圆锥曲线与光学性质训练题.docx

圆锥曲线与光学性质训练题一、单选题1 .班级物理社团在做光学实验时，发现了一个有趣的现象：从椭圆的一个焦点发出的光线经椭圆形的反射面反射后将汇聚到另一个焦点处.根据椭圆的光学性质解决下面问题：已知椭圆C的方程为5+（=其左、右焦点分别是F2,直线,与椭圆C切F.Q于点P,且IP用=5,过点P且与直线/垂直的直线机与椭圆长轴交于点Q,则岗=（）2 .抛物线有如下光学性质：由其焦点射出的光线经过抛物线反射后，沿平行于抛物线对称轴的方向射出；反之，平行于地物线对称轴的入射光线经抛物线反射后必过抛物线的焦点.己知抛物线V=4x的焦点为尸，O为坐标原点，一束平行于X轴的光线4从点PWM（"<4向射入，经过抛物线上的点AQqJ反射后，再经抛物线上另一点反射后，沿直线4射出，则直线4与4间的距离最小值为（）A.2B.4C.8D.163 .抛物线有如下光学性质：由其焦点射出的光线经抛物线反射后，沿平行于抛物线对称轴的方向射出；反之，平行于抛物线对称轴的入射光线经抛物线反射后必过抛物线的焦点.已知抛物线厂V=,。为坐标原点，一束平行于X轴的光线力从点。（非,弓射入，经过r上的点Ag,用反射后，再经上另一点802,”）反射后，沿直线/2射出，经过点Q，则下列结论错误的是（）A.yy2=1bll=C.PB平分NABQD.延长Ao交直线=一!于点G则C,B,。三点共线二、多选题4 .椭圆有这样的光学性质：从椭圆的一个焦点出发的光线，经椭圆反射后，反射光线经过椭圆的另一个焦点，现有一个水平放置的椭圆形台球盘，点是它的焦点，长轴长为4,焦距为2,静放在点A的小球（小球的半径不计），从点A沿直线出发，经椭圆壁反弹后第一次回到点4时，小球经过的路程可能是（）A.2B.4C.6D.85 .双曲线具有如下光学性质：如图，F1,用是双曲线的左、右焦点，从K发出的光线小射在双曲线右支上一点P,经点尸反射后，反射光线的反向延长线过耳；当尸异于双曲线顶点时，双曲线在点P处的切线平分NKP6.若双曲线C的方程为1-4=1,则下169列结论正确的是（）B.当WJ_相时，|尸耳HP闾=36C.当"过点0（7,5）时，光线由K到。再到。所经过的路程为5D.若点T坐标为（L0）,直线PT与C相切,则IPKI=I66 .抛物线有如下光学性质：从焦点发出的光线经抛物线反射后，沿平行于抛物线对称轴的方向射出；反之，平行于抛物线对称轴的入射光线经抛物线反射后，必过抛物线的焦点.已知平行于X轴的光线4从点M射入，经过抛物线C:V=8上的点P反射，再经过C上另一点。反射后，沿直线4射出，经过点N,则（）A.若4的方程为y=2,则IPQI=8B.若4的方程为y=2,且NPQM=NMQN,则用(13,2)C.分别延长尸o,NQ交于点O,则点。在C的准线上D.抛物线C在点P处的切线分别与直线尸P,4所成角相等7 .双曲线具有如下光学性质：从双曲线的一个焦点发出的光线，经双曲线反射后，反射光线的反向延长线经过双曲线的另一个焦点.由此可得，过双曲线上任意一点的切线平分该点与两焦点连线的夹角.己知入，入分别为双曲线C：/-丫=1的左，右焦点，4(1过。右支上一点A(%)，O)(XO>1)作直线/交X轴于点M,0,交了轴于点N,则()x0A.C的渐近线方程为y=±2B.NKAM=N月AMC.过点A作WL4M,垂足为“，则IazlwD.四边形AK性面积的最小值为46三、填空题8 .圆锥曲线的光学性质被人们广泛地应用于各种设计中，例如从双曲线的一个焦点发出的光线，经过双曲线镜面反射后，反射光线的反向延长线经过另一个焦点.如图，从双曲线。的右焦点尸2发出的光线通过双曲线镜面反射，且反射光线的反向延长线经过左焦点£.已知入射光线6P的斜率为-2,且jP和反射光线上互相垂直(其中P为入射点)，则双曲线C的渐近线方程为.9 .在欧几里得生活的时期，人们就发现了椭圆有如下的光学性质：由椭圆一焦点射出22的光线经椭圆内壁反射后必经过另一焦点.现有一椭圆C:+2=l(>b>O),从一ab个焦点发出的一条光线经椭圆C内壁上一点P反射经过另一个焦点尸2,若NzPK=60°，且IP用=a,则椭圆C的离心率为.10 .抛物线有如下光学性质：从焦点发出的光线，经过抛物线上的一点反射后，反射光线平行于抛物线的对称轴.如下示意图中，手电筒内，在小灯泡的后面有一个反光镜，镜面的形状是一个由抛物线绕它的对称轴旋转所得到的曲面.该镜面圆形镜口的直径AB=4t镜深。=3.为使小灯泡发出的光经镜面反射后，射出为一束平行光线，则该小灯泡距离镜面顶点。的距离应为.11 .已知椭圆E:，+，=l（a匕0）的左、右焦点分别为£、F一过八的直线与E交于点A、B,直线/为E在点A处的切线，点8关于/的对称点为M.由椭圆的光学性质知，尸1、A、M三点共线.若IABI=",pr=,则涌="12 .综合应用抛物线和双曲线的光学性质，可以设计制造反射式天文望远镜.这种望远镜的特点是，镜筒可以很短而观察天体运动又很清楚，例如，某天文仪器厂设计制造的一种反射式望远镜，其光学系统的原理如图（中心截口示意图）所示，其中，一个反射镜PaQ弧所在的曲线为抛物线，另一个反射镜MQN弧所在的曲线为双曲线的一个分支，己知巴、K是双曲线的两个焦点，其中巴同时又是抛物线的焦点，。也是双曲线的左顶点.若在如图所示的坐标系下，弧所在的曲线方程为标准方程，试根据图示尺寸（单位：Cm）,写出反射镜PaQ弧所在的抛物线方程为.四、双空题13 .抛物线的光学性质：经焦点的光线由抛物线反射后的光线平行于抛物线的对称轴（即光线在曲线上某一点处反射等效于在这点处切线的反射），过抛物线=9y上一点P作其切线交准线/于点M,PNU,垂足为N,抛物线的焦点为尸，射线P尸交/于点Q,若IMH=IMe.则ZW=,MN=.五、解答题14 .历史上第一个研究圆锥曲线的是梅纳库莫斯（公元前375年一公元前325年），大约100年后，阿波罗尼斯更详尽、系统地研究了圆锥曲线，并且他还进一步研究了这些圆锥曲线的光学性质：如图，从椭圆的一个焦点出发的光线或声波，经椭圆反射后，反射光线经过椭圆的另一个焦点，其中法线/'表示与椭圆。的切线垂直且过相应切点的直线，己知椭圆C的中心在坐标原点，焦点为6(,0),E(GO)(C>0),若由K发出的光线经椭圆两次反射后回到£经过的路程为8c.对于椭圆C上除顶点外的任意一点P,椭圆在点P处的切线为/,耳在/上的射影为，其中IoM=2.如图，过用作斜率为攵(>。)的直线?与椭圆C相交于A,3两点(点A在4轴上方).点、M,N是椭圆上异于A,8的两点，MF2tN6分别平分NAA仍和NAN8,若，MF/外接圆的面积为券，求直线力的方程.O15 .欧几里得生活的时期人们就发现了椭圆有如下的光学性质：由椭圆一焦点射出的光线经椭圆内壁反射后必经过另一焦点现有一椭圆CJ+g=l(4>b>O),长轴长为4,从一个焦点F发出的一条光线经椭圆内壁上一点尸反射之后恰好与X轴垂直，且(1)求椭圆C的标准方程;(2)已知A为该椭圆的左顶点，若斜率为2且不经过点A的直线/与椭圆C交于M,N两点，记直线AM,AN的斜率分别为即攵2,且满足MK+3=2.证明：直线/过定点；若IoMl2+JONF=5,求女的值.16.如图，一种电影放映灯的反射镜面是旋转椭圆面(椭圆绕其对称轴旋转一周形成的曲面)的一部分.过对称轴的截口R4C是椭圆的一部分,灯丝位于椭圆的一个焦点E上,片门位于该椭圆的另一个焦点鸟上.椭圆有光学性质：从一个焦点出发的光线，经过椭圆面反射后经过另一个焦点，即椭圆上任意一点尸处的切线与直线P£、P6的夹角相等.己知BC"LKB,垂足为小忻用=3m,I6段=4cm,以耳鸟所在直线为X轴，线段耳入的垂直平分线为3,轴，建立如图的平面直角坐标系.求截口8AC所在椭圆。的方程：(2)点尸为椭圆C上除长轴端点和短轴端点外的任意一点.是否存在?，使得尸到鸟和尸到直线工=m的距离之比为定值，如果存在，求出的机值，如果不存在，请说明理由；若NRPK的角平分线PQ交y轴于点Q，设直线PQ的斜率为h直线尸耳、P6的斜kk率分别为占，J请问厂+厂是否为定值，若是，求出这个定值，若不是，请说明理2Kl由.参考答案:1. D【分析】先求得I尸61=5,然后利用角平分线定理求得正确答案.【详解】椭圆工+亡=1对应的=4,=8,1612所以忸闾二2。一|尸制=8-5=3,依题意可知PQ是NKP6的角平分线，根据角平分线定理得照=偿(=.lI啊3故选：D2. B【分析】根据条件设出直线AB的方程为X=Cy+1,联立直线和抛物线方程并消元，得到y+%=4r,Xy2=,有直线间的距离=1乂-乃1，结合条件近一步计算即可.【详解】由抛物线的光学性质可知，直线AB过抛物线的焦点F(LO),设直线A8的方程为x=ty+f将直线AB的方程代入y2=4x中，得丁-4。-4=0,所以y+%=4f,yly2=-4,直线4与6间的距离d=Iyl-=J(y+/2>-4y%=Jl6/2+16N4,当，=0时，d取最小值4,故选：B.3. A【分析】对于A,利用4X轴可得A点纵坐标,进而求得A(U),从而求得直线AB的方程,联立抛物线方程，由韦达定理可求得乂必=-"；对于B,结合A中结论易得必=-5,从而求得再由两点距离公式即可求得4Io4囱*；2S对于C,先求4P=77=48,得到NA8P=N4P8,再由平行线内错角相等得到NPBQ=IoNAPB,从而可知PB平分NA8。；对于D,联立方程求得C（-；），由纵坐标相等可知C,B,。三点共线.【详解】对于A,设抛物线的焦点为F,则尸（、0）,因为P（M1且4X轴，所以A的纵坐标为y=l,代入抛物线ry=得X=,故A（1,1）,_I-Ofn_41故直线A/（即直线A8）为y="-J=51”一Zj二3"-3,44Iy三-X3联立33,消去X,yy=»故乂=7，故A错误;,444y=对于B,又丁=1,故必=-?，故-J，411。47+ ,4,故B正确;16对于C,因为IAPI=启-1=3=A8,故铲8为等腰三角形，故NABP=NAP8,Io16而“2，故NPBQ=NAP8,即NABP=NP8Q,故PB平分NA8Q,故C正确；1y=%=-z、对于D,易得直线Ao为产羽联立J，解得：，故一丁一4故%=%，所以C，B,。三点共线，故D正确.故选：A.【分析】结合椭圆的定义以及椭圆的光学性质求得正确答案.【详解】依题意2=4m=2;2c=2,c=1,当小球从A点出发，经过左顶点反弹后第一次回到点A时，小球经过的路程是2(.-c)=2,当小球从A点出发，经过右顶点反弹后第一次回到点A时，小球经过的路程是2(o+c)=6,当小球从A点出发，经过非左右顶点的位置，反弹后第一次回到点A时，小球经过的路程是4a=8.故选：ACD5.ACD【分析】求出双曲线渐近线方程，可判断A选项：利用勾股定理以及双曲线的定义可判断B选项；利用双曲线的定义可判断C选项；利用角平分线定理结合双曲线的定义可判断D选项.【详解】在