内容正文:
核心素养测评
(时间:45分钟 分值:80分)
五十八 抛物线
【基础过关练】
一、单选题
1.(5分)若抛物线y=ax2的焦点坐标是(0,1),则a=( )
A.1 B. C.2 D.
【解析】选D.因为抛物线的标准方程为x2=y,所以其焦点坐标为(0,),
则有=1,a=.
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2.(5分)在平面直角坐标系Oxy中,动点P(x,y)到直线x=1的距离比它到定点(-2,0)的距离小1,则P的轨迹方程为( )
A.y2=2x B.y2=4x
C.y2=-4x D.y2=-8x
【解析】选D.由题意知动点P(x,y)到直线x=2的距离与到定点(-2,0)的距离相等,
由抛物线的定义知,P的轨迹是以(-2,0)为焦点,x=2为准线的抛物线,
所以p=4,轨迹方程为y2=-8x.
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3.(5分)过抛物线y2=4x的焦点的直线l交抛物线于P(x1,y1),Q(x2,y2)两点,如果x1+x2=5,则|PQ|等于( )
A.9 B.8 C.7 D.6
【解析】选C.抛物线y2=4x的焦点为F(1,0),准线方程为x=-1.
根据题意可得,|PQ|=|PF|+|QF|=x1+1+x2+1=x1+x2+2=7.
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4.(5分)(一题多法)(2020·全国Ⅲ卷)设O为坐标原点,直线x=2与抛物线C:y2=2px(p>0)交于D,E两点,若OD⊥OE,则C的焦点坐标为( )
A. (,0) B. (,0)
C.(1,0) D.(2,0)
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5.(5分)已知F为抛物线C:y2=4x的焦点,过F作两条互相垂直的直线l1,l2,直线l1与C交于A,B两点,直线l2与C交于D,E两点,则|AB|+|DE|的最小值为( )
A.16 B.14 C.12 D.10
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【解析】选A.由题意知,抛物线C:y2=4x的焦点为F(1,0),l1,l2的斜率存在且不为0.
不妨设直线l1的斜率为k,
则直线l2的斜率为-,
故l1:y=k(x-1),l2:y=-(x-1).
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由消y得,k2x2-(2k2+4)x+k2=0.设A(x1,y1),B(x2,y2),所以x1+x2==2+,
由抛物线定义可知,|AB|=x1+x2+2=4+.
同理得|DE|=4+4k2,
所以|AB|+|DE|=8+4k2+≥8+2=16.
当且仅当=k2,即k=±1时取等号.
故|AB|+|DE|的最小值为16.
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6.(5分)过抛物线C:y2=4x的焦点F作直线l1,l2,其中l1与C交于M,N两点,l2与C交于P,Q两点,则+++=( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【解析】选B.由题意知,设l1:x=my+1与y2=4x联立,得y2-4my-4=0,
设M(x1,y1),N(x2,y2),则y1+y2=4m,y1y2=-4,
于是+=(+)=·=1,同理+=1.
所以+++=2.
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二、多选题
7.(5分)(2025·连云港模拟)已知抛物线C的焦点在直线x-2y+3=0上,则抛物线C的标准方程为( )
A.y2=12x B.y2=-12x
C.x2=-6y D.x2=6y
【解析】选BD.易知直线x-2y+3=0与坐标轴的交点分别为(-3,0), (0,),
当焦点为(-3,0)时,可知抛物线方程为y2=-12x;
当焦点为(0,)时,可知抛物线方程为x2=6y.
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【解析】选BCD.将点(,)代入抛物线方程,可得p=2,A错误;
焦点F(0,1),当AB⊥y轴时,点(-2,1),点(2,1)在抛物线上,可得|AB|=4,B正确;
由题意知,直线AB的斜率存在,设直线AB的方程为y=kx+1,A(x1,y1),B(x2,y2),
联立方程组
消去y后整理得x2-4kx-4=0,
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可得x1+x2=4k,x1x2=-4,y1+y2=k(x1+x2)+2=4k2+2,y1y2==1,|AF|=y1+1,|BF|=y2+1,
有+=+===1,C正确;
由(-x1,1-y1)=2(x2,y2-1),
可得2x2=-x1,由得解得k=±,D正确.
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三、填空题
9.(5分)设P是抛物线y2=4x上的一个动点,F为抛物线的焦点,若B(3,2),
则|PB|+|PF|的最小值为________.
【解析】如图,过点B作BQ垂直于准线,交准线于点Q,交抛物线于点P1,
连接P1F,则|P1Q|=|P1F|.又F(1,0),
则有|PB|+|PF|≥|P1B|+|P1Q|=|BQ|=4,
即|PB|+|PF|的最小值为4.
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【能力提升练】
11.(5分)(2024·武汉联考)抛物线E:y2=3x的焦点为F,顶点为O,其上两点A,B满足OA⊥OB,过点O作OC⊥AB于C,则|CF|的取值范围是( )
A.(0,3] B.[,]
C. (,] D. (,3]
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【解析】选C.抛物线E:y2=3x的焦点为F(,0),
设直线AB的方程为x=my+n,n≠0,A(x1,y1),B(x2,y2),
由
可得y2-3my-3n=0,
则y1+y2=3m,y1y2=-3n.
由OA⊥OB,可得x1x2+y1y2=0,即+y1y2=0,即n2-3n=0,可得n=3,则直线AB:x=my+3过定点P(3,0).由OC⊥AB,可得C的轨迹为以OP为直径的圆(除去原点),其轨迹方程为(x-)2+y2=(x≠0),所以|CF|的取值范围为(,+],即(,].
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12.(5分)已知抛物线方程为y2=4x,直线l:x+y+=0,抛物线上一动点P到直线l
的距离的最小值为________.
【解析】设与直线l平行且与抛物线相切的直线方程为x+y+m=0,
由,得y2+4y+4m=0,
则Δ=16-16m=0,得m=1,
所以切线方程为x+y+1=0,
所以抛物线上一动点P到直线l的距离的最小值为d==.
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13.(5分)(2024·盐城模拟)已知抛物线y2=4x的焦点为F,点P是其准线上一点,过点P作
PF的垂线,交y轴于点A,线段AF交抛物线于点B.若PB平行于x轴,则AF的长度为
________.
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【解析】易得F(1,0),设P(-1,t),
则kPF==-,所以kPA=,
直线PA的方程为y-t=(x+1),
即y=x++t,
易得A(0,+t),B(,t),A,B,F共线,
所以=,得t2=2,
所以|AF|===3.
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14.(5分)已知M(1,2)为抛物线C:y2=2px(p>0)上一点,过点T(0,1)的直线与抛物线
C交于A,B两点,且直线MA与MB的倾斜角互补,则|TA|·|TB|=________.
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【解析】由点M(1,2)在抛物线C:y2=2px上得:22=2p,即p=2,
所以抛物线C的方程为y2=4x,
由题意知,直线AB的斜率存在,且不为0.
设直线AB的方程为y=kx+1(k≠0),A(x1,y1),B(x2,y2),
由直线MA与MB倾斜角互补得kMA+kMB=0,
即+=+==0,所以y1+y2=-4,
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联立得ky2-4y+4=0,
所以y1+y2=,y1y2=,
所以=-4,即k=-1,所以y1y2=-4,
所以|TA|·|TB|=·=·
=(1+k2)x1x2=(1+k2)=2.
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【创新思维练】
15.(5分)(多选题)设抛物线C:x2=4y的焦点为F,P是C上的一个动点,则下列结论正确的是( )
A.点P到F的距离比到x轴的距离大2
B.点P到直线y=x-3的最小距离为
C.以PF为直径的圆与x轴相切
D.记点P在C的准线上的射影为H,则△PFH不可能是正三角形
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【解析】选BC.由抛物线C:x2=4y,可得焦点F(0,1),准线方程为y=-1,设P(x0,y0),
因为|PF|-y0=y0+1-y0=1<2,因此A不正确;
因为y0=,则点P到直线y=x-3的距离为d==≥=,
当x0=2时取等号,可得点P到直线y=x-3的最小距离为,因此B正确;
设PF的中点为M,则yM==|PF|,于是以PF为直径的圆与x轴相切,
因此C正确;
H(x0,-1),令|PH|=|FH|,则y0+1=,解得y0=3,
此时|PH|=|PF|=|FH|=4,△PFH是正三角形,因此D不正确.
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16.(5分)已知曲线C1:(x-2)2+(y+1)2=5与曲线C2:y=x2在第一象限交于点A,记两条
曲线在点A处的切线的倾斜角分别为α,β(α<β),则tan (β-α)=________.
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【解析】由
解得故A(1,1),
设曲线C1在点A处的切线为l1:y=k1(x-1)+1,即l1:k1x-y-k1+1=0,
曲线C2在点A处的切线为l2:y=k2(x-1)+1,
由C1:(x-2)2+(y+1)2=5可得其圆心为(2,-1),半径为,
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则有=,即4-4k1+1=0,解得k1=,
对C2:y=x2,有y'=2x,则y'|x=1=2×1=2,则k2=2,
即tan α=k1=,tan β=k2=2,
则tan(β-α)====.
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【解析】选B.法一:因为抛物线C关于x轴对称,所以D,E两点关于x轴对称.可得出直线x=2与抛物线的两交点的坐标分别为(2,2),(2,-2).不妨设D(2,2),E(2,-2),则=(2,2),=(2,-2).又因为OD⊥OE,所以·=4-4p=0,解得p=1,所以C的焦点坐标为(,0).
法二:因为抛物线C关于x轴对称,所以D,E两点关于x轴对称.因为OD⊥OE,所以D,E两点横、纵坐标的绝对值相等.不妨设点D(2,2),将点D的坐标代入C:y2=2px,得4=4p,解得p=1,故C的焦点坐标为(,0).
8.(5分)已知抛物线C:x2=2py(p>0)的焦点坐标为F,过点F的直线与抛物线相交于A,
B两点,点(,)在抛物线上,则( )
A.p=1
B.当AB⊥y轴时,|AB|=4
C.+为定值1
D.若=2,则直线AB的斜率为±
10.(5分)设F为抛物线y2=12x的焦点,A,B,C为抛物线上三点,若F为△ABC的重心,
则||+||+||=________.
【解析】由题意可知,点F的坐标为(3,0),
又F为△ABC的重心,故=3,
即xA+xB+xC=9.
又由抛物线的定义可知||+||+||=xA+xB+xC+9=9+9=18.
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