2024高考总复习优化设计二轮用书数学(适用于新高考新教材)考点突破练与专题检测考点突破练11 直线与圆含答案.docx
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1、2024高考总复习优化设计二轮用书数学(适用于新高考新教材)考点突破练与专题检测考点突破练11直线与圆考点突破练11直线与圆一、必备知识夯实练1.(2023浙江温州三模)已知直线l1:x+y=0,l2:ax+by+1=0,若l1l2,则a+b=()A.-1B.0C.1D.22.(2023河北张家口二模)已知点P(x0,y0)为圆C:x2+y2=2上的动点,则直线l:x0x-y0y=2与圆C的位置关系为()A.相交B.相离C.相切D.相切或相交3.(2023广东梅州二模)若直线l:mx+ny+m=0将圆C:(x-2)2+y2=4分成弧长之比为21的两部分,则直线的斜率为()A.52B.255C.
2、22D.244.(2023全国乙,文11)已知x,y满足x2+y2-4x-2y-4=0,则x-y的最大值是()A.1+322B.4C.1+32D.75.(2023山东潍坊模拟)若点M是圆C:x2+y2-4x=0上的任一点,直线l:x+y+2=0与x轴、y轴分别相交于A,B两点,则MAB的最小值为()A.12B.4C.3D.66.(2023山东济宁二模)在平面直角坐标系中,过点P(3,0)作圆O:(x-1)2+(y-23)2=4的两条切线,切点分别为A,B,则直线AB的方程为()A.x-3y+3=0B.x+3y+3=0C.3x-y+3=0D.3x+y+3=07.(多选题)(2023广东惠州模拟)
3、已知直线l:kx-y-k=0与圆M:x2+y2-4x-2y+1=0,则下列说法正确的是()A.直线l恒过定点(1,0)B.圆M的圆心坐标为(2,1)C.存在实数k,使得直线l与圆M相切D.若k=1,直线l被圆M截得的弦长为28.(2023新高考,6)过(0,-2)与圆x2+y2-4x-1=0相切的两条直线的夹角为,则sin =()A.1B.154C.104D.649.(2023福建莆田模拟)写出一个被直线x-y=0平分且与直线x+y=0相切的圆的方程: .10.(2023江苏南京师大附中一模)过点P(3,-2)且与圆C:x2+y2-2x-4y+1=0相切的直线方程为.二、关键能力提升练11.(
4、2023广东深圳中学模拟)若圆(x-a)2+(y-3)2=20上有四个点到直线2x-y+1=0的距离为5,则实数a的取值范围是()A.(-,-132)(172,+)B.(-132,172)C.(-,-32)(72,+)D.(-32,72)12.(2023四川德阳模拟)唐代诗人李颀的诗古从军行开头两句是“白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河”.诗中隐含着一个有趣的数学问题“将军饮马”问题,即将军在观望烽火之后从山脚下某处出发,先到河边饮马后再回军营,怎样走才能使总路程最短?在平面直角坐标系中,设军营所在区域为x2+y21,若将军从点P(-1,-2)处出发,河岸线对应的直线方程为x+y=2,并假定将军只
5、要到达军营所在区域即回到军营,则“将军饮马”问题中的最短总路程为()A.6B.5C.4D.313.(多选题)已知圆C:x2+y2-4y+3=0,一条光线从点P(2,1)射出经x轴反射,则下列结论正确的是()A.圆C关于x轴对称的圆的方程为x2+y2+4y+3=0B.若反射光线平分圆C的周长,则入射光线所在直线方程为3x-2y-4=0C.若反射光线与圆C相切于点A,与x轴相交于点B,则|PB|+|BA|=2D.若反射光线与圆C交于M,N两点,则CNM面积的最大值为1214.(多选题)(2023浙江杭州、宁波4月联考)已知圆O:x2+y2=1,P是直线l:x-y+2=0上一点,过点P作圆O的两条切
6、线,切点分别为M,N,则()A.直线MN经过定点B.|MN|的最小值为2C.点(2,0)到直线MN的距离的最大值为52D.MPN是锐角15.(2023河南商丘模拟)已知圆C1:x2+(y-2)2=5,圆C2过点(2,-1)且与圆C1相切于点(2,1),则圆C2的方程为.16.(2023山东淄博一模)在平面直角坐标系中,已知点P(3,1),直线y=kx+b与圆x2+y2=10交于M,N两点,若PMN为正三角形,则实数b=.三、核心素养创新练17.(2023河北邯郸一模)已知点A(0,0),B(6,0),符合点A,B到直线l的距离分别为1,3的直线方程为.(写出一条即可)18.(2023广东深圳一
7、模)设a0,A(2a,0),B(0,2),O为坐标原点,则以OA为弦,且与AB相切于点A的圆的标准方程为;若该圆与以OB为直径的圆相交于第一象限内的点P,则点P横坐标x的最大值为.考点突破练11直线与圆1.B解析 因为直线l1:x+y=0,l2:ax+by+1=0,且l1l2,则1a+1b=0,所以a+b=0.2.C解析 由题意可得x02+y02=2,则圆心C到直线l的距离d=2x02+y02=22=2,所以直线和圆相切.3.D解析 如图,令直线l与圆C交于点A,B,依题意,ACB=120,而圆C的圆心C(2,0),半径r=2,ABC=30,因此点C到直线l的距离d=rsin 30=1,于是d
8、=|3m|m2+n2=1,整理得n=22m,所以直线l的斜率k=-mn=24.4.C解析 (方法一)由x2+y2-4x-2y-4=0,得(x-2)2+(y-1)2=9,该方程表示圆心为(2,1),半径为3的圆.设x-y=u,则x-y-u=0,且由题意知直线x-y-u=0与圆(x-2)2+(y-1)2=9有公共点,则|1-u|23,解得1-32u1+32,所以x-y的最大值为1+32.(方法二)由x2+y2-4x-2y-4=0,得(x-2)2+(y-1)2=9,令x=2+3cos,y=1+3sin,02,所以x-y=1+3cos -3sin =1+32cos(+4),当cos(+4)=1时,x-
9、y的最大值为1+32.故选C.5.A解析 如图,直线l的斜率为-1,倾斜角为34,故OAB=4.圆C的标准方程为(x-2)2+y2=4,圆心为C(2,0),半径为r=2.易知直线l交x轴于点A(-2,0),所以|AC|=4.由图可知,当直线AM与圆C相切,且切点位于x轴下方时,MAB取最小值.由圆的几何性质可知CMAM,且|CM|=2=12|AC|,则CAM=6.故MABOAB-6=4-6=12.6.A解析 圆O:(x-1)2+(y-23)2=4的圆心为O(1,23),半径为2,PO的中点坐标为N(2,3),|PO|=(3-1)2+(23-0)2=4,则以N为圆心,PO为直径的圆的方程为(x-
10、2)2+(y-3)2=4.因为过点P(3,0)作圆O:(x-1)2+(y-23)2=4的两条切线,切点分别为A,B,所以AB是两圆的公共弦,将两圆的方程相减可得公共弦AB所在直线的方程为x-3y+3=0.7.AB解析 直线l:kx-y-k=0变形为y=k(x-1),故直线l恒过定点(1,0),故A正确;圆M:x2+y2-4x-2y+1=0变形为(x-2)2+(y-1)2=4,圆心坐标为(2,1),故B正确;令圆心(2,1)到直线l:kx-y-k=0的距离|2k-1-k|1+k2=2,整理得3k2+2k+3=0,由=4-36=-320可得,方程无解,故不存在实数k,使得直线l与圆M相切,故C错误
11、;若k=1,则直线l的方程为x-y-1=0,圆心(2,1)在直线l:x-y-1=0上,故直线l被圆M截得的弦长为直径4,故D错误.故选AB.8.B解析 由x2+y2-4x-1=0,得(x-2)2+y2=5,故圆心C(2,0),半径R=5.过点D(0,-2)作圆的切线,与圆的两个切点为A,B,连接AC,BC,CD,AB,则ABCD,CAD=CBD=2,ADC=BDC=2,由几何知识得,|BC|=|AC|=5,|CD|=(0-2)2+(-2-0)2=22.由勾股定理得,|AD|=|BD|=|CD|2-R2=3.cos2=|BD|CD|=322=64,sin2=|BC|CD|=522=104,sin
12、 =2sin2cos2=210464=154.故选B.9.(x-1)2+(y-1)2=2(答案不唯一)解析 由题意可知,圆心过直线x-y=0,不妨设圆心坐标为(1,1),半径为r.又因为圆心(1,1)到直线x+y=0的距离d=|1+1|12+12=2=r,所以(x-1)2+(y-1)2=2符合题意.10.x=3或3x+4y-1=0解析 将圆C方程化为圆的标准方程(x-1)2+(y-2)2=4,得圆心C(1,2),半径为r=2.当过点P(3,-2)的直线斜率不存在时,直线方程为x=3,是圆C的切线,满足题意;当过点P(3,-2)的直线斜率存在时,可设直线方程为y+2=k(x-3),即kx-y-3
13、k-2=0,利用圆心到直线的距离等于半径得|2k+4|k2+1=2,解得k=-34,即此直线方程为3x+4y-1=0.综上,满足题意的直线方程为x=3或3x+4y-1=0.11.D解析 因为圆的方程为(x-a)2+(y-3)2=20,所以圆心为(a,3),半径为25.又圆(x-a)2+(y-3)2=20上有四个点到直线2x-y+1=0的距离为5,所以圆心到直线2x-y+1=0的距离d5,所以|2a-2|55,即|2a-2|5,得-32a72.12. C解析 如图,设点P关于直线x+y=2的对称点为Q(x,y),则x-12+y-22=2,y+2x+1=1,解得x=4,y=3,即Q(4,3),所以
14、|OQ|=42+32=5,则“将军饮马”问题中的最短总路程为|OQ|-1=5-1=4.13.ABD解析 对于A,由圆C方程可得x2+(y-2)2=1,故圆心C(0,2),半径r=1,圆C关于x轴对称的圆的圆心为C(0,-2),半径为1,所求圆的方程为x2+(y+2)2=1,即x2+y2+4y+3=0,故A正确;对于B,反射光线平分圆C的周长,反射光线经过圆心C(0,2),入射光线所在直线经过点C(0,-2),kCP=1+22=32,入射光线所在直线方程为y+2=32x,即3x-2y-4=0,故B正确;对于C,反射光线经过点P(2,1)关于x轴的对称点P(2,-1),|PB|+|BA|=|PB|
15、+|BA|=|PA|,又|PA|=|PC|2-1=23,|PB|+|BA|=23,故C错误;对于D,设CMN=(02),则圆心C(0,2)到直线MN的距离d=sin ,|MN|=21-sin2=2cos ,SCNM=12|MN|d=sin cos =12sin 2,则当=4时,(SCNM)max=12,故D正确.故选ABD.14.AB解析 设P(x0,x0+2),则以OP为直径的圆的方程为(x-x02)2+(y-x0+22)2=x02+(x0+2)24,化简得x2-x0x-(x0+2)y+y2=0,与x2+y2=1联立,可得MN所在直线方程为x0x+(x0+2)y=1,即x0(x+y)+2y-
16、1=0,故可知直线MN恒过定点(-12,12),故A正确;点O到过定点(-12,12)的直线MN距离的最大值为(-12-0)2+(12-0)2=22,|MN|min=21-222=2,故|MN|的最小值为2,故B正确;当点(2,0)与定点(-12,12)的连线与直线MN垂直时,此时点(2,0)到直线MN的距离最大,且最大值为(-12-2)2+(12-0)2=262,故C错误;圆心O到直线l的距离为22=2,由于MPN=2MPO,在直角三角形OPM中,sinMPO=|OM|OP|=1|OP|,当点P运动到满足OPl时,此时|OP|最小,MPO最大,此时sinMPO=22,MPO=45,MPN=9
17、0,故D错误.故选AB.15.(x-4)2+y2=5解析 如图,过点(0,2)和(2,1)的直线方程为x+2y-4=0,以点(2,-1)和点(2,1)为端点的线段的垂直平分线的方程为y=0.由x+2y-4=0,y=0,得C2(4,0),则圆C2的半径r=22+12=5,所以圆C2的方程为(x-4)2+y2=5.16.-5解析 由题意可知点P(3,1)在圆上,如图.设MN的中点为H,连接PH,因为PMN为正三角形,所以PH过点O,且PHMN,则直线MN的斜率k=-1kOP=-3,y=kx+b即为y=-3x+b.因为PMN为正三角形,所以点O为PMN的中心,由中心及重心性质知,|OH|=|OP|2
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