内容正文:
第二十四章 圆(B卷·培优卷)
考试时间:120分钟,满分:120分
一、选择题:共10题,每题3分,共30分。
1.(本题3分)下列说法中正确的个数有( )
①相等的圆心角所对的弧相等;
②平分弦的直径一定垂直于弦;
③圆是轴对称图形,每一条直径都是对称轴;
④直径是弦;
⑤长度相等的弧是等弧.
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
2.(本题3分)如图,中,是切线,切点是,直线交于、,,则的度数是( )
A. B. C. D.
3.(本题3分)如图,圆锥的侧面积为,底面圆半径为3,则该圆锥的高为( )
A.3 B.4 C.5 D.15
4.(本题3分)如图,四边形内接于,为直径,,连接,若,则的度数为( )
A.50° B.65° C.75° D.130°
5.(本题3分)如图,是等边的外接圆,点是弧上的点,且,则的度数为( )
A. B. C. D.
6.(本题3分)已知⊙O的直径CD=10cm,AB是⊙O的弦,AB=8cm,且AB⊥CD,垂足为M,则AC的长为( )
A.2cm B.4 cm C.2cm或4cm D.2cm或4cm
7.(本题3分)如图,在中,,,则的度数等于( )
A. B. C. D.
8.(本题3分)如图,在矩形ABCD中,AB=8,AD=12,经过A,D两点的⊙O与边BC相切于点E,则⊙O的半径为( )
A.4 B. C.5 D.
9.(本题3分)如图,一根5m长的绳子,一端拴在围墙墙角的柱子上,另一端拴着一只小羊A(羊只能在草地上活动),那么小羊A在草地上的最大活动区域面积是( )
A.πm2 B.πm2 C.πm2 D.πm2
10.(本题3分)如图,AB为⊙O的直径,C为⊙O上一点,其中AB=4,∠AOC=120°,P为⊙O上的动点,连AP,取AP中点Q,连CQ,则线段CQ的最大值为( )
A.3 B.1+ C.1+3 D.1+
二、填空题(共18分)
11.(本题3分)用一个圆心角为216°、半径为15cm的扇形纸片围成一个圆锥的侧面,这个圆锥的底面圆半径为 cm.
12.(本题3分)如图,为的外接圆的直径,,则 .
13.(本题3分)如图是一个隧道的横截面,它的形状是以点O为圆心的圆的一部分,若M是⊙O中弦CD的中点,EM经过圆心O交⊙O于点E,并且CD=8,EM=8,则⊙O的半径为 .
14.(本题3分)如图,在平面直角坐标系中,点A在轴负半轴上,点B在轴正半轴上,⊙D经过A,B,O,C四点,∠ACO=120°,AB=4,则圆心点D的坐标是
15.(本题3分)如图,四边形ABCD是菱形,∠B=60°,AB=1,扇形AEF的半径为1,圆心角为60°,则图中阴影部分的面积是 .
16.(本题3分)如图,圆心都在x轴正半轴上的半圆O1,半圆O2,…,半圆On与直线l相切.设半圆O1,半圆O2,…,半圆On的半径分别是r1,r2,…,rn,则当直线l与x轴所成锐角为30°,且r1=1时,r2024= .
三、解答题:共9题,共72分,其中第17~18题每小题4分,第19~20题每小题6分,第21题8分,第22~23题每小题10分,第24~25题每小题12分。
17.(本题4分)如图,AB为⊙O的直径,过点C的切线DE交AB的延长线于点D,AE⊥DC,垂足为E.求证:AC平分∠BAE.
18.(本题4分)已知:在⊙O中,弦AB=AC,AD是⊙O的直径.
求证:BD=CD.
19.(本题6分)如图,正方形ABCD内接于⊙O,M为弧AD中点,连接BM,CM.
(1)求证:BM=CM;
(2)当⊙O的半径为2时,求∠BOM的度数.
20.(本题6分)如图,⊙O的直径CD垂直于弦AB,垂足为E,F为DC延长线上一点,且∠CBF=∠CDB.
(1)求证:FB为⊙O的切线;
(2)若AB=8,CE=2,求⊙O的半径.
21.(本题8分)如图,一段圆弧与长度为1的正方形网格的交点是A、B、C,以点O为原点,建立如图所示的平面直角坐标系.
(1)根据图形提供的信息,标出该圆弧所在圆的圆心D,并连接AD、CD;
(2)请在(1)的基础上,完成下列填空:⊙D的半径为 ;点(6,﹣2)在⊙D (填“上”、“内”、“外”);∠ADC的度数为 .
22.(本题10分)如图,在中,,以为直径的分别交,于点,,的延长线于的切线交于点.
(1)求证:;
(2)若,::,求的长.
23.(本题10分)如图,已知的直径是的弦,过点作的切线交的延长线于点,连接.
(1)求证:;
(2)已知,点在上从点开始按逆时针方向运动到点停止(点不与点重合),当与的面积相等时,求点所经过的弧长.
24.(本题12分)如图,AB是半圆O的直径,点D是半圆O上一点,点C是的中点,CE⊥AB于点E,过点D的切线交EC的延长线于点G,连接AD,分别交CE、CB于点P、Q,连接AC.
(1)求证:GP=GD;
(2)求证:P是线段AQ的中点;
(3)连接CD,若CD=2,BC=4,求⊙O的半径和CE的长.
25.(本题12分)定义:平面直角坐标系xOy中,过二次函数图像与坐标轴交点的圆,称为该二次函数的坐标圆.
(1)已知点P(2,2),以P为圆心,为半径作圆.请判断⊙P是不是二次函数y=x2﹣4x+3的坐标圆,并说明理由;
(2)已知二次函数y=x2﹣4x+4图像的顶点为A,坐标圆的圆心为P,如图1,求△POA周长的最小值;
(3)已知二次函数y=ax2﹣4x+4(0<a<1)图像交x轴于点A,B,交y轴于点C,与坐标圆的第四个交点为D,连接PC,PD,如图2.若∠CPD=120°,求a的值.
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第二十四章 圆(B卷·培优卷)
考试时间:120分钟,满分:120分
一、选择题:共10题,每题3分,共30分。
1.(本题3分)下列说法中正确的个数有( )
①相等的圆心角所对的弧相等;
②平分弦的直径一定垂直于弦;
③圆是轴对称图形,每一条直径都是对称轴;
④直径是弦;
⑤长度相等的弧是等弧.
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
【答案】A
【分析】根据圆周角定理、垂径定理、圆的性质、直径的性质、等弧的定义一一判断即可.
【详解】解:①相等的圆心角所对的弧相等;错误.必须在同圆或等圆中;
②平分弦的直径一定垂直于弦;错误,此弦不是直径;
③圆是轴对称图形,每一条直径都是对称轴;错误,应该是每一条直径所在的直线都是对称轴;
④直径是弦;正确;
⑤长度相等的弧是等弧.错误.能够完全重合的两条弧是等弧;
故选A.
【点睛】本题考查圆周角定理、垂径定理、圆的性质、直径的性质、等弧的定义等知识,解题的关键是熟练掌握基本知识,属于中考常考题型.
2.(本题3分)如图,中,是切线,切点是,直线交于、,,则的度数是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】本题考查的是切线的性质和圆周角定理,连接,根据切线的性质得到,根据圆周角定理得到,计算即可.
【详解】解:连接,
是的切线,
,
,
,
故选:.
3.(本题3分)如图,圆锥的侧面积为,底面圆半径为3,则该圆锥的高为( )
A.3 B.4 C.5 D.15
【答案】B
【分析】设圆锥的母线长为l,根据圆锥的侧面展开图为一扇形,这个扇形的弧长等于圆锥底面的周长,扇形的半径等于圆锥的母线长和扇形面积公式得到•2π•3•l=15π,然后求出l后利用勾股定理计算圆锥的高.
【详解】解:设圆锥的母线长为l,
根据题意得•2π•3•l=15π,解得l=5,
所以圆锥的高==4.
故选B.
【点睛】此题考查圆锥的计算,解题关键在于掌握圆锥的侧面展开图为一扇形,这个扇形的弧长等于圆锥底面的周长,扇形的半径等于圆锥的母线长.
4.(本题3分)如图,四边形内接于,为直径,,连接,若,则的度数为( )
A.50° B.65° C.75° D.130°
【答案】B
【分析】根据可得∠DAC=∠CAB=25°,根据AB是直径可得∠ACB=90°,利用三角形内角和定理即可解决问题.
【详解】解:∵,
∴∠DAC=∠CAB=25°,
∵AB是直径,
∴∠ACB=90°,
∴∠B=90°-25°=65°,
故选B.
【点睛】本题主要考查圆周角定理,解题的关键是熟练掌握圆周角定理.
5.(本题3分)如图,是等边的外接圆,点是弧上的点,且,则的度数为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据等边三角形的性质得到∠ACB=∠ABC=∠BAC=60°,根据圆周角定理得到∠BCD=∠BAD=40°,进而可求出∠ACD的度数.
【详解】解:∵△ABC是等边三角形,
∴∠ACB=∠ABC=∠BAC=60°,
∵∠CAD=20°,
∴∠BAD=∠BAC-∠CAD=40°,
∵,
∴∠BCD=∠BAD=40°,
∴∠ACD=∠ACB+∠BCD=100°,
故选:D.
【点睛】本题考查的是三角形的外接圆和外心、圆周角定理、等边三角形的性质,熟练掌握等边三角形的性质和圆周角定理是解决问题的关键.
6.(本题3分)已知⊙O的直径CD=10cm,AB是⊙O的弦,AB=8cm,且AB⊥CD,垂足为M,则AC的长为( )
A.2cm B.4 cm C.2cm或4cm D.2cm或4cm
【答案】C
【详解】连接AC,AO,
∵O的直径CD=10cm,AB⊥CD,AB=8cm,
∴AM=AB=×8=4cm,OD=OC=5cm,
当C点位置如图1所示时,
∵OA=5cm,AM=4cm,CD⊥AB,
∴OM==3cm,
∴CM=OC+OM=5+3=8cm,
∴AC=cm;
当C点位置如图2所示时,同理可得OM=3cm,
∵OC=5cm,
∴MC=5−3=2cm,
在Rt△AMC中,AC=cm.
故选:C.
7.(本题3分)如图,在中,,,则的度数等于( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】由在⊙O中,OD⊥BC,根据垂径定理的即可求得:,,然后利用圆周角定理求解即可求得答案.
【详解】解:∵OD⊥BC,
∴,
∴∠CAD=∠COD =∠BOD=×60°=30°.
故选D.
【点睛】本题考查了圆周角定理以及垂径定理.此题难度不大,注意掌握数形结合思想的应用.
8.(本题3分)如图,在矩形ABCD中,AB=8,AD=12,经过A,D两点的⊙O与边BC相切于点E,则⊙O的半径为( )
A.4 B. C.5 D.
【答案】D
【分析】连结EO并延长交AD于F,连接AO,由切线的性质得OE⊥BC,再利用平行线的性质得到OF⊥AD,则根据垂径定理得到AF=DF=AD=6,由题意可证四边形ABEF为矩形,则EF=AB=8,设⊙O的半径为r,则OA=r,OF=8-r,然后在Rt△AOF中利用勾股定理得到(8-r)2+62=r2,再解方程求出r即可.
【详解】如图,连结EO并延长交AD于F,连接AO,
∵⊙O与BC边相切于点E,
∴OE⊥BC,
∵四边形ABCD为矩形,
∴BC∥AD,
∴OF⊥AD,
∴AF=DF=AD=6,
∵∠B=∠DAB=90°,OE⊥BC,
∴四边形ABEF为矩形,
∴EF=AB=8,
设⊙O的半径为r,则OA=r,OF=8-r,
在Rt△AOF中,∵OF2+AF2=OA2,
∴(8-r)2+62=r2,
解得r=,
故选D.
【点睛】本题考查了切线的性质:圆的切线垂直于经过切点的半径;若出现圆的切线,必连过切点的半径,构造定理图,得出垂直关系.也考查了垂径定理和矩形的性质.解决本题的关键是构建直角三角形,利用勾股定理建立关于半径的方程.
9.(本题3分)如图,一根5m长的绳子,一端拴在围墙墙角的柱子上,另一端拴着一只小羊A(羊只能在草地上活动),那么小羊A在草地上的最大活动区域面积是( )
A.πm2 B.πm2 C.πm2 D.πm2
【答案】D
【详解】如图.小羊的活动范围是:S=π(m2).
故选:D.
【点睛】本题主要考查了扇形面积的实际应用,画出符合条件的图形是解决本题的关键.
10.(本题3分)如图,AB为⊙O的直径,C为⊙O上一点,其中AB=4,∠AOC=120°,P为⊙O上的动点,连AP,取AP中点Q,连CQ,则线段CQ的最大值为( )
A.3 B.1+ C.1+3 D.1+
【答案】D
【分析】如图,连接OQ,作CH⊥AB于H.首先证明点Q的运动轨迹为以AO为直径的⊙K,连接CK,当点Q在CK的延长线上时,CQ的值最大,利用勾股定理求出CK即可解决问题.
【详解】解:如图,连接OQ,作CH⊥AB于H.
∵AQ=QP,
∴OQ⊥PA,
∴∠AQO=90°,
∴点Q的运动轨迹为以AO为直径的⊙K,连接CK,
当点Q在CK的延长线上时,CQ的值最大,
在Rt△OCH中,∵∠COH=60°,OC=2,
∴OH= OC=1,CH=,
在Rt△CKH中,CK= =,
∴CQ的最大值为1+,
故选D.
【点睛】本题考查圆周角定理、轨迹、勾股定理、点与圆的位置关系等知识,解题的关键是正确寻找点Q的运动轨迹,学会构造辅助圆解决问题,属于中考填空题中的压轴题.
二、填空题(共18分)
11.(本题3分)用一个圆心角为216°、半径为15cm的扇形纸片围成一个圆锥的侧面,这个圆锥的底面圆半径为 cm.
【答案】9
【分析】设这个圆锥的底面圆半径为r,利用圆锥的侧面展开图为一扇形,这个扇形的弧长等于圆锥底面的周长和弧长公式得到2πr=,然后解关于r的方程即可.
【详解】解:设这个圆锥的底面圆半径为r,
根据题意得2πr=,
解得r=9(cm).
故答案为9.
【点睛】本题考查了圆锥的计算:圆锥的侧面展开图为一扇形,这个扇形的弧长等于圆锥底面的周长,扇形的半径等于圆锥的母线长.
12.(本题3分)如图,为的外接圆的直径,,则 .
【答案】35
【分析】连接BD,如图,根据圆周角定理即可得到结论.
【详解】解:连接,
为的外接圆的直径,
,
,
,
由圆周角定理得,,
故答案为:35.
【点睛】本题考查了圆周角定理以及直径所对的圆周角是直角,圆周角定理:在同圆或等圆中,同弧或等弧所对的圆周角相等,都等于这条弧所对的圆心角的一半.
13.(本题3分)如图是一个隧道的横截面,它的形状是以点O为圆心的圆的一部分,若M是⊙O中弦CD的中点,EM经过圆心O交⊙O于点E,并且CD=8,EM=8,则⊙O的半径为 .
【答案】5
【分析】根据垂径定理得EM⊥CD,则CM=DM=4,在Rt△COM中,由勾股定理得OC2=CM2+OM2,进而可求得半径OC即可.
【详解】解:连接OC,如图所示:
∵M是⊙O弦CD的中点,CD=8,
∴EM⊥CD,CM=DM=CD=4,
设⊙O的半径为x ,
在Rt△COM中,由勾股定理得:OC2=CM2+OM2,
即:x2=42+(8-x)2,
解得:x=5,
即⊙O的半径为5,
故答案为:5.
【点睛】本题主要考查了垂径定理的应用,勾股定理等知识;熟练掌握垂径定理,由勾股定理得出方程是解题的关键.
14.(本题3分)如图,在平面直角坐标系中,点A在轴负半轴上,点B在轴正半轴上,⊙D经过A,B,O,C四点,∠ACO=120°,AB=4,则圆心点D的坐标是
【答案】D(,1)
【分析】先利用圆内接四边形的性质得到∠ABO=60°,再根据圆周角定理得到AB为⊙D的直径,则D点为AB的中点,接着利用含30度的直角三角形三边的关系得到OB=2,OA=2,所以A(−2,0),B(0,2),然后利用线段的中点坐标公式得到D点坐标.
【详解】解:∵四边形ABOC为圆的内接四边形,
∴∠ABO+∠ACO=180°,
∴∠ABO=180°−120°=60°,
∵∠AOB=90°,
∴AB为⊙D的直径,
∴D点为AB的中点,
在Rt△ABO中,∵∠ABO=60°,
∴OB=AB=2,
∴OA=OB=2,
∴A(−2,0),B(0,2),
∴D点坐标为(−,1).
故答案为(−,1).
【点睛】本题考查了圆周角定理:在同圆或等圆中,同弧或等弧所对的圆周角相等,都等于这条弧所对的圆心角的一半.半圆(或直径)所对的圆周角是直角,90°的圆周角所对的弦是直径.也考查了坐标与图形性质.
15.(本题3分)如图,四边形ABCD是菱形,∠B=60°,AB=1,扇形AEF的半径为1,圆心角为60°,则图中阴影部分的面积是 .
【答案】
【分析】根据菱形的性质得出△ADC和△ABC是等边三角形,进而利用全等三角形的判定得出△ADH≌△ACG,得出四边形AGCH的面积等于△ADC的面积,进而求出即可.
【详解】连接AC,
∵四边形ABCD是菱形,
∴∠B=∠D=60°,AB=AD=DC=BC=1,
∴∠BCD=∠DAB=120°,
∴∠1=∠2=60°,
∴△ABC、△ADC都是等边三角形,
∴AC=AD=1,
∵AB=1,
∴△ADC的高为,AC=1,
∵扇形BEF的半径为1,圆心角为60°,
∴∠4+∠5=60°,∠3+∠5=60°,
∴∠3=∠4,
设AF、DC相交于HG,设BC、AE相交于点G,
在△ADH和△ACG中,
,
∴△ADH≌△ACG(ASA),
∴四边形AGCH的面积等于△ADC的面积,
∴图中阴影部分的面积是:S扇形AEF﹣S△ACD==,
故答案为.
【点睛】本题考查了扇形的面积计算以及全等三角形的判定与性质等知识,根据已知得出四边形EBFD的面积等于△ABD的面积是解题关键.
16.(本题3分)如图,圆心都在x轴正半轴上的半圆O1,半圆O2,…,半圆On与直线l相切.设半圆O1,半圆O2,…,半圆On的半径分别是r1,r2,…,rn,则当直线l与x轴所成锐角为30°,且r1=1时,r2024= .
【答案】32023
【详解】分别作O1A⊥l,O2B⊥l,O3C⊥l,如图,
∵半圆O1,半圆O2,…,半圆On与直线L相切,
∴O1A=r1,O2B=r2,O3C=r3,
∵∠AOO1=30°,
∴OO1=2O1A=2r1=2,
在Rt△OO2B中,OO2=2O2B,即2+1+r2=2r2,
∴r2=3,
在Rt△OO2C中,OO3=2O2C,即2+1+2×3++r3=2r3,
∴r3=9=32,
同理可得r4=27=33,
所以r2024=32023.
故答案为32023.
三、解答题:共9题,共72分,其中第17~18题每小题4分,第19~20题每小题6分,第21题8分,第22~23题每小题10分,第24~25题每小题12分。
17.(本题4分)如图,AB为⊙O的直径,过点C的切线DE交AB的延长线于点D,AE⊥DC,垂足为E.求证:AC平分∠BAE.
【答案】证明见解析
【分析】连接OC,根据切线的性质得到OC⊥CD,根据平行线的性质、等腰三角形的性质得到∠EAC=∠CAO,即AC平分∠BAE.
【详解】如图:连接OC.
∵DE切⊙O于点C,∴OC⊥DE.
又∵AE⊥DC,∴OC∥AE,∴∠ACO=∠EAC.
∵OA=OC,∴∠ACO=∠OAC,∴∠EAC=∠OAC,∴AC平分∠BAE.
【点睛】本题考查了切线的性质,掌握圆的切线垂直于经过切点的半径是解题的关键.
18.(本题4分)已知:在⊙O中,弦AB=AC,AD是⊙O的直径.
求证:BD=CD.
【答案】证明见解析
【分析】根据AB=AC,得到,于是得到∠ADB=∠ADC,根据AD是⊙O的直径,得到∠B=∠C=90°,根据三角形的内角和定理得到∠BAD=∠DAC,于是得到结论.
【详解】证明:∵AB=AC,
∴,
∴∠ADB=∠ADC,
∵AD是⊙O的直径,
∴∠B=∠C=90°,
∴∠BAD=∠DAC,
∴,
∴BD=CD.
【点睛】本题考查了圆周角定理,熟记圆周角定理是解题的关键.
19.(本题6分)如图,正方形ABCD内接于⊙O,M为弧AD中点,连接BM,CM.
(1)求证:BM=CM;
(2)当⊙O的半径为2时,求∠BOM的度数.
【答案】(1)答案见解析;(2)135°.
【分析】(1)根据正方形的性质得到AB=CD,根据圆心角、弧、弦的关系得到,得到,即可得到结论;
(2)连接OA、OB、OM,根据正方形的性质求出∠AOB和∠AOM,计算即可.
【详解】(1)∵四边形ABCD是正方形,∴AB=CD,∴.
∵M为的中点,∴,∴,∴BM=CM;
(2)连接OA、OB、OM.
∵四边形ABCD是正方形,∴∠AOB=90°.
∵M为弧AD的中点,∴∠AOM=45°,∴∠BOM=∠AOB+∠AOM=135°.
【点睛】本题考查了正多边形的性质、圆心角、弧、弦的关系定理,掌握正方形的性质、圆心角、弧、弦的关系定理是解题的关键.
20.(本题6分)如图,⊙O的直径CD垂直于弦AB,垂足为E,F为DC延长线上一点,且∠CBF=∠CDB.
(1)求证:FB为⊙O的切线;
(2)若AB=8,CE=2,求⊙O的半径.
【答案】(1)见解析;(2)R=5.
【分析】(1)连接OB,根据圆周角定理证得∠CBD=90°,然后根据等边对等角以及等量代换,证得∠OBF=90°即可证得;(2)首先利用垂径定理求得BE的长,根据勾股定理得出方程,即可求得圆的半径.
【详解】(1)连接OB.
∵CD是直径,
∴∠CBD=90°,
又∵OB=OD,
∴∠OBD=∠D,
又∠CBF=∠D,
∴∠CBF=∠OBD,
∴∠CBF+∠OBC=∠OBD+∠OBC,
∴∠OBF=∠CBD=90°,即OB⊥BF,
∴FB是圆的切线;
(2)∵CD是圆的直径,CD⊥AB,
∴BE=AB=4,
设圆的半径是R,
在直角△OEB中,根据勾股定理得:R2=(R﹣2)2+42,
解得:R=5.
【点睛】本题考查了切线的判定,熟练掌握该判定方法是本题解题的关键.
21.(本题8分)如图,一段圆弧与长度为1的正方形网格的交点是A、B、C,以点O为原点,建立如图所示的平面直角坐标系.
(1)根据图形提供的信息,标出该圆弧所在圆的圆心D,并连接AD、CD;
(2)请在(1)的基础上,完成下列填空:⊙D的半径为 ;点(6,﹣2)在⊙D (填“上”、“内”、“外”);∠ADC的度数为 .
【答案】(1)见解析;(2)2,上,90°
【分析】(1)根据原点所在的位置,建立平面直角坐标系即可;根据圆心D必在线段AB和线段BC的垂直平分线上进行求解即可;
(2)由(1)得到D点坐标,即可得到OA,OD的长,利用勾股定理求解即可得到AD的长;利用两点距离公式求出点(6,-2)到圆心D的距离与AD的长比较即可得到点(6,-2)与圆D的位置关系;利用勾股定理的逆定理判断△ADC是直角三角形即可得到答案.
【详解】解:(1)如图所示,即为所求;
(2)由(1)可知D点坐标为(2,0),A点坐标为(0,4)
∴OD=2,OA=4,
,
∴圆D的半径为;
∵点(6,﹣2)到圆心D的距离为,
∴点(6,﹣2)到圆心D的距离等于半径的长,
∴点(6,﹣2)在⊙D上.
∵D(2,0),C(6,2),A(0,4),
∴,,
∴,
∴∠ADC=90°,
故答案为:,上,90°.
【点睛】本题主要考查了坐标与图形,两点距离公式,确定圆心位置,点与圆的位置关系,勾股定理的逆定理,解题的关键在于能够熟知相关知识.
22.(本题10分)如图,在中,,以为直径的分别交,于点,,的延长线于的切线交于点.
(1)求证:;
(2)若,::,求的长.
【答案】(1)见解析;(2)2
【分析】(1)首先连接,由为直径,可得,又由是的切线,易证得.然后由,证得:;
(2)首先连接,设,由勾股定理可得方程:求得答案.
【详解】(1)证明:如图,连接.
为的直径,
,
.
是的切线,
,
即.
.
,,
.
(2)如图,连接,
,
设,
::,
,,
,
在中,,
即,
.
【点睛】本题主要考查了切线的性质、三角函数以及勾股定理,注意掌握辅助线的作法,注意掌握数形结合思想与方程思想的应用是解答此题关键.
23.(本题10分)如图,已知的直径是的弦,过点作的切线交的延长线于点,连接.
(1)求证:;
(2)已知,点在上从点开始按逆时针方向运动到点停止(点不与点重合),当与的面积相等时,求点所经过的弧长.
【答案】(1)见解析
(2)当与的面积相等时,点所经过的弧长是或或
【分析】(1)连接,由是的切线,得到,由是的直径,得到,于是得到结论;
(2)当时,与的面积相等,分三种情况讨论,或或,利用弧长公式求解即可.
【详解】(1)证明:如图,连接.
是的切线,为的半径,
,
.
是的直径,
,
,
.
,
,
;
(2)解:如图,
,
.
与的面积相等,
,
点所经过的弧长;
或者,
点所经过的弧长;
或者,
点所经过的弧长.
综上可知,当与的面积相等时,点所经过的弧长是或或.
【点睛】本题考查了切线的性质,圆周角定理,弧长的求法,熟练掌握定理和计算公式是解题的关键.
24.(本题12分)如图,AB是半圆O的直径,点D是半圆O上一点,点C是的中点,CE⊥AB于点E,过点D的切线交EC的延长线于点G,连接AD,分别交CE、CB于点P、Q,连接AC.
(1)求证:GP=GD;
(2)求证:P是线段AQ的中点;
(3)连接CD,若CD=2,BC=4,求⊙O的半径和CE的长.
【答案】(1)证明见解析;(2)证明见解析;(3)半径为;CE=.
【分析】(1)结合切线的性质以及已知得出∠GPD=∠GDP,进而得出答案;
(2)利用圆周角定理得出PA,PC,PQ的数量关系进而得出答案;
(3)直接利用勾股定理结合三角形面积得出答案.
【详解】(1)证明:连接OD,则OD⊥GD,∠OAD=∠ODA,
∵∠ODA+∠GDP=90°,∠EAP+∠GPD=∠EPA+∠EAP=90°,
∴∠GPD=∠GDP;
∴GP=GD;
(2)证明:∵AB为直径,
∴∠ACB=90°,
∵CE⊥AB于E,
∴∠CEB=90°,
∴∠ACE+∠ECB=∠ABC+∠ECB=90°,
∴∠ACE=∠ABC=∠CAP,
∴PC=PA,
∵∠ACB=90°,
∴∠CQA+∠CAP=∠ACE+∠PCQ=90°,
∴∠PCQ=∠CQA,
∴PC=PQ,
∴PA=PQ,即P为Rt△ACQ斜边AQ的中点;
(3)连接CD,
∵弧AC=弧CD,
∴CD=AC,
∵CD=2,
∴AC=2,
∵∠ACB=90°,
∴AB==,
故⊙O的半径为,
∵CE×AB=AC×BC,
∴CE=2×4,
∴CE=.
【点睛】本题考查了圆周角定理,垂径定理,圆心角、弧、弦的关系定理,熟练掌握性质及定理是解决本题的关键.
25.(本题12分)定义:平面直角坐标系xOy中,过二次函数图像与坐标轴交点的圆,称为该二次函数的坐标圆.
(1)已知点P(2,2),以P为圆心,为半径作圆.请判断⊙P是不是二次函数y=x2﹣4x+3的坐标圆,并说明理由;
(2)已知二次函数y=x2﹣4x+4图像的顶点为A,坐标圆的圆心为P,如图1,求△POA周长的最小值;
(3)已知二次函数y=ax2﹣4x+4(0<a<1)图像交x轴于点A,B,交y轴于点C,与坐标圆的第四个交点为D,连接PC,PD,如图2.若∠CPD=120°,求a的值.
【答案】(1)⊙P是二次函数y=x2﹣4x+3的坐标圆,理由见解析
(2)△POA周长的最小值为6
(3)
【分析】(1)先求出二次函数y=x2-4x+3图像与x轴、y轴的交点,再计算这三个交点是否在以P(2,2)为圆心,为半径的圆上,即可作出判断.
(2)由题意可得,二次函数y=x2-4x+4图像的顶点A(2,0),与y轴的交点H(0,4),所以△POA周长=PO+PA+OA=PO+PH+2≥OH+2,即可得出最小值.
(3)连接CD,PA,设二次函数y=ax2-4x+4图像的对称轴l与CD交于点E,与x轴交于点F,由对称性知,对称轴l经过点P,且l⊥CD,设PE=m,由∠CPD=120°,可得PA=PC=2m,CE=m,PF=4-m,表示出AB、AF=BF,在Rt△PAF中,利用勾股定理建立方程,求得m的值,进而得出a的值.
【详解】(1)对于二次函数y=x2﹣4x+3,
当x=0时,y=3;当y=0时,解得x=1或x=3,
∴二次函数图像与x轴交点为A(1,0),B(3,0),与y轴交点为C(0,3),
∵点P(2,2),
∴PA=PB=PC=,
∴⊙P是二次函数y=x2﹣4x+3的坐标圆.
(2)如图1,连接PH,
∵二次函数y=x2﹣4x+4图像的顶点为A,坐标圆的圆心为P,
∴A(2,0),与y轴的交点H(0,4),
∴△POA周长=PO+PA+OA=PO+PH+2≥OH+2=6,
∴△POA周长的最小值为6.
(3)如图2,连接CD,PA,
设二次函数y=ax2﹣4x+4图像的对称轴l与CD交于点E,与x轴交于点F,
由对称性知,对称轴l经过点P,且l⊥CD,
∵AB=,
∴AF=BF=,
∵∠CPD=120°,PC=PD,C(0,4),
∴∠PCD=∠PDC=30°,
设PE=m,则PA=PC=2m,CE=m,PF=4﹣m,
∵二次函数y=ax2﹣4x+4图像的对称轴l为,
∴,即,
在Rt△PAF中,PA2=PF2+AF2,
∴,
即,
化简,得,解得,
∴.
【点睛】此题是二次函数与圆的综合题,主要考查了二次函数的性质、圆的基本性质、解直角三角形、勾股定理等知识以及方程的思想,添加辅助线构造直角三角形是解答本题的关键.
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