2026年长江全能学案同步练习册九年级数学全一册人教版第125页答案
例1 (1)设圆心到直线$l$的距离为$d$,直线$l$和$\odot O$相交$⇔ d$
$r$;直线$l$和$\odot O$
$⇔ d=r$;直线$l$和$\odot O$相离$⇔ d$
$r$;
(2)在$\mathrm{Rt}△ ABC$中,$∠ C=90°$,$AC=3\ \mathrm{cm}$,$BC=4\ \mathrm{cm}$,$CD⊥ AB$,垂足为$D$,以点$C$为圆心、3 cm为半径作$\odot C$,则$AB$与$\odot C$的位置关系为(
)
A. 相交
B. 相切
C. 相离
D. 相交或相离
【思路导析】运用直线与圆的三种位置关系的定义来识别.
【请你解答】(1)
;(2)
.

答案

(1) $<$;相切;$>$ (2) A

解析

【分析】
第(1)问直接考查直线与圆的位置关系和圆心到直线距离$d$、圆半径$r$的对应判定规则,回忆基础知识点即可填写。第(2)问判断直线与圆的位置关系,核心是先求出圆心$C$到直线$AB$的距离,再将该距离和半径$3\mathrm{cm}$比较大小,对应位置关系规则即可得出结论,求距离可使用直角三角形的等面积法,计算简便。
【解析】
(1)根据直线与圆的位置关系判定规则:
直线$l$和$\odot O$相交时,圆心到直线的距离小于半径,即$d<r$;
当$d=r$时,直线与圆只有1个公共点,对应直线$l$和$\odot O$相切;
直线$l$和$\odot O$相离时,圆心到直线的距离大于半径,即$d>r$。
(2)先在$\mathrm{Rt}△ABC$中计算斜边$AB$的长度,由勾股定理得:
$AB=\sqrt{AC^2+BC^2}=\sqrt{3^2+4^2}=5\mathrm{cm}$
再用等面积法求斜边上的高$CD$(即点$C$到$AB$的距离$d$):
$S_{△ABC}=\frac{1}{2}× AC× BC=\frac{1}{2}× AB× CD$
代入数值:$\frac{1}{2}×3×4=\frac{1}{2}×5× CD$
解得$CD=\frac{12}{5}=2.4\mathrm{cm}$
已知$\odot C$半径$r=3\mathrm{cm}$,因为$2.4\mathrm{cm}<3\mathrm{cm}$,即$d<r$,所以$AB$与$\odot C$相交,对应选项A。
【答案】
(1) $<$;相切;$>$ (2) A
【知识点】
直线与圆位置关系判定,勾股定理,等面积法求高
【点评】
本题属于直线与圆位置关系的基础考查题,既检验了基础判定规则的记忆熟练度,也考查了结合三角形性质计算点到直线距离的应用能力,牢记$d$与$r$的大小对应关系是解题的核心。
【难度系数】
0.85
例2 圆的直径为12 cm,如果直线与圆心的距离分别是
(1)4.5 cm; (2)6 cm; (3)8 cm.
那么直线与圆分别是什么位置关系?各有几个公共点?
【思路导析】圆的半径为6 cm,圆心到直线的距离d分别为4.5 cm,6 cm,8 cm,比较r与d的大小关系。
【请你解答】
互动探究 探究解题规律 总结方法技巧
典例探究 探究直线与圆的位置关系

答案

解:
已知圆的直径为12 cm,因此该圆的半径 $ r = \frac{12}{2} = 6\ \mathrm{cm} $。
(1) 当直线与圆心的距离 $ d = 4.5\ \mathrm{cm} $ 时,
$ d < r $,直线与圆相交,有2个公共点。
(2) 当直线与圆心的距离 $ d = 6\ \mathrm{cm} $ 时,
$ d = r $,直线与圆相切,有1个公共点。
(3) 当直线与圆心的距离 $ d = 8\ \mathrm{cm} $ 时,
$ d > r $,直线与圆相离,没有公共点。

解析

【分析】
要判断直线与圆的位置关系,首先需根据已知的圆直径求出半径r,再分别将三种情况下圆心到直线的距离d与半径r进行大小比较:若d<r则直线与圆相交,若d=r则直线与圆相切,若d>r则直线与圆相离,不同位置关系对应不同的公共点个数,按此逻辑逐步推导即可得出结果。
【解析】
已知圆的直径为12 cm,因此该圆的半径 $r = \frac{12}{2} = 6\ \mathrm{cm}$。
(1) 当直线与圆心的距离 $d = 4.5\ \mathrm{cm}$ 时,
$\because d < r$,$\therefore$ 直线与圆相交,有2个公共点。
(2) 当直线与圆心的距离 $d = 6\ \mathrm{cm}$ 时,
$\because d = r$,$\therefore$ 直线与圆相切,有1个公共点。
(3) 当直线与圆心的距离 $d = 8\ \mathrm{cm}$ 时,
$\because d > r$,$\therefore$ 直线与圆相离,没有公共点。
【答案】
(1) 相交,2个公共点;(2) 相切,1个公共点;(3) 相离,没有公共点。
【知识点】
1. 直线与圆的位置关系判定
2. 圆的半径与直径的关系
【点评】
本题是直线与圆位置关系的基础应用题,核心考查d(圆心到直线的距离)与r(圆半径)的大小关系和对应位置、公共点个数的对应规律,解题时先准确求出半径,再逐一比较即可,是对基础概念掌握情况的常规考查。
【难度系数】
0.9
例3 如图,$△ ABC$为等腰三角形,点O为底边BC的中点,$OD ⊥ AB$,以点O为圆心,OD为半径作$\odot O$,求证:AC与$\odot O$相切.
【探究点拨】过点O作$OE ⊥ AC$,垂足为E,证$OE=OD$即可.
【规范解答】过点O作$OE ⊥ AC$,垂足为E,如图.
$\because$ O是BC的中点,$AB=AC$,
$\therefore ∠ B=∠ C, OB=OC$.
$\because ∠ ODB=∠ OEC=90°$,
$\therefore △ OBD ≌ △ OCE(\mathrm{AAS})$.
$\therefore OE=OD$.
因为点O到直线AC的距离为OE,而OE是$\odot O$的半径,所以$\odot O$与AC相切.

答案

证明:过点O作$OE ⊥ AC$,垂足为E。
$\because △ ABC$是等腰三角形,$AB=AC$,O为底边BC的中点,
$\therefore ∠ B = ∠ C$,$OB=OC$。
$\because OD ⊥ AB$,$OE ⊥ AC$,
$\therefore ∠ ODB = ∠ OEC = 90°$。
在$△ OBD$和$△ OCE$中,
$\begin{cases}∠ ODB = ∠ OEC \\∠ B = ∠ C \\OB = OC\end{cases}$
$\therefore △ OBD ≌ △ OCE (\mathrm{AAS})$。
$\therefore OE = OD$。
又$\because OD$是$\odot O$的半径,
$\therefore OE$是$\odot O$的半径,且$OE ⊥ AC$,
$\therefore AC$与$\odot O$相切。

解析

【分析】
要证明AC与$\odot O$相切,可依据切线的判定方法:当未知直线与圆的公共点时,过圆心向直线作垂线,证明垂线段长度等于圆的半径。因此我们过点O作$OE ⊥ AC$于E,只需证$OE=OD$(OD是$\odot O$的半径)即可。已知$△ ABC$是等腰三角形,O为BC中点,可得$∠ B=∠ C$、$OB=OC$,结合$OD⊥ AB$、$OE⊥ AC$的直角条件,可通过AAS证明$△ OBD ≌ △ OCE$,从而推出$OE=OD$,即可完成证明。
【解析】
过点O作$OE ⊥ AC$,垂足为E。
$\because △ ABC$是等腰三角形,$AB=AC$,O为底边BC的中点,
$\therefore ∠ B = ∠ C$,$OB=OC$。
$\because OD ⊥ AB$,$OE ⊥ AC$,
$\therefore ∠ ODB = ∠ OEC = 90°$。
在$△ OBD$和$△ OCE$中,
$\begin{cases}∠ ODB = ∠ OEC \\∠ B = ∠ C \\OB = OC\end{cases}$
$\therefore △ OBD ≌ △ OCE (\mathrm{AAS})$。
$\therefore OE = OD$。
又$\because OD$是$\odot O$的半径,
$\therefore OE$是$\odot O$的半径,且$OE ⊥ AC$,
$\therefore AC$与$\odot O$相切。
【答案】
过点O作$OE ⊥ AC$,垂足为E。
$\because △ ABC$是等腰三角形,$AB=AC$,O为底边BC的中点,
$\therefore ∠ B = ∠ C$,$OB=OC$。
$\because OD ⊥ AB$,$OE ⊥ AC$,
$\therefore ∠ ODB = ∠ OEC = 90°$。
在$△ OBD$和$△ OCE$中,
$\begin{cases}∠ ODB = ∠ OEC \\∠ B = ∠ C \\OB = OC\end{cases}$
$\therefore △ OBD ≌ △ OCE (\mathrm{AAS})$。
$\therefore OE = OD$。
又$\because OD$是$\odot O$的半径,
$\therefore OE$是$\odot O$的半径,且$OE ⊥ AC$,
$\therefore AC$与$\odot O$相切。
【知识点】
切线的判定;全等三角形的判定与性质;等腰三角形的性质
【点评】
本题是切线判定的常规基础题,核心考查“无公共点时作垂直、证半径”的切线证明思路,解题时需先明确切线判定的两类适用场景,再结合已知的等腰、垂直等条件推导全等,从而得到半径相等的结论。
【难度系数】
0.7
1.如图,正方形ABCD的边长为4cm,⊙O的半径为1cm,正方形中心O₁与圆心O在直线l上,⊙O与CD边相切.⊙O以1cm/s的速度向左运动.
(1)当运动时间t在何数值范围内时⊙O与CD相交?
(2)当t为何值时,⊙O与AB相切?

答案

解:
(1) 初始状态下⊙O与CD边相切,此时圆心O到CD的距离等于⊙O的半径1cm。
根据直线与圆相交的判定:当圆心到直线的距离d < 半径r时,直线与圆相交。
⊙O以1cm/s的速度向左运动,要使⊙O与CD相交,需圆心O到CD的距离小于1cm:
从初始相切位置向左运动,当运动路程大于0cm、小于2cm时,圆心到CD的距离小于1cm,对应运动时间t满足0 < t < 2。
因此当0 < t < 2时,⊙O与CD相交。
(2) 正方形ABCD边长为4cm,因此AB与CD的间距为4cm。
初始时圆心O到AB的距离为4cm + 1cm = 5cm。
根据直线与圆相切的判定:当圆心到直线的距离d = 半径r时,直线与圆相切,分两种情况:
① 圆心O运动到AB右侧,到AB的距离为1cm:此时⊙O向左运动的路程为5cm - 1cm = 4cm,对应时间$t=\frac{4}{1}=4\ \mathrm{s}$;
② 圆心O运动到AB左侧,到AB的距离为1cm:此时⊙O向左运动的路程为5cm + 1cm = 6cm,对应时间$t=\frac{6}{1}=6\ \mathrm{s}$。
因此当t为4s或6s时,⊙O与AB相切。

解析

【分析】
解决本题需结合直线与圆的位置关系的判定条件,分析圆心的运动过程:
(1) 先明确初始状态⊙O与CD相切,圆心到CD距离等于半径;要使二者相交,需圆心到CD的距离小于半径,结合运动速度即可推出时间范围;
(2) 先算出初始时圆心O到AB的距离,⊙O与AB相切时分两种情况:圆在AB右侧相切、圆在AB左侧相切,分别计算对应运动路程,再结合速度求出时间即可。
【解析】
(1) 初始状态下⊙O与CD边相切,此时圆心O到CD的距离等于⊙O的半径1cm。
根据直线与圆相交的判定:当圆心到直线的距离d < 半径r时,直线与圆相交。
⊙O以1cm/s的速度向左运动,要使⊙O与CD相交,需圆心O到CD的距离小于1cm:
从初始相切位置向左运动,当运动路程大于0cm、小于2cm时,圆心到CD的距离小于1cm,对应运动时间t满足0 < t < 2。
(2) 正方形ABCD边长为4cm,因此AB与CD的间距为4cm。
初始时圆心O到AB的距离为4cm + 1cm = 5cm。
根据直线与圆相切的判定:当圆心到直线的距离d = 半径r时,直线与圆相切,分两种情况:
① 圆心O运动到AB右侧,到AB的距离为1cm:此时⊙O向左运动的路程为5cm - 1cm = 4cm,对应时间$t=\frac{4}{1}=4\ \mathrm{s}$;
② 圆心O运动到AB左侧,到AB的距离为1cm:此时⊙O向左运动的路程为5cm + 1cm = 6cm,对应时间$t=\frac{6}{1}=6\ \mathrm{s}$。
【答案】
(1) $\boldsymbol{0 < t < 2}$;
(2) $\boldsymbol{t=4\ \mathrm{s}}$或$\boldsymbol{t=6\ \mathrm{s}}$
【知识点】
1. 直线与圆的位置判定
2. 动点运动计算
3. 分类讨论思想
【点评】
本题将动态运动与几何位置关系结合,核心是抓住直线与圆不同位置关系对应的“圆心到直线距离和半径的数量关系”这一判定依据,解题时需注意相切存在两种位置情况,避免漏解。
【难度系数】
0.7