一、圆的综合真题与模拟题分类汇编(难题易错题)1.如图,在RtΔABC中,∠ABC=90°,AB=CB,以AB为直径的⊙O交AC于点D,点E是AB边上一点(点E不与点A、B重合),DE的延长线交⊙O于点G,DF⊥DG,且交BC于点F.(1)求证:AE=BF;(2)连接EF,求证:∠FEB=∠GDA;(3)连接GF,若AE=2,EB=4,求ΔGFD的面积.【答案】(1)(2)见解析;(3)9【解析】分析:(1)连接BD,由三角形ABC为等腰直角三角形,求出∠A与∠C的度数,根据AB 为圆的直径,利用圆周角定理得到∠ADB为直角,即BD垂直于AC,利用直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半,得到AD=DC=BD=12AC,进而确定出∠A=∠FBD,再利用同角的余角相等得到一对角相等,利用ASA得到三角形AED与三角形BFD全等,利用全等三角形对应边相等即可得证;(2)连接EF,BG,由三角形AED与三角形BFD全等,得到ED=FD,进而得到三角形DEF为等腰直角三角形,利用圆周角定理及等腰直角三角形性质得到一对同位角相等,利用同位角相等两直线平行,再根据平行线的性质和同弧所对的圆周角相等,即可得出结论;(3)由全等三角形对应边相等得到AE=BF=1,在直角三角形BEF中,利用勾股定理求出EF的长,利用锐角三角形函数定义求出DE的长,利用两对角相等的三角形相似得到三角形AED与三角形GEB相似,由相似得比例,求出GE的长,由GE+ED求出GD的长,根据三角形的面积公式计算即可.详解:(1)连接BD.在Rt△ABC中,∠ABC=90°,AB=BC,∴∠A=∠C=45°.∵AB为圆O的直径,∴∠ADB=90°,即BD⊥AC,∴AD=DC=BD=12AC,∠CBD=∠C=45°,∴∠A=∠FBD.∵DF⊥DG,∴∠FDG=90°,∴∠FDB+∠BDG=90°.∵∠EDA+∠BDG=90°,∴∠EDA=∠FDB.在△AED和△BFD中,A FBDAD BDEDA FDB∠=∠⎧⎪=⎨⎪∠=∠⎩,∴△AED≌△BFD(ASA),∴AE=BF;(2)连接EF,BG.∵△AED≌△BFD,∴DE=DF.∵∠EDF=90°,∴△EDF是等腰直角三角形,∴∠DEF=45°.∵∠G=∠A=45°,∴∠G=∠DEF,∴GB∥EF,∴∠FEB=∠GBA.∵∠GBA=∠GDA,∴∠FEB=∠GDA;(3)∵AE=BF,AE=2,∴BF=2.在Rt△EBF中,∠EBF=90°,∴根据勾股定理得:EF2=EB2+BF2.∵EB=4,BF=2,∴EF=2242+=25.∵△DEF为等腰直角三角形,∠EDF=90°,∴cos∠DEF=DEEF.∵EF=25,∴DE=25×2=10.∵∠G=∠A,∠GEB=∠AED,∴△GEB∽△AED,∴GEAE=EBED,即GE•ED=AE•EB,∴10•GE=8,即GE=410,则GD=GE+ED=910.∴1191011092252S GD DF GD DE=⨯⨯=⨯⨯=⨯⨯=.点睛:本题属于圆综合题,涉及的知识有:全等三角形的判定与性质,相似三角形的判定与性质,勾股定理,圆周角定理,以及平行线的判定与性质,熟练掌握判定与性质是解答本题的关键.2.矩形ABCD中,点C(3,8),E、F为AB、CD边上的中点,如图1,点A在原点处,点B在y轴正半轴上,点C在第一象限,若点A从原点出发,沿x轴向右以每秒1个单位长度的速度运动,点B随之沿y轴下滑,并带动矩形ABCD在平面内滑动,如图2,设运动时间表示为t秒,当点B到达原点时停止运动.(1)当t=0时,点F的坐标为;(2)当t =4时,求OE 的长及点B 下滑的距离; (3)求运动过程中,点F 到点O 的最大距离;(4)当以点F 为圆心,FA 为半径的圆与坐标轴相切时,求t 的值.【答案】(1)F (3,4);(2)8-43;(3)7;(4)t 的值为245或325. 【解析】试题分析:(1)先确定出DF ,进而得出点F 的坐标; (2)利用直角三角形的性质得出∠ABO =30°,即可得出结论;(3)当O 、E 、F 三点共线时,点F 到点O 的距离最大,即可得出结论; (4)分两种情况,利用相似三角形的性质建立方程求解即可.试题解析:解:(1)当t =0时.∵AB =CD =8,F 为CD 中点,∴DF =4,∴F (3,4); (2)当t =4时,OA =4.在Rt △ABO 中,AB =8,∠AOB =90°, ∴∠ABO =30°,点E 是AB 的中点,OE =12AB =4,BO =43,∴点B 下滑的距离为843-.(3)当O 、E 、F 三点共线时,点F 到点O 的距离最大,∴FO=OE+EF=7.(4)在Rt △ADF 中,FD 2+AD 2=AF 2,∴AF 22FD AD +,①设AO =t 1时,⊙F 与x 轴相切,点A 为切点,∴FA ⊥OA ,∴∠OAB +∠FAB =90°.∵∠FAD +∠FAB =90°,∴∠BAO =∠FAD .∵∠BOA =∠D =90°,∴Rt △FAE ∽Rt △ABO ,∴AB AO FA FE =,∴1853t=,∴t1=245,②设AO=t2时,⊙F与y轴相切,B为切点,同理可得,t2=325.综上所述:当以点F为圆心,FA为半径的圆与坐标轴相切时,t的值为245或325.点睛:本题是圆的综合题,主要考查了矩形的性质,直角三角形的性质,中点的意义,勾股定理,相似三角形的判定和性质,切线的性质,解(2)的关键是得出∠ABO=30°,解(3)的关键是判断出当O、E、F三点共线时,点F到点O的距离最大,解(4)的关键是判断出Rt△FAE∽Rt△ABD,是一道中等难度的中考常考题.3.如图.在△ABC中,∠C=90°,AC=BC,AB=30cm,点P在AB上,AP=10cm,点E从点P 出发沿线段PA以2c m/s的速度向点A运动,同时点F从点P出发沿线段PB以1c m/s的速度向点B运动,点E到达点A后立刻以原速度沿线段AB向点B运动,在点E、F运动过程中,以EF为边作正方形EFGH,使它与△ABC在线段AB的同侧,设点E、F运动的时间为t (s)(0<t<20).(1)当点H落在AC边上时,求t的值;(2)设正方形EFGH与△ABC重叠部分的面积为S.①试求S关于t的函数表达式;②以点C为圆心,12t为半径作⊙C,当⊙C与GH所在的直线相切时,求此时S的值.【答案】(1)t=2s或10s;(2)①S=2229?(02)75050(210)240400?(1020)t tt t tt t t⎧<≤⎪⎪-+-<≤⎨⎪-+<<⎪⎩;②100cm2.【解析】试题分析:(1)如图1中,当0<t≤5时,由题意AE=EH=EF,即10﹣2t=3t,t=2;如图2中,当5<t<20时,AE=HE,2t﹣10=10﹣(2t﹣10)+t,t=10;(2)分四种切线讨论a、如图3中,当0<t≤2时,重叠部分是正方形EFGH,S=(3t)2=9t2.b、如图4中,当2<t≤5时,重叠部分是五边形EFGMN.c、如图5中,当5<t<10时,重叠部分是五边形EFGMN.d、如图6中,当10<t<20时,重叠部分是正方形EFGH.分别计算即可;②分两种情形分别列出方程即可解决问题.试题解析:解:(1)如图1中,当0<t≤5时,由题意得:AE=EH=EF,即10﹣2t=3t,t=2如图2中,当5<t<20时,AE=HE,2t﹣10=10﹣(2t﹣10)+t,t=10.综上所述:t=2s或10s时,点H落在AC边上.(2)①如图3中,当0<t≤2时,重叠部分是正方形EFGH,S=(3t)2=9t2如图4中,当2<t≤5时,重叠部分是五边形EFGMN,S=(3t)2﹣12(5t﹣10)2=﹣72t2+50t﹣50.如图5中,当5<t<10时,重叠部分是五边形EFGMN,S=(20﹣t)2﹣12(30﹣3t)2=﹣72t2+50t﹣50.如图6中,当10<t<20时,重叠部分是正方形EFGH,S=(20﹣t)2=t2﹣40t+400.综上所述:S=2229?(02)75050(210) 240400?(1020)t tt t tt t t⎧<≤⎪⎪-+-<≤⎨⎪-+<<⎪⎩.②如图7中,当0<t≤5时,12t+3t=15,解得:t=307,此时S=100cm2,当5<t<20时,12t+20﹣t=15,解得:t=10,此时S=100.综上所述:当⊙C与GH所在的直线相切时,求此时S的值为100cm2点睛:本题考查了圆综合题、正方形的性质、等腰直角三角形的性质、切线的性质等知识,解题的关键是灵活运用所学知识解决问题,学会用分类讨论的思想思考问题,注意不能漏解,属于中考压轴题.4.(1)问题背景如图①,BC是⊙O的直径,点A在⊙O上,AB=AC,P为BmC上一动点(不与B,C重合),求证:2PA=PB+PC.小明同学观察到图中自点A出发有三条线段AB,AP,AC,且AB=AC,这就为旋转作了铺垫.于是,小明同学有如下思考过程:第一步:将△PAC绕着点A顺时针旋转90°至△QAB(如图①);第二步:证明Q,B,P三点共线,进而原题得证.请你根据小明同学的思考过程完成证明过程.(2)类比迁移如图②,⊙O的半径为3,点A,B在⊙O上,C为⊙O内一点,AB=AC,AB⊥AC,垂足为A,求OC的最小值.(3)拓展延伸如图③,⊙O的半径为3,点A,B在⊙O上,C为⊙O内一点,AB=43AC,AB⊥AC,垂足为A,则OC的最小值为.【答案】(1)证明见解析;(2)OC最小值是32﹣3;(3)32.【解析】试题分析:(1)将△PAC绕着点A顺时针旋转90°至△QAB(如图①),只要证明△APQ 是等腰直角三角形即可解决问题;(2)如图②中,连接OA,将△OAC绕点O顺时针旋转90°至△QAB,连接OB,OQ,在△BOQ中,利用三边关系定理即可解决问题;(3)如图③构造相似三角形即可解决问题.作AQ⊥OA,使得AQ=43OA,连接OQ,BQ,OB.由△QAB∽OAC,推出BQ=43OC,当BQ最小时,OC最小;试题解析:(1)将△PAC绕着点A顺时针旋转90°至△QAB(如图①);∵BC是直径,∴∠BAC=90°,∵AB=AC,∴∠ACB=∠ABC=45°,由旋转可得∠QBA=∠PCA,∠ACB=∠APB=45°,PC=QB,∵∠PCA+∠PBA=180°,∴∠QBA+∠PBA=180°,∴Q,B,P三点共线,∴∠QAB+∠BAP=∠BAP+∠PAC=90°,∴QP2=AP2+AQ2=2AP2,∴QP=2AP=QB+BP=PC+PB,∴2AP=PC+PB.(2)如图②中,连接OA,将△OAC绕点A顺时针旋转90°至△QAB,连接OB,OQ,∵AB⊥AC,∴∠BAC=90°,由旋转可得QB=OC,AQ=OA,∠QAB=∠OAC,∴∠QAB+∠BAO=∠BAO+∠OAC=90°,∴在Rt△OAQ中,2,AO=3 ,∴在△OQB中,BQ≥OQ﹣2﹣3 ,即OC最小值是2﹣3;(3)如图③中,作AQ⊥OA,使得AQ=43OA,连接OQ,BQ,OB.∵∠QAO=∠BAC=90°,∠QAB=∠OAC ,∵QA AB OA AC =43, ∴△QAB ∽OAC ,∴BQ=43OC , 当BQ 最小时,OC 最小,易知OA=3,AQ=4,OQ=5,BQ≥OQ ﹣OB ,∴OQ≥2,] ∴BQ 的最小值为2, ∴OC 的最小值为34×2=32, 故答案为32. 【点睛】本题主要考查的圆、旋转、相似等知识,能根据题意正确的添加辅助线是解题的关键.5.如图,在Rt △ABC 中,点O 在斜边AB 上,以O 为圆心,OB 为半径作圆,分别与BC ,AB 相交于点D ,E ,连接AD .已知∠CAD =∠B . (1)求证:AD 是⊙O 的切线;(2)若CD =2,AC =4,BD =6,求⊙O 的半径.【答案】(1)详见解析;(235. 【解析】 【分析】(1)解答时先根据角的大小关系得到∠1=∠3,根据直角三角形中角的大小关系得出OD ⊥AD ,从而证明AD 为圆O 的切线;(2)根据直角三角形勾股定理和两三角形相似可以得出结果 【详解】(1)证明:连接OD ,∵OB=OD,∴∠3=∠B,∵∠B=∠1,∴∠1=∠3,在Rt△ACD中,∠1+∠2=90°,∴∠4=180°﹣(∠2+∠3)=90°,∴OD⊥AD,则AD为圆O的切线;(2)过点O作OF⊥BC,垂足为F,∵OF⊥BD∴DF=BF=12BD=3∵AC=4,CD=2,∠ACD=90°∴AD22AC CD5∵∠CAD=∠B,∠OFB=∠ACD=90°∴△BFO∽△ACD∴BFAC = OB AD即3425∴OB=352∴⊙O35.【点睛】此题重点考查学生对直线与圆的位置关系,圆的半径的求解,掌握勾股定理,两三角形相似的判定条件是解题的关键6.如图,在矩形ABCD中,点O在对角线AC上,以OA的长为半径的⊙O与AD、AC分别交于点E、F,且∠ACB=∠DCE.(1)判断直线CE与⊙O的位置关系,并说明理由;(2)若AB=2,BC=2,求⊙O的半径.【答案】(1)直线CE与⊙O相切,理由见解析;(2)⊙O的半径为6 4【解析】【分析】(1)首先连接OE,由OE=OA与四边形ABCD是矩形,易求得∠DEC+∠OEA=90°,即OE⊥EC,即可证得直线CE与⊙O的位置关系是相切;(2)首先易证得△CDE∽△CBA,然后根据相似三角形的对应边成比例,即可求得DE的长,又由勾股定理即可求得AC的长,然后设OA为x,即可得方程2223)6)x x-=,解此方程即可求得⊙O的半径.【详解】解:(1)直线CE与⊙O相切.…理由:连接OE,∵四边形ABCD是矩形,∴∠B=∠D=∠BAD=90°,BC∥AD,CD=AB,∴∠DCE+∠DEC=90°,∠ACB=∠DAC,又∠DCE=∠ACB,∴∠DEC+∠DAC=90°,∵OE=OA,∴∠OEA=∠DAC,∴∠DEC+∠OEA=90°,∴∠OEC=90°,∴OE⊥EC,∵OE为圆O半径,∴直线CE与⊙O相切;…(2)∵∠B=∠D,∠DCE=∠ACB,∴△CDE∽△CBA,∴ BC AB DC DE =, 又CD =AB =2,BC =2,∴DE =1 根据勾股定理得EC =3, 又226AC AB BC =+=,…设OA 为x ,则222(3)(6)x x +=-,解得6x =, ∴⊙O 的半径为6.【点睛】此题考查了切线的判定与性质,矩形的性质,相似三角形的判定与性质以及勾股定理等知识.此题综合性较强,难度适中,解题的关键是注意数形结合思想与方程思想的应用,注意辅助线的作法.7.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.8.如图,在△ABC中,AB=AC,以AC为直径作⊙O交BC于点D,过点D作FE⊥AB于点E,交AC的延长线于点F.(1)求证:EF与⊙O相切;(2)若AE=6,sin∠CFD=35,求EB的长.【答案】(1)见解析(2)3 2【解析】【分析】()1如图,欲证明EF与O相切,只需证得OD EF⊥.()2通过解直角AEF可以求得AF10.=设O的半径为r,由已知可得△FOD∽△FAE,继而得到OF ODAF AE=,即10r r106-=,则易求15AB AC2r2===,所以153EB AB AE622 =-=-=.【详解】(1)如图,连接OD,OC OD =,OCD ODC ∠∠∴=.AB AC =,ACB B ∠∠∴=,ODC B ∠∠∴=,OD //AB ∴,ODF AEF ∠∠∴=,EF AB ⊥,ODF AEF 90∠∠∴==,OD EF ∴⊥, OD 是O 的半径,EF ∴与O 相切;()2由()1知,OD//AB ,OD EF ⊥.在Rt AEF 中,AE 3sin CFD AF 5∠==,AE 6=, 则AF 10=, OD //AB ,∴△FOD ∽△FAE ,OF OD AF AE∴=, 设O 的半径为r ,10r r 106-∴=, 解得,15r 4=, 15AB AC 2r 2∴===, 153EB AB AE 622∴=-=-=. 【点睛】本题考查了切线的判定、相似三角形的判定与性质、解直角三角形的应用等,正确添加辅助线、灵活应用相关知识是解题的关键.9.我们知道,如图1,AB是⊙O的弦,点F是AFB的中点,过点F作EF⊥AB于点E,易得点E是AB的中点,即AE=EB.⊙O上一点C(AC>BC),则折线ACB称为⊙O的一条“折弦”.(1)当点C在弦AB的上方时(如图2),过点F作EF⊥AC于点E,求证:点E是“折弦ACB”的中点,即AE=EC+CB.(2)当点C在弦AB的下方时(如图3),其他条件不变,则上述结论是否仍然成立?若成立说明理由;若不成立,那么AE、EC、CB满足怎样的数量关系?直接写出,不必证明.(3)如图4,已知Rt△ABC中,∠C=90°,∠BAC=30°,Rt△ABC的外接圆⊙O的半径为2,过⊙O上一点P作PH⊥AC于点H,交AB于点M,当∠PAB=45°时,求AH的长.【答案】(1)见解析;(2)结论AE=EC+CB不成立,新结论为:CE=BC+AE,见解析;(3)AH313.【解析】【分析】(1)在AC上截取AG=BC,连接FA,FG,FB,FC,证明△FAG≌△FBC,根据全等三角形的性质得到FG=FC,根据等腰三角形的性质得到EG=EC,即可证明.(2)在CA上截取CG=CB,连接FA,FB,FC,证明△FCG≌△FCB,根据全等三角形的性质得到FG=FB,得到FA=FG,根据等腰三角形的性质得到AE=GE,即可证明.(3)分点P在弦AB上方和点P在弦AB下方两种情况进行讨论.【详解】解:(1)如图2,在AC 上截取AG =BC ,连接FA ,FG ,FB ,FC ,∵点F 是AFB 的中点,FA =FB ,在△FAG 和△FBC 中,,FA FB FAG FBC AG BC =⎧⎪∠=∠⎨⎪=⎩∴△FAG ≌△FBC (SAS ),∴FG =FC ,∵FE ⊥AC ,∴EG =EC ,∴AE =AG+EG =BC+CE ;(2)结论AE =EC+CB 不成立,新结论为:CE =BC+AE ,理由:如图3,在CA 上截取CG =CB ,连接FA ,FB ,FC ,∵点F 是AFB 的中点,∴FA =FB , FA FB =,∴∠FCG =∠FCB ,在△FCG 和△FCB 中,,CG CB FCG FCB FC FC =⎧⎪∠=∠⎨⎪=⎩∴△FCG ≌△FCB (SAS ),∴FG =FB ,∴FA =FG ,∵FE ⊥AC ,∴AE =GE ,∴CE =CG+GE =BC+AE ;(3)在Rt △ABC 中,AB =2OA =4,∠BAC =30°, ∴12232BC AB AC ===,, 当点P 在弦AB 上方时,如图4,在CA 上截取CG =CB ,连接PA ,PB ,PG ,∵∠ACB =90°,∴AB 为⊙O 的直径,∴∠APB =90°,∵∠PAB =45°,∴∠PBA =45°=∠PAB ,∴PA =PB ,∠PCG =∠PCB ,在△PCG 和△PCB 中, ,CG CB PCG PCB PC PC =⎧⎪∠=∠⎨⎪=⎩∴△PCG ≌△PCB (SAS ),∴PG =PB ,∴PA =PG ,∵PH ⊥AC ,∴AH =GH ,∴AC =AH+GH+CG =2AH+BC ,∴2322AH =+,∴31AH =,当点P 在弦AB 下方时,如图5, 在AC 上截取AG =BC ,连接PA ,PB ,PC ,PG∵∠ACB =90°,∴AB 为⊙O 的直径,∴∠APB =90°,∵∠PAB =45°,∴∠PBA =45°=∠PAB ,∴PA =PB ,在△PAG 和△PBC 中,,AG BC PAG PBC PA PB =⎧⎪∠=∠⎨⎪=⎩∴△PAG ≌△PBC (SAS ),∴PG =PC ,∵PH ⊥AC ,∴CH =GH ,∴AC =AG+GH+CH =BC+2CH , ∴2322CH ,=+∴31CH =-,∴()233131AH AC CH =-=--=+, 即:当∠PAB =45°时,AH 的长为31- 或3 1.+【点睛】考查弧,弦的关系,全等三角形的判定与性质,等腰三角形的判定与性质等,综合性比较强,注意分类讨论思想方法在解题中的应用.10.如图,已知△ABC 内接于⊙O ,BC 交直径AD 于点E ,过点C 作AD 的垂线交AB 的延长线于点G ,垂足为F .连接OC .(1)若∠G=48°,求∠ACB 的度数;(2)若AB=AE ,求证:∠BAD=∠COF ;(3)在(2)的条件下,连接OB ,设△AOB 的面积为S 1,△ACF 的面积为S 2.若tan ∠CAF=12,求12S S 的值.【答案】(1)48°(2)证明见解析(3)3 4【解析】【分析】(1)连接CD,根据圆周角定理和垂直的定义可得结论;(2)先根据等腰三角形的性质得:∠ABE=∠AEB,再证明∠BCG=∠DAC,可得CD PB PD==,则所对的圆周角相等,根据同弧所对的圆周角和圆心角的关系可得结论;(3)过O作OG⊥AB于G,证明△COF≌△OAG,则OG=CF=x,AG=OF,设OF=a,则OA=OC=2x-a,根据勾股定理列方程得:(2x-a)2=x2+a2,则a=34x,代入面积公式可得结论.【详解】(1)连接CD,∵AD是⊙O的直径,∴∠ACD=90°,∴∠ACB+∠BCD=90°,∵AD⊥CG,∴∠AFG=∠G+∠BAD=90°,∵∠BAD=∠BCD,∴∠ACB=∠G=48°;(2)∵AB=AE,∴∠ABE=∠AEB,∵∠ABC=∠G+∠BCG,∠AEB=∠ACB+∠DAC,由(1)得:∠G=∠ACB,∴∠BCG=∠DAC,∴CD PB=,∵AD是⊙O的直径,AD⊥PC,∴CD PD=,∴CD PB PD==,∴∠BAD=2∠DAC,∵∠COF=2∠DAC,∴∠BAD=∠COF;(3)过O作OG⊥AB于G,设CF=x,∵tan∠CAF=12=CF AF,∴AF=2x,∵OC=OA,由(2)得:∠COF=∠OAG,∵∠OFC=∠AGO=90°,∴△COF≌△OAG,∴OG=CF=x,AG=OF,设OF=a,则OA=OC=2x﹣a,Rt△COF中,CO2=CF2+OF2,∴(2x﹣a)2=x2+a2,a=34 x,∴OF=AG=34 x,∵OA=OB,OG⊥AB,∴AB=2AG=32x,∴1213··3 22 1·24·2AB OG x xSS x xCF AF===.【点睛】圆的综合题,考查了三角形的面积、垂径定理、角平分线的性质、三角形全等的性质和判定以及解直角三角形,解题的关键是:(1)根据圆周角定理找出∠ACB+∠BCD=90°;(2)根据外角的性质和圆的性质得:CD PB PD==;(3)利用三角函数设未知数,根据勾股定理列方程解决问题.。