九年级数学上册 圆 几何综合单元练习(Word版 含答案)
九年级数学上册 圆 几何综合单元练习（Word 版 含答案）
一、初三数学 圆易错题压轴题（难）
1．如图，在直角体系中,直线AB 交x 轴于点A(5,0),交y 轴于点B,AO 是⊙M 的直径,其半圆交AB 于点C,且AC=3.取BO 的中点D,连接CD 、MD 和OC ． （1）求证：CD 是⊙M 的切线；
（2）二次函数的图象经过点D 、M 、A,其对称轴上有一动点P,连接PD 、PM,求△PDM 的周长最小时点P 的坐标；
（3）在（2）的条件下,当△PDM 的周长最小时,抛物线上是否存在点Q ，使S △PDM =6S △QAM ？若存在，求出点Q 的坐标；若不存在，请说明理由.
【答案】解：（1）证明：连接CM ，
∵OA 为⊙M 直径，∴∠OCA=90°．∴∠OCB=90°． ∵D 为OB 中点，∴DC=DO ．∴∠DCO=∠DOC ． ∵MO=MC ，∴∠MCO=∠MOC ． ∴
．
又∵点C 在⊙M 上，∴DC 是⊙M 的切线． （2）∵A 点坐标（5，0），AC=3 ∴在Rt △ACO 中，．
∴545(x )x 5)12152-
=--（，∴，解得10
OD 3
=
． 又∵D 为OB 中点，∴
1552
4
+∴D 点坐标为（0，154)．
连接AD ，设直线AD 的解析式为y=kx+b ，则有
解得．
∴直线AD 为
．
∵二次函数的图象过M （5
6
，0)、A(5，0)， ∴抛物线对称轴x=
154
． ∵点M 、A 关于直线x=154对称，设直线AD 与直线x=15
4
交于点P ， ∴PD+PM 为最小．
又∵DM 为定长，∴满足条件的点P 为直线AD 与直线x=15
4
的交点． 当x=
15
4时，45y (x )x 5)152
=
--（． ∴P 点的坐标为（15
4，56
）． （3）存在． ∵
，5
y a(x )x 5)2
=--（
又由（2）知D （0，154)，P （15
4，56
）， ∴由
，得
，解得y Q =±
103
．
∵二次函数的图像过M(0，5
6
)、A(5，0）， ∴设二次函数解析式为，
又∵该图象过点D （0，15
4
)，∴，解得a=
512
． ∴二次函数解析式为
．
又∵Q 点在抛物线上，且y Q =±103
． ∴当y Q =103
时，，解得x=
1552-或x=1552
+；
当y Q =5
12
-
时，，解得x=
15
4
．
∴点Q 的坐标为（15524
-，103)，或（15524+，10
3)，或（154，512-）．
【解析】
试题分析：（1）连接CM ，可以得出CM=OM ，就有∠MOC=∠MCO ，由OA 为直径，就有∠ACO=90°，D 为OB 的中点，就有CD=OD ，∠DOC=∠DCO ，由∠DOC+∠MOC=90°就可以得出∠DCO+∠MCO=90°而得出结论．
（2）根据条件可以得出2222OC OA AC 534=-=-=和OC OB
tan OAC AC OA
∠=
=，从而求出OB 的值，根据D 是OB 的中点就可以求出D 的坐标，由待定系数法就可以求出抛物线的解析式，求出对称轴，根据轴对称的性质连接AD 交对称轴于P ，先求出AD 的解析式就可以求出P 的坐标． （3）根据PDM DAM PAM S S S ???=-，求出Q 的纵坐标，求出二次函数解析
式即可求得横坐标．
2．如图，已知直线AB 经过⊙O 上的点C ，并且OA ＝OB ，CA ＝CB ， （1）求证：直线AB 是⊙O 的切线；
（2）OA ，OB 分别交⊙O 于点D ，E ，AO 的延长线交⊙O 于点F ，若AB ＝4AD ，求sin ∠CFE 的值．
【答案】（1）见解析；（25 【解析】 【分析】
（1）根据等腰三角形性质得出OC ⊥AB ，根据切线的判定得出即可；
（2）连接OC 、DC ，证△ADC ∽△ACF ，求出AF=4x ，CF=2DC ，根据勾股定理求出35
x ，DF=3x ，解直角三角形求出sin ∠AFC ，即可求出答案． 【详解】
（1）证明：连接OC ，如图1，
∵OA＝OB，AC＝BC，
∴OC⊥AB，
∵OC过O，
∴直线AB是⊙O的切线；
（2）解：连接OC、DC，如图2，
∵AB＝4AD，
∴设AD＝x，则AB＝4x，AC＝BC＝2x，∵DF为直径，
∴∠DCF＝90°，
∵OC⊥AB，
∴∠ACO＝∠DCF＝90°，
∴∠OCF＝∠ACD＝90°﹣∠DCO，
∵OF＝OC，
∴∠AFC＝∠OCF，
∴∠ACD＝∠AFC，
∵∠A＝∠A，
∴△ADC∽△ACF，
∴
1
22 AC AD DC x
AF AC CF x
====，
∴AF＝2AC＝4x，FC＝2DC，
∵AD＝x，
∴DF＝4x﹣x＝3x，
在Rt△DCF中，（3x）2＝DC2+（2DC）2，
解得：DC 35
x，
∵OA＝OB，AC＝BC，∴∠AOC＝∠BOC，
∴DC EC
=，
∴∠CFE＝∠AFC，
∴sin∠CFE＝sin∠AFC＝DC
DF
＝
35
5
5
35
x
x
=
．
【点睛】
本题考查了等腰三角形的性质，切线的判定，解直角三角形，圆心角、弧、弦之间的关系，相似三角形的性质和判定的应用，能综合运用知识点进行推理和计算是解此题的关键，难度偏大．
3．在平面直角坐标系xOy中，已知 A(-2，0)，B(2，0)，AC⊥AB于点A，AC=2，BD⊥AB于点B，BD=6，以AB为直径的半圆O上有一动点P（不与A、B两点重合），连接PD、PC，我们把由五条线段AB、BD、DP、PC、CA所组成的封闭图形ABDPC叫做点P的关联图形，如图1所示.
（1）如图2，当P运动到半圆O与y轴的交点位置时，求点P的关联图形的面积.
（2）如图3，连接CD、OC、OD,判断△OCD的形状，并加以证明.
（3）当点P运动到什么位置时，点P的关联图形的面积最大，简要说明理由，并求面积的最大值.
【答案】（1）12；（2）判断△OCD是直角三角形，证明见解析；（3）连接OC，交半圆O于点P，这时点P的关联图形的面积最大，理由风解析，82
+
【解析】
试题分析：（1）判断出四边形AOPC是正方形，得到正方形的面积是4，根据BD⊥AB，
BD=6，求出梯形OPDB的面积=()(26)2
8
22
OP DB OB
+?+?
==，二者相加即为点P的
关联图形的面积是12．
（2）根据CF=DF=4，∠DCF=45°，求出∠OCD=90°，判断出△OCD是直角三角形．
（3）要使点P的关联图形的面积最大，就要使△PCD的面积最小，确定关联图形的最大面积是梯形ACDB的面积﹣△PCD的面积，根据此思路，进行解答．
试题解析：（1）∵A（﹣2，0），∴OA=2，
∵P是半圆O上的点，P在y轴上，∴OP=2，∠AOP=90°，∴AC=2，∴四边形AOPC是正方
形，
∴正方形的面积是4，
又∵BD ⊥AB ，BD=6，∴梯形OPDB 的面积=()(26)2
822
OP DB OB +?+?==，
∴点P 的关联图形的面积是12． （2）判断△OCD 是直角三角形．
证明：延长CP 交BD 于点F ，则四边形ACFB 为矩形，∴CF=DF=4，∠DCF=45°，∴∠OCD=90°，
∴OC ⊥CD ，∴△OCD 是直角三角形．
（3）连接OC 交半圆O 于点P ，则点P 即为所确定的点的位置．
理由如下：连接CD ，梯形ACDB 的面积=()(26)4
1622
AC DB AB +?+?==为定值，
要使点P 的关联图形的面积最大，就要使△PCD 的面积最小， ∵CD 为定长，∴P 到CD 的距离就要最小， 连接OC ，设交半圆O 于点P ，
∵AC ⊥OA ，AC=OA ，∴∠AOC=45°，过C 作CF ⊥BD 于F ，则ACFB 为矩形，
∴CF=DF=4，∠DCF=45°，∴OC ⊥CD ，OC=2
∴PC 在半圆外，设在半圆O 上的任意一点P′到CD 的距离为P′H ，则P′H+P′O ＞OH ＞OC ， ∵OC=PC+OP ，∴P′H ＞PC ，∴当点P 运动到半圆O 与OC 的交点位置时，点P 的关联图形的面积最大．
∵CD=42CP=222， ∴△PCD 的面积=
()(26)4
1622
AC DB AB +?+?==，
∴点P 的关联图形的最大面积是梯形ACDB 的面积﹣△PCD 的面积=16(842)842--=+
考点：圆的综合题．
4．在△ABC中，∠A=90°，AB=4，AC=3，M是AB上的动点（不与A，B重合），过M点作MN∥BC交AC于点N．
（1）如图1，把△AMN沿直线MN折叠得到△PMN，设AM=x．
i．若点P正好在边BC上，求x的值；
ii．在M的运动过程中，记△MNP与梯形BCNM重合的面积为y，试求y关于x的函数关系式，并求y的最大值．
（2）如图2，以MN为直径作⊙O，并在⊙O内作内接矩形AMQN．试判断直线BC与⊙O的位置关系，并说明理由．
【答案】（1）i．当x=2时，点P恰好落在边BC上；ii． y=，
当x=时，重叠部分的面积最大，其值为2；（2）当x=时，⊙O与直线BC相切；当x＜
时，⊙O与直线BC相离；x＞时，⊙O与直线BC相交．
【解析】
试题分析：（1）i．根据轴对称的性质，可求得相等的线段与角，可得点M是AB中点，即当x=AB=2时，点P恰好落在边BC上；
ii．分两种情况讨论：①当0＜x≤2时，△MNP与梯形BCNM重合的面积为△MNP的面积，根据轴对称的性质△MNP的面积等于△AMN的面积，易见y=x2
②当2＜x＜4时，如图2，设PM，PN分别交BC于E，F，由i．知ME=MB=4-x∴PE=PM-ME=x-（4-x）=2x-4，由题意知△PEF∽△ABC，利用相似三角形的性质即可求得．
（2）利用分类讨论的思想，先求的直线BC与⊙O相切时，x的值，然后得到相交，相离时x的取值范围．
试题解析：（1）i．如图1，
由轴对称性质知：AM=PM，∠AMN=∠PMN，
又MN∥BC，
∴∠PMN=∠BPM，∠AMN=∠B，
∴∠B=∠BPM，
∴AM=PM=BM，
∴点M是AB中点，即当x=AB=2时，点P恰好落在边BC上．
ii．以下分两种情况讨论：
①当0＜x≤2时，
∵MN∥BC，
∴△AMN∽△ABC，
∴，
∴，
∴AN=，
△MNP与梯形BCNM重合的面积为△MNP的面积，
∴，
②当2＜x＜4时，如图2，
设PM，PN分别交BC于E，F，
由（2）知ME=MB=4-x，
∴PE=PM-ME=x-（4-x）=2x-4，
由题意知△PEF∽△ABC，
∴，
∴S△PEF=（x-2）2，
∴y=S△PMN-S△PEF=，
∵当0＜x≤2时，y=x2，
∴易知y最大=，
又∵当2＜x＜4时，y=，
∴当x=时（符合2＜x＜4），y最大=2，
综上所述，当x=时，重叠部分的面积最大，其值为2．（2））如图3，
设直线BC与⊙O相切于点D，连接AO，OD，则AO=OD=MN．
在Rt△ABC中，BC==5；
由（1）知△AMN∽△ABC，
∴，即，
∴MN=x
∴OD=x，
过M点作MQ⊥BC于Q，则MQ=OD=x，
在Rt△BMQ与Rt△BCA中，∠B是公共角，
∴△BMQ∽△BCA，
∴，
∴BM=，AB=BM+MA=x+x=4
∴x=，
∴当x=时，⊙O与直线BC相切；
当x＜时，⊙O与直线BC相离；
x＞时，⊙O与直线BC相交．
考点：圆的综合题．
5．如图，在△ABC 中，∠C=90°，∠CAB=30°，AB=10，点D 在线段AB 上，AD=2．点P ，Q 以相同的速度从D 点同时出发，点P 沿DB 方向运动，点Q 沿DA 方向到点A 后立刻以原速返回向点B 运动．以PQ 为直径构造⊙O ，过点P 作⊙O 的切线交折线AC ﹣CB 于点E ，将线段EP 绕点E 顺时针旋转60°得到EF ，过F 作FG ⊥EP 于G ，当P 运动到点B 时，Q 也停止运动，设DP=m ．
（1）当2＜m≤8时，AP=，AQ=．（用m 的代数式表示） （2）当线段FG 长度达到最大时，求m 的值； （3）在点P ，Q 整个运动过程中，
①当m 为何值时，⊙O 与△ABC 的一边相切？ ②直接写出点F 所经过的路径长是．（结果保留根号）
【答案】（1）2+m ，m ﹣2;（2）m=5.5;（3）①当m=1或4或104
33
与△ABC 的边相切．②点F 11365
72
【解析】
试题分析：（1）根据题意可得AP =2+m ，AQ =m ?2.
（2）如图1中在Rt △EFG 中, 30,90EFG A EGF ∠=∠=∠=， 推出3
cos30cos302
FG EF PE EP =?=?=，所以当点E 与点C 重合时，PE 的值最大，求出此时EP 的长即可解决问题．
（3）①当02t <≤ (Q 在往A 运动)时，如图2中，设O 切AC 于H ，连接OH .
当28m <≤(Q 从A 向B 运动)时,则PQ =(2+m )?(m ?2)=4，如图3中，设
O 切AC 于H .连接
OH .如图4中，设O 切BC 于N ，连接ON .
分别求解即可．
②如图5中,点F 的运动轨迹是F 1→F 2→B .分别求出122F F F B ，即可解决问题． 试题解析：(1)当28m <≤时，AP =2+m ，AQ =m ?2. 故答案为2+m ，m ?2. (2)如图1中，
在Rt △EFG 中, 30,90EFG A EGF ∠=∠=∠=，
3
cos30cos30FG EF PE EP ∴=?=?=
， ∴当点E 与点C 重合时，PE 的值最大， 易知此时53553
AC BC EP AB ??=
==，
3
tan30(2)3
EP AP m =?=+?， 533
(2)m ∴
=+?，
∴m =5.5
(3)①当02t <≤ (Q 在往A 运动)时，如图2中，设
O 切AC 于H ，连接OH .
则有AD =2DH =2， ∴DH =DQ =1，即m =1.
当28m <≤(Q 从A 向B 运动)时,则PQ =(2+m )?(m ?2)=4， 如图3中，设
O 切AC 于H .连接OH .
则AO =2OH =4，AP =4+2=6， ∴2+m =6， ∴m =4. 如图4中，设
O 切BC 于N ，连接ON .
在Rt △OBN 中, 43
sin60OB ON ==
43
10AO ∴=- 43
12AP ∴=-
43
212m ∴+= 3
103
m ∴=-
综上所述,当m =1或4或43
10O 与△ABC 的边相切。 ②如图5中,点F 的运动轨迹是F 1→F 2→B .
易知122353
,,53AF CF AC =
==，
122353113
53F F ∴=-
-=，
60,30FEP PEB ∠=∠=，
90FEB ∴∠=，
tan EF EP EBF EB EB
∴∠=
=为定值， ∴点F 的第二段的轨迹是线段2BF ， 在2Rt BF C 中, 222222535
5(
)722
BF BC F C =+=+=，
∴点F 的运动路径的长为
115
37.62
+
6．四边形ABCD 内接于⊙O ，AC 为对角线，∠ACB ＝∠ACD
（1）如图1，求证：AB ＝AD ；
（2）如图2，点E 在AB 弧上，DE 交AC 于点F ，连接BE ，BE ＝DF ，求证：DF ＝DC ； （3）如图3，在（2）的条件下，点G 在BC 弧上，连接DG ，交CE 于点H ，连接GE ，GF ，若DE ＝BC ，EG ＝GH ＝5，S △DFG ＝9，求BC 边的长． 【答案】（1）见解析；（2）见解析；（370
【分析】
（1）如图1，连接OA，OB，OD，由∠ACB＝∠ACD，可得AD AB，可得AB＝AD；（2）连接AE，由“SAS”可证△ABE≌△ADF，可得∠BAE＝∠DAC，可证BE＝CD＝DF；（3）如图3，过点F作FN⊥GD于N，过点C作CM⊥GD于M，连接GC，通过证明
△FDN≌△DCM，可得FN＝DM，CM＝DN，由面积公式可求FN＝2，DM＝2，DH＝4，通
过证明△EGC∽△DMC，△GEH∽△CHD，可得EC＝5
2
CD，CD2＝
40
3
，由勾股定理可求
解．
【详解】
证明：（1）如图1，连接OA，OB，OD，
∵∠ACB＝∠ACD，∠AOD＝2∠ACD，∠AOB＝2∠ACB ∴∠AOD＝∠AOB
∴AD AB
∴AD＝AB；
（2）如图2，连接AE，
∵AE AE
∴∠ABE＝∠ADE
在△ABE和△ADF中
ABE ADF
BE DF
∴△ABE≌△ADF（SAS）
∴∠BAE＝∠DAC
∴BE CD
∴BE＝DC
∵BE＝DF
∴DF＝DC；
（3）如图3，过点F作FN⊥GD于N，过点C作CM⊥GD于M，连接GC，
∵DE＝BC，BE＝CD，
∴四边形BCDE是平行四边形，
∴∠EBC＝∠EDC，
∵四边形BEDC是圆内接四边形，
∴∠EBC+∠EDC＝180°，
∴∠EDC＝∠EBC＝90°，
∴EC是直径，
∴∠FGC＝∠EDC＝90°
∴∠FDN+∠MDC＝90°，且∠MDC+∠MCD＝90°，
∴∠FDN＝∠MCD，且∠FND＝∠CMD＝90°，DF＝DC，
∴△FDN≌△DCM（AAS）
∴FN＝DM，CM＝DN，
∵EG＝GH＝5，
∴∠GEH＝∠GHE，且∠GHE＝∠DHC，∠GEH＝∠GDC，
∴∠HDC＝∠CHD，
∴CH＝CD，且CM⊥DH，
∴DM＝MH＝FN，
∵S△DFG＝9，
∴1
2
DG×FN＝9，
∴
1
2
×（5+2FN ）×FN ＝9， ∴FN ＝2，
∴DM ＝2，DH ＝4，
∵∠GEC ＝∠GDC ，∠EGC ＝∠DMC ， ∴△EGC ∽△DMC ， ∴52
EC EG CD
DM
， ∴EC ＝
5
2CD ，且HC ＝CD ， ∴EH ＝3
2
CD ，
∵∠EGD ＝∠ECD ，∠GEC ＝∠GDC ， ∴△GEH ∽△CHD ， ∴EG EH
CH
DH
， ∴35
24
CD
CD
， ∴2
403
CD ， ∵EC 2﹣CD 2＝DE 2， ∴22
2254
CD CD DE ，
∴
2214043
DE ，
∴DE
∴BC 【点睛】
本题是圆的综合题，考查了圆的有关知识，全等三角形的判定和性质，平行四边形的判定和性质，相似三角形的判定和性质，勾股定理等知识，添加恰当辅助线是本题的难点．
7．已知：ABC 内接于
O ，过点B 作O 的切线，交CA 的延长线于点D ，连接
OB ．
（1）如图1，求证：DAB DBC ∠=∠；
（2）如图2，过点D 作DM AB ⊥于点M ，连接AO ，交BC 于点N ，
BM AM AD =+，求证：BN CN =；
（3）如图3，在（2）的条件下，点E 为
O 上一点，过点E 的切线交DB 的延长线于点
P ，连接CE ，交AO 的延长线于点Q ，连接PQ ，PQ OQ ⊥，点F 为AN 上一点，连
接CF ，若90DCF CDB ∠+∠=?，tan 2ECF ∠=，1
2
ON OQ =，10PQ OQ +=求CF 的长．
【答案】（1）详见解析；（2）详见解析；（3）10=CF 【解析】 【分析】 （1）延长BO 交
O 于G ，连接CG ，根据切线的性质可得可证∠DBC ＋∠CBG=90°，然后
根据直径所对的圆周角是直角可证∠CBG ＋∠G=90°，再根据圆的内接四边形的性质可得∠DAB=∠G ，从而证出结论；
（2）在MB 上截取一点H ，使AM=MH ，连接DH ，根据垂直平分线性质可得DH=AD ，再根据等边对等角可得∠DHA=∠DAH ，然后根据等边对等角和三角形外角的性质证出∠ABC=∠C ，可得AB=AC ，再根据垂直平分线的判定可得AO 垂直平分BC ，从而证出结论；
（3）延长CF 交BD 于M ，延长BO 交CQ 于G ，连接OE ，证出tan ∠BGE=tan ∠ECF=2，然后利用AAS 证出△CFN ≌△BON ，可设CF=BO=r ，ON=FN=a ，则OE=r ，根据锐角三角函数和相似三角形即可证出四边形OBPE 为正方形，利用r 和a 表示出各线段，最后根据
10PQ OQ +=a 和CF ．
【详解】
解：（1）延长BO 交
O 于G ，连接CG
∵BD 是
O 的切线
∴∠OBD=90° ∴∠DBC ＋∠CBG=90° ∵BG 为直径 ∴∠BCG=90° ∴∠CBG ＋∠G=90° ∴∠DBC=∠G ∵四边形ABGC 为O 的内接四边形
∴∠DAB=∠G ∴∠DAB=∠DBC
（2）在MB 上截取一点H ，使AM=MH ，连接DH
∴DM 垂直平分AH ∴DH=AD ∴∠DHA=∠DAH ∵BM
AM AD =+，=+BM MH BH
∴AD=BH ∴DH=BH ∴∠HDB=∠HBD
∴∠DHA=∠HDB ＋∠HBD=2∠HBD 由（1）知∠DAB=∠DBC
∴∠DHA=∠DAB=∠DBC ∴∠DBC =2∠HBD ∵∠DBC =∠HBD ＋∠ABC ∴∠HBD=∠ABC ，∠DBC=2∠ABC ∴∠DAB=2∠ABC ∵∠DAB=∠ABC ＋∠C ∴∠ABC=∠C ∴AB=AC
∴点A 在BC 的垂直平分线上 ∵点O 也在BC 的垂直平分线上 ∴AO 垂直平分BC ∴BN CN =
（3）延长CF 交BD 于M ，延长BO 交CQ 于G ，连接OE ，
∵90DCF CDB ∠+∠=? ∴∠DMC=90° ∵∠OBD=90° ∴∠DMC=∠OBD ∴CF ∥OB
∴∠BGE=∠ECF ，∠CFN=∠BON ， ∴tan ∠BGE=tan ∠ECF=2 由（2）知OA 垂直平分BC ∴∠CNF=∠BNO=90°，BN=CN ∴△CFN ≌△BON
∴CF=BO ，ON=FN ，设CF=BO=r ，ON=FN=a ，则OE=r
∵
1
2
ON OQ = ∴OQ=2a ∵CF ∥OB ∴△QGO ∽△QCF
∴=OG QO
CF QF
即
21
22==++OG a r a a a ∴OG=12
r
过点O 作OE ′⊥BG ，交PE 于E ′ ∴OE ′=OG ·tan ∠BGE=r=OE ∴点E ′与点E 重合 ∴∠EOG=90° ∴∠BOE=90°
∵PB 和PE 是圆O 的切线
∴∠OBP=∠OEP=∠BOE=90°，OB=OE=r ∴四边形OBPE 为正方形 ∴∠BOE=90°，PE=OB=r ∴∠BCE=
1
2
∠BOE==45° ∴△NQC 为等腰直角三角形 ∴NC=NQ=3a ， ∴BC=2NC=6a
在Rt △CFN 中，
= ∵PQ OQ ⊥ ∴PQ ∥BC ∴∠PQE=∠BCG ∵PE ∥BG ∴∠PEQ=∠BGC ∴△PQE ∽△BCG ∴
=PQ PE
BC BG
即12
6=+PQ r
r a r
解得：PQ=4a
∵PQ OQ += ∴4a ＋
2a=解得：
∴
=10 【点睛】