内容正文:
高二数学试题
(120分钟 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. 已知点在以、分别为左、右焦点的双曲线上,若,则( )
A. 6 B. 10 C. 2 D. 6或10
【答案】D
【解析】
【分析】根据双曲线方程求出、,再根据双曲线的定义求出,即可得解.
【详解】因为双曲线的方程为,所以,.
已知,由双曲线的定义可得,即,
所以或.
由于双曲线上的点到焦点距离的最小值为,故或.
故选:D
2. 已知平面的一个法向量为,点在平面内,则点到平面的距离为( )
A. 1 B. C. 2 D.
【答案】C
【解析】
【分析】应用点到平面的距离公式结合空间向量数量积公式计算求解.
【详解】由题意知,则,,
所以点P到平面的距离.
故选:C.
3. 已知p:直线与直线平行,q:,则q是p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】A
【解析】
【分析】由两直线平行的条件求出命题,再根据充分必要条件的定义判断即可.
【详解】直线与直线平行,
则解得或,
所以p等价于或,而q:,
故q是p的充分不必要条件.
故选:A.
4. 在正方体中,E是棱AD上一点, ,F是棱上一点,,则异面直线与BF所成角的余弦值为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】建立空间直角坐标系,,,进而求出线线角的向量公式即可求出结果.
【详解】不妨设,以D为坐标原点,DA,DC,所在直线分别为x轴,y轴,z轴
建立如图所示的空间直角坐标系,
则,
所以,,,
所以,
所以=,所以异面直线与BF所成角的余弦值为.
故选:A
5. 如图,在直三棱柱中,,为棱的中点,直三棱柱的各顶点在同一球面上,且球的表面积为,则异面直线和所成的角的余弦值为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】设球心到底面的距离为,底面外接圆的半径为,球的半径为,首先通过计算出进而得到,以为原点,为轴,为轴,为轴,建立如图所示的空间直角坐标系,利用异面直线夹角的向量公式即可求解.
【详解】因为直三棱柱的各顶点在同一球面上,
所以球心到底面的距离.
又因为,所以,所以,
所以底面外接圆的半径.又因为球的表面积为,所以球的半径,
而,所以,.
以为原点,为轴,为轴,为轴,建立如图所示的空间直角坐标系,
则,
设异面直线和所成的角为,
则.
故选:C
6. 在手工课上,王老师带领同学们一起制作了一个近似鸟巢的金属模型(如图),其俯视图可近似看成是两个大小不同,扁平程度相同的椭圆.已知大椭圆的长轴长为50 cm,短轴长为48 cm,小椭圆的短轴长为16 cm,则小椭圆的长轴长为( )
A. cm B. cm C. cm D. cm
【答案】A
【解析】
【分析】易知大小椭圆的离心率相同,根据和离心率的定义计算即可求解.
【详解】由大椭圆和小椭圆的扁平程度相同,可得两椭圆的离心率相同.
大椭圆的长轴长为50 cm,短轴长为48 cm,
得焦距长为cm,故离心率e=;
所以小椭圆的离心率.
小椭圆的短轴长为16 cm,即cm,得,
由e=,解得 cm,
所以小椭圆的长轴长为cm.
故选:A
7. 已知抛物线上任意一点到焦点F的距离比到y轴的距离大1,过点F且斜率存在的直线交抛物线C于A,B两点,O为坐标原点,直线,分别与直线相交于不同的M,N两点,则=( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】先由抛物线定义求出方程,再设直线与抛物线联立,将面积之比转化为坐标关系,代入韦达定理化简即可.
【详解】由题意知抛物线上任意一点到焦点F的距离与它到直线的距离相等,因此,,抛物线的方程为.
设直线的方程为,且,,,,
由得,
所以,,
则,
所以=·=.
综上,.
故选:B.
8. 已知双曲线C:的两条渐近线均与圆相切,则双曲线C的离心率为( )
A. B. 2 C. 3 D. 4
【答案】C
【解析】
【分析】求出双曲线的渐近线为,利用点到直线的距离求出圆心到直线的距离,由两条渐近线均与圆相切,得到圆心到直线的距离等于半径,从而得到双曲线C的离心率.
【详解】双曲线的渐近线为,即,
因为两条渐近线均与圆相切,所以点到直线的距离等于半径,
即,故双曲线C的离心率.
故选:C.
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. 下列命题正确的是( )
A. 若是平面的一个法向量,是直线上不同的两点,则的充要条件是
B. 若对空间中任意一点O和不共线的三点A,B,C,有=++,则P,A,B,C四点共面
C. 已知是空间的一个基底,若,则也是空间的一个基底
D. 若直线l的一个方向向量为,平面α的一个法向量为,则直线
【答案】BC
【解析】
【分析】法向量和平面垂直;对空间中任意一点O和不共线的三点A,B,C,有,若,则P,A,B,C四点共面;不共面的三个向量可以作为基底,利用定义和结论进行求解.
【详解】若是平面的一个法向量,直线上有不同的两点,
当,即使,也不能说明,故选项A错误;
因为++=1,所以选项B正确;
因为是空间的一个基底,所以线性无关,
若共面,则存在实数使,
又,所以,即,
由线性无关可知,,出现矛盾,
所以不共面,故也是空间的一个基底,故选项C正确;
因为直线l的方向向量为,平面α的法向量为,,所以直线或,故选项D错误.
故选:BC.
10. 已知双曲线C:,若圆与双曲线C的渐近线相切,则( )
A. 双曲线C的渐近线方程为x±y=0
B. 双曲线C的实轴长为6
C. 双曲线C的离心率e=
D. 过双曲线C的右焦点的直线与圆M交于A,B两点,则弦长|AB|=2
【答案】AD
【解析】
【分析】由圆与双曲线C的渐近线相切,利用圆心到渐近线的距离等于半径求出,依次可求出渐近线方程,实轴长,离心率,由双曲线的右焦点是圆M的圆心得到弦长为直径,从而求出.
【详解】双曲线的渐近线方程为x±ay=0,圆M的圆心为,半径为1,
所以圆心到渐近线的距离,得(负值舍去),
所以双曲线的渐近线方程为,故选项A正确;
双曲线C的方程为,双曲线C的实轴长为,故选项B错误;
,所以双曲线的离心率,故选项C错误;
因为双曲线的右焦点是圆M的圆心,所以弦长即为直径,所以,故选项D正确.
故选:AD.
11. 已知实数,满足,则下列结论正确的是( )
A. 圆的半径为2
B. 的最大值为14
C. 的取值范围为
D. 的最小值为
【答案】ACD
【解析】
【分析】对于A,首先将圆的一般方程化简为标准方程,即可判断A,对于B,C,分别设和,转化为直线与圆有交点,列式求解,判断B,C,对于D,为圆上的点与原点连线的距离,判断D.
【详解】对于A,圆的一般方程化简为圆的标准方程为,所以圆的半径为2,故A正确;
对于B,设,化为,可知直线与圆有交点,
所以圆心到直线的距离,得,所以的最大值为21,故B错误;
对于C,设,即,直线与圆有交点,
所以圆心到直线的距离,得或,所以的取值范围为,故C正确;
对于D,的几何意义为坐标原点到圆上任意一点的距离,
圆心到坐标原点的距离为=,故的最小值为,故D正确.
故选:ACD
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.
12. 已知椭圆C:,过点的直线交椭圆C于A,B两点,若P为的中点,则直线AB的方程为____.
【答案】
【解析】
【分析】先由点差法求解直线AB的斜率,再由点斜式方程求解即可.
【详解】设点A(x1,y1),B(x2,y2),由中点坐标公式可得,所以.
由两式作差得+=0,整理得-,
即·=,所以,
因此直线的方程为,即.
故答案为:.
13. 已知 若三向量共面,则实数____.
【答案】3
【解析】
【分析】由空间向量共面定理,待定系数求解即可.
【详解】因为三向量共面,故存在实数,使得,
所以
则
解得.
故答案为:3.
14. 已知双曲线的上、下焦点分别为,,两条渐近线的夹角的正切值为,且点在双曲线上,则的面积为____.
【答案】
【解析】
【分析】借助渐近线定义结合二倍角公式计算可得,结合点坐标计算可得双曲线方程,再利用三角形面积公式计算即可得.
【详解】由题意可知双曲线的渐近线方程为,
设其中一条渐近线的倾斜角为,
因为两条渐近线的夹角的正切值为,则,
即,解得或,
由,故,故,
则,即,
则,即,
代入,得,解得,故,,
故.
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. 如图,在空间直角坐标系中,正方体的棱长为1,是线段上靠近点A1的四等分点,F1在棱C1D1上,且.
(1)求向量的坐标;
(2)求在上的投影向量的坐标.
【答案】(1).
(2)
【解析】
【分析】(1)利用空间向量的坐标表示求解即可;
(2)利用投影向量公式即可求解.
【小问1详解】
由题意可得,,
故.
【小问2详解】
由(1)可知,
所以,.
所以在上的投影向量的坐标为.
16. 已知是双曲线C:(a>0,b>0)的左、右焦点,圆与双曲线C的一条渐近线切于点P,过的直线l与C交于A,B两个不同的点.若双曲线C的离心率,求:
(1)的长;
(2)当A,B都在双曲线C的左支上时,直线l的斜率的取值范围.
【答案】(1).
(2)
【解析】
【分析】(1)应用相切得出,再结合及余弦定理计算求解;
(2)联立方程组结合韦达定理及判别式计算求解.
【小问1详解】
设双曲线C:(a>0,b>0)的一条渐近线方程为,即,
则点到直线的距离为.
因为以为圆心的圆与l相切于点P,所以.
因为,即=,所以.又,即,所以
如图,在中,,
在中,|
所以.
【小问2详解】
当直线l的斜率存在时,设直线l的方程为,
设点,联立
可得.
因为直线l与双曲线C交于左支的两点,
所以,
解得或,
故直线l的斜率的取值范围为.
17. 如图,在直三棱柱中,,为棱上靠近点的四等分点,,.
(1)证明: .
(2)求平面与平面所成角的余弦值.
【答案】(1)证明见解析;
(2)
【解析】
【分析】(1)利用线面垂直的判定定理得出平面,再应用线面垂直的性质推理作答.
(2)根据给定的几何体建立空间直角坐标系,再求出平面的一个法向量和平面的一个法向量,利用空间向量求解二面角的余弦.
【小问1详解】
在直三棱柱中,平面平面,
则,又平面,
因此平面平面,所以.
【小问2详解】
由题意,平面,分别以所在直线为轴,轴,轴,建立空间直角坐标系,
因为为棱上靠近点的四等分点,,
则,,
设平面的一个法向量为,
则,
令,得,平面的一个法向量为,
平面与平面所成角为,
,
所以平面与平面所成角的余弦值为.
18. 已知椭圆C: 的左、右焦点分别为、,离心率为,过点且斜率不为0的直线l交椭圆C于A,B两点,当点到直线l的距离取最大值时, .
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)若,求的面积.
【答案】(1)
(2)
【解析】
【分析】(1)分析可知,结合离心率求得,,即可得方程;
(2)设,,直线的方程为,将直线与椭圆方程联立消去,求出,再由可得求出,由即可求解.
【小问1详解】
设椭圆C的半焦距为c,
当点到直线l的距离取最大值时,则轴,此时,
又椭圆C的离心率,则,即,
解得,,所以椭圆C的标准方程为.
【小问2详解】
由(1)可知:,即,
可知直线l与椭圆必相交,且直线l的斜率不为0,
设直线的方程为,,,
联立方程,消去x得,
则,,
又因为,且,
则,结合可得,
代入可得,解得,即,
则,
所以的面积.
19. 已知抛物线的焦点F到其准线的距离为4.
(1)求抛物线C的标准方程.
(2)设点是抛物线C上一点,则过点M的切线的斜率.若过焦点F的直线l与抛物线C交于两点,且抛物线C在A,B两点处的切线分别交x轴于P,Q两点.
①求(用表示);
②求的取值范围.
【答案】(1)
(2)①;②.
【解析】
【分析】(1)由题可得。从而得到抛物线方程;
(2)由题可设直线方程为,与抛物线方程,结合韦达定理可得,,
①直线的方程为,则,利用两点间的距离公式可得;
②由①同理可得,化简即可求解.
【小问1详解】
因为抛物线的焦点到其准线的距离为4,所以,故抛物线的标准方程为
【小问2详解】
由已知可判断直线l的斜率存在,
设斜率为,因为,所以.
由消去y得,所以,.
①由已知可得直线的斜率为,则直线的方程为.
令,解得,所以,从而.
②由①同理可得
所以,
因为,所以的取值范围,
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高二数学试题
(120分钟 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. 已知点在以、分别为左、右焦点的双曲线上,若,则( )
A. 6 B. 10 C. 2 D. 6或10
2. 已知平面的一个法向量为,点在平面内,则点到平面的距离为( )
A. 1 B. C. 2 D.
3. 已知p:直线与直线平行,q:,则q是p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
4. 在正方体中,E是棱AD上一点, ,F是棱上一点,,则异面直线与BF所成角的余弦值为( )
A. B.
C. D.
5. 如图,在直三棱柱中,,为棱的中点,直三棱柱的各顶点在同一球面上,且球的表面积为,则异面直线和所成的角的余弦值为( )
A. B.
C. D.
6. 在手工课上,王老师带领同学们一起制作了一个近似鸟巢的金属模型(如图),其俯视图可近似看成是两个大小不同,扁平程度相同的椭圆.已知大椭圆的长轴长为50 cm,短轴长为48 cm,小椭圆的短轴长为16 cm,则小椭圆的长轴长为( )
A. cm B. cm C. cm D. cm
7. 已知抛物线上任意一点到焦点F的距离比到y轴的距离大1,过点F且斜率存在的直线交抛物线C于A,B两点,O为坐标原点,直线,分别与直线相交于不同的M,N两点,则=( )
A. B. C. D.
8. 已知双曲线C:的两条渐近线均与圆相切,则双曲线C的离心率为( )
A. B. 2 C. 3 D. 4
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. 下列命题正确的是( )
A. 若是平面的一个法向量,是直线上不同的两点,则的充要条件是
B. 若对空间中任意一点O和不共线的三点A,B,C,有=++,则P,A,B,C四点共面
C. 已知是空间的一个基底,若,则也是空间的一个基底
D. 若直线l的一个方向向量为,平面α的一个法向量为,则直线
10. 已知双曲线C:,若圆与双曲线C的渐近线相切,则( )
A. 双曲线C的渐近线方程为x±y=0
B. 双曲线C的实轴长为6
C. 双曲线C的离心率e=
D. 过双曲线C的右焦点的直线与圆M交于A,B两点,则弦长|AB|=2
11. 已知实数,满足,则下列结论正确的是( )
A. 圆的半径为2
B. 的最大值为14
C. 的取值范围为
D. 的最小值为
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.
12. 已知椭圆C:,过点的直线交椭圆C于A,B两点,若P为的中点,则直线AB的方程为____.
13. 已知 若三向量共面,则实数____.
14. 已知双曲线的上、下焦点分别为,,两条渐近线的夹角的正切值为,且点在双曲线上,则的面积为____.
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. 如图,在空间直角坐标系中,正方体的棱长为1,是线段上靠近点A1的四等分点,F1在棱C1D1上,且.
(1)求向量的坐标;
(2)求在上的投影向量的坐标.
16. 已知是双曲线C:(a>0,b>0)的左、右焦点,圆与双曲线C的一条渐近线切于点P,过的直线l与C交于A,B两个不同的点.若双曲线C的离心率,求:
(1)的长;
(2)当A,B都在双曲线C的左支上时,直线l的斜率的取值范围.
17. 如图,在直三棱柱中,,为棱上靠近点的四等分点,,.
(1)证明: .
(2)求平面与平面所成角的余弦值.
18. 已知椭圆C: 的左、右焦点分别为、,离心率为,过点且斜率不为0的直线l交椭圆C于A,B两点,当点到直线l的距离取最大值时, .
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)若,求的面积.
19. 已知抛物线的焦点F到其准线的距离为4.
(1)求抛物线C的标准方程.
(2)设点是抛物线C上一点,则过点M的切线的斜率.若过焦点F的直线l与抛物线C交于两点,且抛物线C在A,B两点处的切线分别交x轴于P,Q两点.
①求(用表示);
②求的取值范围.
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