内容正文:
高二数学试卷
命题人:殷殷宇 审核人:钱婧玥
(本试卷满分150分,考试时间120分钟)
一、单选题(共8题,每题5分,总计40分,在每小题给出的选项中,只有1项符合题意)
1. 椭圆的焦距为( )
A. B. C. 6 D.
【答案】D
【解析】
【分析】由椭圆方程确定,即可求解.
【详解】由椭圆方程得,则,所以,
所以该椭圆焦距为.
故选:D
2. 已知向量与共线,则( )
A. 3 B. 9 C. -3 D. -9
【答案】A
【解析】
【分析】根据空间向量共线求得,进而得到.
【详解】因为共线,所以,所以,,所以.
故选:A
3. 已知地球运行的轨道是椭圆,且太阳在这个椭圆的一个焦点上,若地球到太阳的最大和最小距离分别为,,则这个椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】根据椭圆的性质求椭圆参数,应用离心率公式求解.
【详解】设该椭圆的长轴长为,焦距为,
则由题意得,,
得,
则这个椭圆的离心率.
故选:A
4. 已知,则( )
A. 12 B. C. 8 D.
【答案】B
【解析】
【分析】利用空间向量数量积的运算律以及模长的坐标运算即可得出结果.
【详解】因为,
所以,,
则,所以,
故选:B
5. 双曲线的左、右焦点,是双曲线上一点,且.则的面积为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】由双曲线的定义结合,解得,又,可求的面积.
【详解】因为双曲线的左、右焦点,是双曲线上一点,
由,又有,所以.
由,为等腰三角形,则底边上的高,
.
故选:B
6. 如图,在三棱锥中,.若点分别在棱上,且,则( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】利用空间向量的基本定理及利用向量的加法表示出即可求解.
【详解】由,
得,
所以,
故选:C.
7. 圆与圆的位置关系为( )
A. 内含 B. 内切 C. 相交 D. 外切
【答案】B
【解析】
【分析】根据圆心距与半径和、差的关系判断即可得解.
【详解】圆,即,故,半径,
圆,即,故,半径,
由,故两圆内切.
故选:B.
8. 已知圆.若为直线上的动点,是圆上的动点,定点,则的最小值( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】求出点关于直线的对称点的坐标,进而可得,由此即可得解.
【详解】设点关于直线的对称点为,
则,解得,所以,
则,
当且仅当、、、四点共线(点在、两点之间)时,取等号,
所以的最小值为.
故选:C.
【点睛】结论点睛:若点是半径为的圆外的一点,则点到圆的上一点的距离的取值范围是.
二、多选题(共3题,每题6分,总计18分,在每小题给出的选项中,有多项符合要求,按选对个数计分,有选错的0分)
9. 下列说法错误的是( )
A. 直线必过定点
B. 直线在轴上的截距为1
C. 直线的倾斜角为
D. 过点,且在两坐标轴的截距相等的直线方程为
【答案】BD
【解析】
【分析】计算直线定点得到A正确,计算截距为得到B错误,计算倾斜角得到C正确,举反例得到D错误,得到答案.
【详解】对选项A:直线必过定点,正确;
对选项B:取得到,故在轴上的截距为,错误;
对选项C:直线的斜率为,,
故,正确;
对选项D:过点,且与坐标轴截距相等,错误;
故选:BD
10. 如图,在正方体中,,为正方形的中心,为棱的中点,点在线段上(不包含端点)运动,点在正方形内(包括边界)运动,且平面,下列说法正确的有( )
A. 与一定异面 B. 的最小值为
C. 三棱锥体积的最小值为 D. 与不可能垂直
【答案】BC
【解析】
【分析】取为的中点,结合中位线的性质可判断A选项;将、延展为同一个平面,可知当、、三点共线时,取最小值,结合平面几何相关知识可判断B选项;取、的中点、,求出点的轨迹为线段,可得出面积的最小值,结合锥体的体积公式可判断C选项;取为的中点,利用等腰三角形的几何性质可判断D选项.
【详解】对于A选项,连接、、,则为的中点,
当为的中点时,由于四边形为正方形,则也为的中点,
此时,,A错;
对于B选项,易知是边长为的等边三角形,是等腰直角三角形,
且,
将、延展为同一个平面,如下图所示:
当、、三点共线时,取最小值,
在和中,,,,
所以,,所以,,
因为,,则为的中点,且,
则,,
所以,的最小值为,B对;
对于C选项,分别取、的中点、,连接、、、,
因为,,、分别为、的中点,则且,
所以,四边形为平行四边形,所以,且,
又因为,,则且,
所以,四边形为平行四边形,所以,,
因为平面,平面,所以,平面,
因为,,则四边形为平行四边形,所以,,
因为、分别为、的中点,所以,,所以,,
因为平面,平面,所以,平面,
因为,、平面,故平面平面,
当点时,平面,则平面,
所以,点的轨迹为线段,
当点与点重合时,点到直线的距离取最小值,
此时,的面积取最小值,且最小值为,
则,即三棱锥体积的最小值为,C对;
对于D选项,因为,同理可得,即,
当点为线段的中点时,,
又因为,此时,,D错.
故选:BC.
【点睛】思路点睛:(1)计算多面体或旋转体的表面上折线段的最值问题时,一般采用转化的方法进行,即将侧面展开化为平面图形,即“化折为直”或“化曲为直”来解决,要熟练掌握多面体与旋转体的侧面展开图的形状;
(2)对于几何体内部折线段长的最值,可采用转化法,转化为两点间的距离,结合勾股定理求解.
11. 已知圆,点为直线上一动点,过点向圆引两条切线,切点分别为,则下列说法正确的是( )
A. 若为圆上任意一点,则的最小值为
B. 四边形的面积的最小值为4
C. 当点在原点处时,直线的方程为
D. 直线过定点
【答案】ABD
【解析】
【分析】根据圆心到直线的距离结合数形结合思想可判断A;把四边形的面积的最小值转化为最小,结合数形结合思想即可判断B;求出以为直径的圆的方程,直线的方程即为以为直径的圆与圆的公共弦,利用公共弦方程的求法即可判断C;设,根据C选项的思路求出直线的方程,然后再根据分离参数法求出定点可判断D.
【详解】圆的圆心为,半径,圆心到直线的距离为.
对于,故A正确;
对于B,四边形的面积
,要求四边形的面积的最小值,只需最小,
又,所以,故B正确;
对于C,当点在原点时,,的中点坐标为
所以以为直径的圆的方程为,即,
与相减,可得直线的方程为,故C错误;
对于D,因为点为直线上一动点,所以可设,
,的中点坐标为
所以以为直径的圆的方程为,
即,与相减,
可得直线的方程为,即,
由解得,所以直线过定点,故D正确.
故选:ABD
三、填空题(共3题,每题5分,总计15分,只要求直接写出结果,不必写出计算和推理过程)
12. 已知点到直线的距离为2,则m的值为________.
【答案】或
【解析】
【分析】由点到直线的距离公式可得.
【详解】点到直线的距离为,所以.
解得,或.
故答案为:或.
13. 两条异面直线所成角为,在直线上分别取点和点,使,.已知,,,则________.
【答案】或
【解析】
【分析】作且,根据异面直线所成角定义可知或;利用线面垂直的判定和性质可证得;利用余弦定理可求得,再根据勾股定理求得结果.
【详解】设平面,平面,,
在平面内作且,连接,
,,四边形为平行四边形,
异面直线所成角即为或其补角,;
,即,又,;
,即,,平面,
平面,又平面,;
若,则,
;
若,则,
;
综上所述:或.
故答案为:或.
14. 已知,则的取值范围是________.
【答案】
【解析】
【分析】将看成是平面直角坐标系中点与点连线的斜率,然后根据的范围求出斜率的范围,进而得出结果.
【详解】表示平面直角坐标系中点与点连线的斜率,
其中点在直线的的部分上,点在线段上,
取点,点的坐标为时,直线的斜率为,
当时,直线的斜率小于0且趋近于0,
所以的取值范围是.
故答案为:.
四、解答题(共5题,共计77分.评分要求为:解答题应写出文字说明、证明过程或演算步骤)
15. 求下列直线方程:
(1)已知直线经过直线和的交点,且到的距离为,求直线的方程;
(2)求与直线平行且到距离为的直线方程.
【答案】(1)或;
(2)或.
【解析】
【分析】(1)先求两直线的交点,再分斜率存在与不存在两种情况设直线方程,利用点到直线距离公式求解即可;
(2)设平行直线方程,利用两平行直线距离公式列方程求参数,即可得所求直线方程.
【小问1详解】
由题意,联立,解得,所以两直线的交点为,
当直线的斜率存在时,设的方程为,即,
则点到直线的距离为,解得,
所以直线的方程为;
当直线的斜率不存在时,直线的方程为,
点到直线的距离为,成立;
综上所述,直线的方程为或.
【小问2详解】
因为所求直线与直线平行,
所以设所求直线为,
又所求直线到直线的距离为,
所以,解得或,
所以所求直线方程为或.
16. 如图,在平行六面体中,,,.
(1)求的长;
(2)求证:直线平面.
【答案】(1)
(2)证明:由,
所以,
所以,即,
又,
所以,
所以,即,
又,,平面,
所以直线平面.
【解析】
【分析】(1)以,,为空间向量的基底,利用基底表示向量,即可得;
(2)利用基底法表示向量,再根据向量位置关系证明线面垂直.
【小问1详解】
以,,为空间向量的基底,
则,
则;
【小问2详解】
略
17. 已知点,动点C到点B的距离是C到点A距离的2倍,记动点C的轨迹为曲线E.
(1)求曲线E的方程;
(2)若直线与曲线E交于M,N两点.求的值;
(3)过点作曲线E的两条切线,设交函数图象于Q,R两点,判断直线QR与曲线E的位置关系并证明.
【答案】(1)
(2)
(3)
直线QR与曲线E相切,证明如下:
若过点的切线的斜率不存在,则其方程为,到圆心的距离为,不合题意;
所以切线的斜率存在,设切线的斜率为,则其方程为,
即.
所以,化简得.
解得:.
所以过点的切线的方程为:.
联立解得或,
联立解得或,
所以直线的方程为,
即.
圆心到直线的距离为:
所以直线QR与曲线相切.
【解析】
【分析】(1)设,根据两点距离公式得到方程,化简即可;
(2)先求出圆心到直线的距离,再利用几何法求出弦长;
(3)讨论切线的斜率是否存在,当斜率存在时,设切线的斜率为,写出点斜式方程,化成一般方程,根据圆心到切线的距离等于半径,求出的值,得到切线的方程.再求得与的交点Q,R,得到直线QR的方程,根据直线与圆的位置关系即可判断.
【小问1详解】
(1)由题意得,所以.
设,因为点,
所以,
化简得.
所以曲线的方程为.
【小问2详解】
由(1)知,曲线是圆心为,半径的圆,
所以圆心到直线的距离为:,
所以.
【小问3详解】
略
18. 如图,在三棱锥中,平面平面,,.
(1)证明:.
(2)若点,,,都在半径为的球的表面上.
(ⅰ)求;
(ⅱ)求平面与平面夹角的余弦值.
【答案】(1)
因为平面平面,,平面,
平面平面,所以平面,
又因为平面,所以.
故.
(2)(ⅰ);(ⅱ).
【解析】
【分析】(1)先利用线面垂直证明平面,从而可求解;
(2)(ⅰ)建立空间直角坐标系,设出球心,再结合可得球心坐标,从而可求得点坐标;(ⅱ)利用面面角的向量法即可求解.
【小问1详解】
略
【小问2详解】
如图,以为坐标原点,以,所在直线分别为,轴,
过点在平面内作的垂线为轴,建立空间直角坐标系,
则,,,
(ⅰ)设,由,
得,
解得,,所以,
设不同时为零,由,,
得且,
解得,,所以,则.
(ⅱ)由(ⅰ)可得,,.
设平面的一个法向量为,
则,即
取,得.
设平面的一个法向量为,
则,即
取,得.
设平面与平面的夹角为,
则,
即平面与平面夹角的余弦值为.
19. 已知椭圆E长轴长为,离心率为,椭圆E的左焦点为,过的直线l交E于A,B两点,过F与l垂直的直线交E于C,D两点,其中B,D在x轴上方,M,N分别为AB和CD中点.
(1)求椭圆E的方程;
(2)证明:直线MN过定点;
(3)设G为直线AC与直线BD的交点,求面积的最小值.
【答案】(1)
(2)
由(1)知.
由B,D在x轴上方,知直线的斜率存在,且不为零.
设直线,与椭圆恒有两个交点.
则由,得.
由韦达定理得
.
所以,
所以的中点.
由,知直线的斜率,所以其方程为:.
所以,以代替可得的中点,即.
所以
所以当时,直线的方程为:,
化简得.所以直线过定点.
当时,,直线过定点;
当时,,直线过定点.
综上所述,直线过定点.
(3)
【解析】
【分析】(1)设椭圆的方程为:,根据题意求得的值,即可得椭圆的方程;
(2)设直线,与椭圆方程联立,利用韦达定理求得点的坐标,根据垂直时的斜率关系,得点的坐标,求出直线的方程,即可得到直线MN所过定点;
(3)利用中点,求得面积等于,用分别表示,可将面积表示成关于的函数,利用二次函数的最值及不等式的性质可求得面积的最小值.
【小问1详解】
设椭圆的方程为:,
则,解得:.
所以椭圆的方程为:.
【小问2详解】
略
【小问3详解】
因为分别为和中点.
所以
.
由(2)知,;
以代替得.
所以
.
所以,当,即时,取得最大值,此时取得最小值.
故面积的最小值为.
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高二数学试卷
命题人:殷殷宇 审核人:钱婧玥
(本试卷满分150分,考试时间120分钟)
一、单选题(共8题,每题5分,总计40分,在每小题给出的选项中,只有1项符合题意)
1. 椭圆的焦距为( )
A. B. C. 6 D.
2. 已知向量与共线,则( )
A. 3 B. 9 C. -3 D. -9
3. 已知地球运行的轨道是椭圆,且太阳在这个椭圆的一个焦点上,若地球到太阳的最大和最小距离分别为,,则这个椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
4. 已知,则( )
A. 12 B. C. 8 D.
5. 双曲线的左、右焦点,是双曲线上一点,且.则的面积为( )
A. B. C. D.
6. 如图,在三棱锥中,.若点分别在棱上,且,则( )
A. B.
C. D.
7. 圆与圆的位置关系为( )
A. 内含 B. 内切 C. 相交 D. 外切
8. 已知圆.若为直线上的动点,是圆上的动点,定点,则的最小值( )
A. B. C. D.
二、多选题(共3题,每题6分,总计18分,在每小题给出的选项中,有多项符合要求,按选对个数计分,有选错的0分)
9. 下列说法错误的是( )
A. 直线必过定点
B. 直线在轴上的截距为1
C. 直线的倾斜角为
D. 过点,且在两坐标轴的截距相等的直线方程为
10. 如图,在正方体中,,为正方形的中心,为棱的中点,点在线段上(不包含端点)运动,点在正方形内(包括边界)运动,且平面,下列说法正确的有( )
A. 与一定异面 B. 的最小值为
C. 三棱锥体积的最小值为 D. 与不可能垂直
11. 已知圆,点为直线上一动点,过点向圆引两条切线,切点分别为,则下列说法正确的是( )
A. 若为圆上任意一点,则的最小值为
B. 四边形的面积的最小值为4
C. 当点在原点处时,直线的方程为
D. 直线过定点
三、填空题(共3题,每题5分,总计15分,只要求直接写出结果,不必写出计算和推理过程)
12. 已知点到直线的距离为2,则m的值为________.
13. 两条异面直线所成角为,在直线上分别取点和点,使,.已知,,,则________.
14. 已知,则的取值范围是________.
四、解答题(共5题,共计77分.评分要求为:解答题应写出文字说明、证明过程或演算步骤)
15. 求下列直线方程:
(1)已知直线经过直线和的交点,且到的距离为,求直线的方程;
(2)求与直线平行且到距离为的直线方程.
16. 如图,在平行六面体中,,,.
(1)求的长;
(2)求证:直线平面.
17. 已知点,动点C到点B的距离是C到点A距离的2倍,记动点C的轨迹为曲线E.
(1)求曲线E的方程;
(2)若直线与曲线E交于M,N两点.求的值;
(3)过点作曲线E的两条切线,设交函数图象于Q,R两点,判断直线QR与曲线E的位置关系并证明.
18. 如图,在三棱锥中,平面平面,,.
(1)证明:.
(2)若点,,,都在半径为的球的表面上.
(ⅰ)求;
(ⅱ)求平面与平面夹角的余弦值.
19. 已知椭圆E长轴长为,离心率为,椭圆E的左焦点为,过的直线l交E于A,B两点,过F与l垂直的直线交E于C,D两点,其中B,D在x轴上方,M,N分别为AB和CD中点.
(1)求椭圆E的方程;
(2)证明:直线MN过定点;
(3)设G为直线AC与直线BD的交点,求面积的最小值.
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