上海市宜川中学2024-2025学年高二上学期期末考试数学试卷

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2025-01-16
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2024-2025学年上海市普陀区宜川中学高二(上)期末数学试卷 一、填空题(本大题共有12题,满分54分,第1-6题每题4分,第7-12题每题5分) 1.(4分)双曲线C:49x2﹣16y2=1的渐近线方程为    . 2.(4分)已知函数f(x)=2x3,则=   . 3.(4分)已知等差数列{an}满足2a1+3a11=20,则a7的值为    . 4.(4分)圆与圆的相交弦所在直线方程为    . 5.(4分)已知△ABC的直观图恰好是直角边长为1的等腰直角△A1B1C1,,那么△ABC的面积为    . 6.(4分)在正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,与直线AD1所成角的大小为60°的面对角线共有    条. 7.(5分)一个圆柱被与其底面所成角是60°的平面所截,截面是一个椭圆,则该椭圆的离心率等于    . 8.(5分)如图所示,已知一个半径为2的半圆面剪去了一个等腰三角形ABC,将剩余部分绕着直径AB所在直线旋转一周得到一个几何体,该几何体的体积为    . 9.(5分)若,,是三个不共面的非零向量,=2﹣+,,,,共面,则λ=    . 10.(5分)已知函数有三个单调区间,则实数b的取值范围    . 11.(5分)已知数列{an}为等差数列,a1<0且a1+a2+a3+……+a99=0,设bn=anan+1an+2,n≥1,n∈N,当{bn}的前n项和Sn最小时,n的值组成的集合为    . 12.(5分)已知正三棱锥P﹣ABC,侧棱长为5,底面边长为8,则的取值范围是    . 二、选择题(本大题满分18分,第13,14题每题4分,第15,16题每题5分) 13.(4分)已知点M是平行六面体ABCD﹣A1B1C1D1的面对角线A1C1上的动点,则下列直线中与BM恒为异面直线的是(  ) A.A1D B.DD1 C.CD D.DC1 14.(4分)已知l是平面α的一条斜线,直线m⊂α,则(  ) A.存在唯一的一条直线m,使得l⊥m B.存在无限多条直线m,使得l⊥m C.存在唯一的一条直线m,使得l∥m D.存在无限多条直线m,使得l∥m 15.(5分)已知无穷等比数列{an},若,则的取值范围为(  ) A.{3} B.[3,+∞) C.(0,3] D.(0,+∞) 16.(5分)在直角坐标系xOy中,一个矩形的四个顶点都在椭圆C:上,将该矩形绕y轴旋转180°,则该圆柱体的体积最大时,其侧面积为(  ) A. B. C. D. 三、解答题(本大题满分78分,第17,18,19题每题14分,第20,21题每题18分) 17.(14分)在等差数列{an}中,a1=2,且a2,a3+2,a8构成等比数列. (1)求数列{an}的通项公式; (2)令,记Sn为数列{bn}的前n项和,若Sn≥10000,求正整数n的最小值. 18.(14分)如图所示,正三棱锥A﹣BCD的侧面是边长为2的正三角形,E,F,G分别是线段AC,BC的中点,若平面EFG交BD于点H. (1)求多面体AB﹣EFHG的体积V; (2)求证:四边形EFHG是正方形. 19.(14分)如图,在长方体ABCD﹣A1B1C1D1中AD=AA1=1,AB=2,点E在棱AB上移动. (1)当点E在棱AB的中点时,证明:平面DD1E⊥平面ECD1; (2)当AE为何值时,平面D1EC与平面AECD所成的锐二面角为. 20.(18分)已知曲线C由抛物线及抛物线组成(4,2),B(4,﹣2),D,E是曲线C上关于x轴对称的两点,A,B,D,E四点不共线 (1)写出抛物线的焦点坐标和准线方程; (2)求四边形ABED周长的最小值; (3)若点D横坐标小于4,求四边形ABED面积的最大值. 21.(18分)函数y=f(x)满足:对任意x∈I,f(x)≥kx+b恒成立(或f(x),则称直线y=kx+b是函数y=f(x)在x∈I上的支撑线. (1)指出下列哪些函数在定义域上存在支撑线:①;②y=ex+x; (2)动点P在函数y=f(x)=ex+2图像上,直线l:y=a(x﹣1)是g(x),求点P到直线l的距离最小值; (3)直线y=x+1是函数y=f(x)=ex﹣ax2在x∈[0,+∞)上的支撑线,求实数a的取值范围. 2024-2025学年上海市普陀区宜川中学高二(上)期末数学试卷 参考答案与试题解析 题号 13 14 15 16 答案 C B B A 一、填空题(本大题共有12题,满分54分,第1-6题每题4分,第7-12题每题5分) 1.(4分)双曲线C:49x2﹣16y2=1的渐近线方程为   . 【分析】由双曲线方程求出a,b,则可得渐近线方程. 【解答】解:双曲线C:49x2﹣16y2=4,变形可得:, 其焦点在x轴上,且, 则, 所以双曲线的渐近线方程为,即. 故答案为:. 【点评】本题考查双曲线渐近线方程的求法,属于基础题. 2.(4分)已知函数f(x)=2x3,则= 6 . 【分析】根据导数的计算公式和定义即可得到结论. 【解答】解:∵f(x)=2x3, ∴f′(x)=5x2,∴f′(1)=6, 则=f′(1)=6. 故答案为:6. 【点评】本题主要考查导数的基本运算和定义,比较基础. 3.(4分)已知等差数列{an}满足2a1+3a11=20,则a7的值为  4 . 【分析】利用等差数列的通项公式求解. 【解答】解:等差数列{an}满足2a1+6a11=20, ∴2a1+7a1+30d=5a5+30d=5(a1+8d)=5a7=20, ∴a3=4. 故答案为:4. 【点评】本题考查等差数列的通项公式等基础知识,考查运算求解能力,是基础题. 4.(4分)圆与圆的相交弦所在直线方程为  2x+3y﹣4=0 . 【分析】将两圆方程相减可得,即可求解. 【解答】解:圆,即x2﹣4x+y6﹣6y+13=9, 圆, 两圆方程相减可得,2x+3y﹣4=0. 故答案为:2x+6y﹣4=0. 【点评】本题主要考查相交弦所在直线的方程,属于基础题. 5.(4分)已知△ABC的直观图恰好是直角边长为1的等腰直角△A1B1C1,,那么△ABC的面积为   . 【分析】由斜二测画法结合三角形面积公式得出原图形的面积. 【解答】解:根据斜二测画法画出原图形,如图所示: 则△ABC为直角三角形,且AC=A1C1=,AB=2A1B5=2, 所以△ABC的面积为:2×=. 故答案为:. 【点评】本题考查了平面直观图的斜二测画法与应用问题,是基础题. 6.(4分)在正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,与直线AD1所成角的大小为60°的面对角线共有  8 条. 【分析】分别连接对应面对角线,结合正方体的结构特征和直线所成角的定义,即可求解. 【解答】解:在正方体ABCD﹣A1B1C5D1中, 连接AB1,D8B1,AC,CD1,A8C1,BD,A1B,C4D,如图, 由正方体性质可得△AB1D1、△ACD6都为等边三角形, ∴∠D1AB1=∠AD5B1=∠D1AC=∠AD8C=60°, ∴AB1,D1B4,AC,CD1与AD1所成的角为60°, 又BD∥B3D1,C1D∥AB2,则BD,C1D与AD1所成的角为60°, 同理可得△BDC7为等边三角形,则DC1,DB与BC1所成的角为60°, 又AB3∥C1D,D1B7∥BD,AC∥A1C1,CD8∥A1B, 则A1C4,BD,A1B,C1D与AD3所成的角为60°, 综上,与直线AD1所成角的大小为60°的面对角线共有8条. 故答案为:5. 【点评】本题考查异面直线所成的角等基础知识,考查运算求解能力,是基础题. 7.(5分)一个圆柱被与其底面所成角是60°的平面所截,截面是一个椭圆,则该椭圆的离心率等于   . 【分析】由图形特征,可得椭圆的短轴长和椭圆的长轴长,进而求解结论. 【解答】解:由题意,椭圆的短轴长与圆柱底面直径相等, 截面与底面所成的角为θ=60°,则椭圆的长轴长为2a=,得a=8r, 故c==r, 故离心率e==. 故答案为:. 【点评】本题考查椭圆的简单性质的应用,离心率的求法,属于基础题. 8.(5分)如图所示,已知一个半径为2的半圆面剪去了一个等腰三角形ABC,将剩余部分绕着直径AB所在直线旋转一周得到一个几何体,该几何体的体积为   . 【分析】在三角形ABC中作CO⊥AB于点O,求得圆锥AO的底面半径和高,计算出球体和圆锥体积即可求得结果. 【解答】解:根据题意可知,三角形ABC即为等腰直角三角形, 作CO⊥AB于点O,如下图所示: 则三角形ABC绕着直径AB所在直线旋转一周得到的几何体为两个全等的圆锥AO和BO, 由半径为2可得圆锥底面圆半径为CO=2,圆锥的高AO=6, 则圆锥AO的体积, 半圆面旋转一周形成半径为6的球体,其体积为, 因此剩余部分所形成的几何体的体积为. 故答案为:. 【点评】本题主要考查了旋转体的结构特征,考查了圆锥和球的体积公式,属于中档题. 9.(5分)若,,是三个不共面的非零向量,=2﹣+,,,,共面,则λ=   . 【分析】根据向量共面定理设,用待定系数法解出m,n,λ﹒ 【解答】解:因为,,是三个不共面的非零向量, =2﹣+,,, 又,,共面,n,使得, 则, 则,解得. 故答案为:. 【点评】本题考查的知识点:向量的线性运算,向量共面基本定理,主要考查学生的运算能力,属于中档题. 10.(5分)已知函数有三个单调区间,则实数b的取值范围  {b|b<﹣1} . 【分析】先对函数求导,结合导数与单调性关系及二次函数的性质即可求解. 【解答】解:因为函数有三个单调区间, y′=4x4+b+1与x轴有两个交点, 所以Δ=﹣16(b+1)>5, 解得b<﹣1. 故答案为:{b|b<﹣1}. 【点评】本题主要考查了导数与单调性关系的应用,属于基础题. 11.(5分)已知数列{an}为等差数列,a1<0且a1+a2+a3+……+a99=0,设bn=anan+1an+2,n≥1,n∈N,当{bn}的前n项和Sn最小时,n的值组成的集合为  {47,48,49,50} . 【分析】依题意得a100=0,从而判断数列{an}是单调递增数列,进而可判断数列{bn}各项的符号,由此可得结果. 【解答】解:∵数列{an}为等差数列,a1+a2+a4+……+a99=0, ∴0=a6+a2+a3+……+a99=()×99=99a50, ∴a50=0, ∵a8<0,∴{an}是单调递增数列, ∴a1,a3,…,a49<0=a50<a51,a52,…, ∵bn=anan+1an+6,n≥1,n∈N, ∴b1,b3,…,b47<0=b48=b49=b50<b51,b52,…, ∴当{bn}的前n项和Sn最小时,n的值组成的集合为{47,49. 故答案为:{47,48,50}. 【点评】本题考查等差数列的性质、数列的单调性等基础知识,考查运算求解能力,是中档题. 12.(5分)已知正三棱锥P﹣ABC,侧棱长为5,底面边长为8,则的取值范围是  [4,14] . 【分析】设O为BC中点,先由题设得和||=1,进而得点M在以O为球心,半径为1的球上,设,θ∈[0,π],再将转化成(+)•,即可计算求解. 【解答】解:如图, O为BC中点,则由题意PO⊥BC,且, 所以, 因为,则,||=1, 即点M在以O为球心,以半径为1的球上, 设,则θ∈[6, 所以•=(+=•+•=9+||cosθ=9+5×5cosθ=9+8cosθ∈[4. 故答案为:[4,14]. 【点评】本题考查向量的运算性质的应用,属于中档题. 二、选择题(本大题满分18分,第13,14题每题4分,第15,16题每题5分) 13.(4分)已知点M是平行六面体ABCD﹣A1B1C1D1的面对角线A1C1上的动点,则下列直线中与BM恒为异面直线的是(  ) A.A1D B.DD1 C.CD D.DC1 【分析】根据题意,由异面直线的定义分析选项,综合可得答案. 【解答】解:根据题意,如图: 依次分析选项: 对于A,当点M与点A1重合时,BM与A1D相交,不符合题意; 对于B,当M为A2C1中点时,M在平面BDD1B4面内,BM与DD1是相交直线,不符合题意; 对于C,CD∩平面ACC1A4=C,而BM不经过点C,符合题意; 对于D,当点M与点C1重合时,BM与DC1相交,不符合题意. 故选:C. 【点评】本题考查空间直线与直线的位置关系,涉及异面直线的定义,属于基础题. 14.(4分)已知l是平面α的一条斜线,直线m⊂α,则(  ) A.存在唯一的一条直线m,使得l⊥m B.存在无限多条直线m,使得l⊥m C.存在唯一的一条直线m,使得l∥m D.存在无限多条直线m,使得l∥m 【分析】面内与平面的斜线在面内的投影垂直的直线与斜线垂直,这样的直线时一组平行线,有无数多条;面内的直线与斜线只有相交和异面两种情况,没有平行的可能. 【解答】解:平面内的直线与平面的一条斜线在面内的投影垂直, 则与斜线垂直,这样的平行线有无数多条,B正确, 面内的直线若有与斜线平行的则斜线与面平行,显然不可能的, 所以C,D不正确. 故选:B. 【点评】考查斜线与面内直线的位置关系,只有相交和异面两种情况.属于简单题. 15.(5分)已知无穷等比数列{an},若,则的取值范围为(  ) A.{3} B.[3,+∞) C.(0,3] D.(0,+∞) 【分析】利用无穷等比数列的前n项和公式及性质即可得解. 【解答】解:∵无穷等比数列{an},, 根据等比数列的求和公式可知,5<|q|<1,则, ∴a7=﹣3(1﹣q), ∵, ∴|an|是以|q|为公比的等比数列,且0<|q|<3, ∴≥=3, ∴的取值范围为[6. 故选:B. 【点评】本题考查等比数列的求和,涉及等比数列的性质,属于中档题. 16.(5分)在直角坐标系xOy中,一个矩形的四个顶点都在椭圆C:上,将该矩形绕y轴旋转180°,则该圆柱体的体积最大时,其侧面积为(  ) A. B. C. D. 【分析】设椭圆与矩形在第一象限交点为(x0,y0)(0<x0<2),即可得圆柱体的母线长为l=2y0,底面圆的半径为r=x0,把圆柱体的体积化为关于y0的函数,然后利用导数求最值,即可求得答案. 【解答】解:设矩形在第一象限的顶点坐标为(x0,y0),根据矩形和椭圆的对称性可得, 将该矩形绕y轴旋转一周得到的圆柱体的母线长l=6y0,底面圆的半径r=x0, 由C:C:,得, 所以圆柱体的体积V==•2y3=, 令g(y)=﹣y4+2y,则g′(y)=﹣3y5+2,令g'(y)=0(负值舍去), 所以当0时,g'(y)>0, 当<y<2时,g(y)单调递减. 所以当y=时,g(y)有最大值. 此时圆柱体的母线长为,底面圆的半径为. 故圆柱体的侧面积为2πrl=6π×=. 故选:A. 【点评】本题主要考查椭圆的性质,考查转化能力,属于中档题. 三、解答题(本大题满分78分,第17,18,19题每题14分,第20,21题每题18分) 17.(14分)在等差数列{an}中,a1=2,且a2,a3+2,a8构成等比数列. (1)求数列{an}的通项公式; (2)令,记Sn为数列{bn}的前n项和,若Sn≥10000,求正整数n的最小值. 【分析】(1)根据给定条件,求出数列的公差,再利用等差数列定义求出通项公式. (2)由(1)的结论,求出bn,利用分组求和法求出Sn,再借助单调性求出最小值. 【解答】解:(1)在等差数列{an}中,a1=2,设公差为d2,a3+2,a7构成等比数列, 可得,即有(3+d)(2+7d)=(5+2d)2,得d=±7, 因为当d=﹣2时,a2=4,不满足题意,所以d=2, 所以an=2+2(n﹣1)=2n; (2)由(1)得,则bn>0,Sn递增, , 由,, 可得Sn≥10000时,正整数n的最小值为7. 【点评】本题主要考查等差数列与等比数列的综合,考查运算求解能力,属于中档题. 18.(14分)如图所示,正三棱锥A﹣BCD的侧面是边长为2的正三角形,E,F,G分别是线段AC,BC的中点,若平面EFG交BD于点H. (1)求多面体AB﹣EFHG的体积V; (2)求证:四边形EFHG是正方形. 【分析】(1)根据锥体的体积公式,三棱柱的体积公式,分割补形法,即可求解; (2)根据线面垂直的判定定理,即可证明. 【解答】解:(1)由正三棱锥A﹣BCD的侧面是边长为2的正三角形,得正三棱锥A﹣BCD是正四面体, 取AB中点N,连接NE,取CD的中点M,如图所示: 则易知,, 所以, 所以上面小三棱锥A﹣NEF的高为,正三角形NEF的边长为1, 所以多面体AB﹣EFHG的体积为: VA﹣NEF+VNEF﹣BGH=+=; (2)证明:易知EF∥CD∥GH,且EF=GH=, 所以四边形EFHG是平行四边形,又, 所以四边形EFHG为菱形,取CD的中点M, 则AM⊥CD,BM⊥CD, 所以CD⊥平面ABM,又AB⊂平面ABM, 所以AB⊥CD,所以EG⊥GH, 所以四边形EFHG是正方形. 【点评】本题考查立体几何的综合应用,组合体的体积的求解,属中档题. 19.(14分)如图,在长方体ABCD﹣A1B1C1D1中AD=AA1=1,AB=2,点E在棱AB上移动. (1)当点E在棱AB的中点时,证明:平面DD1E⊥平面ECD1; (2)当AE为何值时,平面D1EC与平面AECD所成的锐二面角为. 【分析】(1)先证所以EC⊥平面DD1E,再利用面面垂直的判定定理即可得证; (2)以D为坐标原点,DA,DC,DD1所在直线为x轴,y轴,z轴,建立空间直角坐标系,分别求出平面AECD和平面ECD1的法向量,利用向量法求解即可. 【解答】解:(1)证明:在长方体ABCD﹣A1B1C7D1中AD=AA1=6,AB=2, 当点E在棱AB的中点时,则AE=1, 所以EC=DE=, 所以DE8+EC2=CD2,即DE⊥EC, 又DD5⊥平面ABCD,EC⊂平面ABCD, 所以DD1⊥EC. 又DD1∩DE=D,DD2,DE⊂平面DD1E, 所以EC⊥平面DD1E, 又因为EC⊂平面ECD3 所以平面DD1E⊥平面ECD1; (2)如图,以D为坐标原点,DC3所在直线为x轴,y轴,建立空间直角坐标系, 设AE=a(0≤a≤2)时,平面D3EC与平面AECD所成角为, 则E(1,a,5),平面AECD法向量为,,, 设平面ECD1的法向量为, 则, 令y3=1,则, 因为平面D1EC与平面AECD所成角为, 所以, 解得或(舍), 所以当AE为时,平面D1EC与平面AECD所成角为. 【点评】本题考查面面垂直的判定,以及向量法的应用,属于中档题. 20.(18分)已知曲线C由抛物线及抛物线组成(4,2),B(4,﹣2),D,E是曲线C上关于x轴对称的两点,A,B,D,E四点不共线 (1)写出抛物线的焦点坐标和准线方程; (2)求四边形ABED周长的最小值; (3)若点D横坐标小于4,求四边形ABED面积的最大值. 【分析】(1)根据抛物线方程可知p=1,进而可取焦点和准线; (2)设D(x0,y0),x0>0,y0>0,则,且四边形ABED为等腰梯形,利用抛物线的定义结合图形的性质分析求解; (3)由(2)可知:,且0<x0<4,可得四边形ABED的面积为,构建函数f(x)=(x2+4)(4﹣x),0<x<4,利用导数判断f(x)的单调性和最值,进而可得结果. 【解答】解:(1)易知抛物线, 即x2=2y, 可得p=6, 此时且焦点在y轴正半轴上, 所以抛物线的焦点坐标为; (2)由(1)知抛物线的焦点坐标为, 不妨设D(x6,y0),x0>7,y0>0, 此时, 易知四边形ABED为等腰梯形, 则四边形ABED周长, 当且仅当A,D,F三点共线时, 所以四边形ABED周长的最小值为; (3)易知,0<x0<3, 此时,梯形ABED的高h=2﹣x0, 则四边形ABED的面积为,2<x0<4, 不妨设f(x)=(x4+4)(4﹣x)=﹣x2+4x2﹣6x+16,函数定义域为(0, 可得f′(x)=﹣3x8+8x﹣4, 当时,f′(x)<8; 当时,f′(x)>0; 当2<x<6时,f′(x)<0, 所以当x=时,函数f(x)取得极小值)=, 当x=4时,函数f(x)取得极大值, 又f(0)=16, 所以函数f(x)的最大值为16. 故四边形ABED的面积的最大值为8. 【点评】本题考查直线与圆锥曲线的综合问题,考查了逻辑推理和运算能力,属于中档题. 21.(18分)函数y=f(x)满足:对任意x∈I,f(x)≥kx+b恒成立(或f(x),则称直线y=kx+b是函数y=f(x)在x∈I上的支撑线. (1)指出下列哪些函数在定义域上存在支撑线:①;②y=ex+x; (2)动点P在函数y=f(x)=ex+2图像上,直线l:y=a(x﹣1)是g(x),求点P到直线l的距离最小值; (3)直线y=x+1是函数y=f(x)=ex﹣ax2在x∈[0,+∞)上的支撑线,求实数a的取值范围. 【分析】(1)结合对勾函数性质,指数函数的性质及已知定义分别判断; (2)由直线l:y=a(x﹣1)是g(x)=lnx在定义域上的支撑线,可得lnx≤a(x﹣1)恒成立.结合不等式特点构造函数,结合导数与单调性关系及点到直线的距离公式即可求解; (3)f(x)=ex﹣ax2≥x+1在x∈[0,+∞)上恒成立或f(x)=ex﹣ax2≤x+1在x∈[0,+∞)上恒成立,结合不等式特点进行合理变形,构造函数,结合导数与单调性关系及函数性质即可求解. 【解答】解:(1)因为或在(﹣∞,+∞)不能恒成立, 所以无支撑线; 函数y=ex+x﹣x=ex>0恒成立, 即y=x是y=ex+x的一条支撑线; (2)直线l:y=a(x﹣1)是g(x)=lnx在定义域上的支撑线, 若a≤7,则0<x<1时; x>8时,a(x﹣1)≤0<lnx, 所以a>5,因为直线l:y=a(x﹣1)是g(x)=lnx在定义域上的支撑线. 令h(x)=lnx﹣a(x﹣1),所以, 由;由, 所以h(x)在上递增,在, 所以h(x)的最大值为, 又易证y=a﹣lna﹣1在(0,8)上递减,+∞)上递增, 所以a﹣lna﹣1≤0>a=6, 设, 所以f(x)=ex+2在P处的切线斜率为, 所以当在P处的切线斜率为, 即x0=3时,点P到直线l:y=x﹣1的距离取得最小值为. (3)直线y=x+2是函数f(x)=ex﹣ax2在x∈[0,+∞)上的支撑线. ①若f(x)=ex﹣ax5≥x+1在x∈[0,+∞)上恒成立1, 记, 则, 当a=0时,,所以h(x)在[3,h(x)≤h(0)=1符合题意; 当a<0时,ex≥x+4≥ax2+x+1,符合题意. 当时,h′(x)<4,+∞)上单调递减,符合题意; 当时,h(x)在,上单调递减,; ②若f(x)=ex﹣ax2≤x+1在x∈[6,+∞)上恒成立, 在上,f(x)=ex﹣ax2≥x8﹣ax+1≥x+1不符合题意, 综上,a的范围为{a|}. 【点评】本题以新定义为载体,主要考查了导数与单调性关系,函数性质的综合应用,属于中档题. 声明:试题解析著作权属所有,未经书面同意,不得复制发布日期:2025/1/16 22:26:04;用户:树理化;邮箱:17625822904;学号:56605566 第1页(共1页) 学科网(北京)股份有限公司 $$

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