内容正文:
颐华学校2024级高二上学期第二次大练习考试试卷
数学
满分:150分 时量:120分钟
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,直线,则直线的倾斜角为( )
A. B. C. D.
2. 如图,平行六面体中,AC与BD交于点M,设,,,则( )
A. B. C. D.
3. 下列求导运算正确的是( )
A. B.
C. D.
4. 已知等比数列中,公比,若,则( )
A. 有最小值 B. 有最小值12
C. 有最大值 D. 有最大值12
5. 已知点,,点P是圆上任意一点,则面积的最小值为( )
A. 2 B. 1 C. D.
6. 在平面直角坐标系xOy中,双曲线的中心在坐标原点,焦点在y轴上,一条渐近线的方程为,则它的离心率为( )
A. B. C. D.
7. 已知为等差数列的前项和,,,则的最小值为( )
A. B. C. D.
8. 如图,在棱长为1的正方体中,分别为,的中点,为线段上的点,且,过的平面交于点,则直线到平面的距离为( )
A. B. C. D.
二、多选题:本大题共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. 已知数列的前项和为,,,则( )
A. B. C. D.
10. 已知抛物线:的焦点到准线的距离是4,直线过它的焦点且与交于,两点,为弦的中点,则下列说法正确的是( )
A. 抛物线的焦点坐标是
B.
C. 若,则
D. 若以为圆心的圆与的准线相切,则是该圆的一条直径
11. 如图,直三棱柱为等腰直角三角形,,且分别是的中点,分别是上的两个动点,则( )
A. 与一定是异面直线 B. 三棱锥的体积为定值
C. 直线与所成角为 D. 若为中点,则四棱锥的外接球体积为
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分
12. 若,,为空间中两两夹角为的单位向量,,,则________.
13. 已知为坐标原点,点,圆,点为圆上的一动点,则的最小值为__________.
14. 已知椭圆E:,的右焦点为,过点F的直线交椭圆E于A、B两点.若AB的中点坐标为,则E的方程为__________.
四、解答题:本大题共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.
(1)求曲线在点处的切线方程
(2)若曲线在点处的切线方程与曲线也相切,求的值.
16. 已知圆C和直线,若圆C的圆心为(0,0),且圆C经过直线和的交点.
(1)求圆C的标准方程;
(2)过定点(1,2)的直线l与圆C交于M,N两点,且,求直线l的方程.
17. 已知数列满足,且,在数列中,,点在函数的图象上.
(1)求和的通项公式;
(2)设,求数列的前项和.
18. 如图,在四棱锥中,侧棱底面,底面是正方形,且分别在棱上,平面.
(1)若是的中点,求与平面所成角的余弦值;
(2)若,求平面与平面的夹角的余弦值.
19. 设,向量分别为平面直角坐标内x,y轴正方向上的单位向量,若向量,且.
(1)求点的轨迹C的方程;
(2)设椭圆,曲线C的切线交椭圆E于A、B两点,试证:的面积为定值.
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颐华学校2024级高二上学期第二次大练习考试试卷
数学
满分:150分 时量:120分钟
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,直线,则直线的倾斜角为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】根据题意结合垂直关系可得直线的斜率,进而可得倾斜角.
【详解】由直线,则其斜率,
设直线的倾斜角为,则有,故,
由,故.
故选:D.
2. 如图,平行六面体中,AC与BD交于点M,设,,,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】利用空间向量的加法、减法法则化简可得结果.
【详解】.
故选:D.
3. 下列求导运算正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】根据基本初等函数的导数公式及导数的运算法则计算可得.
【详解】解:对于A:,故A错误;
对于B:,故B正确;
对于C:,故C错误;
对于D:,故D错误;
故选:B.
4. 已知等比数列中,公比,若,则( )
A. 有最小值 B. 有最小值12
C. 有最大值 D. 有最大值12
【答案】B
【解析】
【分析】由结合基本不等式可以求出最小值,又可以趋向正无穷大,则无最大值,即可求解.
【详解】因为公比,,则,
当且仅当即时取等,故可知的最小值为12,
又可以趋向正无穷大,则可以趋向正无穷大,即无最大值.
故选:B.
5. 已知点,,点P是圆上任意一点,则面积的最小值为( )
A. 2 B. 1 C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】求出直线的方程,利用点到直线的距离,结合圆的性质求出点到直线距离的最小值即可求得面积最小值.
【详解】根据,则直线的方程为,即,
又由,则圆心为,
则,
所以点到直线的最小值,
.
故选:C
6. 在平面直角坐标系xOy中,双曲线的中心在坐标原点,焦点在y轴上,一条渐近线的方程为,则它的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】根据题意,得到,结合,即可求解.
【详解】因为双曲线的中心在坐标原点,焦点在y轴上,一条渐近线的方程为,
可得,即,所以双曲线的离心率为.
故选:B.
7. 已知为等差数列的前项和,,,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】设的公差为,根据题意列出方程组,求得,得到和,进而求得答案.
【详解】设的公差为,因为,,
可得 ,解得,所以,
可得,
所以当时,取得最小值.
故选:D.
8. 如图,在棱长为1的正方体中,分别为,的中点,为线段上的点,且,过的平面交于点,则直线到平面的距离为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】建立空间直角坐标系,求出平面的法向量,把线面距转化为点面距,利用点面距的公式可得答案.
【详解】以点D为坐标原点,直线分别为x轴、y轴、z轴建
立空间直角坐标系,如图所示.
则,
,
,则.
又平面平面平面EFGH.
到平面EFGH的距离,即为点到平面EFGH的距离.
设平面的法向量为,则即
令,则,
又点到平面EFGH的距离,
∴直线到平面EFGH的距离为.
故选:A
二、多选题:本大题共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. 已知数列的前项和为,,,则( )
A. B. C. D.
【答案】AC
【解析】
【分析】根据递推公式列出数列的前几项,即可得到数列是以为周期3的周期数列,根据周期性计算可得.
【详解】由,,可得
,故A正确;B错误;
对于C,由上可知,数列是以3为周期的周期数列,
则,故C正确;
对于D,,故D错误.
故选:AC.
10. 已知抛物线:的焦点到准线的距离是4,直线过它的焦点且与交于,两点,为弦的中点,则下列说法正确的是( )
A. 抛物线的焦点坐标是
B.
C. 若,则
D. 若以为圆心的圆与的准线相切,则是该圆的一条直径
【答案】ABD
【解析】
【分析】对选项A,根据题意得到,即可判断A正确,对选项B,分别对直线斜率存在和不存在进行讨论,即可判断B正确,对选项C,根据焦点弦的公式即可判断C错误,对选项D,首先过分别向准线作垂线,垂足为,再结合抛物线的概念即可判断D正确.
【详解】对选项A,抛物线:的焦点到准线的距离是4,
所以,,故A正确.
对选项B,当直线的斜率不存在时,,所以,
当直线的斜率存在时,设,
得:,所以.
故B正确.
对选项C,,故C错误.
对选项D,如图所示:
过分别向准线作垂线,垂足为,
因为,
所以,
即:以为直径的圆与的准线相切,故D正确.
故选:ABD
11. 如图,直三棱柱为等腰直角三角形,,且分别是的中点,分别是上的两个动点,则( )
A. 与一定是异面直线 B. 三棱锥的体积为定值
C. 直线与所成角为 D. 若为中点,则四棱锥的外接球体积为
【答案】BCD
【解析】
【分析】当特殊情况与重合有与相交且共面,可判断A不正确;根据线面垂直、面面垂直判定可证面面,可知、到面的距离,可求,可判定B正确;根据线面垂直的判定及性质即可确定与所成角,可判断C正确;由面面垂直、勾股、矩形性质等确定外接球半径,进而求体积,可判定D正确.
【详解】对于A中,当与重合时,与相交且共面,所以A错误;
对于B中,由,且,则面,
又由面,面面,所以面面,
因为,且到面的距离为,
所以,所以B正确;
对于C中,由,,,所以面,
又由,可得面,因为面,所以,
所以C正确;
对于D中,由面面,可得面面,
则到面的距离为,
又由为中点,若交点为,为中点,连接,则,故,由矩形的性质知,
令四棱锥的外接球半径为,则,所以四棱锥的外接球体积为,所以D正确.
故选:BCD.
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分
12. 若,,为空间中两两夹角为的单位向量,,,则________.
【答案】
【解析】
【分析】根据数量积的定义以及数量积的运算性质直接计算即可.
【详解】由题意得,,,
则.
故答案为:
13. 已知为坐标原点,点,圆,点为圆上的一动点,则的最小值为__________.
【答案】##
【解析】
【分析】求出当位于第一象限且与圆相切时的大小进而即可得的最小值.
【详解】圆的标准方程为,圆心为,半径为(如图).
由图可知,当与圆相切,且位于第一象限时最小,
此时,即,所以,
故的最小值为.
故答案为:.
14. 已知椭圆E:,的右焦点为,过点F的直线交椭圆E于A、B两点.若AB的中点坐标为,则E的方程为__________.
【答案】
【解析】
【分析】设,,采用“点差法”,得,再根据直线过点,和AB的中点坐标,得,结合椭圆中a,b,c的关系,可求得,,即可得E的方程.
【详解】已知,设,,则①,②,
已知AB的中点坐标为,,
①-②得,
∴,
∵,∴,即,
又,
∴,,即E的方程为.
【点睛】本题考查了求椭圆的标准方程,考查了弦的中点有关问题;在中点弦或弦的中点问题中,常采用“点差法”和中点坐标公式、斜率的计算公式求解.
四、解答题:本大题共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.
(1)求曲线在点处的切线方程
(2)若曲线在点处的切线方程与曲线也相切,求的值.
【答案】(1)
(2)
【解析】
【分析】(1)根据导数的几何意义即可求解切线方程;
(2)先求出曲线在点处的切线,然后设该切线与曲线的切点,利用导数的几何意义和题干已知条件列出方程即可求解.
【小问1详解】
,则,
则函数在点处的切线为,即.
【小问2详解】
,
在点处的切线与曲线也相切,
设切线与曲线的切点为,则,
故切线为,即,
即,解得.
16. 已知圆C和直线,若圆C的圆心为(0,0),且圆C经过直线和的交点.
(1)求圆C的标准方程;
(2)过定点(1,2)的直线l与圆C交于M,N两点,且,求直线l的方程.
【答案】(1)
(2)或.
【解析】
【分析】(1)根据题意联立直线和的直线方程,求得交点,进而求得半径,即可得解;
(2)根据题意,结合垂径定理求得圆心到直线的距离,讨论直线l的斜率不存在和存在两种情况进行讨论,即可得解.
【小问1详解】
首先由可得,
所以直线和相交于点,
所以圆C的半径,
所以圆C的标准方程为.
【小问2详解】
当直线l的斜率不存在时,方程为,代入圆C方程为可得,
此时,符合题意,
当直线l的斜率存在时,设直线方程为,
根据题意圆心到直线的距离为,
所以,解得,此时直线方程为,
所以直线l的方程为或.
17. 已知数列满足,且,在数列中,,点在函数的图象上.
(1)求和的通项公式;
(2)设,求数列的前项和.
【答案】(1)
(2)
【解析】
【分析】(1)根据数列的递推式采用两式相减的方法可得,再结合等比数列定义即可得的通项公式,由点在函数的图象上,可得,结合等差数列定义可得的通项公式;
(2)由题意可得,结合等比数列与等差数列求和公式分组计算即可得解.
【小问1详解】
因为,
所以当时,,
所以,
所以,所以,
当时,由题设条件得,解得,故,
所以是首项为2,公比为2的等比数列,所以,
因为点在函数的图象上,所以,即,
又,所以是首项为2,公差为2的等差数列,所以;
【小问2详解】
,所以
.
18. 如图,在四棱锥中,侧棱底面,底面是正方形,且分别在棱上,平面.
(1)若是的中点,求与平面所成角的余弦值;
(2)若,求平面与平面的夹角的余弦值.
【答案】(1)
(2).
【解析】
【分析】(1)建立空间直角坐标系,利用线面角的向量坐标公式计算即可;
(2)分别求出平面与平面的法向量,再利用面面角的向量坐标公式计算即可.
【小问1详解】
由题意:底面是正方形;连接交于点,连接;
因为平面,平面平面平面,
所以;又是中点,故是中点;
以为原点,分别为轴正方向建立空间直角坐标系;
不妨设,则.
因是的中点,则;
故;
设平面的法向量为,
则,故可取;
记与平面所成角为,
则,
因,故.
故与平面所成角的余弦值为.
【小问2详解】
由(1)可知,故,
,又平面,
故平面,即平面的法向量可取为,
而平面的法向量,
记平面与平面的夹角为,
则,
故平面与平面的夹角的余弦值为.
19. 设,向量分别为平面直角坐标内x,y轴正方向上的单位向量,若向量,且.
(1)求点的轨迹C的方程;
(2)设椭圆,曲线C的切线交椭圆E于A、B两点,试证:的面积为定值.
【答案】(1)
(2)
如上图,由题意,直线是曲线:的切线,
∴由可得:,
则,化简得:.
由题意,直线交椭圆:于、两点,
∴由可得:,
设、,则,,
∴,
又∵,∴.
且由知,
∴.
又∵中边上的高即为点到直线的距离,
∴由点到直线距离公式得,又∵,
∴,
即的面积为定值.
【解析】
【分析】(1)利用平面向量的模的几何意义、椭圆的定义、椭圆的标准方程运算即可得解.
(2)利用直线与椭圆的位置关系、点到的直线距离公式、三角形面积公式运算即可得解.
【小问1详解】
如上图,由题意,∵,,
∴即为点与点的距离,
即为点与点的距离,
∴由可得,
∴由椭圆的定义可知点的轨迹是以、为焦点的椭圆,
且长轴长为,,则,
∴由椭圆的标准方程知点的轨迹的方程为,即.
【小问2详解】
略
【点睛】方法点睛:直线与椭圆的相交弦长的求解方法:
1.当弦的两端点坐标易求时,可直接利用两点间的距离公式求解.
2.当直线的斜率存在时,斜率为的直线与椭圆相交于、两个不同的点,则弦长公式的常见形式有如下两种:
(1);
(2)().
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