24.1 圆的有关性质
一、选择题（共9小题）
1．如图是一圆柱形输水管的横截面，阴影部分为有水部分，如果水面AB宽为8cm，水面最深地方的高度为2cm，则该输水管的半径为（ ）
A．3cm B．4cm C．5cm D．6cm
2．（绍兴是著名的桥乡，如图，石拱桥的桥顶到水面的距离CD为8m，桥拱半径OC为5m，则水面宽AB为（ ）
A．4m B．5m C．6m D．8m
3．将一盛有不足半杯水的圆柱形玻璃水杯拧紧杯盖后放倒，水平放置在桌面上，水杯的底面如图所示，已知水杯内径（图中小圆的直径）是8cm，水的最大深度是2cm，则杯底有水部分的面积是（ ）
A．（π﹣4）cm2 B．（π﹣8）cm2 C．（π﹣4）cm2 D．（π﹣2）cm2
4．如图，一条公路的转变处是一段圆弧（即图中弧CD，点O是弧CD的圆心），其中CD=600米，E为弧CD上一点，且OE⊥CD，垂足为F，OF=米，则这段弯路的长度为（ ）
A．200π米 B．100π米 C．400π米 D．300π米
5．在直径为200cm的圆柱形油槽内装入一些油以后，截面如图．若油面的宽AB=160cm，则油的最大深度为（ ）
A．40cm B．60cm C．80cm D．100cm
6．在半径为13的⊙O中，弦AB∥CD，弦AB和CD的距离为7，若AB=24，则CD的长为（ ）
A．10 B．4 C．10或4 D．10或2
7．如图，AB是⊙O的直径，CD为弦，CD⊥AB于E，则下列结论中不成立的是（ ）
A．∠A=∠D B．CE=DE C．∠ACB=90° D．CE=BD
8．如图，⊙O的直径AB=12，CD是⊙O的弦，CD⊥AB，垂足为P，且BP：AP=1：5，则CD的长为（ ）
A．4 B．8 C．2 D．4
9．如图，⊙O的半径是3，点P是弦AB延长线上的一点，连接OP，若OP=4，∠APO=30°，则弦AB的长为（ ）
A．2 B． C．2 D．
二、填空题（共15小题）
10．如图，水平放置的圆柱形排水管道的截面直径是1m，其中水面的宽AB为0.8m，则排水管内水的深度为 m．
11．赵州桥是我国建筑史上的一大创举，它距今约1400年，历经无数次洪水冲击和8次地震却安然无恙．如图，若桥跨度AB约为40米，主拱高CD约10米，则桥弧AB所在圆的半径R= 米．
12．如图是一个古代车轮的碎片，小明为求其外圆半径，连接外圆上的两点A、B，并使AB与车轮内圆相切于点D，半径为OC⊥AB交外圆于点C．测得CD=10cm，AB=60cm，则这个车轮的外圆半径是 ．
13．一条排水管的截面如图所示，已知排水管的半径OA=1m，水面宽AB=1.2m，某天下雨后，水管水面上升了0.2m，则此时排水管水面宽CD等于 m．
14．如图，小丽荡秋千，秋千链子的长OA为2.5米，秋千向两边摆动的角度相同，摆动的水平距离AB为3米，则秋千摆至最高位置时与最低价位置时的高度之差（即CD）为 米．
15．如图，水平放置的圆柱形排水管道的截面直径是1m，其中水面的宽AB为0.8m，则排水管内水的深度为 m．
16．把球放在长方体纸盒内，球的一部分露出盒外，其主视图如图．⊙O与矩形ABCD的边BC，AD分别相切和相交（E，F是交点），已知EF=CD=8，则⊙O的半径为 ．
17．如图，AB为⊙O的直径，弦CD⊥AB于点E，若CD=6，且AE：BE=1：3，则AB= ．
18．如图是一个古代车轮的碎片，小明为求其外圆半径，连结外圆上的两点A、B，并使AB与车轮内圆相切于点D，做CD⊥AB交外圆于点C．测得CD=10cm，AB=60cm，则这个车轮的外圆半径为 cm．
19．如图是一圆形水管的截面图，已知⊙O的半径OA=13，水面宽AB=24，则水的深度CD是 ．
20．平面内有四个点A、O、B、C，其中∠AOB=120°，∠ACB=60°，AO=BO=2，则满足题意的OC长度为整数的值可以是 ．
21．如图，AB是⊙O的弦，OC⊥AB于点C，连接OA、OB．点P是半径OB上任意一点，连接AP．若OA=5cm，OC=3cm，则AP的长度可能是 cm（写出一个符合条件的数值即可）
22．如图，将半径为2cm的圆形纸片折叠后，圆弧恰好经过圆心O，则折痕AB的长为 cm．
23．如图，在平面直角坐标系中，点O为坐标原点，点P在第一象限，⊙P与x轴交于O，A两点，点A的坐标为（6，0），⊙P的半径为，则点P的坐标为 ．
24．如图，已知⊙O的直径AB=6，E、F为AB的三等分点，M、N为上两点，且∠MEB=∠NFB=60°，则EM+FN= ．
三、解答题（共6小题）
25．如图所示，该小组发现8米高旗杆DE的影子EF落在了包含一圆弧型小桥在内的路上，于是他们开展了测算小桥所在圆的半径的活动．小刚身高1.6米，测得其影长为2.4米，同时测得EG的长为3米，HF的长为1米，测得拱高（弧GH的中点到弦GH的距离，即MN的长）为2米，求小桥所在圆的半径．
26．如图所示，某窗户由矩形和弓形组成，已知弓形的跨度AB=3m，弓形的高EF=1m，现计划安装玻璃，请帮工程师求出所在圆O的半径r．
27．在⊙O中，AB为直径，点C为圆上一点，将劣弧沿弦AC翻折交AB于点D，连结CD．
（1）如图1，若点D与圆心O重合，AC=2，求⊙O的半径r；
（2）如图2，若点D与圆心O不重合，∠BAC=25°，请直接写出∠DCA的度数．
28．如图，已知△ABC是⊙O的内接三角形，AB=AC，点P是的中点，连接PA，PB，PC．
（1）如图①，若∠BPC=60°．求证：AC=AP；
（2）如图②，若sin∠BPC=，求tan∠PAB的值．
29．）如图，CD为⊙O的直径，CD⊥AB，垂足为点F，AO⊥BC，垂足为点E，AO=1．
（1）求∠C的大小；
（2）求阴影部分的面积．
30．如图，AB是⊙O的直径，弦CD交AB于点E，OF⊥AC于点F，
（1）请探索OF和BC的关系并说明理由；
（2）若∠D=30°，BC=1时，求圆中阴影部分的面积．（结果保留π）
24.1 圆的有关性质
参考答案与试题解析
一、选择题（共9小题）
1．如图是一圆柱形输水管的横截面，阴影部分为有水部分，如果水面AB宽为8cm，水面最深地方的高度为2cm，则该输水管的半径为（ ）
A．3cm B．4cm C．5cm D．6cm
【考点】垂径定理的应用；勾股定理．
【分析】过点O作OD⊥AB于点D，连接OA，由垂径定理可知AD=AB，设OA=r，则OD=r﹣2，在Rt△AOD中，利用勾股定理即可求r的值．
【解答】解：如图所示：过点O作OD⊥AB于点D，连接OA，
∵OD⊥AB，
∴AD=AB=×8=4cm，
设OA=r，则OD=r﹣2，
在Rt△AOD中，OA2=OD2+AD2，即r2=（r﹣2）2+42，
解得r=5cm．
故选C．
【点评】本题考查的是垂径定理的应用及勾股定理，根据题意作出辅助线，构造出直角三角形是解答此题的关键．
2．绍兴是著名的桥乡，如图，石拱桥的桥顶到水面的距离CD为8m，桥拱半径OC为5m，则水面宽AB为（ ）
A．4m B．5m C．6m D．8m
【考点】垂径定理的应用；勾股定理．
【分析】连接OA，根据桥拱半径OC为5m，求出OA=5m，根据CD=8m，求出OD=3m，根据AD=求出AD，最后根据AB=2AD即可得出答案．
【解答】解：连接OA，
∵桥拱半径OC为5m，
∴OA=5m，
∵CD=8m，
∴OD=8﹣5=3m，
∴AD===4m，
∴AB=2AD=2×4=8（m）；
故选；D．
【点评】此题考查了垂径定理的应用，关键是根据题意做出辅助线，用到的知识点是垂径定理、勾股定理．
3．将一盛有不足半杯水的圆柱形玻璃水杯拧紧杯盖后放倒，水平放置在桌面上，水杯的底面如图所示，已知水杯内径（图中小圆的直径）是8cm，水的最大深度是2cm，则杯底有水部分的面积是（ ）
A．（π﹣4）cm2 B．（π﹣8）cm2 C．（π﹣4）cm2 D．（π﹣2）cm2
【考点】垂径定理的应用；扇形面积的计算．
【分析】作OD⊥AB于C，交小⊙O于D，则CD=2，由垂径定理可知AC=CB，利用正弦函数求得∠OAC=30°，进而求得∠AOC=120°，利用勾股定理即可求出AB的值，从而利用S扇形﹣S△AOB求得杯底有水部分的面积．
【解答】解：作OD⊥AB于C，交小⊙O于D，则CD=2，AC=BC，
∵OA=OD=4，CD=2，
∴OC=2，
在RT△AOC中，sin∠OAC==，
∴∠OAC=30°，
∴∠AOB=120°，
AC==2，
∴AB=4，
∴杯底有水部分的面积=S扇形﹣S△AOB=﹣××2=（π﹣4）cm2
故选A．
【点评】本题考查的是垂径定理的应用及勾股定理，根据题意作出辅助线，构造出直角三角形是解答此题的关键．
4．如图，一条公路的转变处是一段圆弧（即图中弧CD，点O是弧CD的圆心），其中CD=600米，E为弧CD上一点，且OE⊥CD，垂足为F，OF=米，则这段弯路的长度为（ ）
A．200π米 B．100π米 C．400π米 D．300π米
【考点】垂径定理的应用；勾股定理；弧长的计算．
【分析】设这段弯路的半径为R米，OF=米，由垂径定理得CF=CD=×600=300．由勾股定理可得OC2=CF2+OF2，解得R的值，进而得出这段弧所对圆心角，求出弧长即可．
【解答】解：设这段弯路的半径为R米
OF=米，
∵OE⊥CD
∴CF=CD=×600=300
根据勾股定理，得OC2=CF2+OF2
即R2=3002+（300）2
解之，得R=600，
∴sin∠COF==，
∴∠COF=30°，
∴这段弯路的长度为： =200π（m）．
故选：A．
【点评】此题主要考查了垂径定理的应用，根据已知得出圆的半径以及圆心角是解题关键．
5．在直径为200cm的圆柱形油槽内装入一些油以后，截面如图．若油面的宽AB=160cm，则油的最大深度为（ ）
A．40cm B．60cm C．80cm D．100cm
【考点】垂径定理的应用；勾股定理．
【分析】连接OA，过点O作OE⊥AB，交AB于点M，由垂径定理求出AM的长，再根据勾股定理求出OM的长，进而可得出ME的长．
【解答】解：连接OA，过点O作OE⊥AB，交AB于点M，
∵直径为200cm，AB=160cm，
∴OA=OE=100cm，AM=80cm，
∴OM===60cm，
∴ME=OE﹣OM=100﹣60=40cm．
故选：A．
【点评】本题考查的是垂径定理的应用，根据题意作出辅助线，构造出直角三角形是解答此题的关键．
6．在半径为13的⊙O中，弦AB∥CD，弦AB和CD的距离为7，若AB=24，则CD的长为（ ）
A．10 B．4 C．10或4 D．10或2
【考点】垂径定理；勾股定理．
【专题】分类讨论．
【分析】根据题意画出图形，由于AB和CD的位置不能确定，故应分AB与CD在圆心O的同侧和AB与CD在圆心O的异侧两种情况进行讨论．
【解答】解：当AB与CD在圆心O的同侧时，如图1所示：
过点O作OF⊥CD于点F，交AB于点E，连接OA，OC，
∵AB∥CD，OF⊥CD，
∴OE⊥AB，
∴AE=AB=×24=12，
在Rt△AOE中，
OE===5，
∴OF=OE+EF=5+7=12，
在Rt△OCF中，CF===5，
∴CD=2CF=2×5=10；
当AB与CD在圆心O的异侧时，如图2所示：
过点O作OF⊥CD于点F，反向延长交AB于点E，连接OA，OC，
∵AB∥CD，OF⊥CD，
∴OE⊥AB，
∴AE=AB=×24=12，
在Rt△AOE中，
OE===5，
∴OF=EF﹣OE=7﹣5=2，
在Rt△OCF中，CF===，
∴CD=2CF=2×=2．
故CD的长为10或2．
故选D．
【点评】本题考查的是垂径定理，在解答此类题目时要注意进行分类讨论，不要漏解．
7．如图，AB是⊙O的直径，CD为弦，CD⊥AB于E，则下列结论中不成立的是（ ）
A．∠A=∠D B．CE=DE C．∠ACB=90° D．CE=BD
【考点】垂径定理．
【专题】压轴题．
【分析】根据垂径定理，直径所对的角是直角，以及同弧所对的圆周角相等，即可判断．
【解答】解：∵AB是⊙O的直径，CD为弦，CD⊥AB于E．∴CE=DE．故B成立；
A、根据同弧所对的圆周角相等，得到∠A=∠D，故该选项正确；
C、根据直径所对的圆周角是直角即可得到，故该选项正确；
D、CE=DE，而△BED是直角三角形，则DE＜BD，则该项不成立．
故选D．
【点评】本题主要考查了垂径定理的基本内容，以及直径所对的圆周角是直角．
8．如图，⊙O的直径AB=12，CD是⊙O的弦，CD⊥AB，垂足为P，且BP：AP=1：5，则CD的长为（ ）
A．4 B．8 C．2 D．4
【考点】垂径定理；勾股定理．
【专题】探究型．
【分析】先根据⊙O的直径AB=12求出OB的长，再由BP：AP=1：5求出BP的长，故可得出OP的长，连接OC，在Rt△OPC中利用勾股定理可求出PC的长，再根据垂径定理即可得出结论．
【解答】解：∵⊙O的直径AB=12，
∴OB=AB=6，
∵BP：AP=1：5，
∴BP=AB=×12=2，
∴OP=OB﹣BP=6﹣2=4，
∵CD⊥AB，
∴CD=2PC．
如图，连接OC，在Rt△OPC中，
∵OC=6，OP=4，
∴PC===2，
∴CD=2PC=2×2=4．
故选D．
【点评】本题考查的是垂径定理及勾股定理，根据题意作出辅助线，构造出直角三角形是解答此题的关键．
9．如图，⊙O的半径是3，点P是弦AB延长线上的一点，连接OP，若OP=4，∠APO=30°，则弦AB的长为（ ）
A．2 B． C．2 D．
【考点】垂径定理；含30度角的直角三角形；勾股定理．
【专题】压轴题．
【分析】先过O作OC⊥AP，连结OB，根据OP=4，∠APO=30°，求出OC的值，在Rt△BCO中，根据勾股定理求出BC的值，即可求出AB的值．
【解答】解：过O作OC⊥AP于点C，连结OB，
∵OP=4，∠APO=30°，
∴OC=sin30°×4=2，
∵OB=3，
∴BC===，
∴AB=2；
故选A．
【点评】此题考查了垂经定理，用到的知识点是垂经定理、含30度角的直角三角形、勾股定理，解题的关键是作出辅助线，构造直角三角形．
二、填空题（共15小题）
10．如图，水平放置的圆柱形排水管道的截面直径是1m，其中水面的宽AB为0.8m，则排水管内水的深度为 0.8 m．
【考点】垂径定理的应用；勾股定理．
【分析】过O点作OC⊥AB，C为垂足，交⊙O于D，连OA，根据垂径定理得到AC=BC=0.5m，再在Rt△AOC中，利用勾股定理可求出OC，即可得到CD的值，即水的深度．
【解答】解：如图，过O点作OC⊥AB，C为垂足，交⊙O于D、E，连OA，
OA=0.5m，AB=0.8m，
∵OC⊥AB，
∴AC=BC=0.4m，
在Rt△AOC中，OA2=AC2+OC2，
∴OC=0.3m，
则CE=0.3+0.5=0.8m，
故答案为：0.8．
【点评】本题考查了垂径定理的应用，掌握垂径定理：垂直于弦的直径平分弦，并且平分弦所对的弧是解题的关键，注意勾股定理的运用．
11．赵州桥是我国建筑史上的一大创举，它距今约1400年，历经无数次洪水冲击和8次地震却安然无恙．如图，若桥跨度AB约为40米，主拱高CD约10米，则桥弧AB所在圆的半径R= 25 米．
【考点】垂径定理的应用；勾股定理．
【分析】根据垂径定理和勾股定理求解即可．
【解答】解：根据垂径定理，得AD=AB=20米．
设圆的半径是r，根据勾股定理，
得R2=202+（R﹣10）2，
解得R=25（米）．
故答案为25．
【点评】此题综合运用了勾股定理以及垂径定理．注意构造由半径、半弦、弦心距组成的直角三角形进行有关的计算．
12．如图是一个古代车轮的碎片，小明为求其外圆半径，连接外圆上的两点A、B，并使AB与车轮内圆相切于点D，半径为OC⊥AB交外圆于点C．测得CD=10cm，AB=60cm，则这个车轮的外圆半径是 50cm ．
【考点】垂径定理的应用；勾股定理；切线的性质．
【分析】根据垂径定理求得AD=30cm，然后根据勾股定理即可求得半径．
【解答】解：如图，连接OA，
∵CD=10cm，AB=60cm，
∵CD⊥AB，
∴OC⊥AB，
∴AD=AB=30cm，
∴设半径为r，则OD=r﹣10，
根据题意得：r2=（r﹣10）2+302，
解得：r=50．
∴这个车轮的外圆半径长为50cm．
故答案为：50cm．
【点评】本题考查了垂径定理的应用以及勾股定理的应用，作出辅助线构建直角三角形是本题的关键．
13．一条排水管的截面如图所示，已知排水管的半径OA=1m，水面宽AB=1.2m，某天下雨后，水管水面上升了0.2m，则此时排水管水面宽CD等于 1.6 m．
【考点】垂径定理的应用；勾股定理．
【分析】先根据勾股定理求出OE的长，再根据垂径定理求出CF的长，即可得出结论．
【解答】解：如图：
∵AB=1.2m，OE⊥AB，OA=1m，
∴OE=0.8m，
∵水管水面上升了0.2m，
∴OF=0.8﹣0.2=0.6m，
∴CF=m，
∴CD=1.6m．
故答案为：1.6．
【点评】本题考查的是垂径定理的应用，熟知平分弦（不是直径）的直径垂直于弦，并且平分弦所对的两条弧是解答此题的关键．
14．如图，小丽荡秋千，秋千链子的长OA为2.5米，秋千向两边摆动的角度相同，摆动的水平距离AB为3米，则秋千摆至最高位置时与最低价位置时的高度之差（即CD）为 0.5 米．
【考点】垂径定理的应用；勾股定理．
【分析】由题意知，秋千摆至最低点时，点C为弧AB的中点，由垂径定理知AB⊥OC，AD=BD=AB=1.5米．再根据勾股定理求得OD即可．
【解答】解：∵点C为弧AB的中点，O为圆心
由垂径定理知：AB⊥OC，AD=BD=AB=1.5米，
在Rt△OAD中，根据勾股定理，OD==2（米），
∴CD=OC﹣OD=2.5﹣2=0.5（米）；
故答案为0.5．
【点评】本题考查了垂径定理的应用，勾股定理的应用，将实际问题抽象为几何问题是解题的关键．
15．如图，水平放置的圆柱形排水管道的截面直径是1m，其中水面的宽AB为0.8m，则排水管内水的深度为 0.2 m．
【考点】垂径定理的应用；勾股定理．
【分析】过O作OC垂直于AB，利用垂径定理得到C为AB的中点，在直角三角形AOC中，由水面高度与半径求出OC的长，即可得出排水管内水的深度．
【解答】解：过O作OC⊥AB，交AB于点C，可得出AC=BC=AB=0.4m，
由直径是1m，可知半径为0.5m，
在Rt△AOC中，根据勾股定理得：OC===0.3（m），
则排水管内水的深度为：0.5﹣0.3=0.2（m）．
故答案为：0.2．
【点评】此题考查了垂径定理的应用，以及勾股定理，熟练掌握定理是解本题的关键．
16．把球放在长方体纸盒内，球的一部分露出盒外，其主视图如图．⊙O与矩形ABCD的边BC，AD分别相切和相交（E，F是交点），已知EF=CD=8，则⊙O的半径为 5 ．
【考点】垂径定理的应用；勾股定理；切线的性质．
【专题】几何图形问题．
【分析】首先由题意，⊙O与BC相切，记切点为G，作直线OG，分别交AD、劣弧于点H、I，再连接OF，易求得FH的长，然后设求半径为r，则OH=8﹣r，然后在Rt△OFH中，r2﹣（16﹣r）2=82，解此方程即可求得答案．
【解答】解：由题意，⊙O与BC相切，记切点为G，作直线OG，分别交AD、劣弧于点H、I，再连接OF，
在矩形ABCD中，AD∥BC，而IG⊥BC，
∴IG⊥AD，
∴在⊙O中，FH=EF=4，
设求半径为r，则OH=8﹣r，
在Rt△OFH中，r2﹣（8﹣r）2=42，
解得r=5，
故答案为：5．
【点评】此题考查了切线的性质、垂径定理以及勾股定理．此题难度适中，注意掌握辅助线的作法，注意掌握方程思想与数形结合思想的应用．
17．如图，AB为⊙O的直径，弦CD⊥AB于点E，若CD=6，且AE：BE=1：3，则AB= 4 ．
【考点】垂径定理；勾股定理．
【专题】计算题．
【分析】根据AE与BE比值，设出AE为x与BE为3x，由AE+BE表示出AB，进而表示出OA与OB，由OA﹣AE表示出OE，连接OC，根据AB与CD垂直，利用垂径定理得到E为CD中点，求出CE的长，在直角三角形OCE中，利用勾股定理列出方程，求出方程的解得到x的值，即可确定出AB的长．
【解答】解：连接OC，
根据题意设AE=x，则BE=3x，AB=AE+EB=4x，
∴OC=OA=OB=2x，OE=OA﹣AE=x，
∵AB⊥CD，∴E为CD中点，即CE=DE=CD=3，
在Rt△CEO中，利用勾股定理得：（2x）2=32+x2，
解得：x=，
则AB=4x=4．
故答案为：4
【点评】此题考查了垂径定理，以及勾股定理，熟练掌握定理是解本题的关键．
18．如图是一个古代车轮的碎片，小明为求其外圆半径，连结外圆上的两点A、B，并使AB与车轮内圆相切于点D，做CD⊥AB交外圆于点C．测得CD=10cm，AB=60cm，则这个车轮的外圆半径为 50 cm．
【考点】垂径定理的应用；勾股定理；切线的性质．
【专题】几何图形问题．
【分析】设点O为外圆的圆心，连接OA和OC，根据CD=10cm，AB=60cm，设半径为r，则OD=r﹣10，根据垂径定理得：r2=（r﹣10）2+302，求得r的值即可．
【解答】解：如图，设点O为外圆的圆心，连接OA和OC，
∵CD=10cm，AB=60cm，
∴设半径为r，则OD=r﹣10，
根据题意得：r2=（r﹣10）2+302，
解得：r=50，
故答案为：50．
【点评】本题考查了垂径定理的应用，解题的关键是正确构造直角三角形．
19．如图是一圆形水管的截面图，已知⊙O的半径OA=13，水面宽AB=24，则水的深度CD是 8 ．
【考点】垂径定理的应用；勾股定理．
【分析】先根据垂径定理求出AC的长，再根据勾股定理求出OC的长，根据CD=OD﹣OC即可得出结论．
【解答】解：∵⊙O的半径OA=13，水面宽AB=24，OD⊥AB，
∴OD=OA=13，AC=AB=12，
在Rt△AOC中，OC===5，
∴CD=OD﹣OC=13﹣5=8．
故答案为：8．
【点评】本题考查的是垂径定理的应用，解答此类问题时往往是找出直角三角形，利用勾股定理求解．
20．平面内有四个点A、O、B、C，其中∠AOB=120°，∠ACB=60°，AO=BO=2，
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