内容正文:
数学试题
(满分:150 分; 考试时间:120 分钟)
注意事项:
1.答题前,考生先将自己的姓名、班级、考场/座位号、准考证号填写在答题卡上.
2.答选择题时,必须使用2B铅笔填涂;答非选择题时,必须使用0.5毫米的黑色签字笔书写:必须在题号对应的答题区域内作答,超出答题区域书写无效;保持答卷清洁、完整.
3.考试结束后,将答题卡交回(试题卷学生保存,以备评讲).
一、单项选择题: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. 已知复数满足(是虚数单位),则( )
A. B. C. D.
2. 如图,菱形是水平放置的四边形OABC的直观图,其中,则四边形OABC的周长为( )
A. 3 B. 4
C. 6 D. 8
3. 已知平面向量,且,则
A. B. C. D.
4. 在中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c.若,的面积,( )
A. B. C. D.
5. 已知一个圆锥的体积为,任取该圆锥的两条母线a,b,若a,b所成角的最大值为,则该圆锥的侧面积为( )
A. B. C. D.
6. 如图,为测量河对岸CD两点间的距离.在楼顶处观察的俯角为,观察点的俯角为,为楼底一点且平面BCD,若楼高,,则( )
A. B. C. D.
7. 如图,在四面体OABC中,,,,,,,为BC的中点,则点到平面OMA的距离为( )
A. B. C. D.
8. 在中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,且.则的最大值为( )
A. 2 B. C. D.
二、多项选择题: 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、是两个不同的平面,、是两条不同的直线,下列说法中正确的是( )
A. 若,,,则
B. 若,,,则
C. 若,,,则
D. 若,,,,则
10. 点是所在平面内的一点,下列说法正确的有( )
A. 若,则为的重心
B. 若,则点为的垂心
C. 在中,向量与满足,且,则为等边三角形
D. 若,,分别表示,的面积,则
11. 如图,在棱长为1的正方体中,上底面内(含边界)有一动点,下列说法正确的有( )
A. 若平面平面,则
B. 当时,点的轨迹长度为
C. 若异面直线CE与AB所成角为,则的取值范围是
D. 若是上一动点,则的最小值为
三、填空题:本题共 3 小题, 每小题 5 分, 共 15 分.
12. 已知是虚数单位,则______.
13. 已知在直三棱柱中,,,,则该三棱柱外接球的体积为______.
14. 已知函数,向量是平面内三个不同的单位向量,其中向量相互垂直,且满足,则的取值范围是______.
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. 已知向量,满足:,,.
(1)求与的夹角的余弦值;
(2)若,求实数的值.
16. 已知中,内角A,B,C的对边分别是a,b,c,且.
(1)求角的大小;
(2)若,,求的周长.
17. 如图所示,正方形ABCD和四边形ACEF所在的平面互相垂直,,,.
(1)求证:平面;
(2)求证: 平面;
(3)若 ,求直线 BC与平面BDE所成角的余弦值.
18. 中,,分别为内角的对边,.
(1)求角的大小;
(2)若是锐角三角形,,求面积的取值范围;
(3)若,,且的面积为,求的长度.
19. 在正三棱台中,,为的中点.
(1)求三棱台的体积;
(2)设分别为棱上的点,且均在同一个平面上.
(i)当为的中点时,证明:;
(ii)当最小时,求平面与平面的夹角的正弦值.
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数学试题
(满分:150 分; 考试时间:120 分钟)
注意事项:
1.答题前,考生先将自己的姓名、班级、考场/座位号、准考证号填写在答题卡上.
2.答选择题时,必须使用2B铅笔填涂;答非选择题时,必须使用0.5毫米的黑色签字笔书写:必须在题号对应的答题区域内作答,超出答题区域书写无效;保持答卷清洁、完整.
3.考试结束后,将答题卡交回(试题卷学生保存,以备评讲).
一、单项选择题: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. 已知复数满足(是虚数单位),则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】,.
2. 如图,菱形是水平放置的四边形OABC的直观图,其中,则四边形OABC的周长为( )
A. 3 B. 4
C. 6 D. 8
【答案】C
【解析】
【分析】根据斜二测画法的规则,由直观图中菱形的边长还原出原图形矩形的边长,进而计算周长.
【详解】由题意及图形可知,直观图 是菱形,且 在 轴上, 在 轴上.
因为,且四边形是菱形,所以.
根据斜二测画法的规则:
平行于轴的线段长度不变,即原图形中;
平行于轴的线段长度变为原来的一半,即,所以原图形中;
原图形中轴与轴互相垂直,即 .
因为直观图是平行四边形,所以原四边形也是平行四边形.
又因为,所以原四边形是矩形.
该矩形的邻边长分别为,. 所以四边形的周长为.
3. 已知平面向量,且,则
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】试题分析:因为,,且,所以,,故选B.
考点:1、平面向量坐标运算;2、平行向量的性质.
4. 在中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c.若,的面积,( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】因为,所以由正弦定理得,,
而,所以,
因为,所以,
又因为,所以,
而,所以,
由余弦定理得,所以,
因此,而,因此,
所以,因此,
故.
5. 已知一个圆锥的体积为,任取该圆锥的两条母线a,b,若a,b所成角的最大值为,则该圆锥的侧面积为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】设圆锥的母线长为R,底面半径长为r,由题可知圆锥的轴截面是等边三角形,根据体积公式计算可得,利用扇形的面积公式计算即可求得结果.
【详解】如图,设圆锥的母线长为R,底面半径长为r,由题可知圆锥的轴截面是等边三角形,
所以,圆锥的体积,解得,
所以该圆锥的侧面积为.
故选:B
6. 如图,为测量河对岸CD两点间的距离.在楼顶处观察的俯角为,观察点的俯角为,为楼底一点且平面BCD,若楼高,,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】平面,平面,平面,,;
由在楼顶处观察的俯角为,观察点的俯角为,得,.
,在中,;
在中,.
,
在中,由余弦定理得;
.
7. 如图,在四面体OABC中,,,,,,,为BC的中点,则点到平面OMA的距离为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】设点到平面OMA的距离为.
,,,平面;
平面,,即是直角三角形;
,,,;
为的中点,.
.
,,,平面;
为的中点,平面,点到平面的距离为;
,,,.
,,即,解得.
即点到平面OMA的距离为.
8. 在中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,且.则的最大值为( )
A. 2 B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】先将目标式化简为,结合已知代入余弦定理,再通过三角恒等变换和辅助角公式求解目标式的最大值.
【详解】由余弦定理,将代入得.
进而.
的最小值为,因此的最大值为.
令,.
, 当时,,
根据对勾函数的性质可得,
故的最大值为,
即的最大值为.
二、多项选择题: 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、是两个不同的平面,、是两条不同的直线,下列说法中正确的是( )
A. 若,,,则
B. 若,,,则
C. 若,,,则
D. 若,,,,则
【答案】ABD
【解析】
【分析】根据空间中线面的位置关系,逐一分析选项,即可得答案.
【详解】对于A:若,,则,,则,故A正确;
对于B:若,,,则,故B正确;
对于C:若,,,则m与n可异面,可平行,故C错误;
对于D:由面面垂直的性质定理可得,D正确.
故选:ABD
10. 点是所在平面内的一点,下列说法正确的有( )
A. 若,则为的重心
B. 若,则点为的垂心
C. 在中,向量与满足,且,则为等边三角形
D. 若,,分别表示,的面积,则
【答案】AC
【解析】
【分析】根据三角形的重心、垂心、等边三角形、三角形面积以及向量运算对选项进行分析,从而确定正确答案.
【详解】对于A,如图,取边中点,连接边上的中线,则,
又∵由,∴,∴,
∴为的重心,故选项A正确;
对于B,如图,取边中点,边中点,连接,,
则,,
∵,∴,
∴,∴,,∴,,
∴,分别是,边上的垂直平分线,
∴,为的外心,故选项B错误;
对于C,,,
∵,且,∴,
∴为等边三角形,故选项C正确;
对于D,设,,由得,
则由选项A可知,为的重心,设的面积,
∴,
又∵,,
∴,,,
∴,
∴,故选项D错误.
11. 如图,在棱长为1的正方体中,上底面内(含边界)有一动点,下列说法正确的有( )
A. 若平面平面,则
B. 当时,点的轨迹长度为
C. 若异面直线CE与AB所成角为,则的取值范围是
D. 若是上一动点,则的最小值为
【答案】ABD
【解析】
【分析】对A:借助线面平行判定定理与性质定理可得,再利用正方体性质及线面垂直性质定理可得,即可得;对B:借助线面垂直性质定理与勾股定理计算即可得点轨迹,即可得其轨迹长度;对C:举出反例即可得;对D:将平面与平面沿展开至同一平面后,结合与形状,计算即可得.
【详解】对A:因为平面,平面,则平面,
又因为平面平面,平面,则,
由正方体性质可得平面,因为平面,
所以,则有,故A正确;
对B:由正方体性质可得平面,因为平面,
所以,则,
则点的轨迹为以为圆心,以为半径的圆位于正方形内的部分,
故点的轨迹长度为,故B正确;
对C:因为,则异面直线与所成角与直线与所成角相等,
当点与重合时,此时,故C错误;
对D:将平面与平面沿展开至同一平面,如下图:
则,当且仅当在线段上时,取等,
,故为正三角形,
又为等腰直角三角形,故为中点,
则,故D正确.
三、填空题:本题共 3 小题, 每小题 5 分, 共 15 分.
12. 已知是虚数单位,则______.
【答案】
【解析】
【详解】.
13. 已知在直三棱柱中,,,,则该三棱柱外接球的体积为______.
【答案】
【解析】
【分析】借助正弦定理求出底面三角形外接圆半径后,结合直三棱柱性质与勾股定理可得该三棱柱外接球的半径,再利用球体体积公式计算即可得解.
【详解】设底面三角形外接圆圆心,则,即,
设该三棱柱外接球球心为,则且,
由底面,且底面,故,
即,
则该三棱柱外接球的体积为.
14. 已知函数,向量是平面内三个不同的单位向量,其中向量相互垂直,且满足,则的取值范围是______.
【答案】
【解析】
【分析】根据题意,得到,分,和,三种情况讨论,设,结合三角恒等变换的公式和三角函数的性质,即可求解.
【详解】因为函数,且向量是平面内三个不同的单位向量,
由向量相互垂直,可得,所以,
因为,即,
当,可得且,或且;
当,可得且,
因为且都是单位向量,
设,其中,
则,
当,,可得,解得,
此时,可得,所以;
当且,可得,解得,
此时,可得,所以;
当且时,且是平面内三个不同的单位向量,
可得且 ,解得,
此时,可得,所以,
综上可得,,即的取值范围为.
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. 已知向量,满足:,,.
(1)求与的夹角的余弦值;
(2)若,求实数的值.
【答案】(1)
(2)或
【解析】
【分析】(1)对展开可得,再由向量夹角的余弦值公式即可求解;
(2)由向量垂直性质可得,化简后解方程即可求解实数的值.
【小问1详解】
由题可得,
因为,,代入可得,
,所以与的夹角的余弦值.
【小问2详解】
因为,所以,
化简可得,
将,,代入可得,解得或.
16. 已知中,内角A,B,C的对边分别是a,b,c,且.
(1)求角的大小;
(2)若,,求的周长.
【答案】(1)
(2)
【解析】
【分析】(1)将角的关系转化为边的关系后用余弦定理求角;
(2)结合正弦定理求,再用余弦定理求进而得到周长.
【小问1详解】
展开已知等式得,
整理得, 由正弦定理得,
代入余弦定理得,
因为,所以.
【小问2详解】
由正弦定理,代入得,
因此,结合已知得
.
再由余弦定理,代入得,
代入得.
因此的周长为.
17. 如图所示,正方形ABCD和四边形ACEF所在的平面互相垂直,,,.
(1)求证:平面;
(2)求证: 平面;
(3)若 ,求直线 BC与平面BDE所成角的余弦值.
【答案】(1)设正方形对角线的交点为,连接,
由题可知,所以,又因为,
所以四边形为平行四边形,所以,
又平面,平面,所以平面;
(2)连接,因为,且,
所以四边形为平行四边形,
又,所以四边形为菱形,所以,
因为平面平面,平面平面,,
平面,所以平面,
又平面,所以,
又,平面,所以 平面;
(3)
【解析】
【分析】(1)根据线面平行的判定定理证明;
(2)根据面面垂直性质定理和线面垂直判定的定理证明;
(3)根据线面角定义得到直线 BC与平面BDE所成角为,再计算求解即可.
【小问1详解】
略
【小问2详解】
略
【小问3详解】
设菱形对角线交点为,连接,由(2)知平面,
所以直线与平面所成的角为,
因为,所以,又,所以为等边三角形,
所以,所以,所以,
所以.
18. 中,,分别为内角的对边,.
(1)求角的大小;
(2)若是锐角三角形,,求面积的取值范围;
(3)若,,且的面积为,求的长度.
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【分析】(1)由,化简得到,进而得到,即可求解;
(2)根据题意,由三角形的面积公式,求得,再由正弦定理得,求得,结合,求得,进而得到的面积的取值范围;
(3)由的面积为,求得,再由,得到,根据正弦定理得,求得的长,在中,结合余弦定理,即可求解.
【小问1详解】
解:因为,
由正弦定理得,
即,
因为,可得,
所以,
即,
又因为,可得,所以,即,
又由,所以,
因为,所以,可得.
【小问2详解】
解:由(1)知:且,
所以的面积为,
又由正弦定理得,
可得,
因为为锐角三角形,可得,且,
所以,可得,可得,
所以,所以,即
所以的面积的取值范围为.
【小问3详解】
解:因为的面积为,可得,解得,
又因为,所以,
因为,可得.
由正弦定理得,
又因为,可得,则,
因为,可得,
在中,由余弦定理得,
即,所以.
19. 在正三棱台中,,为的中点.
(1)求三棱台的体积;
(2)设分别为棱上的点,且均在同一个平面上.
(i)当为的中点时,证明:;
(ii)当最小时,求平面与平面的夹角的正弦值.
【答案】(1)
(2)(i) 如图延长,交于点,
因为均在同一个平面上,则三点共线,
过点作交于点,
因为为的中点,,所以,
所以,因为,则,
所以,又为的中点,所以,
又,所以.
(ii)
【解析】
【分析】(1)利用棱台体积公式计算即可;
(2)(i)利用相似三角形对应线段成比例证明;(ii)由(i)中线段的比例关系求出最小时的位置,再结合面面角的定义找到平面与平面的夹角,利用余弦定理求解.
【小问1详解】
取上下底面的中心,连接,
因为,则,
所以三棱台的高,
又,
所以
【小问2详解】
(i)略
(ii)设,则,
由(i)知,所以,
又,所以,整理得,
所以,
当且仅当,即时等号成立,
所以当,即为中点时,最小,
此时,且,所以四边形为平行四边形,
所以,所以,为等边三角形,
在正三棱台中,,所以,
所以,
取的中点,连接,则,
又平面平面,
所以平面与平面的夹角为或其补角,
在中,,
所以,
在等边三角形中,,
在中,,
所以平面与平面的夹角的正弦值为.
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