一、圆的综合真题与模拟题分类汇编(难题易错题)1.如图1,直角梯形OABC中,BC∥OA,OA=6,BC=2,∠BAO=45°.(1)OC的长为;(2)D是OA上一点,以BD为直径作⊙M,⊙M交AB于点Q.当⊙M与y轴相切时,sin∠BOQ=;(3)如图2,动点P以每秒1个单位长度的速度,从点O沿线段OA向点A运动;同时动点D以相同的速度,从点B沿折线B﹣C﹣O向点O运动.当点P到达点A时,两点同时停止运动.过点P作直线PE∥OC,与折线O﹣B﹣A交于点E.设点P运动的时间为t (秒).求当以B、D、E为顶点的三角形是直角三角形时点E的坐标.【答案】(1)4;(2)35;(3)点E的坐标为(1,2)、(53,103)、(4,2).【解析】分析:(1)过点B作BH⊥OA于H,如图1(1),易证四边形OCBH是矩形,从而有OC=BH,只需在△AHB中运用三角函数求出BH即可.(2)过点B作BH⊥OA于H,过点G作GF⊥OA于F,过点B作BR⊥OG于R,连接MN、DG,如图1(2),则有OH=2,BH=4,MN⊥OC.设圆的半径为r,则MN=MB=MD=r.在Rt△BHD中运用勾股定理可求出r=2,从而得到点D与点H重合.易证△AFG∽△ADB,从而可求出AF、GF、OF、OG、OB、AB、BG.设OR=x,利用BR2=OB2﹣OR2=BG2﹣RG2可求出x,进而可求出BR.在Rt△ORB中运用三角函数就可解决问题.(3)由于△BDE的直角不确定,故需分情况讨论,可分三种情况(①∠BDE=90°,②∠BED=90°,③∠DBE=90°)讨论,然后运用相似三角形的性质及三角函数等知识建立关于t的方程就可解决问题.详解:(1)过点B作BH⊥OA于H,如图1(1),则有∠BHA=90°=∠COA,∴OC∥BH.∵BC∥OA,∴四边形OCBH是矩形,∴OC=BH,BC=OH.∵OA=6,BC=2,∴AH=0A﹣OH=OA﹣BC=6﹣2=4.∵∠BHA=90°,∠BAO=45°,∴tan∠BAH=BHHA=1,∴BH=HA=4,∴OC=BH=4.故答案为4.(2)过点B作BH⊥OA于H,过点G作GF⊥OA于F,过点B作BR⊥OG于R,连接MN、DG,如图1(2).由(1)得:OH =2,BH =4.∵OC 与⊙M 相切于N ,∴MN ⊥OC .设圆的半径为r ,则MN =MB =MD =r .∵BC ⊥OC ,OA ⊥OC ,∴BC ∥MN ∥OA .∵BM =DM ,∴CN =ON ,∴MN =12(BC +OD ),∴OD =2r ﹣2,∴DH =OD OH -=24r -.在Rt △BHD 中,∵∠BHD =90°,∴BD 2=BH 2+DH 2,∴(2r )2=42+(2r ﹣4)2.解得:r =2,∴DH =0,即点D 与点H 重合,∴BD ⊥0A ,BD =AD .∵BD 是⊙M 的直径,∴∠BGD =90°,即DG ⊥AB ,∴BG =AG .∵GF ⊥OA ,BD ⊥OA ,∴GF ∥BD ,∴△AFG ∽△ADB , ∴AF AD =GF BD =AG AB =12,∴AF =12AD =2,GF =12BD =2,∴OF =4,∴OG同理可得:OB AB ,∴BG =12AB .设OR =x ,则RG x .∵BR ⊥OG ,∴∠BRO =∠BRG =90°,∴BR 2=OB 2﹣OR 2=BG 2﹣RG 2,∴(2﹣x 2=()2﹣(x )2.解得:x =5,∴BR 2=OB 2﹣OR 2=(2﹣(5)2=365,∴BR =5.在Rt △ORB 中,sin ∠BOR =BR OB35. 故答案为35. (3)①当∠BDE =90°时,点D 在直线PE 上,如图2.此时DP =OC =4,BD +OP =BD +CD =BC =2,BD =t ,OP =t . 则有2t =2.解得:t =1.则OP =CD =DB =1.∵DE ∥OC ,∴△BDE ∽△BCO ,∴DE OC =BD BC =12,∴DE =2,∴EP =2, ∴点E 的坐标为(1,2).②当∠BED =90°时,如图3.∵∠DBE =OBC ,∠DEB =∠BCO =90°,∴△DBE ∽△OBC ,∴BEBC =2DB BE OB ∴,∴BE =5t . ∵PE ∥OC ,∴∠OEP =∠BOC .∵∠OPE =∠BCO =90°,∴△OPE ∽△BCO ,∴OEOB =25OPBC∴,=2t,∴OE=5t.∵OE+BE=OB=255,∴t+5t=25.解得:t=53,∴OP=53,OE=55,∴PE=22OE OP-=103,∴点E的坐标为(51033,).③当∠DBE=90°时,如图4.此时PE=PA=6﹣t,OD=OC+BC﹣t=6﹣t.则有OD=PE,EA=22PE PA+=2(6﹣t)=62﹣2?t,∴BE=BA﹣EA=42﹣(62﹣2t)=2t﹣22.∵PE∥OD,OD=PE,∠DOP=90°,∴四边形ODEP是矩形,∴DE=OP=t,DE∥OP,∴∠BED=∠BAO=45°.在Rt△DBE中,cos∠BED=BEDE=2,∴DE=2BE,∴t=22(t﹣22)=2t﹣4.解得:t=4,∴OP=4,PE=6﹣4=2,∴点E的坐标为(4,2).综上所述:当以B、D、E为顶点的三角形是直角三角形时点E的坐标为(1,2)、(51033,)、(4,2).点睛:本题考查了圆周角定理、切线的性质、相似三角形的判定与性质、三角函数的定义、平行线分线段成比例、矩形的判定与性质、勾股定理等知识,还考查了分类讨论的数学思想,有一定的综合性.2.如图,以O为圆心,4为半径的圆与x轴交于点A,C在⊙O上,∠OAC=60°.(1)求∠AOC的度数;(2)P为x轴正半轴上一点,且PA=OA,连接PC,试判断PC与⊙O的位置关系,并说明理由;(3)有一动点M从A点出发,在⊙O上按顺时针方向运动一周,当S△MAO=S△CAO时,求动点M所经过的弧长,并写出此时M点的坐标.【答案】(1)60°;(2)见解析;(3)对应的M点坐标分别为:M1(2,﹣3M2(﹣2,﹣3)、M3(﹣2,3M4(2,3).【解析】【分析】(1)由于∠OAC=60°,易证得△OAC是等边三角形,即可得∠AOC=60°.(2)由(1)的结论知:OA=AC,因此OA=AC=AP,即OP边上的中线等于OP的一半,由此可证得△OCP是直角三角形,且∠OCP=90°,由此可判断出PC与⊙O的位置关系.(3)此题应考虑多种情况,若△MAO、△OAC的面积相等,那么它们的高必相等,因此有四个符合条件的M点,即:C点以及C点关于x轴、y轴、原点的对称点,可据此进行求解.【详解】(1)∵OA=OC,∠OAC=60°,∴△OAC是等边三角形,故∠AOC=60°.(2)由(1)知:AC=OA,已知PA=OA,即OA=PA=AC;∴AC=1OP,因此△OCP是直角三角形,且∠OCP=90°,2而OC是⊙O的半径,故PC与⊙O的位置关系是相切.(3)如图;有三种情况:①取C点关于x轴的对称点,则此点符合M点的要求,此时M点的坐标为:M1(2,﹣3劣弧MA的长为:6044 1803ππ⨯=;②取C点关于原点的对称点,此点也符合M点的要求,此时M点的坐标为:M2(﹣2,﹣3劣弧MA的长为:12048 1803ππ⨯=;③取C点关于y轴的对称点,此点也符合M点的要求,此时M点的坐标为:M3(﹣2,3优弧MA的长为:240416 1803ππ⨯=;④当C、M重合时,C点符合M点的要求,此时M4(2,3);优弧MA的长为:300420 1803ππ⨯=;综上可知:当S△MAO=S△CAO时,动点M所经过的弧长为481620,,,3333ππππ对应的M点坐标分别为:M1(2,﹣3M2(﹣2,﹣3)、M3(﹣2,3M4(2,3【点睛】本题考查了切线的判定以及弧长的计算方法,注意分类讨论思想的运用,不要漏解.3.如图,在直角坐标系中,已知点A(-8,0),B(0,6),点M在线段AB上。
(1)如图1,如果点M是线段AB的中点,且⊙M的半径等于4,试判断直线OB与⊙M 的位置关系,并说明理由;(2)如图2,⊙M与x轴,y轴都相切,切点分别为E,F,试求出点M的坐标;(3)如图3,⊙M与x轴,y轴,线段AB都相切,切点分别为E,F,G,试求出点M的坐标(直接写出答案)【答案】(1)OB与⊙M相切;(2)M(-247,247);(3)M(-2,2)【解析】分析:(1)设线段OB的中点为D,连结MD,根据三角形的中位线求出MD,根据直线和圆的位置关系得出即可;(2)求出过点A、B的一次函数关系式是y=34x+6,设M(a,﹣a),把x=a,y=﹣a代入y=34x+6得出关于a的方程,求出即可.(3)连接ME、MF、MG、MA、MB、MO,设ME=MF=MG=r,根据S△ABC=12AO•ME+12BO•MF+12AB•MG=12AO•BO求得r=2,据此可得答案.详解:(1)直线OB与⊙M相切.理由如下:设线段OB的中点为D,如图1,连结MD,∵点M是线段AB的中点,所以MD∥AO,MD=4,∴∠AOB=∠MDB=90°,∴MD⊥OB,点D在⊙M上.又∵点D在直线OB上,∴直线OB与⊙M相切;(2)如图2,连接ME,MF,∵A(﹣8,0),B(0,6),∴设直线AB的解析式是y=kx+b,∴806k bb-+=⎧⎨=⎩,解得:k=34,b=6,即直线AB的函数关系式是y=34x+6.∵⊙M与x轴、y轴都相切,∴点M到x轴、y轴的距离都相等,即ME=MF,设M(a,﹣a)(﹣8<a<0),把x=a,y=﹣a代入y=34x+6,得:﹣a=34a+6,得:a=﹣24 7,∴点M的坐标为(﹣242477,).(3)如图3,连接ME、MF、MG、MA、MB、MO,∵⊙M与x轴,y轴,线段AB都相切,∴ME⊥AO、MF⊥BO、MG⊥AB,设ME=MF=MG=r,则S△ABC=12AO•ME+12BO•MF+12AB•MG=12AO•BO.∵A(﹣8,0),B(0,6),∴AO=8、BO=6,AB=22AO BO=10,∴12r•8+12r•6+12r•10=12×6×8,解得:r=2,即ME=MF=2,∴点M的坐标为(﹣2,2).点睛:本题考查了圆的综合问题,掌握直线和圆的位置关系,用待定系数法求一次函数的解析式的应用,能综合运用知识点进行推理和计算是解答此题的关键,注意:直线和圆有三种位置关系:已知⊙O的半径为r,圆心O到直线l的距离是d,当d=r时,直线l和⊙O 相切.4.如图,AB是圆O的直径,射线AM⊥AB,点D在AM上,连接OD交圆O于点E,过点D作DC=DA交圆O于点C(A、C不重合),连接O C、BC、CE.(1)求证:CD是⊙O的切线;(2)若圆O的直径等于2,填空:①当AD=时,四边形OADC是正方形;②当AD=时,四边形OECB是菱形.【答案】(1)见解析;(2)①1;②3.【解析】试题分析:(1)依据SSS证明△OAD≌△OCD,从而得到∠OCD=∠OAD=90°;(2)①依据正方形的四条边都相等可知AD=OA;②依据菱形的性质得到OE=CE,则△EOC为等边三角形,则∠CEO=60°,依据平行线的性质可知∠DOA=60°,利用特殊锐角三角函数可求得AD的长.试题解析:解:∵AM⊥AB,∴∠OAD=90°.∵OA=OC,OD=OD,AD=DC,∴△OAD≌△OCD,∴∠OCD=∠OAD=90°.∴OC⊥CD,∴CD是⊙O的切线.(2)①∵当四边形OADC是正方形,∴AO=AD=1.故答案为:1.②∵四边形OECB是菱形,∴OE=CE.又∵OC=OE,∴OC=OE=CE.∴∠CEO=60°.∵CE∥AB,∴∠AOD=60°.在Rt△OAD中,∠AOD=60°,AO=1,∴AD=.故答案为:.点睛:本题主要考查的是切线的性质和判定、全等三角形的性质和判定、菱形的性质、等边三角形的性质和判定,特殊锐角三角函数值的应用,熟练掌握相关知识是解题的关键.5.如图,已知BC是⊙O的弦,A是⊙O外一点,△ABC为正三角形,D为BC的中点,M 为⊙O上一点,并且∠BMC=60°.(1)求证:AB是⊙O的切线;(2)若E,F分别是边AB,AC上的两个动点,且∠EDF=120°,⊙O的半径为2,试问BE+CF的值是否为定值?若是,求出这个定值;若不是,请说明理由.【答案】(1)证明见试题解析;(2)BE+CF的值是定值,为等边△ABC边长的一半.【解析】试题分析:(1)连结OB、OD,如图1,由于D为BC的中点,由垂径定理的推理得OD⊥BC,∠BOD=∠COD,即可得到∠BOD=∠M=60°,则∠OBD=30°,所以∠ABO=90°,于是得到AB是⊙O的切线;(2)作DM⊥AB于M,DN⊥AC于N,连结AD,如图2,由△ABC为正三角形,D为BC 的中点,得到AD平分∠BAC,∠BAC=60°,利用角平分线性质得DM=DN,得∠MDN=120°,由∠EDF=120°,得到∠MDE=∠NDF,于是有△DME≌△DNF,得到ME=NF,得到BE+CF=BM+CN,由BM=12BD,CN=12OC,得到BE+CF=12BC,即可判断BE+CF的值是定值,为等边△ABC边长的一半.试题解析:(1)连结OB、OD,如图1,∵D为BC的中点,∴OD⊥BC,∠BOD=∠COD,∴∠ODB=90°,∵∠BMC=12∠BOC,∴∠BOD=∠M=60°,∴∠OBD=30°,∵△ABC为正三角形,∴∠ABC=60°,∴∠ABO=60°+30°=90°,∴AB⊥OB,∴AB是⊙O的切线;(2)BE+CF的值是为定值.作DM⊥AB于M,DN⊥AC于N,连结AD,如图2,∵△ABC为正三角形,D为BC的中点,∴AD平分∠BAC,∠BAC=60°,∴DM=DN,∠MDN=120°,∵∠EDF=120°,∴∠MDE=∠NDF,在△DME和△DNF中,∵∠DME=∠DNF.DM=DN,∠MDE=∠NDF,∴△DME≌△DNF,∴ME=NF,∴BE+CF=BM﹣EM+CN+NF=BM+CN,在Rt△DMB中,∵∠DBM=60°,∴BM=12BD,同理可得CN=12OC,∴BE+CF=12OB+12OC=12BC,∴BE+CF的值是定值,为等边△ABC边长的一半.考点:1.切线的判定;2.等边三角形的性质;3.定值问题;4.探究型;5.综合题;6.压轴题.6.如图,AB是⊙O的直径,弦CD⊥AB于点G,点F是CD上一点,且满足若13 CFDF,连接AF并延长交⊙O于点E,连接AD、DE,若CF=2,AF=3.(1)求证:△ADF∽△AED;(2)求FG的长;(3)求tan∠E的值.【答案】(1)证明见解析;(2)FG =2;(3)5 4.【解析】分析:(1)由AB是 O的直径,弦CD⊥AB,根据垂径定理可得:弧AD=弧AC,DG=CG,继而证得△ADF∽△AED;(2)由13CFFD= ,CF=2,可求得DF的长,继而求得CG=DG=4,则可求得FG=2;(3)由勾股定理可求得AG的长,即可求得tan∠ADF的值,继而求得tan∠E=5 .本题解析:①∵AB是⊙O的直径,弦CD⊥AB,∴DG=CG,∴AD AC=,∠ADF=∠AED,∵∠FAD=∠DAE(公共角),∴△ADF∽△AED;②∵13CFFD=,CF=2,∴FD=6,∴CD=DF+CF=8,∴CG=DG=4,∴FG=CG-CF=2;③∵AF=3,FG=2,∴AG=225AF FG-=,点睛:本题考查了相似三角形的判定与性质、圆周角定理、垂径定理、勾股定理以及三角函数等知识点,考查内容较多,综合性较强,难度适中,注意掌握数形结合的思想.7.如图,已知AB是⊙O的直径,P是BA延长线上一点,PC切⊙O于点C,CD⊥AB,垂足为D.(1)求证:∠PCA=∠ABC;(2)过点A作AE∥PC交⊙O于点E,交CD于点F,交BC于点M,若∠CAB=2∠B,CF 3【答案】(1)详见解析;(2633π-.【解析】【分析】(1)如图,连接OC ,利用圆的切线的性质和直径对应的圆周角是直角可得∠PCA=∠OCB ,利用等量代换可得∠PCA=∠ABC.(2)先求出△OCA 是等边三角形,在利用三角形的等边对等角定理求出FA=FC 和CF=FM,然后分别求出AM 、AC 、MO 、CD 的值,分别求出0A E S ∆、BOE S 扇形 、ABM S ∆ 的值,利用0A E ABM BOE S S S S ∆∆=+-阴影部分扇形,然后通过计算即可解答.【详解】解:(1)证明:连接OC ,如图,∵PC 切⊙O 于点C ,∴OC ⊥PC,∴∠PCA+∠ACO=90º,∵AB 是⊙O 的直径,∴∠ACB=∠ACO+OCB=90º∴∠PCA=∠OCB,∵OC=OB,∴∠OBC=∠OCB,∴∠PCA=∠ABC ;(2)连接OE ,如图,∵△ACB 中,∠ACB =90º,∠CAB =2∠B,∴∠B =30º,∠CAB =60º,∴△OCA 是等边三角形,∵CD ⊥AB,∴∠ACD+∠CAD =∠CAD +∠ABC =90º,∴∠ACD =∠B =30º,∵PC ∥AE,∴∠PCA =∠CAE =30º,∴FC=FA,同理,CF =FM,∴AM =2CF=3Rt △ACM 中,易得AC=33=3=OC, ∵∠B =∠CAE =30º,∴∠AOC=∠COE=60º,∴∠EOB=60º,∴∠EAB=∠ABC=30º,∴MA=MB,连接OM,EG ⊥AB 交AB 于G 点,如图所示,∵OA=OB,∴MO ⊥AB,∴MO =OA×tan30º=3 , ∵△CDO ≌△EDO(AAS), ∴EG=CD=AC×sin60º=332, ∴1332ABM S AB MO ∆=⨯=, 同样,易求93AOE S ∆=, 260333602BOE S ππ⨯==扇形 ∴0A E ABM BOE S S S S ∆∆=+-阴影部分扇形=93363333424ππ-+-=. 【点睛】本题考查了切线的性质、解直角三角形、扇形面积和识图的能力,综合性较强,有一定难度,熟练掌握定理并准确识图是解题的关键.8.如图,点B 在数轴上对应的数是﹣2,以原点O 为原心、OB 的长为半径作优弧AB ,使点A 在原点的左上方,且tan ∠AOB =3,点C 为OB 的中点,点D 在数轴上对应的数为4.(1)S 扇形AOB = (大于半圆的扇形);(2)点P 是优弧AB 上任意一点,则∠PDB 的最大值为 °(3)在(2)的条件下,当∠PDB 最大,且∠AOP <180°时,固定△OPD 的形状和大小,以原点O 为旋转中心,将△OPD 顺时针旋转α(0°≤α≤360°)①连接CP ,AD .在旋转过程中,CP 与AD 有何数量关系,并说明理由;②当PD ∥AO 时,求AD 2的值;③直接写出在旋转过程中,点C 到PD 所在直线的距离d 的取值范围.【答案】(1)103π(2)30(3)①AD =2PC 33③1≤d ≤3【解析】【分析】(1)利用扇形的面积公式计算即可.(2)如图1中,当PD 与⊙O 相切时,∠PDB 的值最大.解直角三角形即可解决问题. (3)①结论:AD =2PC .如图2中,连接AB ,AC .证明△COP ∽△AOD ,即可解决问题. ②分两种情形:如图3中,当PD ∥OA 时,设OD 交⊙O 于K ,连接PK 交OC 于H .求出PC 即可.如图④中,当PA ∥OA 时,作PK ⊥OB 于K ,同法可得.③判断出PC 的取值范围即可解决问题.【详解】(1)∵tan ∠AOB =3, ∴∠AOB =60°,∴S 扇形AOB =23002103603ππ⋅⋅= (大于半圆的扇形), (2)如图1中,当PD 与⊙O 相切时,∠PDB 的值最大.∵PD 是⊙O 的切线,∴OP ⊥PD ,∴∠OPD =90°,∵21sin 42OP PDO OD ∠=== ∴∠PDB =30°, 同法当DP ′与⊙O 相切时,∠BDP ′=30°,∴∠PDB 的最大值为30°.故答案为30.(3)①结论:AD =2PC .理由:如图2中,连接AB ,AC .∵OA =OB ,∠AOB =60°,∴△AOB 是等边三角形,∵BC =OC ,∴AC ⊥OB ,∵∠AOC =∠DOP =60°,∴∠COP =∠AOD , ∵2AO OD OC OP==, ∴△COP ∽△AOD , ∴2AD AO PC OC==, ∴AD =2PC . ②如图3中,当PD ∥OA 时,设OD 交⊙O 于K ,连接PK 交OC 于H .∵OP =OK ,∠POK =60°,∴△OPK 是等边三角形,∵PD ∥OA ,∴∠AOP =∠OPD =90°, ∴∠POH +∠AOC =90°, ∵∠AOC =60°,∴∠POH =30°,∴PH =12OP =1,OH 33, ∴PC 2222PH CH 1(13)523+=++=+∵AD =2PC ,∴AD 2=4(3)=3如图④中,当PA ∥OA 时,作PK ⊥OB 于K ,同法可得:PC 2=12+3﹣1)2=5﹣3AD 2=4PC 2=20﹣3③由题意1≤PC≤3,∴在旋转过程中,点C到PD所在直线的距离d的取值范围为1≤d≤3.【点睛】本题属于圆综合题,考查了切线的性质,相似三角形的判定和性质,旋转变换,勾股定理,等边三角形的判定和性质等知识,解题的关键是学会用分类讨论的思想思考问题.9.如图,四边形为菱形,且,以为直径作,与交于点.请仅用无刻度的直尺按下列要求画图.(保留作图痕迹)(1)在如图中,过点作边上的高.(2)在如图中,过点作的切线,与交于点.【答案】(1)如图1所示.(答案不唯一),见解析;(2)如图2所示.(答案不唯一),见解析.【解析】【分析】(1)连接AC交圆于一点F,连接PF交AB于点E,连接CE即为所求.(2)连接OF交BC于Q,连接PQ即为所求.【详解】(1)如图1所示.(答案不唯一)(2)如图2所示.(答案不唯一)【点睛】本题考查作图-复杂作图,菱形和圆的性质等知识,解题的关键是灵活运用所学知识解决问题,属于中考常考题型.10.如图,AB是⊙O的直径,AD是⊙O的弦,点F是DA延长线上的一点,过⊙O上一点C作⊙O的切线交DF于点E,CE⊥DF.(1)求证:AC平分∠FAB;(2)若AE=1,CE=2,求⊙O的半径.【答案】(1)证明见解析;(2)5 2【解析】试题分析:(1)连接OC,根据切线的性质和圆周角定理,得出∠OCA=∠OAC与∠CAE=∠OCA,然后根据角平分线的定义可证明;(2)由圆周角定理得到∠BCA=90°,由垂直的定义,可求出∠CEA=90°,从而根据两角对应相等的两三角形相似可证明△ACB∽△AEC,再根据相似三角形的对应边成比例求得AB的长,从而得到圆的半径.试题解析:(1)证明:连接OC.∵CE是⊙O的切线,∴∠OCE =90°∵CE⊥DF,∴∠CEA=90°,∴∠ACE+∠CAE=∠ACE+∠OCA=90°,∴∠CAE=∠OCA∵OC=OA,∴∠OCA=∠OAC.∴∠CAE=∠OAC,即AC平分∠FAB(2)连接BC.∵AB是⊙O的直径,∴∠ACB =∠AEC =90°.又∵∠CAE=∠OAC,∴△ACB∽△AEC,∴AB AC AC AE=.∵AE=1,CE=2,∠AEC =90°,∴2222125AC AE CE+=+∴2251ACABAE===,∴⊙O的半径为52.。