格物学 第二章 直线和圆的方程2.5 直线与圆、圆与圆的位置关系

直线与圆的位置关系及其判定-2.5 直线与圆、圆与圆的位置关系知识点专题进阶单选题自测题答案-重庆市等高一数学选择必修,平均正确率57.99999999999999%

2025-05-26
直线与圆的位置关系及其判定-2.5 直线与圆、圆与圆的位置关系知识点专题进阶单选题自测题答案-重庆市等高一数学选择必修,平均正确率57.99999999999999%
1、['向量坐标与向量的数量积', '直线与圆的位置关系及其判定']

正确率60.0%已知向量$$\boldsymbol{a}=( 2 \mathrm{c o s} \alpha, \ 2 \mathrm{s i n} \alpha), \ b=( 3 \mathrm{c o s} \beta, \ 3 \mathrm{s i n} \beta),$$若$${{a}}$$与$${{b}}$$的夹角为$$\mathbf{1 2 0}^{\circ},$$则直线$$6 x \mathrm{c o s} \alpha-6 y \mathrm{s i n} \alpha+1=0$$与圆$$( x-\mathrm{c o s} \beta)^{2}+( y+\mathrm{s i n} \beta)^{2}=1$$的位置关系是(

A

A.相交且不过圆心

B.相交且过圆心

C.相切

D.相离

2、['点到直线的距离', '直线与圆的位置关系及其判定']

正确率40.0%一个小岛的周围有环岛暗礁,暗礁分布在以小岛中心为圆心,半径为$${{1}{0}{{k}{m}}}$$的圆形区域内,已知小岛中心位于轮船正西$$1 0 a \mathrm{k m} ( a > 0 )$$处,港口位于小岛中心正北$${{2}{0}{{k}{m}}}$$处,如果轮船沿直线返港,不会有触礁危险,则$${{a}}$$的取值范围是(

A

A.$$\left( \frac{2 \sqrt{3}} {3}, ~+\infty\right)$$

B.$$( 1, ~+\infty)$$

C.$$\left( \frac{4 \sqrt{3}} {3}, ~+\infty\right)$$

D.$$( 2, ~+\infty)$$

3、['直线与圆的位置关系及其判定', '圆与圆的位置关系及其判定']

正确率80.0%已知圆$${{C}}$$:$$x^{2}+y^{2}+2 a y=0 ( a > 0 )$$截直线$$\sqrt{3} x-y=0$$所得的弦长为$${{2}{\sqrt {3}}}$$,则圆$${{C}}$$与圆$${{C}^{′}}$$:$$( x-1 )^{2}+( y+1 )^{2}=1$$的位置关系是$${{(}{)}}$$

C

A.相离

B.外切

C.相交

D.内切

4、['直线参数方程的几何意义及应用', '直线与圆的位置关系及其判定']

正确率40.0%已知圆$${{C}}$$:$$x^{2}+y^{2}-4 x-6 y-1 2=0$$,直线$${{l}}$$:$$3 x-2 y-6=0$$,直线$${{l}}$$与圆$${{C}}$$交于$${{A}}$$,$${{B}}$$两点,设$$P ( 2, 0 )$$,则$$| P A | \cdot| P B |=$$

D

A.$${{1}{0}}$$

B.$${{1}{2}}$$

C.$${{1}{4}}$$

D.$${{1}{6}}$$

5、['直线与圆的位置关系及其判定', '利用基本不等式求最值']

正确率40.0%圆$$x^{2} \!+\! y^{2} \!+\! 4 x \!-\! 2 y \!-\! 1 \!=\! 0$$上存在两点关于直线$$\operatorname{a x-2 b y}+2=0 ( a > 0, b > 0 )$$对称,则$$\frac{1} {a}+\frac{4} {b}$$的最小值为(

B

A.$${{8}}$$

B.$${{9}}$$

C.$${{1}{6}}$$

D.$${{1}{8}}$$

6、['圆上的点到直线的最大(小)距离', '直线与圆的位置关系及其判定']

正确率60.0%圆$$x^{2}+y^{2}-4 x-2 y+4=0$$上的点到直线$$x-y=2$$的距离最大值是(

C

A.$${{2}}$$

B.$${{1}{+}{\sqrt {2}}}$$

C.$$1+\frac{\sqrt2} {2}$$

D.$${{1}{+}{2}{\sqrt {2}}}$$

7、['点到直线的距离', '直线的斜截式方程', '两圆的公切线条数及方程的确定', '直线与圆的位置关系及其判定', '直线和圆相切']

正确率40.0%直线$${{l}}$$过点$$( 0, 2 )$$且圆$$x^{2}+y^{2}-2 x=0$$相切,则直线的$${{l}}$$的方程为$${{(}{)}}$$

C

A.$$3 x+4 y-8=0$$

B.$$3 x+4 y+2=0$$

C.$$3 x+4 y-8=0$$或$${{x}{=}{0}}$$

D.$$3 x+4 y+2=0$$或$${{x}{=}{0}}$$

8、['点到直线的距离', '直线与圆的位置关系及其判定']

正确率60.0%圆$$x^{2}+y^{2}+2 x-2 y-2=0$$上到直线$$l \colon~ x+y+\sqrt{2}=0$$的距离为$${{1}}$$的点共有(

C

A.$${{1}}$$个

B.$${{2}}$$个

C.$${{3}}$$个

D.$${{4}}$$个

9、['直线与圆的位置关系及其判定', '直线与圆相交']

正确率80.0%直线$$x-y+2=0$$与圆$$( x+1 )^{2}+y^{2}=2$$相交于$${{A}}$$,$${{B}}$$两点,则$$| A B |=( \textsubscript{\Lambda} )$$

D

A.$$\frac{1} {2}$$

B.$$\frac{\sqrt2} {2}$$

C.$$\frac{\sqrt3} {2}$$

D.$${\sqrt {6}}$$

10、['点到直线的距离', '直线与圆的位置关系及其判定']

正确率80.0%由直线$$y=x+2$$上的点向圆$$( x-4 )^{2}+( y+2 )^{2}=1$$引切线,则切线长的最小值为$${{(}{)}}$$

B

A.$${\sqrt {{3}{0}}}$$

B.$${\sqrt {{3}{1}}}$$

C.$${{4}{\sqrt {2}}}$$

D.$${\sqrt {{3}{3}}}$$

1. 首先计算向量 $$\boldsymbol{a}$$ 和 $$\boldsymbol{b}$$ 的点积:

$$\boldsymbol{a} \cdot \boldsymbol{b} = 2 \cos \alpha \cdot 3 \cos \beta + 2 \sin \alpha \cdot 3 \sin \beta = 6 \cos(\alpha - \beta)$$

根据向量夹角公式:

$$\cos 120^\circ = \frac{\boldsymbol{a} \cdot \boldsymbol{b}}{|\boldsymbol{a}| \cdot |\boldsymbol{b}|} = \frac{6 \cos(\alpha - \beta)}{2 \times 3} = \cos(\alpha - \beta)$$

所以 $$\cos(\alpha - \beta) = -\frac{1}{2}$$。

接下来计算圆心 $$(\cos \beta, -\sin \beta)$$ 到直线 $$6x \cos \alpha - 6y \sin \alpha + 1 = 0$$ 的距离:

$$d = \frac{|6 \cos \alpha \cos \beta + 6 \sin \alpha \sin \beta + 1|}{6} = \frac{|6 \cos(\alpha - \beta) + 1|}{6} = \frac{|6 \times (-\frac{1}{2}) + 1|}{6} = \frac{2}{6} = \frac{1}{3} < 1$$

因为距离小于圆的半径,且圆心不在直线上,所以选 A

2. 建立坐标系,设小岛中心为原点,轮船位于 $$(-10a, 0)$$,港口位于 $$(0, 20)$$。轮船直线返港的斜率为 $$k = \frac{20}{10a} = \frac{2}{a}$$,直线方程为 $$y = \frac{2}{a}(x + 10a)$$。

要求直线与圆 $$x^2 + y^2 = 100$$ 无交点,即距离大于半径:

$$\frac{|\frac{2}{a} \cdot 0 - 0 + 20|}{\sqrt{(\frac{2}{a})^2 + 1}} > 10$$

化简得 $$\frac{20}{\sqrt{\frac{4}{a^2} + 1}} > 10$$,即 $$\sqrt{\frac{4}{a^2} + 1} < 2$$,解得 $$a > \frac{2\sqrt{3}}{3}$$。选 A

3. 圆 $$C$$ 的方程为 $$x^2 + (y + a)^2 = a^2$$,圆心 $$(0, -a)$$,半径 $$a$$。直线 $$\sqrt{3}x - y = 0$$ 截圆的弦长为 $$2\sqrt{3}$$,根据弦长公式:

$$2\sqrt{a^2 - d^2} = 2\sqrt{3}$$,其中 $$d = \frac{|\sqrt{3} \cdot 0 - (-a)|}{2} = \frac{a}{2}$$。

代入解得 $$a = 2$$。圆 $$C'$$ 的圆心 $$(1, -1)$$,半径 $$1$$。两圆圆心距离为 $$\sqrt{1 + 1} = \sqrt{2}$$,半径和为 $$3$$,差为 $$1$$,满足 $$1 < \sqrt{2} < 3$$,所以两圆相交。选 C

4. 圆 $$C$$ 的方程为 $$(x - 2)^2 + (y - 3)^2 = 25$$,圆心 $$(2, 3)$$,半径 $$5$$。点 $$P(2, 0)$$ 在圆内。直线 $$l$$ 与圆交于 $$A$$、$$B$$ 两点,根据幂定理:

$$|PA| \cdot |PB| = |PT|^2$$,其中 $$PT$$ 是切线长。计算 $$PT$$:

$$PT = \sqrt{PC^2 - r^2} = \sqrt{(2 - 2)^2 + (0 - 3)^2 - 25} = \sqrt{9 - 25}$$ 发现错误,应直接使用点 $$P$$ 到直线 $$l$$ 的距离 $$d = \frac{|3 \cdot 2 - 2 \cdot 0 - 6|}{5} = 0$$,说明 $$P$$ 在直线 $$l$$ 上,此时 $$|PA| \cdot |PB| = 0$$ 不符合选项。重新计算:

利用参数法,直线 $$l$$ 的参数方程为 $$x = 2 + t \cos \theta$$,$$y = 0 + t \sin \theta$$,代入圆方程解得 $$t$$ 的乘积为 $$-12$$,所以 $$|PA| \cdot |PB| = 12$$。选 B

5. 圆 $$x^2 + y^2 + 4x - 2y - 1 = 0$$ 的圆心为 $$(-2, 1)$$。直线 $$ax - 2by + 2 = 0$$ 必须过圆心,即 $$-2a - 2b + 2 = 0$$,化简得 $$a + b = 1$$。

求 $$\frac{1}{a} + \frac{4}{b}$$ 的最小值,利用柯西不等式:

$$\left(\frac{1}{a} + \frac{4}{b}\right)(a + b) \geq (1 + 2)^2 = 9$$,所以最小值为 $$9$$。选 B

6. 圆 $$x^2 + y^2 - 4x - 2y + 4 = 0$$ 的圆心为 $$(2, 1)$$,半径 $$1$$。圆心到直线 $$x - y = 2$$ 的距离为 $$d = \frac{|2 - 1 - 2|}{\sqrt{2}} = \frac{1}{\sqrt{2}}$$。

圆上点到直线的最大距离为 $$d + r = \frac{1}{\sqrt{2}} + 1 = 1 + \frac{\sqrt{2}}{2}$$。选 C

7. 圆 $$x^2 + y^2 - 2x = 0$$ 的圆心为 $$(1, 0)$$,半径 $$1$$。设直线斜率为 $$k$$,方程为 $$y = kx + 2$$。根据切线条件:

$$\frac{|k \cdot 1 - 0 + 2|}{\sqrt{k^2 + 1}} = 1$$,解得 $$k = -\frac{3}{4}$$。另外,直线 $$x = 0$$ 也满足切线条件。所以方程为 $$3x + 4y - 8 = 0$$ 或 $$x = 0$$。选 C

8. 圆 $$x^2 + y^2 + 2x - 2y - 2 = 0$$ 的圆心为 $$(-1, 1)$$,半径 $$2$$。圆心到直线 $$x + y + \sqrt{2} = 0$$ 的距离为 $$d = \frac{|-1 + 1 + \sqrt{2}|}{\sqrt{2}} = 1$$。

因为 $$d + 1 = 2 = r$$,所以圆上有 $$3$$ 个点到直线的距离为 $$1$$。选 C

9. 圆 $$(x + 1)^2 + y^2 = 2$$ 的圆心为 $$(-1, 0)$$,半径 $$\sqrt{2}$$。圆心到直线 $$x - y + 2 = 0$$ 的距离为 $$d = \frac{|-1 - 0 + 2|}{\sqrt{2}} = \frac{1}{\sqrt{2}}$$。

弦长 $$|AB| = 2\sqrt{r^2 - d^2} = 2\sqrt{2 - \frac{1}{2}} = \sqrt{6}$$。选 D

10. 切线长的最小值为 $$\sqrt{d^2 - r^2}$$,其中 $$d$$ 是直线 $$y = x + 2$$ 上点到圆心 $$(4, -2)$$ 的最小距离。圆心到直线的距离为 $$d = \frac{|4 - (-2) + 2|}{\sqrt{2}} = \frac{8}{\sqrt{2}} = 4\sqrt{2}$$。

切线长为 $$\sqrt{(4\sqrt{2})^2 - 1} = \sqrt{32 - 1} = \sqrt{31}$$。选 B

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