内容正文:
2028届高二年级第一次阶段性练习数学试卷
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. 在平面直角坐标系中,直线的斜率为( )
A. 0 B. 1 C. 90 D. 不存在
【答案】D
【解析】
【分析】根据给定直线的特征确定其斜率情况.
【详解】直线过点且垂直于轴,所以直线的斜率不存在.
2. 已知直线的一个方向向量为,则直线的倾斜角( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】根据直线的方向向量得到直线的斜率,进而求出倾斜角.
【详解】因为直线的一个方向向量为,
所以直线的斜率,
又因为,所以,
故选:C.
3. 已知两条不重合的直线和,,若,则的值为( )
A. B. 或 C. D. 或
【答案】A
【解析】
【详解】两直线 ,平行,
则,交叉相乘得.
故 或 ,但两直线不重合,需进一步检验.
当 时,,,两直线重合,不符合题意;
当 时,,,两直线不重合,且斜率相等,满足平行.
因此 .
4. 已知点A(2,1),点B为两条直线与x+y-1=0的交点,则|AB|的最小值为( )
A. 1 B. C. D. 2
【答案】B
【解析】
【分析】先求出直线的定点,根据题意可以判断当直线AB与直线x+y-1=0垂直时,|AB|最小,进而求得答案.
【详解】直线,则直线过定点,根据题意,当直线AB与直线x+y-1=0垂直时,|AB|最小,点到直线x+y-1=0的距离,即|AB|的最小值为.
故选:B.
5. 在平面直角坐标系中,已知点,点为直线上一动点,则的最小值是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】求点关于直线的对称点的坐标,由此可得,结合结论两点之间线段最短可求的最小值.
【详解】设点关于直线的对称点为,
则,解得,所以,
所以,
当且仅当点为线段与直线的交点时等号成立,
所以的最小值是.
6. 四面体中,若,,则( )
A. 平面平面 B. 平面平面
C. 平面平面 D. 平面平面
【答案】B
【解析】
【分析】根据三棱锥的几何性质,作出三棱锥的高,根据侧棱相等,判断底面中心的位置,进而说明面面垂直,判断结果.
【详解】如图,过点作平面,垂足为,
,,即为的外心.
又,为的中点.
,,
平面,平面,
∴平面平面.
故选:B.
7. 已知圆及直线,下列说法正确的是( )
A. 圆被轴截得的弦长为2
B. 直线过定点
C. 直线被圆截得的弦长存在最大值,此时直线的方程为
D. 直线被圆截得的弦长存在最小值,此时直线的方程为
【答案】D
【解析】
【分析】根据圆方程求得圆与轴的交点坐标可得弦长为4,即A错误,将直线整理可得其恒过定点,即B错误,又圆心不在直线上,可得直线被圆截得的弦长不存在最大值,即C错误;当时,直线被圆截得的弦长存在最小值,此时直线的方程为,即D正确.
【详解】对于A,由圆方程可得圆与轴的交点坐标为和,
因此圆被轴截得的弦长为4,即A错误;
对于B,将直线整理可得;
由,解得,
所以无论为何值时,直线恒过定点,即B错误;
对于C,易知圆是以为圆心,半径,
易知圆心不在直线上,又直线被圆截得的弦长的最大值为直径,
所以可得直线被圆截得的弦长不存在最大值,可得C错误;
对于D,设直线与圆交于点,圆心到直线的距离为,
则弦长,
由直线恒过定点可得圆心到直线的距离有最大值为,
此时直线被圆截得的弦长存在最小值,满足,如下图所示;
此时直线的斜率为,其方程为,即,可得D正确;
故选:D
【点睛】关键点点睛:本题关键在于判断出不管取何值时直线都不过圆心,即取不得弦长的最大值(圆的直径),可得出结论.
8. 已知点为直线上一动点,点,且满足,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】通过构造关系找到定点,将最值转化为求的最值,进而转化为最值,则点线距求解可得.
【详解】∵,∴.
∴P点轨迹是以点为圆心,为半径的圆,记为圆C,
设在x轴上存在定点,使得圆上任意一点,满足,
则,
化简得,
又∵,代入得,
要使等式恒成立,则,即.
∴存在定点,使圆上任意一点P满足,
则,
当三点共线(位于两侧)时,等号成立.
又点为直线上一动点,则的最小值即为点到直线的距离,
由到直线距离,则.
故.
如图,过作直线的垂线段,垂线段与圆的交点即为取最值时的点,此时取到最小值.
故选:D.
【点睛】方法点睛:借助可以转化,最后把动点到定点的距离转化为到点到直线的距离,进而由几何性质求解最值.
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. 已知圆,直线,则( )
A. 直线上存在点,使得
B. 直线被圆截得的弦长为4
C. 圆上的点到直线的最大距离为
D. 过圆心作直线的垂线,垂足坐标为
【答案】BCD
【解析】
【分析】先求出圆C的圆心、半径,再计算圆心到直线l的距离,结合点到直线距离公式、弦长公式、直线交点求解等知识逐一判断选项.
【详解】圆的圆心,半径,
则圆心到直线的距离,
因为,所以直线上不存在点,使得,故A错误;
因为,所以直线与圆相交,所以弦长为,故B正确;
因为圆上的点到直线的最大距离为,故C正确;
过圆心作直线的垂线,则垂线的斜率为,所以直线方程为,联立,可解得,所以垂足坐标为,故D正确.
10. 已知实数满足方程,则下列说法正确的是( )
A. 的最大值为
B. 的最小值为
C. 的取值范围为
D. 的最大值为
【答案】AC
【解析】
【分析】利用圆的一般方程得出圆心和半径,然后结合所求表达式的几何意义,根据直线与圆的位置关系逐项分析求出最值或范围即可.
【详解】由得,
所以方程表示圆心是,半径为的圆,
选项A,设,即,
因为点在圆上,所以可知直线与圆有交点,
所以圆心到直线的距离,即,
所以,即的最大值为,故A正确;
选项B,由表示圆上的点到点的距离的平方,
又,所以点在圆外,
由圆心到点的距离为,
所以圆上的点到点的最小距离为,如图所示:
,
所以的最小值为;故B错误;
选项C,由可知,
该表达式表示圆上的点到直线的距离的倍,
由圆心到直线的距离为,
所以圆上的点到直线的距离的范围为即,
,
所以的取值范围为,故C正确;
选项D,表示圆上的点与点连线的直线的斜率,
由,所以点在圆外,
设该直线的斜率为,
则该直线的方程为:即,
由题意可知当直线与圆相切时,有最值,
,
所以当直线与圆相切时有,
化简得:,解得:,
即的最大值为,故D错误.
11. 在平面直角坐标系中,已知过点的直线与两坐标轴的正半轴分别交于,两点,则( )
A. 当时,直线的方程为
B. 当为的中点时,直线的斜率为
C. 当面积最小时,其外接圆的方程为
D. 点在的外接圆内
【答案】ABD
【解析】
【分析】由两直线垂直斜率关系和点斜式可得A;结合中点坐标和斜率公式可得B;设出截距式方程,代入点,由基本不等式确定直线方程,再得到外接圆方程可得C;将点代入外接圆方程可得D.
【详解】对于A,,,,
直线的方程为,即,A正确;
对于B,设,因为的中点,所以,
可得,,B正确;
对于C,依题意设,
过,,,,
,当且仅当,时等号成立.
外接圆方程为,即,所以C错误;
对于D,的外接圆方程为,
整理得(*),
将点代入(*)左边,得
又因为,所以
,当且仅当,时等号成立,
点在的外接圆内,D正确.
故选:ABD.
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.
12. 直线与直线之间的距离为__________.
【答案】##
【解析】
【分析】先将方程变形,再根据平行直线间的距离公式求解出结果.
【详解】因为,
所以平行线间的距离为,
故答案为:.
13. 已知直线,点P是圆上一点,则点P到直线l的距离的取值范围为______.
【答案】
【解析】
【分析】先求出直线恒过的定点,再计算圆心到定点的距离,分析直线绕定点转动,圆上点到直线距离的最大值、最小值即可.
【详解】直线:可化为,
令,解得:,所以直线恒过定点.
圆方程:,配方.
圆心,半径,
所以圆心到定点距离:,
又因为,且,所以直线与不垂直,
所以直线绕定点旋转,圆心到直线的距离的范围:.
当直线与圆相交时,圆上存在点到直线的距离为.
因此点P到直线的距离的取值范围为.
14. 已知实数、满足,则的取值范围_______________
【答案】
【解析】
【分析】设为圆上任意一点,构造直线,分别求得点P到直线的距离PM,P到原点的距离PO,将问题转化为求解.
【详解】如图所示:
设为圆上任意一点,
点P到直线的距离为,
点P到原点的距离为,
所以,
当圆与直线相切时,
,
解得,
所以最小值为,最大值为,
所以,即,
的取值范围是.
故答案为:.
【点睛】本题考查直线与圆的位置关系的应用,考查点到直线距离公式的应用,考查逻辑思维能力和运算求解能力,考查数形结合思想,属于中档题.
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. 已知圆M过C(1,﹣1),D(﹣1,1)两点,且圆心M在x+y﹣2=0上.
(1)求圆M的方程;
(2)设P是直线3x+4y+8=0上的动点,PA,PB是圆M的两条切线,A,B为切点,求四边形PAMB面积的最小值.
【答案】(1);(2).
【解析】
【分析】(1)设圆的方程为:,由已知列出方程组,解之可得圆的方程;
(2)由已知得四边形的面积为,即有,又有.因此要求的最小值,只需求的最小值即可,根据点到直线的距离公式可求得答案.
【详解】解:(1)设圆的方程为:,
根据题意得,
故所求圆M的方程为: ;
(2)如图,
四边形的面积为,即
又,所以,
而,即.
因此要求的最小值,只需求的最小值即可,
的最小值即为点到直线的距离
所以,
四边形面积的最小值为.
16. 已知,,,求(均写出一般式方程):
(1)边上的中线所在的直线方程;
(2)过点且在轴和轴上的截距互为相反数的直线方程;
(3)边垂直平分线方程及点关于的对称点的坐标.
【答案】(1)
(2) 或
(3),
【解析】
【分析】(1)先求出的中点坐标,再由点斜式方程即可求得中线所在直线方程;
(2)依题意,分截距为与不为两种情况,截距为时,直接用点斜式即可求得直线方程;截距不为时,设截距式方程,代入点求出参数即得所求直线方程;
(3)先求出边的垂直平分线的方程,再利用对称性列方程求解即得对称点的坐标.
【小问1详解】
因,,,设中点为,则得,即,
则直线的方程为,即;
【小问2详解】
依题意,当截距为时,直线井过原点和点,则其方程为,即;
当截距不为时,依题意,可设直线,代入点,解得,
则得,即,
综上,的方程为或;
【小问3详解】
的中点,斜率为,则其垂直平分线的斜率为,
故有,即.
设关于的对称点,则中点在上且,
则,解得,,故.
17. 设二次函数的图象与两坐标轴有三个交点,经过这三个交点的圆记为.
(1)求的取值范围;
(2)若,求圆的标准方程;
(3)求证:圆心在定直线上,并求出该直线方程.
【答案】(1)
(2)
(3)
设圆的一般方程为,
令,得,此方程有一根为,即,
令,得,与是同一个方程,即,
所以,
设,则,,即,,
所以,即,即圆心在定直线上.
【解析】
【分析】(1)分析可知函数的图象与轴有两个交点,可得出关于实数的不等式组,由此可解得实数的取值范围;
(2)当时,求出函数的图象与两坐标轴的三个交点的坐标,求出以这三个点为顶点的三角形的外心的坐标,可求出圆的半径,即可得出圆的标准方程;
(3)设圆的一般方程为,分别令、可得出、,可得出,设,求得,,代入等式即可证得结论成立.
【小问1详解】
因为二次函数的图象与两坐标轴有三个交点,
该函数的图象交轴于点,所以该函数的图象与轴有两个交点,
所以,解得且,
故的取值范围是.
【小问2详解】
抛物线与轴交点是,
当时,由,得或,即抛物线与轴交点是、.
因为,线段的中点为,
所以线段的中垂线方程为,即,
同理可得线段的中垂线方程为,
联立得,则圆心为,
圆的半径,
故圆的标准方程为.
【小问3详解】
略
18. 如图,在四棱锥中,为等边三角形,平面平面,,,,.
(1)设平面平面,求证:;
(2)求证:;
(3)在直线上是否存在一点,使得平面?若存在,求出的长;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)因为,平面,平面,可得平面,
又因为平面平面,平面,所以.
(2)设的中点为,连接,
因为为等边三角形,则,
且平面平面,平面平面,平面,
可得平面,由平面可得,
又因为,,平面,
可得平面,且平面,所以.
(3)存在点,使得平面,此时.
【解析】
【分析】(1)可证平面,结合线面平行的性质定理分析证明;
(2)根据面面垂直的性质可得平面,进而可证平面,即可得结果;
(3)可证平面,可得,可知平面,进而分析求解.
【小问1详解】
略
【小问2详解】
略
【小问3详解】
设的中点为,连接,
因为为等边三角形,则,
又因为平面,且平面,所以,
且,则,
且,平面,可得平面,
若平面,则,可知平面,
设,连接,
因为,,则点为的中点,可得,符合题意,
所以存在点,使得平面,此时.
19. 已知圆一动直线过点且与圆C相交于A.B两点,Q是AB的中点,直线与直线相交于E.
(1)当|AB|=时,求直线的方程;
(2)判断值是否与直线的倾斜角有关,若无关,请求出其值;若有关,请说明理由.
【答案】(1)和;(2)无关,.
【解析】
【分析】
(1)设出直线l的方程,当直线l的方程为时,由勾股定理求出,满足题意,当直线l的方程为时,根据点到直线的距离公式求出直线l的方程;
(2)当直线l的方程为时,求出,,,再由数量积公式得出,当直线l的方程为时,与圆的方程联立,利用韦达定理求出,,结合中点坐标公式得出点坐标,再由求出点坐标,最后由数量积公式证明值与直线的倾斜角无关.
【详解】(1)∵,,∴
设直线l的方程为或
①当直线l的方程为时
∴,,符合题意.
②当直线l的方程为时,,
∴,即
综上所述:直线l的方程为和.
(2)设直线l的方程为或
①当直线l的方程为时,,,
,,∴
②当直线l的方程为时,
整理得
设,
,
,,
由得
,∴.
综上所述:值与直线l的倾斜角无关,其值为.
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2028届高二年级第一次阶段性练习数学试卷
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. 在平面直角坐标系中,直线的斜率为( )
A. 0 B. 1 C. 90 D. 不存在
2. 已知直线的一个方向向量为,则直线的倾斜角( )
A. B. C. D.
3. 已知两条不重合的直线和,,若,则的值为( )
A. B. 或 C. D. 或
4. 已知点A(2,1),点B为两条直线与x+y-1=0的交点,则|AB|的最小值为( )
A. 1 B. C. D. 2
5. 在平面直角坐标系中,已知点,点为直线上一动点,则的最小值是( )
A. B. C. D.
6. 四面体中,若,,则( )
A. 平面平面 B. 平面平面
C. 平面平面 D. 平面平面
7. 已知圆及直线,下列说法正确的是( )
A. 圆被轴截得的弦长为2
B. 直线过定点
C. 直线被圆截得的弦长存在最大值,此时直线的方程为
D. 直线被圆截得的弦长存在最小值,此时直线的方程为
8. 已知点为直线上一动点,点,且满足,则的最小值为( )
A. B. C. D.
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. 已知圆,直线,则( )
A. 直线上存在点,使得
B. 直线被圆截得的弦长为4
C. 圆上的点到直线的最大距离为
D. 过圆心作直线的垂线,垂足坐标为
10. 已知实数满足方程,则下列说法正确的是( )
A. 的最大值为
B. 的最小值为
C. 的取值范围为
D. 的最大值为
11. 在平面直角坐标系中,已知过点的直线与两坐标轴的正半轴分别交于,两点,则( )
A. 当时,直线的方程为
B. 当为的中点时,直线的斜率为
C. 当面积最小时,其外接圆的方程为
D. 点在的外接圆内
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.
12. 直线与直线之间的距离为__________.
13. 已知直线,点P是圆上一点,则点P到直线l的距离的取值范围为______.
14. 已知实数、满足,则的取值范围_______________
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. 已知圆M过C(1,﹣1),D(﹣1,1)两点,且圆心M在x+y﹣2=0上.
(1)求圆M的方程;
(2)设P是直线3x+4y+8=0上的动点,PA,PB是圆M的两条切线,A,B为切点,求四边形PAMB面积的最小值.
16. 已知,,,求(均写出一般式方程):
(1)边上的中线所在的直线方程;
(2)过点且在轴和轴上的截距互为相反数的直线方程;
(3)边垂直平分线方程及点关于的对称点的坐标.
17. 设二次函数的图象与两坐标轴有三个交点,经过这三个交点的圆记为.
(1)求的取值范围;
(2)若,求圆的标准方程;
(3)求证:圆心在定直线上,并求出该直线方程.
18. 如图,在四棱锥中,为等边三角形,平面平面,,,,.
(1)设平面平面,求证:;
(2)求证:;
(3)在直线上是否存在一点,使得平面?若存在,求出的长;若不存在,请说明理由.
19. 已知圆一动直线过点且与圆C相交于A.B两点,Q是AB的中点,直线与直线相交于E.
(1)当|AB|=时,求直线的方程;
(2)判断值是否与直线的倾斜角有关,若无关,请求出其值;若有关,请说明理由.
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