若圆(x-5)2+(y-1)2=r2(r>0)上有且仅有两点到直线4x+3y+2=0的距离等于1,则实数r的取值范围为( )
A.[4,6] B.(4,6)
C.[5,7] D.(5,7)
解析:选B.因为圆心(5,1)到直线4x+3y+2=0的距离为=5,又圆上有且仅有两点到直线4x+3y+2=0的距离为1,则4<r<6,故选B.
11.若曲线C1:x2+y2-2x=0与曲线C2:x(y-mx-m)=0有三个不同的公共点,则实数m的取值范围是( )
A.(0,) B.(-,0)∪(0,)
C. D.∪
解析:选D.由x(y-mx-m)=0可知x=0,y=m(x+1),当直线y=m(x+1)与圆x2+y2-2x=0相切时,m=±,当m=0时,只有两个公共点,因此m∈∪,故选D.
12.已知两点M(-1,0),N(1,0),若直线y=k(x-2)上存在点P,使得PM⊥PN,则实数k的取值范围是( )
A.∪ B.∪
C. D.[-5,5]
解析:选B.因为直线y=k(x-2)上存在点P,使PM⊥PN,即以MN为直径的圆x2+y2=1与y=k(x-2)相交或相切,即≤1且k≠0,解得k∈∪.
二、填空题(本题共4小题,每小题5分,共20分)
13.圆心在直线x=2上的圆与y轴交于A(0,-4),B(0,-2)两点,则该圆的标准方程是________.
解析:根据题意,设圆的方程为(x-2)2+(y-a)2=r2,则
解得所以所求圆的方程为(x-2)2+(y+3)2=5.
答案:(x-2)2+(y+3)2=5
14.与直线x-y-4=0和圆A:x2+y2+2x-2y=0都相切的半径最小的圆的标准方程是________.
解析:如图,易知所求圆C的圆心在直线y=-x上,故设其坐标为C(c,-c)半径为r,又其直径为圆A的圆心A(-1,1)到直线x-y
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-4=0的距离减去圆A的半径,即
2r=-=2⇒r=,
即圆心C到直线x-y-4=0的距离等于,
故有=⇒c=3或c=1,
当c=3时圆C在直线x-y-4=0下方,不符合题意,故所求圆的方程为(x-1)2+(y+1)2=2.
答案:(x-1)2+(y+1)2=2
15.(2017·山东威海模拟)抛物线y2=12x的焦点为F,点P为抛物线上的动点,点M为其准线上的动点,当△FPM为等边三角形时,△FPM的外接圆的方程为________.
解析:据题意知,△PMF为等边三角形,PF=PM,
∴PM⊥抛物线的准线,F(3,0).
设M(-3,m),则P(9,m),等边三角形边长为MP=2MA=2×6=12,如图.在直角△APF中,PF=12,FQ=FA=×=×=4,外心Q的坐标为(3,±4),则△FPM的外接圆的半径为FQ=4.
∴△FPM的外接圆的方程为(x-3)2+(y±4)2=48.
答案:(x-3)2+(y±4)2=48
16.(2017·山东青岛模拟)在平面直角坐标系xOy中,圆C的方程为x2+y2-8x+15=0,若直线y=kx-2上至少存在一点,使得以该点为圆心,1为半径的圆与圆C有公共点,则k的最大值是________.
解析:圆C:(x-4)2+y2=1,如图,直线y=kx-2上至少存在一点,使得以该点为圆心,1为半径的圆与圆C有公共点,只需保证圆心C到y=kx-2的距离小于等于2即可,
∴≤2⇒0≤k≤.
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∴kmax=.
答案:
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