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  • 2021-06-17 发布

2019-2020学年高中数学课时作业16平摆线和渐开线北师大版选修4-4

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课时作业(十六)‎ ‎1.关于渐开线和平摆线的叙述,正确的是(  )‎ A.只有圆才有渐开线 B.渐开线和平摆线的概念是一样的,只是绘图的方法不一样,所以才得到了不同的图形 C.正方形也可以有渐开线 D.对于同一个圆,如果建立的平面直角坐标系的位置不同,画出的渐开线形状就不同 答案 C 解析 不仅圆有渐开线,其他图形如椭圆、正方形等也有渐开线,选项A错误;渐开线和平摆线的概念上虽有相似之处,但它们的实质是完全不同的,因此得到的图形也不相同,选项B错误;对于同一个圆不论在什么地方建立平面直角坐标系,画出的图形大小和形状都是一样的,只是方程的形式及图形在坐标系中的位置可能不同,选项D错误,只有选项C正确.故选C.‎ ‎2.已知圆的渐开线(φ为参数)上有一点的坐标为(3,0),则渐开线对应的基圆的面积为(  )‎ A.π            B.2π C.4π D.9π 答案 D 解析 把已知点(3,0)代入参数方程得 ‎①×cosφ+②×sinφ得r=3cosφ,又tanφ===0,‎ 所以cosφ=1,即r=3,所以基圆的面积为9π.选D.‎ ‎3.半径为2的圆的平摆线上某点的纵坐标为0,则其横坐标可能是(  )‎ A.π B.2π C.4π D.6π 答案 C 解析 半径为2的圆的平摆线的参数方程为 (φ为参数),‎ 把y=0代入参数方程得φ=2kπ,k∈Z,‎ 所以x=4kπ,k∈Z,‎ 当k=1时,x=4π.选C.‎ ‎4.已知一个圆的参数方程是(θ为参数),那么圆的平摆线方程中参数φ= 13‎ 对应的点的坐标与点(,2)之间的距离为(  )‎ A.-1 B. C. D. 答案 C 解析 根据圆的参数方程可知圆的半径是3.那么其对应的平摆线的参数方程为(φ为参数),‎ 把φ=代入参数方程,得 所以φ=对应的点的坐标为(3(-1),3).‎ 代入距离公式,可得距离为=.故选C.‎ ‎5.半径为3的圆的平摆线上某点的纵坐标为0,那么其横坐标可能是(  )‎ A.π B.2π C.12π D.14π 答案 C 解析 根据条件可知圆的摆线的参数方程为(φ为参数),把y=0代入,‎ 得cosφ=1,所以φ=2kπ(k∈Z).‎ 而x=3φ-3sinφ=6kπ(k∈Z),根据选项可知选C.‎ ‎6.圆的渐开线方程为(θ为参数),当θ=,时,渐开线上对应的点为A、B,则A、B间的距离为(  )‎ A. B. C. D.π 答案 A 解析 由渐开线的形成过程知,A、B两点间的距离就是基圆上A、B两点对应的弧长,由于基圆半径为1,故由弧长公式得|AB|=.‎ ‎7.半径为5的圆沿地平面内一定直线作无滑动的滚动,圆与该直线的切点为A,则A相邻两次着地点间的距离为________.‎ 答案 10π 13‎ 解析 取A的初时位置为坐标原点,定直线为x轴,滚动方向为正方向建立直角坐标系,‎ 则A的轨迹方程为 令y=0得cosα=1,取α1=0,α2=2π,‎ 则x1=0,x2=10π,x2-x1=10π.‎ ‎8.已知某渐开线的参数方程为(φ为参数),根据参数方程可以得出该渐开线的基圆半径为________,当φ=时,对应的曲线上的点的坐标为________.‎ 答案  (,)‎ 解析 基圆半径为r的渐开线的参数方程为(φ为参数),‎ 与题中所给参数方程对照可知 r=,φ=时对应的点为(,).‎ ‎9.如图所示,ABCD是边长为1的正方形,曲线AEFGH…叫作“正方形的渐开线”,其中,,,,…的圆心依次按B,C,D,A循环,它们依次相连接,求曲线AEFGH的长.‎ 解析 根据渐开线的定义可知,是半径为1的圆周长,长度为;继续旋转可得是半径为2的圆周长,长度为π;是半径为3的圆周长,长度为;是半径为4的圆周长,长度为2π.所以曲线AEFGH的长是5π.‎ ‎10.已知圆C的参数方程是(α为参数)和直线l对应的普通方程是x-y-6=0.‎ ‎(1)如果把圆心平移到原点O,请问平移后圆和直线l满足什么关系?‎ ‎(2)写出平移后圆的平摆线方程.‎ 解析 (1)圆C平移后圆心为O(0,0),‎ 它到直线x-y-6=0的距离d==6,‎ 恰好等于圆的半径,‎ 13‎ 所以直线l和圆是相切的.‎ ‎(2)由于圆的半径是6,‎ 所以可得平摆线方程是(φ为参数).‎ 13‎ ‎1.(2010·湖南)极坐标方程ρ=cosθ和参数方程(t为参数)所表示的图形分别是(  )‎ A.圆、直线        B.直线、圆 C.圆、圆 D.直线、直线 答案 A 解析 ∵ρ=cosθ,∴x2+y2=x表示圆.‎ ‎∵∴y+3x=-1表示直线.‎ ‎2.(2012·湖南)在极坐标系中,曲线C1:ρ(cosθ+sinθ)=1与曲线C2:ρ=a(a>0)有一个交点在极轴上,则a=________.‎ 答案  解析 把曲线C1:ρ(cosθ+sinθ)=1化成直角坐标方程,得x+y=1.‎ 把曲线C2:ρ=a(a>0)化成直角坐标方程,得x2+y2=a2.‎ ‎∵C1与C2的一个交点在极轴上,‎ ‎∴x+y=1与x轴交点(,0)在C2上,‎ 即()2+0=a2.又∵a>0,∴a=.‎ ‎3.(2012·广东)在平面直角坐标系xOy中,曲线C1和C2的参数方程分别为(t为参数)和(θ为参数),则曲线C1与C2的交点坐标为________.‎ 答案 (1,1)‎ 解析 由C1得y=,即y2=x(y≥0).①‎ 由C2得x2+y2=2.②‎ 由①②联立得 ‎4.(2012·广东)在平面直角坐标系xOy中,曲线C1和C2的参数方程分别为(θ为参数,0≤θ≤)和(t为参数),则曲线C1与C2的交点坐标为________.‎ 答案 (2,1)‎ 13‎ 解析 由C1得x2+y2=5 ①,且 由C2得x=1+y ②.‎ ‎∴由①②联立得得 ‎5.(2012·安徽)在极坐标系中,圆ρ=4sinθ的圆心到直线θ=(ρ∈R)的距离是________.‎ 答案  解析 由极坐标下圆的方程ρ=4sinθ,可得ρ2=4ρsinθ,所以x2+y2=4y,即x2+(y-2)2=4,表示以(0,2)为圆心,2为半径的圆.又θ=(ρ∈R)表示直线y=x,∴由点到直线的距离公式可得d==.‎ ‎6.(2012·北京)直线(t是参数)与曲线(α为参数)的交点个数为________.‎ 答案 2‎ 解析 由题意知直线与曲线的参数方程可分别化为x+y-1=0,x2+y2=9,进而求出圆心(0,0)到直线x+y-1=0的距离d==<3,∴交点个数为2.‎ ‎7.(2012·天津)已知抛物线的参数方程为(t为参数),其中p>0,焦点为F,准线为l.过抛物线上一点M作l的垂线,垂足为E.若|EF|=|MF|,点M的横坐标是3,则p=________.‎ 答案 2‎ 解析 由参数方程 ‎(t为参数),p>0,可得曲线方程为y2=2px(p>0).‎ ‎∵|EF|=|MF|,且|MF|=|ME|(抛物线定义),‎ ‎∴△MEF为等边三角形.‎ 又∵E的横坐标为-,M的横坐标为3,‎ ‎∴EM中点的横坐标为,与F的横坐标相同.‎ 13‎ ‎∴=,∴p=2.‎ ‎8.(2012·湖南)在直角坐标系xOy中,已知曲线C1:(t为参数)与曲线C2:(θ为参数,a>0)有一个公共点在x轴上,则a=________.‎ 答案  解析 ∵C1:∴C1的方程为2x+y-3=0.‎ ‎∵C2:∴C2的方程为+=1.‎ ‎∵C1与C2有一个公共点在x轴上,且a>0,‎ ‎∴C1与x轴的交点(,0)在C1上,代入解得a=.‎ ‎9.(2012·江西)曲线C的直角坐标方程为x2+y2-2x=0,以原点为极点,x轴的正半轴为极轴建立极坐标系,则曲线C的极坐标方程为________.‎ 答案 ρ=2cosθ ‎10.(2012·陕西)直线2ρcosθ=1与圆ρ=2cosθ相交的弦长为________.‎ 答案  解析 直线2ρcosθ=1,即2x=1,且ρ=2cosθ,即为(x-1)2+y2=1,如图可得弦长为.‎ ‎11.(2012·湖北)在直角坐标系xOy中,以原点O为极点,x轴的正半轴为极轴建立坐标系.已知射线θ=与曲线(t为参数)相交于A,B两点,则线段AB的中点的直角坐标为________.‎ 答案  解析 由极坐标方程可知,θ=表示直线y=x,而表示y=(x-2)2.设A(x1,y1),B(x2,y2),AB的中点M(x0,y0).联立可得x2-5x+4=0,可得x1+x2=5.即x0=y0==,故M(,).‎ ‎12.(2012·上海)如图,在极坐标系中,过点M(2,0)的直线l与极轴的夹角α=.若将l的极坐标方程写成ρ=f(θ)的形式,则f(θ)=________.‎ 13‎ 答案  解析 如图所示,根据正弦定理,有=,∴ρ=.‎ ‎13.(2011·广东)已知两曲线参数方程分别为(0≤θ<π),(t∈R),它们的交点坐标为________.‎ 答案 (1,)‎ 解析 由两曲线参数方程消去x,y,t,得cosθ=sin2θ,由此得5cos2θ+4cosθ-5=0.又∵0≤θ≤π,解得cosθ=.‎ ‎∴sinθ==.‎ ‎∴故交点坐标为(1,).‎ ‎14.(2011·湖南)在直角坐标系xOy中,曲线C1的参数方程为(α为参数),在极坐标系(与直线坐标系xOy取相同的长度单位,且以原点O为原点,以x轴正半轴为极轴)中,曲线C2的方程为ρ(cosθ-sinθ)+1=0,则C1与C2的交点个数为________.‎ 答案 2‎ 解析 由C1:得曲线C1:x2+(y-1)2=1.‎ 由C2:ρ(cosθ-sinθ)+1=0,得曲线C2:x-y+1=0.‎ 方法一:(几何法)圆心(0,1)到直线x-y+1=0的距离d=0<1,‎ ‎∴C1与C2有2个交点.‎ 方法二:(代数法)联立得2y2-4y+1=0,‎ Δ=16-4×2=8>0,∴C1与C2有2个交点.‎ 13‎ ‎15.(2011·江西)若曲线的极坐标方程为ρ=2sinθ+4cosθ,以极点为原点,极轴为x轴正半轴建立直角坐标系,则该曲线的直角坐标方程为________.‎ 答案 x2+y2-4x-2y=0‎ 解析 ∵ρ=2sinθ+4cosθ,∴ρ2=2ρsinθ+4ρcosθ.将ρ2=x2+y2,ρsinθ=y,ρcosθ=x代入,有x2+y2=2y+4x,即x2+y2-4x-2y=0.‎ ‎16.(2010·广东)在极坐标系(ρ,θ)(0≤θ≤2π)中,曲线ρ=2sinθ与ρcosθ=-1的交点的极坐标为________.‎ 答案 (,)‎ 解析 由ρ=2sinθ,ρcosθ=-1,得2sinθcosθ=-1,即sin2θ=-1,2θ=,θ=,ρ=.‎ 所以交点极坐标为(,).‎ ‎17.(2010·广东)在极坐标系(ρ,θ)(0≤θ≤2π)中,曲线ρ(cosθ+sinθ)=1与ρ(sinθ-cosθ)=1的交点的极坐标为________.‎ 答案 (1,)‎ 解析 由ρ(cosθ+sinθ)=1,ρ(sinθ-cosθ)=1,‎ 得又因ρ≠0,所以即 所以交点极坐标为(1,).‎ ‎18.(2010·陕西)已知圆C的参数方程为(α为参数),以原点为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系,直线l的极坐标方程为ρsinθ=1,则直线l与圆C的交点的直角坐标为________.‎ 答案 (-1,1),(1,1)‎ 解析 ρsinθ=1⇒y=1,圆方程为x2+(y-1)2=1,联立,得到所求交点坐标为(-1,1),(1,1).‎ ‎19.(2012·福建)在平面直角坐标系中,以坐标原点O为极点,x轴的正半轴为极轴建立坐标系.已知直线l上两点M,N的极坐标分别为(2,0),,圆C的参数方程为(θ为参数).‎ ‎(1)设P为线段MN的中点,求直线OP的平面直角坐标方程;‎ 13‎ ‎(2)判断直线l与圆C的位置关系.‎ 解析 (1)由题意知,M,N的平面直角坐标分别为(2,0),.‎ 又P为线段MN的中点,从而点P的平面直角坐标为,‎ 故直线OP的平面直角坐标方程为y=x.‎ ‎(2)因为直线l上两点M,N的平面直角坐标分别为(2,0),,所以直线l的平面直角坐标方程为x+3y-2=0.‎ 又圆C的圆心坐标为(2,-),半径r=2,‎ 圆心到直线l的距离d==0,‎ 故可设t1,t2是上述方程的两实根.‎ 所以 又直线l过点P(3,),‎ 故由上式及t的几何意义,得|PA|+|PB|=|t1|+|t2|=t1+t2=3.‎ ‎25.(2014·新课标全国Ⅰ)已知曲线C:+=1,直线l:(t为参数).‎ ‎(1)写出曲线C的参数方程,直线l的普通方程;‎ ‎(2)过曲线C上任意一点P作与l夹角为30°的直线,交l于点A,求|PA|的最大值与最小值.‎ 解析 (1)曲线C的参数方程为(θ为参数).‎ 直线l的普通方程为2x+y-6=0.‎ ‎(2)曲线C上任意一点P(2cosθ,3sinθ)到l的距离为d=|4cosθ+3sinθ-6|,‎ 则|PA|==|5sin(θ+α)-6|,其中α为锐角,且tanα=.‎ 当sin(θ+α)=-1时,|PA|取得最大值,最大值为.‎ 当sin(θ+α)=1时,|PA|取得最小值,最小值为.‎ ‎26.(2014·新课标全国Ⅱ)在直角坐标系xOy中,以坐标原点为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系,半圆C的极坐标方程为ρ=2cosθ,θ∈[0,].‎ 13‎ ‎(1)求C的参数方程;‎ ‎(2)设点D在C上,C在D处的切线与直线l:y=x+2垂直,根据(1)中你得到的参数方程,确定D的坐标.‎ 解析 (1)C的普通方程为(x-1)2+y2=1(0≤y≤1).‎ 可得C的参数方程为(t为参数,0≤t≤π).‎ ‎(2)设D(1+cost,sint).由(1)知C是以C(1,0)为圆心,1为半径的上半圆.因为C在点D处的切线与l垂直.所以直线CD与l的斜率相同,tant=,t=.‎ 故D的直角坐标为(1+cos,sin),即(,).‎ 13‎