中期测试(教师版)

高一升高二暑假衔接班 · 苏教版选择性必修第一册
范围:第1–7课时间:60分钟满分:100分

测试范围:直线与方程(第1–2课)、圆与方程(第3–4课)、椭圆定义与标准方程(第5课)、椭圆几何性质(第6课)、直线与椭圆(第7课)

一、选择题 每题5分,共40分

1. 直线 $3x - 4y + 5 = 0$ 的斜率为( )

A. $\dfrac{3}{4}$    B. $-\dfrac{3}{4}$    C. $\dfrac{4}{3}$    D. $-\dfrac{4}{3}$

【答案】A

$3x - 4y + 5 = 0 \implies y = \dfrac{3}{4}x + \dfrac{5}{4}$,斜率 $k = \dfrac{3}{4}$

2. 圆 $x^2 + y^2 - 2x + 4y - 4 = 0$ 的圆心坐标和半径分别为( )

A. $(1, -2)$,$r = 3$    B. $(-1, 2)$,$r = 3$

C. $(1, -2)$,$r = 9$    D. $(-1, 2)$,$r = 9$

【答案】A

配方:$(x-1)^2 + (y+2)^2 = 4 + 4 + 4 = 12$?不对,重新算:$(x-1)^2 - 1 + (y+2)^2 - 4 - 4 = 0 \implies (x-1)^2 + (y+2)^2 = 9$

圆心 $(1, -2)$,半径 $r = 3$

3. 椭圆 $\dfrac{x^2}{16} + \dfrac{y^2}{9} = 1$ 的离心率为( )

A. $\dfrac{\sqrt{7}}{4}$    B. $\dfrac{3}{4}$    C. $\dfrac{4}{3}$    D. $\dfrac{\sqrt{7}}{3}$

【答案】A

$a^2 = 16$,$b^2 = 9$,$c^2 = 16 - 9 = 7$,$c = \sqrt{7}$

$e = \dfrac{c}{a} = \dfrac{\sqrt{7}}{4}$

4. 已知椭圆 $\dfrac{x^2}{a^2} + \dfrac{y^2}{b^2} = 1$($a > b > 0$)的短轴长等于焦距,则离心率为( )

A. $\dfrac{1}{2}$    B. $\dfrac{\sqrt{2}}{2}$    C. $\dfrac{\sqrt{3}}{2}$    D. $\sqrt{2}$

【答案】B

短轴长 $= 2b$,焦距 $= 2c$,所以 $b = c$

$a^2 = b^2 + c^2 = 2c^2$,$a = \sqrt{2}c$

$e = \dfrac{c}{a} = \dfrac{c}{\sqrt{2}c} = \dfrac{\sqrt{2}}{2}$

5. 直线 $y = x + 1$ 与椭圆 $\dfrac{x^2}{4} + y^2 = 1$ 的位置关系是( )

A. 相离    B. 相切    C. 相交    D. 无法确定

【答案】C

$a^2 = 4$,$b^2 = 1$,$k = 1$,$m = 1$

$a^2k^2 + b^2 - m^2 = 4 + 1 - 1 = 4 > 0$,所以 $\Delta > 0$,相交

6. 椭圆 $\dfrac{x^2}{25} + \dfrac{y^2}{9} = 1$ 上一点 $P$ 到左焦点的距离为 6,则 $P$ 到右焦点的距离为( )

A. 4    B. 6    C. 8    D. 10

【答案】A

$a = 5$,$|PF_1| + |PF_2| = 2a = 10$

$|PF_2| = 10 - 6 = 4$

7. 若方程 $\dfrac{x^2}{m} + \dfrac{y^2}{4} = 1$ 表示焦点在 $y$ 轴上的椭圆,则 $m$ 的取值范围是( )

A. $m > 4$    B. $0 < m < 4$    C. $m > 0$    D. $m < 4$

【答案】B

焦点在 $y$ 轴上,需要 $4 > m > 0$,即 $0 < m < 4$

8. 已知椭圆 $\dfrac{x^2}{9} + \dfrac{y^2}{4} = 1$ 的两个焦点为 $F_1$、$F_2$,$P$ 为椭圆上一点,$\angle F_1PF_2 = 60°$,则 $\triangle F_1PF_2$ 的面积为( )

A. $\dfrac{4\sqrt{3}}{3}$    B. $\dfrac{8\sqrt{3}}{3}$    C. $4\sqrt{3}$    D. $8\sqrt{3}$

【答案】A

$b^2 = 4$,面积公式 $S = b^2 \tan\dfrac{\theta}{2} = 4 \tan 30° = 4 \times \dfrac{\sqrt{3}}{3} = \dfrac{4\sqrt{3}}{3}$

二、填空题 每题5分,共20分

9. 直线 $2x - y + 1 = 0$ 与直线 $x + 2y - 3 = 0$ 的位置关系是________。
【答案】垂直

$k_1 = 2$,$k_2 = -\dfrac{1}{2}$,$k_1 \cdot k_2 = -1$,两直线垂直

10. 椭圆 $4x^2 + y^2 = 16$ 的长轴长为________,短轴长为________。
【答案】8;$4\sqrt{2}$

化为标准形式:$\dfrac{x^2}{4} + \dfrac{y^2}{16} = 1$

$a^2 = 16$,$b^2 = 4$,$a = 4$,$b = 2$

长轴长 $= 2a = 8$,短轴长 $= 2b = 4$?不对,焦点在 $y$ 轴上,长轴在 $y$ 方向,长轴长 $= 2a = 8$,短轴长 $= 2b = 4$

11. 已知椭圆 $\dfrac{x^2}{a^2} + \dfrac{y^2}{b^2} = 1$($a > b > 0$)的离心率为 $\dfrac{\sqrt{3}}{2}$,则 $\dfrac{b}{a} =$ ________。
【答案】$\dfrac{1}{2}$

$e = \dfrac{c}{a} = \dfrac{\sqrt{3}}{2}$,$c = \dfrac{\sqrt{3}}{2}a$

$b^2 = a^2 - c^2 = a^2 - \dfrac{3}{4}a^2 = \dfrac{1}{4}a^2$

$\dfrac{b}{a} = \dfrac{1}{2}$

12. 直线 $y = kx + 1$ 与椭圆 $\dfrac{x^2}{5} + y^2 = 1$ 交于 $A$、$B$ 两点,若 $|AB| = \dfrac{5\sqrt{2}}{3}$,则 $k =$ ________。
【答案】$k = \pm 1$

联立:$(1 + 5k^2)x^2 + 10kx = 0$

$x_1 + x_2 = -\dfrac{10k}{1 + 5k^2}$,$x_1 x_2 = 0$

$|AB|^2 = (1+k^2) \cdot \dfrac{100k^2}{(1+5k^2)^2} = \dfrac{50}{9}$

解得 $k^2 = 1$,$k = \pm 1$

三、解答题 每题10分,共40分

13.(10分)

已知椭圆 $\dfrac{x^2}{a^2} + \dfrac{y^2}{b^2} = 1$($a > b > 0$)的长轴长为 10,离心率为 $\dfrac{3}{5}$。

(1)求椭圆的标准方程;

(2)求椭圆的焦点坐标和顶点坐标。

【解】

(1)$2a = 10$,$a = 5$

$e = \dfrac{c}{a} = \dfrac{3}{5}$,$c = 3$

$b^2 = a^2 - c^2 = 25 - 9 = 16$

题目未指明焦点位置,分两种情况:

焦点在 $x$ 轴:$\dfrac{x^2}{25} + \dfrac{y^2}{16} = 1$

焦点在 $y$ 轴:$\dfrac{y^2}{25} + \dfrac{x^2}{16} = 1$

(注:若只写一种情况给5分,两种都写给6分)

(2)以焦点在 $x$ 轴为例:

焦点:$F_1(-3, 0)$,$F_2(3, 0)$

顶点:$A_1(-5, 0)$,$A_2(5, 0)$,$B_1(0, -4)$,$B_2(0, 4)$

(4分)

14.(10分)

已知圆 $C$ 的圆心在直线 $y = x$ 上,且与 $x$ 轴相切于点 $(2, 0)$。

(1)求圆 $C$ 的标准方程;

(2)若直线 $l: y = kx + 1$ 与圆 $C$ 相切,求 $k$ 的值。

【解】

(1)圆心在 $y = x$ 上,设圆心为 $(a, a)$

与 $x$ 轴相切于 $(2, 0)$,所以圆心的 $x$ 坐标为 2,即 $a = 2$

圆心 $(2, 2)$,半径 $r = |2 - 0| = 2$

圆的标准方程:$(x - 2)^2 + (y - 2)^2 = 4$

(5分)

(2)直线 $kx - y + 1 = 0$ 与圆相切,圆心到直线距离等于半径:

$\dfrac{|2k - 2 + 1|}{\sqrt{k^2 + 1}} = 2$

$\dfrac{|2k - 1|}{\sqrt{k^2 + 1}} = 2$

$(2k - 1)^2 = 4(k^2 + 1)$

$4k^2 - 4k + 1 = 4k^2 + 4$

$-4k = 3$,$k = -\dfrac{3}{4}$

(5分)

15.(10分)

椭圆 $\dfrac{x^2}{16} + \dfrac{y^2}{4} = 1$ 的两个焦点为 $F_1$、$F_2$,点 $P$ 在椭圆上,且 $|PF_1| = 6$。

(1)求 $|PF_2|$ 的值;

(2)求 $\triangle PF_1F_2$ 的面积。

【解】

(1)$a = 4$,$|PF_1| + |PF_2| = 2a = 8$

$|PF_2| = 8 - 6 = 2$

(4分)

(2)$b^2 = 4$,$c^2 = 16 - 4 = 12$,$c = 2\sqrt{3}$,$|F_1F_2| = 4\sqrt{3}$

在 $\triangle PF_1F_2$ 中,三边为 $|PF_1| = 6$,$|PF_2| = 2$,$|F_1F_2| = 4\sqrt{3}$

用余弦定理求 $\angle F_1PF_2$:

$\cos\angle F_1PF_2 = \dfrac{36 + 4 - 48}{2 \times 6 \times 2} = \dfrac{-8}{24} = -\dfrac{1}{3}$

$\sin\angle F_1PF_2 = \sqrt{1 - \dfrac{1}{9}} = \dfrac{2\sqrt{2}}{3}$

$S = \dfrac{1}{2} \times 6 \times 2 \times \dfrac{2\sqrt{2}}{3} = 4\sqrt{2}$

(6分)

16.(10分)

已知椭圆 $\dfrac{x^2}{9} + \dfrac{y^2}{4} = 1$,直线 $l: y = x + m$ 与椭圆交于 $A$、$B$ 两点。

(1)若 $|AB| = \dfrac{12\sqrt{2}}{5}$,求 $m$ 的值;

(2)若 $AB$ 的中点为 $M$,求 $M$ 的轨迹方程。

【解】

(1)联立:$\dfrac{x^2}{9} + \dfrac{(x+m)^2}{4} = 1$

$4x^2 + 9(x+m)^2 = 36$

$13x^2 + 18mx + 9m^2 - 36 = 0$

$\Delta = 324m^2 - 4 \times 13 \times (9m^2 - 36) = 324m^2 - 468m^2 + 1872 = -144m^2 + 1872$

$x_1 + x_2 = -\dfrac{18m}{13}$,$x_1 x_2 = \dfrac{9m^2 - 36}{13}$

$|AB| = \sqrt{1+1} \cdot \dfrac{\sqrt{\Delta}}{13} = \sqrt{2} \cdot \dfrac{\sqrt{1872 - 144m^2}}{13}$

$= \sqrt{2} \cdot \dfrac{12\sqrt{13 - m^2}}{13} = \dfrac{12\sqrt{2}\sqrt{13-m^2}}{13}$

令 $\dfrac{12\sqrt{2}\sqrt{13-m^2}}{13} = \dfrac{12\sqrt{2}}{5}$

$\sqrt{13 - m^2} = \dfrac{13}{5}$

$13 - m^2 = \dfrac{169}{25}$,$m^2 = 13 - \dfrac{169}{25} = \dfrac{325 - 169}{25} = \dfrac{156}{25}$

$m = \pm\dfrac{2\sqrt{39}}{5}$

(5分)

(2)设中点 $M(x_0, y_0)$

$x_0 = \dfrac{x_1 + x_2}{2} = -\dfrac{9m}{13}$

$y_0 = x_0 + m = -\dfrac{9m}{13} + m = \dfrac{4m}{13}$

消去 $m$:$m = -\dfrac{13x_0}{9}$,代入 $y_0 = \dfrac{4m}{13}$:

$y_0 = \dfrac{4}{13} \times \left(-\dfrac{13x_0}{9}\right) = -\dfrac{4x_0}{9}$

轨迹方程:$y = -\dfrac{4}{9}x$

还需满足 $\Delta > 0$,即 $m^2 < 13$,$x_0^2 < \dfrac{9 \times 13}{13} = 9$,$-3 < x_0 < 3$

轨迹方程:$y = -\dfrac{4}{9}x$($-3 < x < 3$)

(5分)