【复习参考】2021年高考数学(理)提升演练：直线与圆、圆与圆的位置关系

2021届高三数学（理）提升演练：直线与圆、圆与圆的位置关系一、选择题1．直线x＋y＝1与圆x2＋y2－2ay＝0(a>0)没有公共点，则a的取值范围是()A．(0，eq\r(2)－1) B．(eq\r(2)－1，eq\r(2)＋1)C．(－eq\r(2)－1，eq\r(2)＋1) D．(0，eq\r(2)＋1)2．设两圆C1、C2都和两坐标轴相切，且都过点(4,1)，则两圆心的距离|C1C2|＝A．4 B．4eq\r(2)C．8 D．8eq\r(2)3．设直线x＋ky－1＝0被圆O：x2＋y2＝2所截弦的中点的轨迹为M，则曲线M与直线x－y－1＝0的位置关系是()A．相离 B．相切C．相交 D．不确定4．在圆x2＋y2－2x－6y＝0内，过点E(0,1)的最长弦和最短弦分别为AC和BD，则四边形ABCD的面积为()A．5eq\r(2) B．10eq\r(2)C．15eq\r(2) D．20eq\r(2)5．直线x＋7y－5＝0截圆x2＋y2＝1所得的两段弧长之差的确定值是()A.eq\f(π,4) B.eq\f(π,2)C．π D.eq\f(3π,2)6．若直线y＝x＋b与曲线y＝3－eq\r(4x－x2)有公共点，则b的取值范围是()A．[1－2eq\r(2)，1＋2eq\r(2)] B．[1－eq\r(2)，3]C．[－1,1＋2eq\r(2)] D．[1－2eq\r(2)，3]二、填空题7．两圆(x＋1)2＋(y－1)2＝r2和(x－2)2＋(y＋2)2＝R2相交于P，Q两点，若点P坐标为(1,2)，则点Q的坐标为________．8．在平面直角坐标系xOy中，已知圆x2＋y2＝4上有且只有四个点到直线12x－5y＋c＝0的距离为1，则实数c的取值范围是________．9．已知圆C过点(1,0)，且圆心在x轴的正半轴上，直线l：y＝x－1被该圆所截得的弦长为2eq\r(2)，则圆C的标准方程为____________．三、解答题10．已知点A(1，a)，圆x2＋y2＝4.(1)若过点A的圆的切线只有一条，求a的值及切线方程；(2)若过点A且在两坐标轴上截距相等的直线被圆截得的弦长为2eq\r(3)，求a的值．11．已知圆C：x2＋y2－2x＋4y－4＝0，问是否存在斜率为1的直线l，使l被圆C截得的弦为AB，以AB为直径的圆经过原点．若存在，写出直线l的方程；若不存在，说明理由．12．在平面直角坐标系xOy中，已知圆x2＋y2－12x＋32＝0的圆心为Q，过点P(0,2)且斜率为k的直线与圆Q相交于不同的两点A，B.(1)求k的取值范围；(2)是否存在常数k，使得向量＋与共线？假如存在，求k值；假如不存在，请说明理由．详解答案一、选择题1．解析：由圆x2＋y2－2ay＝0(a>0)的圆心(0，a)到直线x＋y＝1的距离大于a，且a>0可得a的取值范围．答案：A2．解析：依题意，可设圆心坐标为(a，a)、半径为r，其中r＝a>0，因此圆方程是(x－a)2＋(y－a)2＝a2，由圆过点(4,1)得(4－a)2＋(1－a)2＝a2，即a2－10a＋17＝0，则该方程的两根分别是圆心C1，C2的横坐标，|C1C2|＝eq\r(2)×eq\r(102－4×17)＝8.答案：C3．解析：∵直线x＋ky－1＝0过定点N(1,0)，且点N(1,0)在圆x2＋y2＝2的内部，∴直线被圆所截弦的中点的轨迹M是以ON为直径的圆，圆心为P(eq\f(1,2)，0)，半径为eq\f(1,2)，∵点P(eq\f(1,2)，0)到直线x－y－1＝0的距离为eq\f(\r(2),4)<eq\f(1,2)，∴曲线M与直线x－y－1＝0相交．答案：C4．解析：由题意可知，圆的圆心坐标是(1,3)，半径是eq\r(10)，且点E(0,1)位于该圆内，故过点E(0,1)的最短弦长|BD|＝2eq\r(10－12＋22)＝2eq\r(5)(注：过圆内肯定点的最短弦是以该点为中点的弦)，过点E(0,1)的最长弦长等于该圆的直径，即|AC|＝2eq\r(10)，且AC⊥BD，因此四边形ABCD的面积等于eq\f(1,2)|AC|×|BD|＝eq\f(1,2)×2eq\r(10)×2eq\r(5)＝10eq\r(2).答案：B5．解析：圆心到直线的距离d＝eq\f(|0＋0－5|,\r(1＋49))＝eq\f(\r(2),2).又∵圆的半径r＝1，∴直线x＋7y－5＝0截圆x2＋y2＝1的弦长为eq\r(2).∴劣弧所对的圆心角为eq\f(π,2).∴两段弧长之差的确定值为eq\f(3,2)π－eq\f(π,2)＝π.答案：C6．解析：在平面直角坐标系内画出曲线y＝3－eq\r(4x－x2)与直线y＝x，在平面直角坐标系内平移该直线，结合图形分析可知，当直线沿左上方平移到过点(0,3)的过程中的任何位置相应的直线与曲线y＝3－eq\r(4x－x2)都有公共点；当直线沿右下方平移到与以点C(2,3)为圆心、2为半径的圆相切的过程中的任何位置相应的直线与曲线y＝3－eq\r(4x－x2)都有公共点．留意与y＝x平行且过点(0,3)的直线方程是y＝x＋3；当直线y＝x＋b与以点C(2,3)为圆心、2为半径的圆相切时，有eq\f(|2－3＋b|,\r(2))＝2，b＝1±2eq\r(2).结合图形可知，满足题意的b的取值范围是[1－2eq\r(2)，3]．答案：D二、填空题7．解析：由两圆的方程可知它们的圆心坐标分别为(－1,1)，(2，－2)，则过它们圆心的直线方程为eq\f(x－－1,2－－1)＝eq\f(y－1,－2－1)，即y＝－x，依据圆的几何性质可知两圆的交点应关于过它们圆心的直线对称，故由P(1,2)可得它关于直线y＝－x的对称点即Q点的坐标为(－2，－1)．答案：(－2，－1)8．解析：由于圆的半径为2，且圆上有且仅有四个点到直线12x－5y＋c＝0的距离为1，即要圆心到直线的距离小于1，即eq\f(|c|,\r(122＋－52))<1，解得－13<c<13.答案：(－13,13)9．解析：设圆心坐标为(a,0)(a>0)，则圆心到直线x－y－1＝0的距离为eq\f(|a－1|,\r(2)).由于圆截直线所得的弦长为2eq\r(2)，依据半弦、半径、弦心距之间的关系有(eq\f(|a－1|,\r(2)))2＋2＝(a－1)2，即(a－1)2＝4，所以a＝3或a＝－1(舍去)，则半径r＝3－1＝2，圆心坐标为(3,0)．所以圆C的标准方程为(x－3)2＋y2＝4.答案：(x－3)2＋y2＝4三、解答题10．解：(1)由于过点A的圆的切线只有一条，则点A在圆上，故12＋a2＝4，∴a＝±eq\r(3).当a＝eq\r(3)时，A(1，eq\r(3))，切线方程为x＋eq\r(3)y－4＝0；当a＝－eq\r(3)时，A(1，－eq\r(3))，切线方程为x－eq\r(3)y－4＝0，∴a＝eq\r(3)时，切线方程为x＋eq\r(3)y－4＝0，a＝－eq\r(3)时，切线方程为x－eq\r(3)y－4＝0.(2)设直线方程为x＋y＝b，由于直线过点A，∴1＋a＝b，a＝b－1.又圆心到直线的距离d＝eq\f(|b|,\r(2))，∴(eq\f(|b|,\r(2)))2＋(eq\f(2\r(3),2))2＝4.∴b＝±eq\r(2).∴a＝±eq\r(2)－1.11．解：依题意，设l的方程为y＝x＋b①x2＋y2－2x＋4y－4＝0②联立①②消去y得：2x2＋2(b＋1)x＋b2＋4b－4＝0，设A(x1，y1)，B(x2，y2)，则有eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x1＋x2＝－b＋1，,x1x2＝\f(b2＋4b－4,2)，))③∵以AB为直径的圆过原点，∴⊥，即x1x2＋y1y2＝0，而y1y2＝(x1＋b)(x2＋b)＝x1x2＋b(x1＋x2)＋b2∴2x1x2＋b(x1＋x2)＋b2＝0，由③得b2＋4b－4－b(b＋1)＋b2＝0，即b2＋3b－4＝0，∴b＝1或b＝－4.∴满足条件的直线l存在，其方程为x－y＋1＝0或x－y－4＝0.12．解：(1)圆的方程可化为(x－6)2＋y2＝4，其圆心为Q(6,0)．过点P(0,2)且斜率为k的直线方程为y＝kx＋2.代入圆的方程得x2＋(kx＋2)2－12x＋32＝0，整理得(1＋k2)x2＋4(k－3)x＋36＝0.①直线与圆交于两个不同的点A，B，所以Δ＝[4(k－3)]2－4×36(1＋k2)＝42(－8k2－6k)>0，解得－eq\f(3,4)<k<0，即k的取值范围为(－eq\f(3,4)，0)．