2022年中考数学基础题提分讲练专题：23 以圆为背景的证明与计算（含答案）

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专题23  以圆为背景的证明与计算考点分析【例1】已知四边形ABCD是⊙O的内接四边形，AC是⊙O的直径，DE⊥AB，垂足为E．（1）延长DE交⊙O于点F，延长DC，FB交于点P，如图1．求证：PC=PB；（2）过点B作BG⊥AD，垂足为G，BG交DE于点H，且点O和点A都在DE的左侧，如图2．若AB= ，DH=1，∠OHD=80°，求∠BDE的大小．【答案】（1）详见解析；（2）∠BDE=20°．【解析】（1）如图1，∵AC是⊙O的直径，∴∠ABC=90°，∵DE⊥AB，∴∠DEA=90°，∴∠DEA=∠ABC，∴BC∥DF，∴∠F=∠PBC，∵四边形BCDF是圆内接四边形，∴∠F+∠DCB=180°，∵∠PCB+∠DCB=180°，∴∠F=∠PCB，∴∠PBC=∠PCB，∴PC=PB；（2）如图2，连接OD，∵AC是⊙O的直径，∴∠ADC=90°，∵BG⊥AD，∴∠AGB=90°，∴∠ADC=∠AGB，∴BG∥DC，∵BC∥DE，∴四边形DHBC是平行四边形，∴BC=DH=1，在Rt△ABC中，AB=，tan∠ACB=，∴∠ACB=60°，∴BC=AC=OD，∴DH=OD，在等腰△DOH中，∠DOH=∠OHD=80°，∴∠ODH=20°，设DE交AC于N，∵BC∥DE，∴∠ONH=∠ACB=60°，∴∠NOH=180°﹣（∠ONH+∠OHD）=40°，∴∠DOC=∠DOH﹣∠NOH=40°，∵OA=OD，∴∠OAD=∠DOC=20°，∴∠CBD=∠OAD=20°，∵BC∥DE，∴∠BDE=∠CBD=20°．【点睛】本题考查了圆内接四边形的性质、圆周角定理、平行四边形的判定与性质、等腰三角形的性质等知识点，解决第（2）问，作出辅助线，求得∠ODH=20°是解决本题的关键. 【例2】如图，点在半径为8的上，过点作，交延长线于点．连接，且．（1）求证：是的切线；（2）求图中阴影部分的面积．【答案】（1）见解析；（2）.【解析】（1）证明：连接，交于，∵，，∴，∵，∴，即，∵，∴，∴是的切线；（2）解：∵，∴，∵，∴，∴．【点睛】本题考查了平行线的性质，圆周角定理，扇形的面积，三角形的面积，解直角三角形等知识点的综合运用，题目比较好，难度适中． 考点集训1．如图，在中，，，点在的内部，经过，两点，交于点，连接并延长交于点，以，为邻边作．（1）判断与的位置关系，并说明理由．（2）若点是的中点，的半径为2，求的长．【答案】（1）是的切线；理由见解析；（2）的长．【解析】（1）是的切线；理由：连接，，，，，四边形是平行四边形，，，，，是的切线；（2）连接，点是的中点，，，，的长．【点睛】本题考查了直线与圆的位置关系，圆周角定理，平行四边形的性质，正确的识别图形是解题的关键．2．如图，在Rt△ABC中，∠C=90°，BE平分∠ABC交AC于点E，作ED⊥EB交AB于点D，⊙O是△BED的外接圆．（1）求证：AC是⊙O的切线；（2）已知⊙O的半径为2.5，BE=4，求BC，AD的长．【答案】（1）证明见解析；（2）BC=，AD=．【解析】（1）如图，连接OE，∵OB=OE，∴∠OBE=∠OEB，∵BE平分∠ABC，∴∠OBE=∠CBE，∴∠OEB=∠CBE，∴OE∥BC，又∵∠C=90°，∴∠AEO=90°，即OE⊥AC，∴AC为⊙O的切线；（2）∵ED⊥BE，∴∠BED=∠C=90°，又∵∠DBE=∠EBC，∴△BDE∽△BEC，∴，即，∴BC=；∵∠AEO=∠C=90°，∠A=∠A，∴△AOE∽△ABC，∴，即，解得：AD=．点睛：本题主要考查切线的判定与性质，解题的关键是掌握切线的判定与性质及相似三角形的判定与性质．3．如图，四边形ABCD内接于⊙O，对角线AC为⊙O的直径，过点C作AC的垂线交AD的延长线于点E，点F为CE的中点，连接DB，DC，DF．（1）求∠CDE的度数；（2）求证：DF是⊙O的切线；（3）若AC=DE，求tan∠ABD的值．【答案】（1）90°；（2）证明见解析；（3）2．【解析】解：（1）解：∵对角线AC为⊙O的直径，∴∠ADC=90°，∴∠EDC=90°；（2）证明：连接DO，∵∠EDC=90°，F是EC的中点，∴DF=FC，∴∠FDC=∠FCD，∵OD=OC，∴∠OCD=∠ODC，∵∠OCF=90°，∴∠ODF=∠ODC+∠FDC=∠OCD+∠DCF=90°，∴DF是⊙O的切线；（3）解：如图所示：可得∠ABD=∠ACD，∵∠E+∠DCE=90°，∠DCA+∠DCE=90°，∴∠DCA=∠E，又∵∠ADC=∠CDE=90°，∴△CDE∽△ADC，∴，∴DC2=AD•DE∵AC=2DE，∴设DE=x，则AC=2x，则AC2﹣AD2=AD•DE，期（2x）2﹣AD2=AD•x，整理得：AD2+AD•x﹣20x2=0，解得：AD=4x或﹣4.5x（负数舍去），则DC=，故tan∠ABD=tan∠ACD=．4．如图，已知AB是⊙O的直径，点C、D在⊙O上，点E在⊙O外，∠EAC=∠D=60°．（1）求∠ABC的度数；（2）求证：AE是⊙O的切线；（3）当BC=4时，求劣弧AC的长．【答案】（1）60°;(2)证明略;(3)【解析】（1）∵∠ABC与∠D都是弧AC所对的圆周角，∴∠ABC=∠D=60°； （2）∵AB是⊙O的直径，∴∠ACB=90°．∴∠BAC=30°，∴∠BAE=∠BAC+∠EAC=30°+60°=90°，即BA⊥AE，∴AE是⊙O的切线；（3）如图，连接OC，∵OB=OC，∠ABC=60°，∴△OBC是等边三角形，∴OB=BC=4，∠BOC=60°，∴∠AOC=120°，∴劣弧AC的长为==．【点睛】本题考查了切线长定理及弧长公式，熟练掌握定理及公式是解题的关键.5．如图，为⊙的直径，为⊙上一点，为的中点．过点作直线的垂线，垂足为，连接．（1）求证：；（2）与⊙有怎样的位置关系？请说明理由．【答案】（1）见解析；（2）与⊙相切，理由见解析.【解析】 (1)连接，为的中点，∴，，，；(2)与⊙相切，理由如下： ，，∴∠ODE+∠E=180°，，∴∠E=90°，∴∠ODE=90°，，又∵OD是半径，与⊙相切．【点睛】本题考查了直线与圆的位置关系，圆心角、弧、弦的关系，圆周角定理，熟练掌握切线的判定定理是解题的关键．6．如图，AB为⊙O的直径，PD切⊙O于点C，与BA的延长线交于点D，DE⊥PO交PO延长线于点E，连接PB，∠EDB=∠EPB，（1）求证：PB是的切线．（2）若PB=6，DB=8，求⊙O的半径．【答案】(1)证明见解析；（2）3．【解析】（1）证明：∵在△DEO和△PBO中，∠EDB=∠EPB，∠DOE=∠POB，∴∠OBP=∠E=90°，∵OB为圆的半径，∴PB为圆O的切线；（2）解：在Rt△PBD中，PB=6，DB=8，根据勾股定理得：PD=，∵PD与PB都为圆的切线，∴PC=PB=6，∴DC=PD-PC=10-6=4，在Rt△CDO中，设OC=r，则有DO=8-r，根据勾股定理得：（8-r）2=r2+42，解得：r=3，则圆的半径为3．考点：切线的判定与性质．7．如图，以AB边为直径的⊙O经过点P，C是⊙O上一点，连结PC交AB于点E，且∠ACP=60°，PA=PD．（1）试判断PD与⊙O的位置关系，并说明理由；（2）若点C是弧AB的中点，已知AB=4，求CE•CP的值．【答案】（1）PD是⊙O的切线．证明见解析.（2）8.【解析】连结OP，∵∠ACP=60°，∴∠AOP=120°，∵OA=OP，∴∠OAP=∠OPA=30°，∵PA=PD，∴∠PAO=∠D=30°，∴∠OPD=90°，∴PD是⊙O的切线．（2）连结BC，∵AB是⊙O的直径，∴∠ACB=90°，又∵C为弧AB的中点，∴∠CAB=∠ABC=∠APC=45°，∵AB=4，AC=Absin45°=．∵∠C=∠C，∠CAB=∠APC，∴△CAE∽△CPA，∴，∴CP•CE=CA2=（）2=8．考点：相似三角形的判定与性质；圆心角、弧、弦的关系；直线与圆的位置关系；探究型．8．如图，点D在以AB为直径的⊙O上，AD平分，，过点B作⊙O的切线交AD的延长线于点E．(1)求证：直线CD是⊙O的切线．(2)求证：．【答案】(1)证明见解析；(2)证明见解析.【解析】解：证明：(1)连接OD，∵AD平分，∴，∵，∴，∴，∴，∵，∴，∴直线CD是⊙O的切线；(2)连接BD，∵BE是⊙O的切线，AB为⊙O的直径，∴，∵，∴，∵，∴，∴，∴．【点睛】本题考查了相似三角形的判定和性质，角平分线的定义．圆周角定理，切线的判定和性质，正确的作出辅助线是解题的关键．9．如图，在中，，以为直径的分别与交于点，过点作，垂足为点．（1）求证：直线是的切线；（2）求证：；（3）若的半径为4，，求阴影部分的面积．【答案】（1）详见解析；（2）详见解析；（3）解：（1）如图所示，连接，∵，∴，而，∴，∵，∴，∴，∴，∴直线是的切线；（2）连接，则，则，则，∵，，∴，而，∴，∴，即；（3）连接，∵，∴，∴，，【点睛】本题主要考查圆的综合性知识，难度系数不大，应该熟练掌握，关键在于做辅助线，这是这类题的难点.10．如图，AB是⊙O的直径，AC与⊙O交于点F，弦AD平分，，垂足为E．（1）试判断直线DE与⊙O的位置关系，并说明理由；（2）若⊙O的半径为2，，求线段EF的长．【答案】（1）直线DE与⊙O相切；（2）.【解析】（1）直线DE与⊙O相切，连结OD．∵AD平分，∴，∵，∴，∴，∴，∵，即，∴，即，∴DE是⊙O的切线；（2）过O作于G，∵，∴，，∴，∴，∴，∴四边形AODF是菱形，∵，，∴，∴．【点睛】本题考查切线的判定和性质、垂径定理、勾股定理等知识，解题的关键是学会添加常用辅助线，属于中考常考题型．11．已知，分别与相切于点，，，为上一点．（Ⅰ）如图①，求的大小；（Ⅱ）如图②，为的直径，与相交于点，若，求的大小．【答案】（Ⅰ）；（Ⅱ）.【解析】解：（Ⅰ）如图，连接．∵是的切线，∴，．即．∵，∴在四边形中，．∵在中，， ∴．（Ⅱ）如图，连接．∵为的直径，∴．由（Ⅰ）知，，∴．∴．∵在中，，∴．又是的一个外角，有，∴．【点睛】本题考查的是切线的性质、圆周角定理、等腰三角形的性质，掌握圆的切线垂直于经过切点的半径是解题的关键12．如图，在中，，点在边上，经过点和点且与边相交于点．(1)求证：是的切线；(2)若，求的半径．【答案】(1)见解析；(2) 【解析】 (1)证明：连接，∵，∴，∵，∴，∴，∴，∴是的切线；(2)解：连接，∵，∴是等边三角形，∴，∴，∴，∴，∴的半径．【点睛】本题考查了切线的判定和性质，等腰三角形的性质，等边三角形的判定和性质，正确的作出辅助线是解题的关键．13．如图，在中，为的中点，以为直径的分别交于点两点，过点作于点.试判断与的位置关系，并说明理由．若求的长．【答案】（1）切，理由见解析；（2）【解析】（1）相切，理由：如图，连接，为的中点，与相切；连接，为的直径，即，【点睛】本题考查了直线与圆的位置关系，平行线的判定和性质，勾股定理，解直角三角形，正确的作出辅助线是解题的关键．14．如图，点O在∠APB的平分线上，⊙O与PA相切于点C．（1）求证：直线PB与⊙O相切；（2）PO的延长线与⊙O交于点E．若⊙O的半径为3，PC=4．求弦CE的长．【答案】(1)证明见解析；（2）【解析】（1）证明：连接OC，作OD⊥PB于D点．∵⊙O与PA相切于点C，        ∴OC⊥PA．（2）解：设PO交⊙O于F，连接CF．∵OC=3，PC=4，∴PO=5，PE=8．∵⊙O与PA相切于点C，    ∴∠PCF=∠E．又∵∠CPF=∠EPC，       ∴△PCF∽△PEC， ∴CF：CE=PC：PE=4：8=1：2．∵EF是直径，         ∴∠ECF=90°．设CF=x，则EC=2x．则x2+（2x）2=62，     解得x=． 则EC=2x=．