12.若直线ax+by-3=0和圆x2+y2+4x-1=0切于点P(-1,2),则ab的值为( C )
A.-3B.-2
C.2D.3
[解析] 由题意,得点P(-1,2)在直线ax+by-3=0上,∴-a+2b-3=0,即a=2b-3.
圆x2+y2+4x-1=0的圆心为(-2,0),半径r=,∴=,
∴a2-12a+5b2-9=0.
由,得.
故ab=2.
二、填空题(本大题共4个小题,每小题5分,共20分,把正确答案填在题中横线上)
13.已知两条直线l1:
ax+8y+b=0和l2:
2x+ay-1=0(b<0),若l1⊥l2且直线l1的纵截距为1时,a=__0__,b=__-8__.
[解析] ∵l1⊥l2,∴2a+8a=0,
∴a=0.
又直线l1:
ax+8y+b=0,即8y+b=0的纵截距为1,
∴b=-8.
14.已知圆M:
x2+y2-2mx-3=0(m<0)的半径为2,则其圆心坐标为__(-1,0)__.
[解析] 方程x2+y2-2mx-3=0可化为(x-m)2+y2=3+m2,
∴3+m2=4,∴m2=1,∵m<0,∴m=-1.故圆心坐标为(-1,0).
15.已知圆锥母线长是10,侧面展开图是半圆,则该圆锥的侧面积为__50π__.
[解析] 设圆锥的底面半径为r,则2πr=10π,∴r=5.
∴圆锥的侧面积S=πrl=50π.
16.一个半球的表面积为Q,一个圆柱与此半球等底等体积,则这个圆柱的表面积是__Q__.
[解析] 设半球的半径为R,则圆柱的底面半径也为R,设圆柱的高为h.
由题意得2πR2+πR2=Q,∴R2=.
又πR3=πR2h,∴h=R.
∴圆柱的表面积S=2πRh+2πR2=πR2+2πR2=πR2=π·=Q.
三、解答题(本大题共6个大题,共70分,解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤)
17.(本题满分10分)直线l过点P(,2),且与x轴,y轴的正方向分别交于A、B两点,当△AOB的面积为6时,求直线l的方程.
[解析] 当斜率k不存在时,不合题意.设所求直线的斜率为k,则k≠0,l的方程为y-2=k(x-).
令x=0,得y=2-k>0,
令y=0,得x=->0,
∴k<.
由S=(2-k)(-)=6,解得k=-3或k=-.
故所求直线方程为y-2=-3(x-)或y-2
=-(x-),
即3x+y-6=0或3x+4y-12=0.
18.(本题满分12分)已知直线l1:
ax-by-1=0(a、b不同时为0),l2:
(a+2)x+y+a=0.
(1)若b=0且l1⊥l2,求实数a的值;
(2)当b=2,且l1∥l2时,求直线l1与l2之间的距离.
[解析]
(1)若b=0,则l1:
ax-1=0,
l2:
(a+2)x+y+a=0,∵l1⊥l2,
∴a(a+2)=0,∴a=-2或0.
(2)当b=2时,l1:
ax-2y-1=0,
l2:
(a+2)x+y+a=0,∵l1∥l2,
∴a=-2(a+2),∴a=-.
∴l1:
4x+6y+3=0,l2:
2x+3y-4=0,
∴l1与l2之间的距离d==.
19.(本题满分12分)已知圆C与y轴相切,圆心在直线x-3y=0上,且经过点A(6,1),求圆C的方程.
[解析] ∵圆心在直线x-3y=0上,
∴设圆心坐标为(3a,a),
又圆C与y轴相切,∴半径r=3|a|,圆的标准方程为(x-3a)2+(y-a)2=9a2,
又∵过点A(6,1),
∴(6-3a)2+(1-a)2=9a2,即a2-38a+37=0,
∴a=1或a=37,
∴所求圆的方程为(x-3)2+(y-1)2=9或(x-111)2+(y-37)2=12321.
20.(本题满分12分)如图所示,圆锥的轴截面为等腰直角△SAB,Q为底面圆周上一点.
(1)若QB的中点为C,OH⊥SC,求证:
OH⊥平面SBQ;
(2)如果∠AOQ=60°,QB=2,求此圆锥的体积.
[解析]
(1)连接OC,∵SQ=SB,OQ=OB,QC=CB,
∴QB⊥SC,QB⊥OC,∴QB⊥平面SOC.
∵OH⊂平面SOC,∴QB⊥OH,
又∵OH⊥SC,∴OH⊥平面SQB.
(2)连接AQ.∵Q为底面圆周上的一点,AB为直径,
∴AQ⊥QB.
在Rt△AQB中,∠QBA=30°,QB=2,
∴AB==4.
∵△SAB是等腰直角三角形,∴SO=AB=2,
∴V圆锥=π·OA2·SO=π.
21.(本题满分12分)如图,已知直四棱柱ABCD-A1B1C1D1的底面是菱形,且∠DAB=60°,AD=AA1,F为棱BB1的中点,M为线段AC1的中点.
(1)求证:
直线MF∥平面ABCD;
(2)求证:
平面AFC1⊥平面ACC1A1.
[解析]
(1)延长C1F交CB的延长线于点N,连接AN.
∵F是BB1的中点,
∴F为C1N的中点,B为CN的中点.
又∵M是线段AC1的中点,
∴MF∥AN.
又∵MF⊄平面ABCD,AN⊂平面ABCD,
∴MF∥平面ABCD.
(2)连接BD,由直四棱柱ABCD-A1B1C1D1可知,A1A⊥平面ABCD,
又∵BD⊂平面ABCD,
∴A1A⊥BD.
∵四边形ABCD为菱形,
∴AC⊥BD.
又∵AC∩A1A=A,AC、A1A⊂平面ACC1A1,
∴BD⊥平面ACC1A1.
在四边形DANB中,DA∥BN,且DA=BN,
∴四边形DANB为平行四边形,
∴NA∥BD,
∴NA⊥平面ACC1A1.
又∵NA⊂平面AFC1,
∴平面AFC1⊥平面ACC1A1.
22.(本题满分12分)
如图所示,M、N、P分别是正方体ABCD-A1B1C1D1的棱AB、BC、DD1上的点.
(1)若=,求证:
无论点P在DD1上如何移动,总有BP⊥MN;
(2)棱DD1上是否存在这样的点P,使得平面APC1⊥平面ACC1?
证明你的结论.
[解析]
(1)如图所示,连接B1M、B1N、AC、BD,则BD⊥AC.
∵=,∴MN∥AC.
∴BD⊥MN.
∵DD1⊥平面ABCD,MN⊂面ABCD,∴DD1⊥MN.
∴MN⊥平面BDD1.
∵无论P在DD1上如何移动,总有BP⊂平面BDD1,故总有MN⊥BP.
(2)存在点P,且P为DD1的中点,使得平面APC1⊥平面ACC1.
∵BD⊥AC,BD⊥CC1,
∴BD⊥平面ACC1.
取BD1的中点E,连接PE,
则PE∥BD.∴PE⊥面ACC1.
又∵PE⊂面APC1,
∴面APC1⊥面ACC1.