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    2020-2021学年江西省上饶市高一(下)第一次月考直升班数学试卷北师大版

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    2020-2021学年江西省上饶市高一(下)第一次月考直升班数学试卷北师大版

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    这是一份2020-2021学年江西省上饶市高一(下)第一次月考直升班数学试卷北师大版,共10页。试卷主要包含了选择题,填空题,解答题等内容,欢迎下载使用。



    1. 直线x−3y+3=0的倾斜角是( )
    A.2π3B.π3C.5π6D.π6

    2. 等差数列{an}中,已知a2=2,a5=8,则a9=( )
    A.8B.12C.16D.24

    3. 圆台的上,下底面半径分别为3和4,母线长为6.则其表面积等于( )
    A.72B.42πC.67πD.72π

    4. 已知数列an,a1=1,an+1=12an+12n,则该数列的第3项等于( )
    A.1B.14C.34D.58

    5. 已知直线l:3x−y+1=0,则下列结论正确的是( )
    A.直线l的倾斜角是π6
    B.若直线m:x−3y+1=0,则l⊥m
    C.点(3,0)到直线l的距离是1
    D.过(23,2)与直线l平行的直线方程是3x−y−4=0

    6. 点P在圆C:x−32+y2=4上,点Q−3,0,则|PQ|的最大值为( )
    A.6B.4C.8D.3

    7. 设m,n为两条不同的直线, α,β为两个不同的平面,则下列命题中正确的是( )
    A.若m//n,m⊂α,n⊂β,则α//β
    B.若m⊥n,m⊂α,n⊂β,则α⊥β
    C.若m//n,m⊥α,n⊥β,则α//β
    D.若m⊥n,m//α,n//β,则α⊥β

    8. 数学家欧拉1765年在其所著的《三角形几何学》一书中提出:任意三角形的外心、重心、垂心在同一条直线上,后人称为欧拉线,已知△ABC的顶点A2,0,B0,4,若其欧拉线方程为x−y+2=0,则顶点C的坐标为( )
    A.0,−4B.−4,0C.4,0或−4,0D.4,0

    9. 已知圆C:x2+y2−4x−2y+3=0,过原点的直线l与圆C相交于A,B两点,则当△ABC的面积最大时,直线l的方程为( )
    A.y=0或y=43xB.y=2x或y=−12xC.x=0或y=13xD.y=34x

    10. 已知方程kx−2k+3=4−x2有两个不同的解.则实数k的取值范围是( )
    A.12,34B.512,34C.12,34D.512,34

    11. 已知⊙C:x2+y2−2x−2y−2=0,直线l:x+2y+2=0,M为直线l上的动点,过点M作⊙C的切线MA,MB,切点为A,B,当四边形MACB的面积取最小值时,直线AB的方程为( )
    A.x+2y−1=0B.x+2y+1=0C.x−2y−1=0D.x−2y+1=0

    12. 四棱锥S−ABCD中,侧面SBC为等边三角形,底面ABCD为矩形, BC=2,AB=a,点F是棱AD的中点,顶点S在底面ABCD的射影为H,则下列结论正确的是( )
    A.棱SC上存在点P使得PD//面BSF
    B.当H落在AD上时,a的取值范围是(0,3]
    C.当H落在AD上时,四棱锥S−ABCD的体积最大值是2
    D.存在a的值使得点B到面SFC的距离为3
    二、填空题

    已知两圆x2+y2=10和(x−1)2+(y−3)2=10相交于A,B两点,则直线AB的方程是________.
    三、解答题

    回答下列小题:
    (1)已知数列an满足a1=15,且3an+1=3an−2,若ak⋅ak+1<0,求正整数k;

    (2)已知数列an满足递推关系式an+1=3an+3n−8n∈N+,且an+λ3n为等差数列,求λ的值.

    如图,矩形ABCD所在平面与半圆弧CD所在平面垂直,M是半圆弧上异于C,D的点.

    (1)证明:直线 MD⊥平面BMC;

    (2)在线段AM上是否存在点P,使得MC//平面PBD?说明理由.

    已知直线l1:2+mx+1−2my+4−3m=0.
    (1)求证:无论m为何实数,直线l1恒过一定点M;

    (2)若直线l2过点M,且与x轴负半轴、y轴负半轴围成三角形面积最小,求直线l2的方程.

    如图,三棱柱ABC−A1B1C1 中,侧面BB1C1C为菱形,B1C的中点为O,且AO⊥平面BB1C1C.

    (1)求证:B1C⊥AB;

    (2)若AC⊥AB1,∠CBB1=60∘,BC=2,求三棱柱ABC−A1B1C1的高.

    已知以点A(−1, 2)为圆心的圆与直线l1:x+2y+7=0相切.过点B(−2, 0)的动直线l与圆A相交于M,N两点,Q是MN的中点,直线l与l1相交于点P.
    (1)求圆A的方程;

    (2)当MN=219时,求直线l的方程;

    (3)BQ→⋅BP→是否为定值,如果是,求出定值;如果不是,请说明理由.

    已知△ABC的三个顶点A(−1, 0),B(1, 0),C(3, 2),其外接圆为圆H.
    (1)求圆H的方程;

    (2)对于线段BH上的任意一点P,若在以C为圆心的圆上都存在不同的两点M,N,使得点M是线段PN的中点,求圆C的半径r的取值范围.
    参考答案与试题解析
    2020-2021学年江西省上饶市高一(下)第一次月考直升班数学试卷
    一、选择题
    1.
    【答案】
    D
    【考点】
    直线的倾斜角
    【解析】
    把直线方程化成斜截式,根据斜率得出倾斜角.
    【解答】
    解:直线x−3y+3=0变形为y=33x+3,则其斜率为33,
    ∴ 直线x−3y+3=0的倾斜角为π6,故D正确.
    故选D.
    2.
    【答案】
    C
    【考点】
    等差数列的通项公式
    【解析】
    设等差数列{an}的首项为a1,公差为d,由已知列式求得a1和d,则答案可求.
    【解答】
    解:设等差数列{an}的首项为a1,公差为d,
    则由a2=2,a5=8,
    得a1+d=2,a1+4d=8,
    解得a1=0,d=2,
    ∴ a9=a1+8d=16.
    故选C.
    3.
    【答案】
    C
    【考点】
    旋转体(圆柱、圆锥、圆台)
    柱体、锥体、台体的侧面积和表面积
    【解析】
    圆台的表面积=圆台侧面积+圆台上底面面积+圆台下底面面积;
    首先根据圆台侧面积的计算公式可得S圆台侧=π3+4⋅6
    接下来再结合圆的面积计算公式求出上、下底面的面积,并代入圆台表面积计算公式求解即可.
    【解答】
    解:因为圆台的上、下底面半径分别是3和4,母线长为6,
    所以S圆台表=S圆台侧+S上底+S下底,
    =π3+4⋅6+π⋅32+π⋅42=67π.
    故选C.
    4.
    【答案】
    C
    【考点】
    数列递推式
    【解析】
    将n=1,n=2代入,利用等量关系即可得出答案.
    【解答】
    解:a1=1,an+1=12an+12n,
    a2=12a1+12=12×1+12=1,
    a3=12a2+122=12×1+14=34,
    故选C.
    5.
    【答案】
    D
    【考点】
    命题的真假判断与应用
    【解析】
    此题暂无解析
    【解答】
    解:对于A.直线l:3x−y+1=0的斜率k=tanθ=3,
    故直线l的倾斜角是π3,故错误;
    对于B.因为直线m:x−3y+1=0的斜率k′=33,kk′=1≠−1,
    故直线l与直线m不垂直,故错误;
    对于C.点(3,0)到直线l的距离d=|3⋅3−0+1|(3)2+(−1)2=2,故错误;
    对于D.过(23,2)与直线l平行的直线方程是y−2=3(x−23),
    整理得:3x−y−4=0,故正确.
    故选D.
    6.
    【答案】
    C
    【考点】
    点与圆的位置关系
    【解析】
    先判断Q点和圆C的位置关系,然后利用圆的几何性质求得|PQ|的最大值.
    【解答】
    解:由于−3−32+02=36>4 ,所以Q在圆C外,
    圆C的圆心为C3,0 ,半径r=2,
    则|PQ|的最大值为|QC|+r=−3−32+02+2=6+2=8.
    故选C.
    7.
    【答案】
    C
    【考点】
    命题的真假判断与应用
    空间中直线与平面之间的位置关系
    空间中平面与平面之间的位置关系
    空间中直线与直线之间的位置关系
    【解析】
    在A中,可能存在相交,在B中,可能存在平行,在C中,由平面平行判定定理得α//β,在D中,m和n为异面垂直直线时,α不一定垂直于β.
    【解答】
    解:A.若m//n,m⊂α,n⊂β,则α与β可能相交,故A错误;
    B.若m⊥n,m⊂α,n⊂β,则α与β可能平行.m和n为异面垂有直线,故B错误;
    C.若m//n,m⊥α,n⊥β,且α,β为不同的平面,则α//β成立;
    D.若m⊥n,m//α,n//β,m和n为异面垂直直线时,α不一定垂直于β,故D错误.
    故选C.
    8.
    【答案】
    B
    【考点】
    三角形中的几个特殊点:旁心、费马点和欧拉线
    直线的点斜式方程
    【解析】
    设出点C的坐标,由重心坐标公式求得重心,代入欧拉线得一方程,求出AB的垂直平分线,和欧拉线方程联立求得三角形的外心,由外心到两个顶点的距离相等得另一方程,两方程联立求得点C的坐标.
    【解答】
    解:设Cm,n,由重心坐标公式得,
    三角形ABC的重心为2+m3,4+n3,
    代入欧拉线方程得:
    2+m3−4+n3+2=0,
    整理得:m−n+4=0①,
    AB的中点为1,2,kAB=4−00−2=−2,
    AB的中垂线方程为y−2=12x−1,即x−2y+3=0,
    联立x−2y+3=0,x−y+2=0,
    解得x=−1,y=1,
    ∴△ABC的外心为−1,1.
    则m+12+n−12=32+12=10,
    整理得:m2+n2+2m−2n=8②,
    联立①②得:m=−4,n=0或m=0,n=4,
    当m=0,n=4时B,C重合,舍去.
    ∴顶点C的坐标是−4,0.
    故选B.
    9.
    【答案】
    A
    【考点】
    直线与圆的位置关系
    点到直线的距离公式
    【解析】
    此题暂无解析
    【解答】
    解:圆C:x2+y2−4x−2y+3=0,
    化为标准方程为x−22+y−12=2.
    因为△ABC为等腰三角形,
    所以AC=BC=2.
    当∠ACB=90∘时,△ABC的面积最大,
    此时圆心C到直线l的距离等于22r=1.
    设直线l的方程为y=kx,
    由点到直线距离公式得|2k−1|k2+1=1,
    解得k=0或k=43,
    所以直线l的方程为y=0或y=43x.
    故选A.
    10.
    【答案】
    B
    【考点】
    直线与圆的位置关系
    【解析】
    如图,当直线在AC位置时,斜率k=3−02+2=34,当直线和半圆相切时,由半径2=|0−0−2k+3|k2+1解得k值,即得实数k的取值范围.
    【解答】
    解:由题意得,半圆y=4−x2和直线y=kx−2k+3有两个交点,
    又直线y=kx−2k+3过定点C2,3 ,如图:
    当直线在AC位置时,斜率k=3−02+2=34,
    当直线和半圆相切时,由半径2=|0−0−2k+3|k2+1,
    解得k=512,故实数k的取值范围是512,34.
    故选B.
    11.
    【答案】
    B
    【考点】
    直线与圆的位置关系
    直线和圆的方程的应用
    圆的切线方程
    【解析】
    由已知结合四边形面积公式可得四边形MACB的面积S=2S△CAM=|CA|⋅|AM|=2|AM|=2|CM|2−4,要使四边形MACB面积最小,则需CM最小,此时CM与直线l垂直,求得以CM为直径的圆的方程,再与圆C的方程作差可得AB所在直线方程.
    【解答】
    解:⊙C:x2+y2−2x−2y−2=0的标准方程为(x−1)2+(y−1)2=4,
    则圆心C1,1 ,半径r=2,
    因为四边形MACB的面积S=2S△CAM=|CA|⋅|AM|=2|AM|=2|CM|2−4,
    要使四边形MACB面积最小,则需|CM|最小,此时CM与直线l垂直,
    直线CM的方程为y−1=2x−1 ,即y=2x−1,
    联立y=2x−1,x+2y+2=0,,解得M0,−1 .则|CM|=5,
    则以CM为直径的圆的方程为x−122+y2=54,
    与⊙C的方程作差可得直线AB的方程为x+2y+1=0.
    故选B.
    12.
    【答案】
    A
    【考点】
    直线与平面平行的判定
    柱体、锥体、台体的体积计算
    点、线、面间的距离计算
    【解析】
    利用平面与平面平行的性质及判定证明直线与平面平行,考查四棱锥的性质,利用四棱锥的体积求解
    【解答】
    解:对于A选项,如图,取BC的中点E,连结DE,取SC中点P,连结PE,PD,
    因为PE为△BCS的中位线,
    所以PE//BS.
    又因为BS⊆平面BFS,PE⊄面BFS,
    所以PE//平面BFS.
    在矩形ABCD中,E,F分别为BC,AD的中点,
    所以DE//BF.
    因为BF⊆平面BFS,DE⊄面BFS,
    所以DE//平面BFS.
    因为 DE∩PE=E,
    故平面PDE//平面BFS,
    所以PD//平面BSF,故选项A正确;
    对于B选项,因为三角形SBC为等边三角形, BC=2,
    故SE=3.
    当a=3时,S与H重合,图形不能构成四棱锥,与已知条件矛盾,故选项B错误;
    对于C选项,在Rt△SHE中, SH=3−a2,
    VS−ABCD=13×2a×3−a2
    =233−a2a2≤1,
    当且仅当a2=32时,VS−ABCD取得最大值1,故选项C错误;
    对于D:由选项C的推导可知:
    当VS−ABD的最大时,点B到面SFC的距离d最大.
    VS−BFC=12VS−ABCD=12,
    此时SF=62,CF=CD2+DF2=102,
    ∴ S△SFC=12SF×CF=12×62×102=154,
    ∴ d=VS=12×1215=2155.故选项D错误.
    故选A.
    二、填空题
    【答案】
    x+3y−5=0
    【考点】
    相交弦所在直线的方程
    【解析】
    把两个圆的方程相减,即可求得公共弦所在的直线方程.
    【解答】
    解:把两圆x2+y2=10和(x−1)2+(y−3)2=10的方程相减可得x+3y−5=0,
    此直线的方程既能满足第一个圆的方程、又能满足第二个圆的方程,
    故必是两个圆的公共弦所在的直线方程.
    故答案为:x+3y−5=0.
    三、解答题
    【答案】
    解:(1)由3an+1=3an−2得an+1−an=−23,
    所以数列an为首项a1=15,公差d=−23的等差数列,
    所以an=15−23n−1=−23n+473,
    则由ak⋅ak+1<0得ak>0,ak+1<0.
    令an=−23n+473=0,得n=472,
    所以a23>0,a24<0,所以k=23.
    (2)因为an+λ3n为等差数列,
    所以an+1+λ3n+1−an+λ3n=d,d为常数,
    因为an+1=3an+3n−8(n∈N),
    所以3an+3n−8+λ3n+1−an+λ3n=d,
    则左边=an+3n−8+λ−(3an+3λ)3n+1
    =3n−8−2λ3n+1=13+−8−2λ3n+1为常数,
    则−8−2λ=0,解得λ=−4.
    【考点】
    数列递推式
    等差数列的通项公式
    【解析】


    【解答】
    解:(1)由3an+1=3an−2得an+1−an=−23,
    所以数列an为首项a1=15,公差d=−23的等差数列,
    所以an=15−23n−1=−23n+473,
    则由ak⋅ak+1<0得ak>0,ak+1<0.
    令an=−23n+473=0,得n=472,
    所以a23>0,a24<0,所以k=23.
    (2)因为an+λ3n为等差数列,
    所以an+1+λ3n+1−an+λ3n=d,d为常数,
    因为an+1=3an+3n−8(n∈N),
    所以3an+3n−8+λ3n+1−an+λ3n=d,
    则左边=an+3n−8+λ−(3an+3λ)3n+1
    =3n−8−2λ3n+1=13+−8−2λ3n+1为常数,
    则−8−2λ=0,解得λ=−4.
    【答案】
    (1)证明:由题知:平面CMD⊥平面ABCD,交线为CD.
    ∵ BC⊥CD,BC⊂平面ABCD,
    ∴ BC⊥平面CMD,故BC⊥DM.
    ∵ M为CD上异于C,D的点,且DC为直径,
    ∴ DM⊥CM.
    又BC∩CM=C,
    ∴ DM⊥平面BMC.
    (2)解:当P为AM的中点时, MC//平面PBD.
    证明如下:连结AC交BD于O.
    ∵ ABCD为矩形,∴ O为AC中点.
    连结OP,∵ P为AM中点,∴ MC//OP.
    ∵ MC⊄平面PBD,OP⊂平面PBD,
    ∴ MC//平面PBD.
    【考点】
    直线与平面垂直的判定
    直线与平面平行的判定
    【解析】
    此题暂无解析
    【解答】
    (1)证明:由题知:平面CMD⊥平面ABCD,交线为CD.
    ∵ BC⊥CD,BC⊂平面ABCD,
    ∴ BC⊥平面CMD,故BC⊥DM.
    ∵ M为CD上异于C,D的点,且DC为直径,
    ∴ DM⊥CM.
    又BC∩CM=C,
    ∴ DM⊥平面BMC.
    (2)解:当P为AM的中点时, MC//平面PBD.
    证明如下:连结AC交BD于O.
    ∵ ABCD为矩形,∴ O为AC中点.
    连结OP,∵ P为AM中点,∴ MC//OP.
    ∵ MC⊄平面PBD,OP⊂平面PBD,
    ∴ MC//平面PBD.
    【答案】
    (1)证明:l1:2+mx+1−2my+4−3m=0
    ⇒mx−2y−3+2x+y+4=0,
    x−2y−3=0,2x+y+4=0⇒x=−1,y=−2,
    则M−1,−2,
    所以无论m为何实数,直线l1恒过一定点M−1,−2.
    (2)解:由题知直线l2的斜率k<0,
    设直线l2:y+2=kx+1,
    令x=0,y=k−2,令y=0,x=2k−1
    S=12|k−2||2k−1|=12|2−4k−k+2|=12|4−4k−k|,
    ∵k<0,
    ∴−4k>0,−k>0,
    ∴−4k−k≥2−4k−k=4,
    当且仅当−4k=−k即k=−2时取等,
    ∴y+2=−2x+1,
    即:2x+y+4=0.
    【考点】
    直线恒过定点
    基本不等式在最值问题中的应用
    直线的一般式方程与直线的性质
    【解析】


    【解答】
    (1)证明:l1:2+mx+1−2my+4−3m=0
    ⇒mx−2y−3+2x+y+4=0,
    x−2y−3=0,2x+y+4=0⇒x=−1,y=−2,
    则M−1,−2,
    所以无论m为何实数,直线l1恒过一定点M−1,−2.
    (2)解:由题知直线l2的斜率k<0,
    设直线l2:y+2=kx+1,
    令x=0,y=k−2,令y=0,x=2k−1
    S=12|k−2||2k−1|=12|2−4k−k+2|=12|4−4k−k|,
    ∵k<0,
    ∴−4k>0,−k>0,
    ∴−4k−k≥2−4k−k=4,
    当且仅当−4k=−k即k=−2时取等,
    ∴y+2=−2x+1,
    即:2x+y+4=0.
    【答案】
    解:(1)连结BC1,则O为BC1与B1C的交点,
    ∵ 侧面BB1C1C为菱形,
    ∴ B1C⊥BC1.
    又AO⊥平面BB1C1C,
    ∴ B1C⊥AO.
    又BC1∩OA=O,
    ∴ B1C⊥平面ABO.
    ∵ AB⊂平面ABO,
    ∴ B1C⊥AB.
    (2)作OD⊥BC,垂足为D,连结AD,
    作OH⊥AD,垂足为H,
    ∵ BC⊥AO,BC⊥OD,AO∩OD=D,
    ∴ B1C⊥平面AOD,
    ∴ OH⊥BC.
    又OH⊥AD,BC∩AD=D,
    ∴ OH⊥平面ABC.
    ∵ ∠CBB1=60∘,BB1=BC,
    ∴ △CBB1为等边三角形.
    又BC=2,可得OD=32.
    ∵ AC⊥AB1,
    ∴ OA=12B1C=1.
    ∵ OH⋅AD=OD⋅OA,
    且AD=OD2+OA2=72,
    ∴ OH=217.
    又O为B1C的中点,
    ∴ 点B1到平面ABC的距离为2217,
    ∴ 三棱柱ABC−A1B1C1的高为2217.
    【考点】
    两条直线垂直的判定
    点、线、面间的距离计算
    【解析】


    【解答】
    解:(1)连结BC1,则O为BC1与B1C的交点,
    ∵ 侧面BB1C1C为菱形,
    ∴ B1C⊥BC1.
    又AO⊥平面BB1C1C,
    ∴ B1C⊥AO.
    又BC1∩OA=O,
    ∴ B1C⊥平面ABO.
    ∵ AB⊂平面ABO,
    ∴ B1C⊥AB.
    (2)作OD⊥BC,垂足为D,连结AD,
    作OH⊥AD,垂足为H,
    ∵ BC⊥AO,BC⊥OD,AO∩OD=D,
    ∴ B1C⊥平面AOD,
    ∴ OH⊥BC.
    又OH⊥AD,BC∩AD=D,
    ∴ OH⊥平面ABC.
    ∵ ∠CBB1=60∘,BB1=BC,
    ∴ △CBB1为等边三角形.
    又BC=2,可得OD=32.
    ∵ AC⊥AB1,
    ∴ OA=12B1C=1.
    ∵ OH⋅AD=OD⋅OA,
    且AD=OD2+OA2=72,
    ∴ OH=217.
    又O为B1C的中点,
    ∴ 点B1到平面ABC的距离为2217,
    ∴ 三棱柱ABC−A1B1C1的高为2217.
    【答案】
    解:(1)设圆A的半径为R,由于圆A与直线l1:x+2y+7=0相切,
    ∴ R=|−1+4+7|5=25,
    ∴ 圆A的方程为(x+1)2+(y−2)2=20;
    (2)①当直线l与x轴垂直时,易知x=−2,符合题意;
    ②当直线l与x轴不垂直时,
    设直线l的方程为y=k(x+2),即kx−y+2k=0,
    连接AQ,则AQ⊥MN,
    ∵ MN=219,
    ∴ AQ=20−19=1,
    则由AQ=|k−2|k2+1=1,得k=34,
    ∴ 直线l:3x−4y+6=0.
    故直线l的方程为x=−2或3x−4y+6=0;
    (3)∵ AQ⊥BP,
    ∴ BQ→⋅BP→=(BA→+AQ→)⋅BP→
    =BA→⋅BP→+AQ→⋅BP→=BA→⋅BP→.
    ①当l与x轴垂直时,易得P(−2,−52),则BP→=(0,−52),
    又BA→=(1,2),
    ∴ BQ→⋅BP→=BA→⋅BP→=−5;
    ②当l的斜率存在时,设直线l的方程为y=k(x+2),
    则由y=k(x+2),x+2y+7=0, 得P(−4k−71+2k, −5k1+2k),
    则BP→=(−51+2k,−5k1+2k),
    ∴ BQ→⋅BP→=BA→⋅BP→=−51+2k+−10k1+2k=−5.
    综上所述,BQ→⋅BP→是定值,且BQ→⋅BP→=−5.
    【考点】
    点到直线的距离公式
    圆的标准方程
    直线与圆相交的性质
    平面向量数量积
    两条直线的交点坐标
    【解析】
    (Ⅰ)设出圆A的半径,根据以点A(−1, 2)为圆心的圆与直线l1:x+2y+7=0相切.点到直线的距离等于半径,我们可以求出圆的半径,进而得到圆的方程;
    (Ⅱ)根据半弦长,弦心距,圆半径构成直角三角形,满足勾股定理,我们可以结合直线l过点B(−2, 0),求出直线的斜率,进而得到直线l的方程;
    (Ⅲ)由直线l过点B(−2, 0),我们可分直线的斜率存在和不存在两种情况,分别讨论BQ→⋅BP→是否为定值,综合讨论结果,即可得到结论.
    【解答】
    解:(1)设圆A的半径为R,由于圆A与直线l1:x+2y+7=0相切,
    ∴ R=|−1+4+7|5=25,
    ∴ 圆A的方程为(x+1)2+(y−2)2=20;
    (2)①当直线l与x轴垂直时,易知x=−2,符合题意;
    ②当直线l与x轴不垂直时,
    设直线l的方程为y=k(x+2),即kx−y+2k=0,
    连接AQ,则AQ⊥MN,
    ∵ MN=219,
    ∴ AQ=20−19=1,
    则由AQ=|k−2|k2+1=1,得k=34,
    ∴ 直线l:3x−4y+6=0.
    故直线l的方程为x=−2或3x−4y+6=0;
    (3)∵ AQ⊥BP,
    ∴ BQ→⋅BP→=(BA→+AQ→)⋅BP→
    =BA→⋅BP→+AQ→⋅BP→=BA→⋅BP→.
    ①当l与x轴垂直时,易得P(−2,−52),则BP→=(0,−52),
    又BA→=(1,2),
    ∴ BQ→⋅BP→=BA→⋅BP→=−5;
    ②当l的斜率存在时,设直线l的方程为y=k(x+2),
    则由y=k(x+2),x+2y+7=0, 得P(−4k−71+2k, −5k1+2k),
    则BP→=(−51+2k,−5k1+2k),
    ∴ BQ→⋅BP→=BA→⋅BP→=−51+2k+−10k1+2k=−5.
    综上所述,BQ→⋅BP→是定值,且BQ→⋅BP→=−5.
    【答案】
    解:(1)由题意A−1,0,B1,0,C3,2,
    所以AB的垂直平分线是x=0,
    直线 BC:y=x−1,BC中点是2,1,
    所以BC的垂直平分线是y=−x+3,
    由x=0,y=−x+3得到圆心是0,3,
    所以R=10,
    所以圆H的方程是x2+y−32=10.
    (2)直线BH的方程为3x+y−3=0,设P(m, n)(0≤m≤1),N(x, y).
    因为点M是点P,N的中点,所以M(m+x2,n+y2),
    又M,N都在半径为r的圆C上,所以(x−3)2+(y−2)2=r2,(m+x2−3)2+(n+y2−2)2=r2,
    即 (x−3)2+(y−2)2=r2,(x+m−6)2+(y+n−4)2=4r2,
    因为该关于x,y的方程组有解,
    即以(3, 2)为圆心,r为半径的圆与以(6−m, 4−n)为圆心,2r为半径的圆相交,
    所以(2r−r)2<(3−6+m)2+(2−4+n)2<(r+2r)2,
    又3m+n−3=0,
    所以r2<10m2−12m+10<9r2对任意m∈[0, 1]成立.
    而f(m)=10m2−12m+10在[0, 1]上的值域为[325, 10],
    又线段BH与圆C无公共点,所以(m−3)2+(3−3m−2)2>r2对任意m∈[0, 1]成立,即r2<325.
    故圆C的半径r的取值范围为(103, 4105).
    【考点】
    圆的标准方程
    直线和圆的方程的应用
    【解析】
    (1)先求出圆H的方程,再根据直线l过点C,且被⊙H截得的弦长为2,设出直线方程,利用勾股定理,即可求直线l的方程;
    (2)设P的坐标,可得M的坐标,代入圆的方程,可得以(3, 2)为圆心,r为半径的圆与以(6−m, 4−n)为圆心,2r为半径的圆有公共点,由此求得⊙C的半径r的取值范围.
    【解答】
    解:(1)由题意A−1,0,B1,0,C3,2,
    所以AB的垂直平分线是x=0,
    直线 BC:y=x−1,BC中点是2,1,
    所以BC的垂直平分线是y=−x+3,
    由x=0,y=−x+3得到圆心是0,3,
    所以R=10,
    所以圆H的方程是x2+y−32=10.
    (2)直线BH的方程为3x+y−3=0,设P(m, n)(0≤m≤1),N(x, y).
    因为点M是点P,N的中点,所以M(m+x2,n+y2),
    又M,N都在半径为r的圆C上,所以(x−3)2+(y−2)2=r2,(m+x2−3)2+(n+y2−2)2=r2,
    即 (x−3)2+(y−2)2=r2,(x+m−6)2+(y+n−4)2=4r2,
    因为该关于x,y的方程组有解,
    即以(3, 2)为圆心,r为半径的圆与以(6−m, 4−n)为圆心,2r为半径的圆相交,
    所以(2r−r)2<(3−6+m)2+(2−4+n)2<(r+2r)2,
    又3m+n−3=0,
    所以r2<10m2−12m+10<9r2对任意m∈[0, 1]成立.
    而f(m)=10m2−12m+10在[0, 1]上的值域为[325, 10],
    又线段BH与圆C无公共点,所以(m−3)2+(3−3m−2)2>r2对任意m∈[0, 1]成立,即r2<325.
    故圆C的半径r的取值范围为(103, 4105).

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