内容正文:
2024级高二学年上学期9月考试
数学试题
时长:120分钟 分值:150分
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. 已知直线的方程为,则直线的倾斜角为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】求出直线的斜率,根据斜率是倾斜角的正切值即可求出倾斜角.
【详解】,
直线的斜率,
∵在0°到180°范围内,仅有,
∴直线l的倾斜角为150°.
故选:D.
2. 若,则“”是“方程表示椭圆”的( )
A. 充分不必要条件 B. 必要不充分条件
C. 充要条件 D. 既不充分也不必要条件
【答案】B
【解析】
【分析】根据方程表示椭圆建立满足条件的不等式,然后分析充分、必要条件即可.
【详解】若方程表示椭圆,
则解得或,
所以“”是“方程表示椭圆”的必要不充分条件.
故选:B.
3. 若点在圆(为常数)外,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】由点在圆外代入圆的方程可得,再由圆的一般方程中可得,最后求交集即可.
【详解】由题意知,
故,
又由圆的一般方程,
可得,即,
即或,
所以实数的范围为.
故选:C.
4. 已知焦点在轴上的椭圆的焦距为,则其离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】根据椭圆的焦距求出的值,可得出的值,由此可求得该椭圆的离心率的值.
【详解】因为焦点在轴上的椭圆的焦距为,则,可得,
所以,该椭圆的标准方程为,则,故该椭圆的离心率为.
故选:D.
5. 已知直线,从点射出的光线经直线反射后经过点,则光线从到的路程为( )
A. 2 B. 3 C. 5 D. 6
【答案】C
【解析】
【分析】求出关于直线的对称点的坐标,再求得的长即得.
【详解】设点关于直线对称点为,则有解得,
因为光线从到的路程即的长,而.所以光线从到的路程为5.
故选:C.
6. 已知椭圆E:+=1(a>b>0)的右焦点为F(3,0),过点F的直线交椭圆于A、B两点.若AB的中点坐标为(1,-1),则E的方程为
A. +=1 B. +=1
C. +=1 D. +=1
【答案】D
【解析】
【详解】设、,所以,运用点差法,所以直线的斜率为,设直线方程为,联立直线与椭圆的方程,所以;又因为,解得.
【考点定位】本题考查直线与圆锥曲线的关系,考查学生的化归与转化能力.
7. 已知点,若P,Q是直线:()上的两点,且对任意, 恒成立,则线段 的长度的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】通过分析得到点M在以为直径的圆上或圆内,从而得到线段的范围.
【详解】由直线:化为,故直线恒过定点.
点到直线:距离.
对任意, 恒成立,等价于点M位于以线段为直径的圆上或圆内.
要使直线上存在这样P,Q点,则点M到直线的距离不大于以线段为直径的圆的半径,即,
所以.根据题意,该不等式对任意恒成立,
所以,而,故.
故选:D.
8. 已知实数满足,,则的最大值为( )
A. B. 4 C. D. 8
【答案】D
【解析】
【分析】依题可得点在圆上,且,原问题等价为求解点和点到直线距离之和的倍的最大值,据此数形结合确定的最大值即可.
【详解】
由题意,可知在圆上,
由,可得,则,
因,
而和可理解为点到直线的距离和.
如图,取中点,连接,分别作于点,于点,于点,
则,且.
又,即点的轨迹方程为,
要使最大值,需使取最大值,
由图知,显然当线段经过圆心时,的值最大.
由点到直线的距离为,
故,此时,
故.
故选:D.
【点睛】关键点点睛:本题主要考查距离公式的应用,等价转化、数形结合的思想,属于难题.
解题关键在于根据条件数形结合,将两个方程理解为单位圆上的两点,由条件得,将所求式理解为点到直线距离之和的倍,根据圆的性质和梯形中位线性质即可求得其最大值.
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,有多项符合题目要求.全部选对的得6分,部分选对的得部分分,有选错的得0分.
9. 以下四个命题为真命题的是( )
A. 过点且在x轴上的截距是在y轴上截距的4倍的直线的方程为
B. 直线的一个方向向量为
C. 当时,两直线,相互垂直
D. 直线恒过定点
【答案】BD
【解析】
【分析】A:需考虑过原点和不过原点两种情况;B:求出斜率,根据直线方向向量和斜率关系即可判断;C:将a代入方程化简,对比两直线方程,利用斜率关系即可判断两直线位置关系;D:将方程中含m的项按m进行合并,令m的系数为零进行求解即可.
【详解】A:当直线过原点时,直线方程为;
当直线不过原点时,设直线方程为,
把点代入,得,解得,直线方程为.
综上,该直线方程为或.故A错误;
B:,斜率,∴为其一个方向向量,故B正确;
C:当时,直线,则,故C错误;
D:,
令,解得,故直线恒过定点,故D正确.
故选:BD.
10. 已知椭圆左,右焦点为,,,分别为它的左右顶点,点为椭圆上的动点(不在轴上),下列选项正确的是()
A. 的周长为 B. 存在点使得
C. 直线与直线的斜率乘积为 D. 的最小值为1
【答案】ABD
【解析】
【分析】根据椭圆的定义判断A;首先求出,根据椭圆的几何性质可知当在椭圆的短轴顶点时取得最大值,即可判断B;设,求出即可判断C;利用基本不等式判断D.
【详解】椭圆,则,则,
对于A:因为,所以的周长为,故A正确;
对于B:当在椭圆的短轴顶点时取得最大值,
不妨取,此时,
所以为钝角,所以存在点使得,B正确;
对于C:因为,设,
则,故C错误;
对于D:因,
所以
,
当且仅当,即时取等号,故D正确;
故选:ABD
11. 在平面直角坐标系xOy中,圆,若曲线上存在四个点,过动点作圆O的两条切线,A,B为切点,满足,则k的值可能为( )
A. -7 B. -5 C. -2 D. –1
【答案】ABC
【解析】
【分析】先设出,利用求出在以原点为圆心,半径为2的圆上,数形结合转化为且只需原点到直线的距离小于半径2即可,用点到距离公式列出不等式,求出k的取值范围.
【详解】设,连接,设,
则,,
所以,
又,
所以
令,则有,
解得:或
因为在单位圆外,所以舍去,
即在以原点为圆心,半径为2的圆上,
因为曲线上存在四个点(i=1,2,3,4),
即与圆有4个交点,
结合图象可知,且只需原点到直线的距离小于半径2即可,
所以,解得:或(舍去),
故选:ABC
【点睛】数形结合的思想对于求解函数零点或交点个数问题经常使用,要能抓住一些不变量,比如本题中的直线方程过定点
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.
12. 已知点,,经过点作直线l,若直线l与线段总有公共点,设直线l的斜率为k,则k的取值范围是____________.
【答案】
【解析】
【分析】数形结合并根据斜率计算公式即可得到答案.
【详解】如图:
由题意知直线的斜率分别为.
直线与线段总有公共点,
,
故答案为:.
13. 曲线围成的图形的面积是___________.
【答案】##
【解析】
【分析】曲线围成的图形关于轴,轴对称,故只需要求出第一象限的面积即可.
详解】将或代入方程,方程不发生改变,故曲线关于轴,轴对称,
因此只需求出第一象限的面积即可,
当,时,曲线方程为,表示的图形占整个图形的,而表示的图形为一个腰长为1的等腰直角三角形和半径为的一个半圆,
∴,
故围成的图形的面积为:.
故答案为:.
14. 机场为旅客提供的圆锥形纸杯如图所示,该纸杯母线长为,开口直径为.旅客使用纸杯喝水时,当水面与纸杯内壁所形成的椭圆经过母线中点D时,椭圆的离心率等于______.
【答案】
【解析】
【分析】依题意,利用等腰三角形求得,再由余弦定理求出椭圆长轴长,作出圆锥的轴截面交椭圆于点,建立坐标系,利用相似三角形求出点坐标,代入椭圆方程即可求得半短轴长,利用离心率定义计算即得.
【详解】解:如图所示:
设,因,故,
又,
由余弦定理,,
即,
设椭圆中心为,作圆锥的轴截面,与底面直径交于,与椭圆交于,,
连交于,以点为原点,为轴,建立直角坐标系,
过点作,
则,
,
则,
,
则,
又由得:,
,
从而,
则得,
不妨设椭圆方程为,把和点坐标代入方程,
解得,
则,
故.
故答案为:.
【点睛】关键点点睛:本题的关键在于利用相似三角形求出点坐标,代入椭圆方程求得半短轴长.
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. 已知直线,点和点分别是直线上一动点.
(1)若直线经过原点,且,求直线的方程;
(2)设线段的中点为,求点到原点的最短距离.
【答案】(1)
(2)
【解析】
【分析】(1)根据平行线间距离公式可得和两直线垂直,即可根据垂直关系得斜率求解,
(2)根据互相平行,可得的轨迹为,利用点到直线的距离公式即可求解.
【小问1详解】
将化为一般式方程,得,
,则两直线平行,
故两直线的距离为,
因为,所以和两直线垂直.
因为的斜率为,所以.
又因为直线经过原点,所以直线的方程为.
【小问2详解】
因为互相平行,所以线段的中点的轨迹为,
即
所以点到原点的最短距离即点到直线的距离,
因为点到直线的距离为.
所以点到原点的最短距离为.
16. 已知圆心为的圆经过点,和.
(1)求圆M的方程;
(2)若过点的直线被圆M截得的弦长为,求直线m的方程.
【答案】(1)
(2)或
【解析】
【分析】(1)法一,设圆的标准方程,利用待定系数法求圆的方程;法二,利用几何法求圆的方程;
(2)根据点到直线的距离公式,结合圆的弦长公式即可求解.
【小问1详解】
法一:设圆M的标准方程为:
由题意得:,解得:.
圆M的标准方程为.
法二:设线段AB的中点为E,则,又因为
所以线段AB的垂直平分线的方程为:,即
同理可得:线段BC的垂直平分线的方程为:
,解得
所以圆心,半径.
圆的标准方程为.
【小问2详解】
由题意得:圆心M到直线m的距离为.
①当直线m垂直于x轴时,方程为,满足条件;
②当直线m斜率存在时,设直线m的方程为,即
由,解得.
所以直线m的方程为.
综上所述,直线m的方程为或.
17. 已知椭圆C:()的离心率为,过椭圆的焦点且与长轴垂直的弦长为1.
(1)求椭圆C的方程;
(2)设点M为椭圆上位于第一象限内一动点,A,B分别为椭圆的左顶点和下顶点,直线MB与x轴交于点C,直线MA与y轴交于点D,求四边形的面积.
【答案】(1)
(2)2
【解析】
【分析】(1)根据离心率及通径长得到方程组,求出、,即可得到椭圆方程;
(2)设(,),表示出直线、的方程,即可得到、,最后根据计算可得.
【小问1详解】
因为离心率为,过椭圆的焦点且与长轴垂直的弦长为1,
所以,解得,所以椭圆的方程为.
【小问2详解】
因为椭圆C的方程为,所以,,
设(,),
则,即,则直线的方程为,
令,得,同理,直线AM的方程为,
令,得,
所以
,
所以四边形的面积为定值2.
18. 在平面直角坐标系中,定义为两点的“棋盘距离”(源自国际象棋中王的走法规则,又名“切比雪夫距离”).直线.
(1)已知圆C:,圆:的圆心分别为C,,且,判断圆C与圆的位置关系;
(2)若直线与(1)问结论中的圆自上而下交于,两点,直线与轴、轴分别交于、两点;若(1)问结论中的圆与轴自上而下交于两点.
①设,,求的值;
②求证:直线、交点在定直线上.
【答案】(1)相交 (2)①;②证明见解析
【解析】
【分析】(1)由棋盘距离的定义及的范围求出,再由圆与圆的位置关系的判断方法可得结果;
(2)①联立直线和的方程,并得到韦达定理,再由和分别得到和,结合韦达定理并化简可得;②设出和的点斜式方程并联立消掉,结合韦达定理化简得到,即得证.
【小问1详解】
圆:转化为标准方程为:,
,,,或0,
,,,,,,
,,,与相交.
【小问2详解】
①直线,,设,,由,
消去得:,由韦达定理,,,
由有,
同理由有,(*),
将韦达定理代入(*),;
②证明:,,则直线,直线,
联立两直线方程消得:(**),
由韦达定理有,即,
代入(**)可得,解得.
故直线交点在定直线上.
19. 已知动圆与圆:和圆:都内切,记动圆圆心的轨迹为.
(1)求的方程;
(2)已知圆锥曲线具有如下性质:若圆锥曲线的方程为,则曲线上一点处的切线方程为:.试运用该性质解决以下问题:点为直线上一点(不在轴上),过点作的两条切线,,切点分别为,.
(ⅰ)证明:;
(ⅱ)点关于轴的对称点为,直线交轴于点,直线交曲线于,两点.记,的面积分别为,,求的取值范围.
【答案】(1);
(2)(i)证明见解析;(ii).
【解析】
【分析】(1)根据椭圆的几何定义求解动点的轨迹方程;
(2)(i)根据题意中的性质求解出两条切线方程,代入点坐标后,得出直线的方程,从而算出斜率,再去判断与另一直线是否垂直;
(ii)联立直线的方程与椭圆的方程,由韦达定理得出,进而求解出直线与轴的交点的坐标,再用垂直关系又去设出直线的方程与椭圆的方程联立,再用坐标去表示出,最后可由基本不等式得出结果.
【小问1详解】
设动圆的半径为,由题意得圆和圆的半径分别为7,1,
因为与,都内切,
所以,,
所以,
又,,故,
所以点的轨迹是以,为焦点的椭圆,
设的方程为:,
则,,所以,
故的方程为:
【小问2详解】
(i)证明:设,,,
由题意中的性质可得,切线方程为,
切线方程为,
因为两条切线都经过点,所以,,
故直线的方程为:,可得直线的斜率为:
而直线的斜率为:,
因,所以;
(ii)由直线的方程为:,可改设直线的方程为:,
联立,整理得,
由韦达定理得,
又,所以直线的方程为,
令得,
,
所以直线经过定点,又,
再由,可设直线的方程为:,
再联立,整理得,
设,,则由韦达定理得,
因为,所以
,
所以,当且仅当时,即时取等号.
又因为,所以.
【点睛】方法点睛:
(1)利用两圆相内切的几何关系来推导出椭圆的几何定义,从而求出轨迹方程;
(2)利用曲线上某点的切线方程去推导出切点弦方程.
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2024级高二学年上学期9月考试
数学试题
时长:120分钟 分值:150分
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. 已知直线的方程为,则直线的倾斜角为( )
A. B. C. D.
2. 若,则“”是“方程表示椭圆”的( )
A 充分不必要条件 B. 必要不充分条件
C. 充要条件 D. 既不充分也不必要条件
3. 若点在圆(为常数)外,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
4. 已知焦点在轴上的椭圆的焦距为,则其离心率为( )
A. B. C. D.
5. 已知直线,从点射出的光线经直线反射后经过点,则光线从到的路程为( )
A 2 B. 3 C. 5 D. 6
6. 已知椭圆E:+=1(a>b>0)的右焦点为F(3,0),过点F的直线交椭圆于A、B两点.若AB的中点坐标为(1,-1),则E的方程为
A. +=1 B. +=1
C. +=1 D. +=1
7. 已知点,若P,Q是直线:()上的两点,且对任意, 恒成立,则线段 的长度的取值范围是( )
A. B. C. D.
8. 已知实数满足,,则最大值为( )
A. B. 4 C. D. 8
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,有多项符合题目要求.全部选对的得6分,部分选对的得部分分,有选错的得0分.
9. 以下四个命题为真命题的是( )
A. 过点且在x轴上的截距是在y轴上截距的4倍的直线的方程为
B. 直线的一个方向向量为
C 当时,两直线,相互垂直
D. 直线恒过定点
10. 已知椭圆的左,右焦点为,,,分别为它的左右顶点,点为椭圆上的动点(不在轴上),下列选项正确的是()
A. 的周长为 B. 存在点使得
C. 直线与直线的斜率乘积为 D. 的最小值为1
11. 在平面直角坐标系xOy中,圆,若曲线上存在四个点,过动点作圆O的两条切线,A,B为切点,满足,则k的值可能为( )
A. -7 B. -5 C. -2 D. –1
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.
12. 已知点,,经过点作直线l,若直线l与线段总有公共点,设直线l的斜率为k,则k的取值范围是____________.
13. 曲线围成的图形的面积是___________.
14. 机场为旅客提供的圆锥形纸杯如图所示,该纸杯母线长为,开口直径为.旅客使用纸杯喝水时,当水面与纸杯内壁所形成的椭圆经过母线中点D时,椭圆的离心率等于______.
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. 已知直线,点和点分别是直线上一动点.
(1)若直线经过原点,且,求直线的方程;
(2)设线段的中点为,求点到原点的最短距离.
16. 已知圆心为的圆经过点,和.
(1)求圆M的方程;
(2)若过点的直线被圆M截得的弦长为,求直线m的方程.
17. 已知椭圆C:()的离心率为,过椭圆的焦点且与长轴垂直的弦长为1.
(1)求椭圆C的方程;
(2)设点M为椭圆上位于第一象限内一动点,A,B分别为椭圆的左顶点和下顶点,直线MB与x轴交于点C,直线MA与y轴交于点D,求四边形的面积.
18. 在平面直角坐标系中,定义为两点的“棋盘距离”(源自国际象棋中王的走法规则,又名“切比雪夫距离”).直线.
(1)已知圆C:,圆:的圆心分别为C,,且,判断圆C与圆的位置关系;
(2)若直线与(1)问结论中的圆自上而下交于,两点,直线与轴、轴分别交于、两点;若(1)问结论中的圆与轴自上而下交于两点.
①设,,求的值;
②求证:直线、交点定直线上.
19. 已知动圆与圆:和圆:都内切,记动圆圆心的轨迹为.
(1)求的方程;
(2)已知圆锥曲线具有如下性质:若圆锥曲线的方程为,则曲线上一点处的切线方程为:.试运用该性质解决以下问题:点为直线上一点(不在轴上),过点作的两条切线,,切点分别为,.
(ⅰ)证明:;
(ⅱ)点关于轴的对称点为,直线交轴于点,直线交曲线于,两点.记,的面积分别为,,求的取值范围.
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