精品解析：湖南省株洲市第十三中学2023-2024学年高二下学期期末考试数学试卷

2022级高二期末考试数学试卷 （本试卷共4页，满分150分，考试用时120分钟） 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、班级和考号填写在答题卡上． 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑． 如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号．回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效． 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回． 一、选择题：本题共8小题，每小题5分，共40分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的． 1. 已知集合，，则（ ）． A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【分析】直接由交集的定义求解即可. 【详解】集合，， 所以，. 故选：C. 2. 已知集合，，且，则实数的取值范围是（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【分析】利用集合间的关系，建立不等式求解,注意集合B中元素的互异性． 【详解】由题意得，所以由，得，解得且， 所以实数的取值范围是. 故选:D． 3. 已知向量，且与共线，则（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【分析】先求出和，利用与共线，即可解出x. 【详解】因为所以，. 因为与共线，所以，解得：. 故选：B 4. 已知复数为虚数单位)，则“”是“在复平面内对应的点位于第四象限”的（ ）条件 A. 充要条件 B. 充分不必要条件 C. 必要不充分条件 D. 既不充分又不必要条件 【答案】A 【解析】 【分析】根据复数的除法运算化简，根据复数的几何意义，即可判断和选择. 【详解】，则在复平面内对应的点为； 点位于第四象限的充要条件是，即； 故“”是“在复平面内对应的点位于第四象限”的充要条件. 故选：A 5. 若函数是定义在R上的增函数，则实数m的取值范围是（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【分析】先分析出和的单调性，依题意列不等式组，即可解出m的范围. 【详解】在R上单调递增，在上单调递增. 要使函数是定义在R上的增函数， 只需，解得：或. 所以实数m的取值范围是. 故选：B 6. 函数的大致图象为（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【分析】先分析的奇偶性，然后根据的取值正负即可判断出符合的图象. 【详解】因为，所以定义域为，关于原点对称， 因为，所以为奇函数，排除A、B， 又因为当时，，排除C. 故选：D. 【点睛】思路点睛：函数图象的辨识可从以下方面入手： (1)从函数的定义域，判断图象的左右位置；从函数的值域，判断图象的上下位置． (2)从函数的单调性，判断图象的变化趋势； (3)从函数的奇偶性，判断图象的对称性； (4)从函数的特征点，排除不合要求的图象. 7. 若，则sin值为（ ） A. B. C. － D. － 【答案】D 【解析】 【分析】用两角差的正弦公式和二倍角公式化简得， 再两边同时平方即可求出答案. 【详解】，则， ， 因为 所以，两边同时平方得：，所以 .故选：D. 8. 设，，，则的大小关系为（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【分析】由指数函数和幂函数的单调性分别判断可得出大小关系. 【详解】因为，，所以， 故选:C. 【点睛】本题考查指对幂函数的图象与性质,考查学生分析解决问题的能力与数形结合思想,属于中档题. 二、选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分，在每小题给出的选项中，有多项是符合题目要求的，全部选对得6分，部分选对的得部分分，有选错的得0分． 9. 已知函数的图象是由函数的图象向右平移个单位得到，则（ ） A. 的最小正周期为π B. 在区间上单调递增 C. 的图象关于直线对称 D. 的图象关于点对称 【答案】AD 【解析】 【分析】用二倍角公式化简，向右平移后得，分别代入正弦函数的单调区间，对称轴，对称中心分别对四个选项判断即可. 【详解】因为，向右平移个单位得，则最小正周期为，故A选项正确； 令，解得，所以单调递增区间为，故B选项错误； 令解得，故C选项错误； 令解得所以函数的对称中心为，故D选项正确. 故选：AD 10. 最近几个月，新冠肺炎疫情又出现反复，各学校均加强了疫情防控要求，学生在进校时必须走测温通道，每天早中晚都要进行体温检测并将结果上报主管部门.某班级体温检测员对一周内甲乙两名同学的体温进行了统计，其结果如图所示，则下列结论正确的是（ ） A. 甲同学体温的极差为0.4℃ B. 乙同学体温的众数为36.4℃，中位数与平均数相等 C. 乙同学的体温比甲同学的体温稳定 D. 甲同学体温的第60百分位数为36.4℃ 【答案】ABC 【解析】 【分析】根据给定的折线图，逐一分析判断各个选项即可作答. 【详解】观察折线图知，甲同学体温的极差为0.4℃，A正确； 乙同学体温从小到大排成一列：36.3℃，36.3℃，36.4℃，36.4℃，36.4℃，36.5℃，36.5℃， 乙同学体温的众数为36.4℃，中位数为36.4℃，平均数℃，B正确； 乙同学的体温波动较甲同学的小，极差为0.2℃，也比甲同学的小，因此乙同学的体温比甲同学的体温稳定，C正确； 将甲同学的体温从小到大排成一列：36.2℃，36.2℃，36.4℃，36.4℃，36.5℃，36.5℃，36.6℃， 因，则甲同学体温的第60百分位数为36.5℃，D不正确. 故选：ABC 11. 某学校为了解学生身高（单位：cm）情况，采用分层随机抽样的方法从4000名学生（该校男女生人数之比为）中抽取了一个容量为100的样本.其中，男生平均身高为175，方差为184，女生平均身高为160，方差为179.则下列说法正确的是参考公式：总体分为2层，各层抽取的样本量、样本平均数和样本方差分别为：，，，，，.记总的样本平均数为，样本方差为，则（ ） 参考公式： A. 抽取的样本里男生有60人 B. 每一位学生被抽中的可能性为 C. 估计该学校学生身高的平均值为170 D. 估计该学校学生身高的方差为236 【答案】ABD 【解析】 【分析】根据分层抽样的公式，以及利用每层样本的平均数和方差公式，代入总体的均值和方差公式，即可判断选项. 【详解】对于项，抽取的样本里男生有人，所以A项正确； 对于B项，由题可知，每一位学生被抽中可能性为，所以B项正确； 对于C项，估计该学校学生身高的平均值为，所以C项错误； 对于D，估计该学校学生身高方差为，所以D项正确. 故选：ABD 三、填空题：本题共3小题，每小题5分，共15分． 12. 在某一样本的频率分布表中，第三组的频数和频率分别为24和，则该样本的样本容量为_________ 【答案】 【解析】 【分析】用第三组的频数除以该组的频率即可得解. 【详解】因为第三组的频数和频率分别为24和， 所以该样本的样本容量为. 故答案为：. 13. 如图，在四棱锥中，底面，底面是矩形，，，点在棱上，且，则当的面积取最小值时，___________. 【答案】 【解析】 【分析】设，，利用位置关系，得到，把的面积表示出来， 利用基本不等式求出最小值及取最小值时求出. 【详解】设，，则，其中. ∵底面，∴.又，，∴. 由勾股定理知，. ∵，∴， 即，整理得，即. 过点作于点，再过点作于点，连接. ∵底面，平面，∴平面底面， 又平面底面，平面， ∴平面，则. 又，，∴平面， ∴，即为的边上的高. 在中，， ∴，∴， ， 把代入上式，化简得：， 当且仅当，时，等号成立，此时的面积取得最小值， 所以， 又，所以 【点睛】立体几何中的最值问题一般涉及到距离、角度、面积、体积等四个方面，解决此类问题一般从三个方面思考： ①利用传统方法活空间向量的坐标运算，建立所求的目标函数，转化为函数的最值问题求解； ②根据几何体的结构特征，变动态为静态，直观判断在什么情况取得最值； ③将几何体平面化，如利用展开图，在平面图形中直观求解. 14. 若函数存在唯一极值点，则实数的取值范围是_______________. 【答案】 【解析】 【分析】由，可得出，可知直线与函数图象有一个交点（非切点），利用导数分析函数的单调性与极值，数形结合可得出实数的取值范围． 【详解】，则， 若函数存在唯一极值点， 则在上有唯一的根， 所以由可得，则有唯一的根， 直线与函数的图象有一个交点（非切点）， 又， 所以当时，，单调递增，当时，，单调递减， 所以，函数的极大值为，且当时，，当时，， 则函数得图象如下图所示： 所以，当时，即当时，直线与函数的图象有一个交点（非切点）， 因此，实数的取值范围是． 故答案为：． 四、解答题：本题共5小题，共77分．解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤． 15. 已知函数，求 （1）求函数的最小正周期； （2）当，求函数的值域． 【答案】（1）；（2）. 【解析】 【分析】（1）应用二倍角正余弦公式及辅助角公式有，即可求最小正周期； （2）由题设得，再由正弦函数的性质求值域即可. 【详解】， （1）最小正周期为； （2）由知：，故. 16. 已知锐角三角形的内角的对边分别为，且. （1）求角； （2）若为的垂心，，求面积的最大值. 【答案】（1） （2） 【解析】 【分析】（1）根据两角和的正弦公式以及正弦定理边角化得，由余弦定理即可求解， （2）根据垂直关系可得，进而在中利用余弦定理，结合不等式即可求解最大值. 【小问1详解】 由题可得， 结合正弦定理可得，即， ∴，又，∴. 【小问2详解】 设边，上的高分别为，则为与的交点， 则在四边形中，， ∵，∴，故， 在中，，， 则，即， 当且仅当时取等号.∴，故面积的最大值为. 17. 如图，在三棱柱中，直线平面，平面平面. （1）求证：； （2）若，在棱上是否存在一点，使得四棱锥的体积为？若存在，指出点的位置；若不存在，请说明理由. 【答案】（1）证明见讲解； （2）当点为中点时，四棱锥的体积为，理由见详解. 【解析】 【分析】（1）过点作，垂足为，由面面垂直性质定理及线面垂直判定定理，即可证明； （2）设点到平面的距离为，由棱锥的体积公式求出，与到平面的距离比较可得出点为中点时，符合题意. 【小问1详解】 过点作，垂足为， 因为平面平面，平面平面，平面， 所以平面，又因为平面，所以， 又因为平面，平面，所以， 又平面，所以平面， 又平面，所以. 【小问2详解】 当点为中点时，四棱锥的体积为，理由如下： 过点作，交于点， 因为平面，平面，所以， 又，所以， 由（1）可知，， 所以，即，所以， 设点到平面的距离为， 则， 所以，即到平面的距离为， 在三棱柱中，， 由（1）可知，平面，所以平面， 又，所以， 又，平面，平面， 所以平面， 所以到平面的距离为，即， 故为中点，所以为中点时，四棱锥的体积为. 18. 建造一个容积为、深为的无盖长方体形的水池，已知池底和池壁的造价分别为元和元． （1）求总造价（单位：元）关于底边一边长（单位：）的函数解析式，并指出函数的定义域； （2）如果要求总造价不超过元，求的取值范围； （3）求总造价的最小值． 【答案】（1）；（2）时，总造价不超过元；（3），总造价最小为1760元． 【解析】 【分析】（1）求出池底和池壁面积后可得函数解析式； （2）解不等式可得； （3）由函数单调性可得最小值． 【详解】（1）底边一边长，另一边长为， ∴， ∴； （2），解得； 时，总造价不超过元； （3）记，设，则， ∴，即，递减，同理时，递增， 所以函数在上递减，在上递增， ∴时，． ∴，总造价最小为1760元． 【点睛】本题考查函数的应用，解题关键民根据所给模型列出函数解析式，利用函数单调性求出最小值． 19. 立德中学高中数学创新小组开展一项数学实验（1）给出两块相同的边长都为8cm的正三角形薄铁片（如图1、图2），其中图1，沿正三角形三边中点连线折起，可拼得一个正三棱锥；图2，正三角形三个角上剪出三个相同的四边形（阴影部分）每个四边形中有且只有一组对角为直角，余下部分按虚线折起，可成一个缺上底的正三棱柱（底面是正三角形的直棱柱）形容器． （1）试求图1剪拼的正三棱锥体积的大小； （2）设正三棱柱底面边长为x，将正三棱柱形容器的容积V表示为关于x的函数，并标明其定义域，并求其最值． （3）如果给出的是一块任意三角形的纸片（如图3），要求剪拼成一个直三棱柱模型，使它的全面积与给出的三角形的面积相等，请仿照图2设计剪拼方案，用虚线标示在图3中，并作简要说明． 【答案】（1） （2），正三棱柱形容器的容积V有最大值为，无最小值 （3）见解析 【解析】 【分析】（1）利用正三棱锥的结构特征及体积公式求解即可； （2）由已知求出三棱柱的高及底面积，再由棱柱体积公式可得容积关于的函数，利用导数求得最值； （3）根据题中操作过程，结合三角形内心的性质、直三棱柱的定义进行操作即可． 【小问1详解】 解：正三棱锥底面是边长为4的正三角形，其面积为． 如图所示：在正三棱锥中， 高， 【小问2详解】 解：结合平面图形数据及三棱柱直观图，求得： 三棱柱的高，其底面积， 则三棱柱容器的容积， 即所求函数关系式为， ， 令，即， 解得：， 当，，单调递增， 当，，单调递减， 在时，正三棱柱形容器的容积V有最大值为： 【小问3详解】 解：如图， 分别连接三角形的内心与各顶点，得三条线段，再以这三条线段的中点为顶点作三角形． 以新作的三角形为直棱柱的底面，过新三角形的三个顶点向原三角形三边作垂线，沿六条垂线剪下三个四边形， 可以拼成直三棱柱的上底，余下部分按虚线折起，成为一个缺上底的直三棱柱， 再将三个四边形拼成上底即可得到直三棱柱． 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2022级高二期末考试数学试卷 （本试卷共4页，满分150分，考试用时120分钟） 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、班级和考号填写在答题卡上． 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑． 如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号．回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效． 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回． 一、选择题：本题共8小题，每小题5分，共40分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的． 1. 已知集合，，则（ ）． A. B. C. D. 2. 已知集合，，且，则实数的取值范围是（ ） A. B. C. D. 3. 已知向量，且与共线，则（ ） A. B. C. D. 4. 已知复数为虚数单位)，则“”是“在复平面内对应的点位于第四象限”的（ ）条件 A. 充要条件 B. 充分不必要条件 C. 必要不充分条件 D. 既不充分又不必要条件 5. 若函数是定义在R上的增函数，则实数m的取值范围是（ ） A. B. C. D. 6. 函数的大致图象为（ ） A B. C. D. 7. 若，则sin的值为（ ） A B. C. － D. － 8. 设，，，则的大小关系为（ ） A. B. C. D. 二、选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分，在每小题给出的选项中，有多项是符合题目要求的，全部选对得6分，部分选对的得部分分，有选错的得0分． 9. 已知函数的图象是由函数的图象向右平移个单位得到，则（ ） A. 的最小正周期为π B. 在区间上单调递增 C. 的图象关于直线对称 D. 的图象关于点对称 10. 最近几个月，新冠肺炎疫情又出现反复，各学校均加强了疫情防控要求，学生在进校时必须走测温通道，每天早中晚都要进行体温检测并将结果上报主管部门.某班级体温检测员对一周内甲乙两名同学体温进行了统计，其结果如图所示，则下列结论正确的是（ ） A. 甲同学体温的极差为0.4℃ B. 乙同学体温的众数为36.4℃，中位数与平均数相等 C. 乙同学的体温比甲同学的体温稳定 D. 甲同学体温的第60百分位数为36.4℃ 11. 某学校为了解学生身高（单位：cm）情况，采用分层随机抽样的方法从4000名学生（该校男女生人数之比为）中抽取了一个容量为100的样本.其中，男生平均身高为175，方差为184，女生平均身高为160，方差为179.则下列说法正确的是参考公式：总体分为2层，各层抽取的样本量、样本平均数和样本方差分别为：，，，，，.记总的样本平均数为，样本方差为，则（ ） 参考公式： A. 抽取的样本里男生有60人 B. 每一位学生被抽中的可能性为 C. 估计该学校学生身高的平均值为170 D. 估计该学校学生身高方差为236 三、填空题：本题共3小题，每小题5分，共15分． 12. 在某一样本的频率分布表中，第三组的频数和频率分别为24和，则该样本的样本容量为_________ 13. 如图，在四棱锥中，底面，底面是矩形，，，点在棱上，且，则当的面积取最小值时，___________. 14. 若函数存在唯一极值点，则实数的取值范围是_______________. 四、解答题：本题共5小题，共77分．解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤． 15. 已知函数，求 （1）求函数最小正周期； （2）当，求函数的值域． 16. 已知锐角三角形的内角的对边分别为，且. （1）求角； （2）若为的垂心，，求面积的最大值. 17. 如图，在三棱柱中，直线平面，平面平面. （1）求证：； （2）若，在棱上是否存在一点，使得四棱锥的体积为？若存在，指出点的位置；若不存在，请说明理由. 18. 建造一个容积为、深为的无盖长方体形的水池，已知池底和池壁的造价分别为元和元． （1）求总造价（单位：元）关于底边一边长（单位：）的函数解析式，并指出函数的定义域； （2）如果要求总造价不超过元，求的取值范围； （3）求总造价的最小值． 19. 立德中学高中数学创新小组开展一项数学实验（1）给出两块相同的边长都为8cm的正三角形薄铁片（如图1、图2），其中图1，沿正三角形三边中点连线折起，可拼得一个正三棱锥；图2，正三角形三个角上剪出三个相同的四边形（阴影部分）每个四边形中有且只有一组对角为直角，余下部分按虚线折起，可成一个缺上底的正三棱柱（底面是正三角形的直棱柱）形容器． （1）试求图1剪拼的正三棱锥体积的大小； （2）设正三棱柱底面边长为x，将正三棱柱形容器的容积V表示为关于x的函数，并标明其定义域，并求其最值． （3）如果给出的是一块任意三角形的纸片（如图3），要求剪拼成一个直三棱柱模型，使它的全面积与给出的三角形的面积相等，请仿照图2设计剪拼方案，用虚线标示在图3中，并作简要说明． 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$