内容正文:
格致中学二○二五学年度第二学期期中考试
高二年级数学试卷
(测试90分钟内完成,总分100分,考试后交答题卷)
一、填空题:(本题共12小题,1-6每小题3分,7-12每小题4分,满分42分)
1. 已知事件发生的概率,事件发生的概率,若事件与独立,则______.
【答案】
【解析】
【详解】由事件与独立可得: ,
代入,,
计算得:.
2. 在平面直角坐标系中,点到直线的距离为____________.
【答案】##0.6
【解析】
【分析】根据点到直线的距离公式求解即可.
【详解】根据点到直线的距离公式可得.
故答案为:.
3. 设圆方程为,则圆的半径为____________.
【答案】
【解析】
【分析】将圆的方程化为标准方程,可得出圆的半径.
【详解】将圆的方程化为标准方程可得,故圆的半径为.
故答案为:.
4. 若一个球的体积是,则这个球的表面积是______.
【答案】
【解析】
【分析】根据题意结合体积求得球的半径,进而可求球的表面积.
【详解】设球的半径为,则,解得,
所以这个球的表面积为.
故答案为:.
5. 把点的极坐标化为直角坐标是______.
【答案】
【解析】
【分析】利用极坐标转化成直角坐标的公式求解即可.
【详解】,
即直角坐标为,
故答案为:
6. 若正整数满足,则______.
【答案】1或3
【解析】
【详解】由组合数的性质可得或,
即或,
,解得或,
当时,,符合题意;当时,,不满足组合数的定义,故舍去;
,解得(舍去)或,
当时,,符合题意;
综上,或.
7. 若,则______.
【答案】
【解析】
【详解】由题意得,
令,得,
令,得,
则.
8. 直线与圆相交所得的弦长为______.
【答案】
【解析】
【分析】首先确定圆心和半径,应用点线距离公式求圆心到直线的距离,再利用几何法求相交弦长即可.
【详解】由,即,
所以圆心为,半径为,
所以到的距离,
综上,直线与圆的相交弦长为.
故答案为:
9. 设为抛物线上任意一点,若的最小值为,则的值为____________.
【答案】
【解析】
【分析】依题意可得,则,结合二次函数的性质计算可得.
【详解】因为为抛物线上任意一点,所以,,
所以,
所以当时取得最小值,依题意可得,所以.
故答案为:
10. 在中,,点在以为焦点的双曲线上,则该双曲线的两条渐近线的夹角大小为______.
【答案】
【解析】
【详解】由题可知以为焦点,则,
又点在双曲线上,由双曲线的定义可得:,
由双曲线的关系:可得,
设在轴上,则双曲线的渐近线方程为,
由可得两条渐近线的倾斜角为和,
根据直线夹角的定义可得两条渐近线的夹角为.
11. 如图,已知圆柱的一个截面边界是椭圆Γ,其中Γ的长轴为该圆柱轴截面的对角线,短轴长等于圆柱底面直径的长.将圆柱侧面沿母线展开,则椭圆在展开图中恰好为一个周期的三角函数图像.若该段曲线是函数的图像的一部分,则椭圆的离心率为_____.
【答案】
【解析】
【分析】由正弦函数的最值和周期求得圆柱的高和底面半径,进而求得椭圆的长轴和短轴,即可得离心率.
【详解】函数的值域为,最小正周期,
依题意,圆柱的高,设圆柱的底面半径为,则,解得,
椭圆短轴长,即,长轴长,即,
所以椭圆的离心率.
12. 设向量,记.若点为圆:上任意三点,且满足,则的取值范围是___________.
【答案】
【解析】
【分析】设,,根据题意可得为圆的直径,得,将求范围问题转化为直线与圆相切的问题.
【详解】将圆化为标准方程,圆心,半径.
因为,所以为圆的直径.
设,.
由.
因为为直径,所以,
则.
令,即,且,
当直线与圆相切时,取得最值.
根据圆心到直线的距离等于半径,可得,解得或,
所以,则的取值范围是.
故答案为:.
二、选择题:(本题共4小题,13-14每题3分,15-16每题4分,满分14分)
13. 在空间内,异面直线所成角的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】由异面直线所成角的定义可得出答案.
【详解】由异面直线所成角的定义可知,过空间一点分别作相应直线的平行线,两条相交直线所成的直角或锐角为异面直线所成角,所以两条异面直线所成角的取值范围是,
故选B.
【点睛】本题考查立体几何中异面直线所成的角,需要学生熟知异面直线的定义以及性质,考查了转化思想,属于基础题.
14. 已知事件,若与互斥,与互为对立事件,则是的( )
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】利用是否推出关系,可判断必要不充分条件.
【详解】由于对立事件一定是互斥事件,但互斥事件不一定是对立事件,
所以,即是的必要不充分条件,
故选:B.
15. 设,点,是坐标原点,,是双曲线的左焦点,若直线经过点,且与双曲线的右支在第一象限内交于点,则双曲线的离心率的一个可能的值是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】先确定直线与圆的位置关系,表示出直线的斜率,数形结合,根据直线斜率与双曲线渐近线斜率的关系,得到的关系,求出离心率的取值范围,即可进行判断.
【详解】如图:
因为,所以点的轨迹是以为圆心,以为半径的圆,方程为:.
因为点到直线:的距离为:,
所以直线与圆相切.
又过点,且,直线与双曲线的右支在第一象限内交于点,
所以直线的斜率为:.
又一、三象限双曲线的渐近线的斜率为:.
又.
即.
故选:D
16. 椭圆具有如下光学性质:如图,分别是椭圆的左、右焦点,从点发出的光线在到达椭圆上的点P后,经过到达点的切线反射后经过点,有以下两个命题:
①若P是椭圆上除长轴端点外的一点,设法线与x轴的交点为,则
②若从发出的光线,经椭圆两次反射后,第一次回到所经过的路程为,则该椭圆的离心率为;
则以下说法正确的是( )
A. ①是真命题,②是真命题 B. ①是真命题,②是假命题
C. ①是假命题,②是真命题 D. ①是假命题,②是假命题
【答案】A
【解析】
【分析】设,通过求导可得椭圆在点处的切线的斜率为,由法线和切线垂直可得,即可判断①;由已知结合椭圆的定义可得,即可判断②.
【详解】设,因为,所以,
当时,,
所以在点处的切线的斜率为,
同理可得当时,在点处的切线的斜率为,
所以椭圆在点处的切线的斜率为,
因为,所以,
因为,所以,
所以,
因为,所以,故①是真命题;
因为发出的光线在到达椭圆上的点P后,经过到达点的切线反射后经过点,
所以两次反射后,第一次回到所经过的路程为,
所以,所以,故②是真命题.
故选:.
三、解答题:(本题共有4大题,满分44分.解题时要有必要的解题步骤)
17. 如图,在四棱锥中,平面,,,.
(1)证明:;
(2)在我国古代数学典籍《九章算术》中,记载了一种特殊的三棱锥——鳖臑,其四个面均为直角三角形,本题图中三棱锥即为一个鳖臑,请计算它的体积和表面积.
【答案】(1)因为PA⊥平面ABCD,BC⊂平面ABCD,所以PA⊥BC,
在中,,,,满足:,
由勾股定理逆定理得,即,
又,平面,所以平面,
因为平面,故,得证.
(2);
【解析】
【分析】(1)运用线面垂直的性质定理,由侧棱垂直底面推出侧棱垂直于底面内的直线,再结合勾股定理逆定理证明底面三角形中两边垂直,利用线面垂直的判定定理得出直线垂直于平面,最终由线面垂直的定义证得两直线垂直;
(2)利用已证垂直关系确定三棱锥的高与底面直角三角形,代入锥体体积公式完成计算,根据四个面均为直角三角形的结构特征,逐一计算各直角三角形面积并求和.
【小问1详解】
略
【小问2详解】
平面,故是三棱锥的高,底面为直角三角形,
其面积,
三棱锥体积:
三棱锥四个面均为直角三角形,则,
,
,
总表面积:.
18. 第七届中国国际进口博览会(简称进博会)于月日至日在上海国家会展中心举行.为了解进博会参会者的年龄结构,某机构随机抽取了年龄在 岁之间的名参会者进行调查,并按年龄绘制了频率分布直方图,分组区间为,,,,,.把年龄落在区间内的人称为“青年人”,把年龄落在区间内的人称为“中年人”,把年龄落在内的人称为“老年人”.
(1)求所抽取的“青年人”的人数;
(2)以分层抽样的方式从“青年人”“中年人”“老年人”中抽取名参会者做进一步访谈,发现其中男性共人,这人中有人是“中年人”.再用抽签法从所抽取的名参会者中任选人.
设事件 人均为“中年人”,事件 人中至少有人为男性,判断事件与事件是否独立,并说明理由.
【答案】(1)
(2)不独立,理由:
中年人()总人数:,
老年人()总人数:,
分层抽样抽取人,抽样比为,
因此抽取得到:青年人人,中年人人,老年人人,总选法:,
事件为“人均为中年人”,,因此,
事件为“2人中至少1人为男性”,对立事件为“2人均为女性”,
,因此,
为“人均为中年人,且至少人为男性”,
,因此,
,
显然,因此事件与事件不独立.
【解析】
【分析】(1)根据频率分布直方图的性质,结合题意,可得答案;
(2)根据古典概型以及组合数,结合概率计算公式,可得答案.
【小问1详解】
根据频率分布直方图的性质,所有组的频率和为,组距为,
因此:,解得,
“青年人”年龄落在,对应的频率为:
,
总人数为,因此“青年人”的人数为.
【小问2详解】
略
19. 如图的封闭图形的边缘由抛物线和垂直于抛物线对称轴的线段组成.已知,抛物线的顶点到线段所在直线的距离为.
(1)如图,已建立适当的直角坐标系,请写出该部分抛物线的方程(注意的范围):在该封闭图形上截取一个矩形,其中点C、D在线段上,点在抛物线上.求以矩形为侧面,为母线的圆柱的体积最大值;
(2)过抛物线焦点作相互垂直的两条直线,,交抛物线于两点,交抛物线于两点,求证:为定值,并求出该定值.
【答案】(1)
(2)定值为
【解析】
【分析】(1)以抛物线顶点为原点建立坐标系,利用已知点确定抛物线方程;引入参数表示矩形顶点,将圆柱体积表示为该参数的函数,利用二次函数即可求得最值;
(2)由(1)得出焦点坐标,设直线的方程,根据弦长公式可得,结合两直线垂直条件可得,化简得定值.
【小问1详解】
以抛物线顶点为原点,对称轴为轴,开口向上,则顶点坐标为,
线段垂直于对称轴,且到顶点的距离为,故所在直线方程为,
由且关于轴对称,得,
抛物线过点,设其方程为,代入得,
所以抛物线方程为即,
设点,则为矩形底边,
点在抛物线上,横坐标为,纵坐标,故,
由矩形性质,与同横坐标、与同纵坐标,即,
圆柱以为母线,侧面由矩形卷成,底面周长等于,底面半径,
圆柱的高即为与的竖直距离:,
圆柱体积,
令,则,该二次函数开口向下,对称轴为,
所以当即时,
取最大值;
【小问2详解】
由(1)得抛物线,焦点坐标,
由已知可知直线的斜率存在且不为,设直线的方程为,
联立,可得,
设,
所以,
所以,
因为,所以直线的斜率为,
同理可得,
所以,
所以该值为定值.
20. 如图,椭圆:与双曲线:在第一象限的公共点为.曲线由两段曲线组成:当时,曲线与椭圆重合,当时,曲线与双曲线重合.
(1)已知,求的值,并写出椭圆和双曲线的离心率,;
(2)已知,直线过点与曲线交于两点,若,求直线的方程;
(3)已知,过点且斜率为的直线与曲线交于两点,若,求实数的最大值.
【答案】(1),,
(2)
(3)
【解析】
【分析】(1)将点的坐标代入椭圆方程可求出,再根据椭圆和双曲线离心率的定义可求得结果;
(2)设,由得到,再分直线l的斜率不存在和直线l的斜率存在时分析判断.
(3)根据设直线方程为,由,且,得到,再根据,得到直线m与曲线的交点都在椭圆上,与椭圆方程联立,结合韦达定理求解.
【小问1详解】
因为点在椭圆上,所以,得,所以,
所以的方程分别为,
由椭圆知:,则 ,
所以椭圆的离心率为 ;
由双曲线,,则 ,
所以双曲线的离心率为 ;
【小问2详解】
由(1)可知当时,,设,则,
由得,,即,则,
当直线l的斜率不存在时,直线l的方程为:,此时,成立;
当直线l的斜率存在时,由题意知交点E,F必定在直线的两侧,
即左侧为与椭圆的交点,右侧与双曲线的交点,
当交点在第一象限且在椭圆上时,且,
所以,所以交点不可能在第一象限的椭圆上,
而双曲线的渐近线方程为:,,
与双曲线没有横坐标大于2的交点,即当交点位于椭圆第二象限时,不可能;
同理,当直线l与椭圆交于轴下方时,也不成立,
综上直线l的方程为
【小问3详解】
因为斜率为的直线过点,所以设直线方程为,,
因为,且,
所以,
而,
因为,所以直线m与曲线的交点都在椭圆上,
与椭圆方程联立,消去得,
由韦达定理得,
所以,
令,则,
所以,
又,对于成立,
所以单调递增,又,
所以单调递减,
所以时,取得最大值,
又,所以实数的最大值为.
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高二年级数学试卷
(测试90分钟内完成,总分100分,考试后交答题卷)
一、填空题:(本题共12小题,1-6每小题3分,7-12每小题4分,满分42分)
1. 已知事件发生的概率,事件发生的概率,若事件与独立,则______.
2. 在平面直角坐标系中,点到直线的距离为____________.
3. 设圆方程为,则圆的半径为____________.
4. 若一个球的体积是,则这个球的表面积是______.
5. 把点的极坐标化为直角坐标是______.
6. 若正整数满足,则______.
7. 若,则______.
8. 直线与圆相交所得的弦长为______.
9. 设为抛物线上任意一点,若的最小值为,则的值为____________.
10. 在中,,点在以为焦点的双曲线上,则该双曲线的两条渐近线的夹角大小为______.
11. 如图,已知圆柱的一个截面边界是椭圆Γ,其中Γ的长轴为该圆柱轴截面的对角线,短轴长等于圆柱底面直径的长.将圆柱侧面沿母线展开,则椭圆在展开图中恰好为一个周期的三角函数图像.若该段曲线是函数的图像的一部分,则椭圆的离心率为_____.
12. 设向量,记.若点为圆:上任意三点,且满足,则的取值范围是___________.
二、选择题:(本题共4小题,13-14每题3分,15-16每题4分,满分14分)
13. 在空间内,异面直线所成角的取值范围是( )
A. B. C. D.
14. 已知事件,若与互斥,与互为对立事件,则是的( )
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
15. 设,点,是坐标原点,,是双曲线的左焦点,若直线经过点,且与双曲线的右支在第一象限内交于点,则双曲线的离心率的一个可能的值是( )
A. B. C. D.
16. 椭圆具有如下光学性质:如图,分别是椭圆的左、右焦点,从点发出的光线在到达椭圆上的点P后,经过到达点的切线反射后经过点,有以下两个命题:
①若P是椭圆上除长轴端点外的一点,设法线与x轴的交点为,则
②若从发出的光线,经椭圆两次反射后,第一次回到所经过的路程为,则该椭圆的离心率为;
则以下说法正确的是( )
A. ①是真命题,②是真命题 B. ①是真命题,②是假命题
C. ①是假命题,②是真命题 D. ①是假命题,②是假命题
三、解答题:(本题共有4大题,满分44分.解题时要有必要的解题步骤)
17. 如图,在四棱锥中,平面,,,.
(1)证明:;
(2)在我国古代数学典籍《九章算术》中,记载了一种特殊的三棱锥——鳖臑,其四个面均为直角三角形,本题图中三棱锥即为一个鳖臑,请计算它的体积和表面积.
18. 第七届中国国际进口博览会(简称进博会)于月日至日在上海国家会展中心举行.为了解进博会参会者的年龄结构,某机构随机抽取了年龄在 岁之间的名参会者进行调查,并按年龄绘制了频率分布直方图,分组区间为,,,,,.把年龄落在区间内的人称为“青年人”,把年龄落在区间内的人称为“中年人”,把年龄落在内的人称为“老年人”.
(1)求所抽取的“青年人”的人数;
(2)以分层抽样的方式从“青年人”“中年人”“老年人”中抽取名参会者做进一步访谈,发现其中男性共人,这人中有人是“中年人”.再用抽签法从所抽取的名参会者中任选人.
设事件 人均为“中年人”,事件 人中至少有人为男性,判断事件与事件是否独立,并说明理由.
19. 如图的封闭图形的边缘由抛物线和垂直于抛物线对称轴的线段组成.已知,抛物线的顶点到线段所在直线的距离为.
(1)如图,已建立适当的直角坐标系,请写出该部分抛物线的方程(注意的范围):在该封闭图形上截取一个矩形,其中点C、D在线段上,点在抛物线上.求以矩形为侧面,为母线的圆柱的体积最大值;
(2)过抛物线焦点作相互垂直的两条直线,,交抛物线于两点,交抛物线于两点,求证:为定值,并求出该定值.
20. 如图,椭圆:与双曲线:在第一象限的公共点为.曲线由两段曲线组成:当时,曲线与椭圆重合,当时,曲线与双曲线重合.
(1)已知,求的值,并写出椭圆和双曲线的离心率,;
(2)已知,直线过点与曲线交于两点,若,求直线的方程;
(3)已知,过点且斜率为的直线与曲线交于两点,若,求实数的最大值.
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