内容正文:
高二数学试卷
注意事项:
1. 答题前,考生务必将自己的姓名、准考证号、班级、学校在答题卡上填写清楚.
2. 每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑,如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号.在试卷上作答无效.
3. 考试结束后,请将答题卡交回,试卷自行保存.满分150分,考试用时120分钟.
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. 甲、乙两人分别独立参加面试,若甲、乙能通过面试的概率都是,则面试结束后两人都没通过的概率是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】通过面试和未通过面试是对立事件,对立事件的概率和为1.
已知甲、乙能通过面试的概率都是,则甲、乙未能通过面试的概率都是,
故面试结束后两人都没通过的概率是.
2. 求过点且与直线平行的直线方程为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】与直线平行的直线方程满足,
且该直线过点,则,解得,
故该直线方程为.
3. 已知 是两条不同的直线, 是两个不同的平面,则下列命题正确的是( )
A. 若 ,则 B. 若 ,则
C. 若 ,则 D. 若 ,则
【答案】C
【解析】
【分析】根据线面、面面平行与垂直的性质逐项判断即可.
【详解】若,则可能为平行、相交、异面直线,故A错误;
若,则不一定垂直,故B错误;
若,则由性质定理知,故C正确;
若 ,则或,故D错误.
4. 已知直线 ,,则 是 的 ( )
A. 充要条件 B. 充分不必要条件
C. 必要不充分条件 D. 既不充分也不必要条件
【答案】B
【解析】
【详解】∵,∴,
即,解得或,
即可以推出,
但推不出,
即是的充分不必要条件.
5. 已知圆与圆,则两圆公共弦长为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】先判断两圆相交,将两圆方程作差,可得出两圆相交弦所在直线的方程,求出圆心到相交弦所在直线的距离,再利用勾股定理求解即可.
【详解】圆的标准方程为,圆心为,半径为,
圆的标准方程为,圆心为,半径为,
圆心距为,所以,
所以两圆相交,
将两圆方程作差得,即,
即两圆相交弦所在直线的方程为,
圆心到直线的距离为,
所以两圆的相交弦长为.
6. 已知圆的圆心为,且截轴所得弦长为,若圆上恰好有 4 个不同的点到直线的距离为 2,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】先利用垂径定理求出圆的半径,再由条件推出圆心到直线的距离即可.
【详解】圆心到轴的距离为2,
又圆截轴所得弦长为,
由垂径定理得,
即圆的半径,又∵圆上
恰好有4个不同的点到直线的距离为2,
∴圆心到直线的距离,
即,解得.
7. 如图,已知四棱锥的体积为 是的平分线, ,若棱上的点 满足 ,则三棱锥的体积为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】由题设可得三棱锥 体积与四棱锥体积比例关系,据此可得答案.
【详解】设四边形面积为,则,
由题可得,又,
则,又注意到,
且与有相同的高,则.
因,则,设到平面距离为,
则,
从而.
8. 已知在平面直角坐标系 中, ,动点 满足 ,则 的最小值为( )
A. 9 B. 10 C. D. 12
【答案】B
【解析】
【分析】根据点的轨迹性质求出对应轨迹方程,根据圆上点到圆心的距离即可求解.
【详解】因为,,
而,所以,
整理得,即点在以为圆心,半径的圆上,
而,所以,
而点在圆的内部,所以,
故的最小值为
二、多项选择题. 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. 在件产品中,有件正品和件次品,从中任意抽出件产品,设事件“件产品都是正品”, 事件“至少有件次品”,事件“至少有件正品”,则下列结论正确的是( )
A. 与是互斥事件 B. 与为对立事件
C. D.
【答案】BC
【解析】
【分析】用、、分别表示件正品,用、分别表示件次品,列举样本空间,事件、、,利用互斥事件的定义可判断A选项;利用对立事件的定义可判断B选项;利用交事件的定义可判断C选项;利用古典概型的概率公式可判断D选项.
【详解】用、、分别表示件正品,用、分别表示件次品,
样本空间为,
对于A选项,,
,
所以,
故事件与不互斥,A错;
对于B选项,,所以,,
故与为对立事件,B对;
对于C选项,由前面的分析可知,则,C对;
对于D选项,由古典概型的概率公式可得,D错.
10. 如图,在棱长为 2的正方体中,为棱上的动点,为棱的中点,则下列选项正确的是( )
A. 直线与直线是异面直线
B. 的最小值为
C. 存在点,使得直线与直线所成角为
D. 当为棱上的中点时,过三点的平面截正方体所得截面的面积为
【答案】ABD
【解析】
【分析】对于A,通过两平行平面位置关系即可判断,对于B,通过建系,结合两点间距离公式,将问题转换成轴上的点到两定点距离和的最小值问题,即可判断,对于C,由线线角的夹角公式列出等式求解即可;对于D,通过平行关系确定截面为四边形,进而可判断.
【详解】对于A,根据题意,,平面,平面,
所以平面,又平面,所以与不相交.
又在平面内,过点和平行的直线为,且与不平行,
所以直线与直线是异面直线,故A正确;
对于B,建立如图所示的空间直角坐标系,
由正方体的棱长为2,则,,设点,
则,
即轴上的点到距离之和,
如图:
由图可知:点到距离之和的最小值为,且满足,
故B正确;
对于C,建立如图所示的空间直角坐标系,
由正方体的棱长为2,若存在点使得与所成角为,
则,,,所以,,
,
化简得:,
解得,不符合,
所以不存在点使得与所成角为.故C错误.
对于D,当为棱上的中点时,
连接,,
由中位线可得:,在正方体中可知,
所以,
即过三点的平面截正方体所得截面为四边形,
因为,
即四边形为等腰梯形,高为
故截面面积为,D正确.
11. 已知圆:,圆心为,点在圆上,点在直线上, 为坐标原点,直线与圆的其中一个交点为,则下列说法正确的是( )
A. 的最小值为2
B. 记中点为,不存在点使得
C. 若 ,则 的最小值为
D. 若 ,则的最大值为 3
【答案】ACD
【解析】
【分析】对于A,设出点M的坐标,表示的值,利用点M的位置确定其坐标的范围,即可求的最小值;对于B,设出点的坐标,表示出点N的坐标,根据可列出关于点的坐标方程,观察方程有无解即可;对于C,利用点到直线的距离和中的正弦定理,可求得的范围,进而用表示出,即可求的最小值;对于D,由C选项可得的最大值.
【详解】对于A,,则,设,则,
所以,点在圆:上,所以,
所以的最小值为,故A正确.
对于B,设,则中点,所以,,
所以,
令,解得或,有解,故B错误.
对于C,
当时,点到直线的距离,则,
在中,,,
由正弦定理得:,所以,所以,
所以,
点在上,所以或,
的最小值为,即的最小值为 ,故C正确.
对于D,的最大值为,所以的最大值为 3,故D正确.
三、填空题. 本题共 3 小题, 每小题 5 分, 共 15 分.
12. 求经过点,,且圆心在直线l:上的圆的标准方程为_____.
【答案】
【解析】
【分析】由圆心在弦的中垂线上,求出中垂线方程,可得圆心,再求半径得解.
【详解】圆经过点,,则圆心在直线上,
又圆心在直线l:上,
故圆心坐标为,半径为,
故所求圆的标准方程为.
13. 已知两点 ,过点 的直线 与线段 总有公共点,则直线 倾斜角的取值范围是_____.
【答案】
【解析】
【分析】由图结合题设可得斜率范围,然后可得倾斜角范围.
【详解】如图结合斜率公式可得,则斜率范围为.
设直线倾斜角为,当时,因,,则此时范围为:;
当时,因,则此时范围为:.
综上可得:.
14. 在三棱锥 中, 均为边长为 6 的等边三角形,且二面角 的大小为 ,点 为 的中点,点 在线段 上,且 ,过点 作平面 与三棱锥 的外接球相交,则所得截面面积的最小值为_____.
【答案】
【解析】
【分析】先确定二面角的平面角,求出两个等边三角形中心间距离,找到外接球球心并算出外接球半径,再利用球的截面性质,当球心到截面距离最大时截面圆半径最小,求出最小截面面积.
【详解】设、的中心分别为、,则,
因为均为边长为的等边三角形,为中点,所以,
所以是二面角的平面角,即.
设三棱锥的外接球球心为,则平面、平面,
所以
且,
又,所以为等边三角形,边长为,
所以外接球半径,
又,
则截面面积最小时,截面圆半径,
所以所得截面面积的最小值为.
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. 某学校组织100名学生参加体能测试,将他们的成绩(满分100分)分成六组: ,, ,,,制成如图所示的频率分布直方图.
(1)求图中 a的值及这100名学生中体测成绩在的人数;
(2)估计这100名学生体测成绩的平均数与第75百分位数.
【答案】(1),成绩在的人数为55.
(2)估计这100名学生体测成绩的平均数是72,第75百分位数是82.
【解析】
【小问1详解】
因为图中所有矩形面积之和为1,所以
,解得.
成绩在的人数所占比例为,
成绩在的人数为:.
【小问2详解】
各组成绩中点:45,55,65,75,85,95.
各组对应频率::,:,:,:,:,:.
100名学生体测成绩的平均数为:.
的成绩比例为,的成绩比例为0.25,,第75名的成绩在,设该百分位数为x,,解得.
16. 某公司组织抽奖活动,每人参与一次抽奖,规则如下: 在盒内放有标有数字为1,2,3的三个小球,参与者有放回地抽两次,三个小球都是等可能地被随机抽取,第一次取出小球上的数字记为 , 第二次取出小球上的数字记为 ,若 ,则参与者中奖.
(1)试列举出由样本点 组成的样本空间 ,并计算出参与者中奖的概率;
(2)若甲、乙、丙、丁四人分别独立参与抽奖,求甲乙获奖总数大于丙丁获奖总数的概率.
【答案】(1),中奖的概率为 .
(2).
【解析】
【分析】(1)有放回地抽两次,按「先第一次、后第二次」的顺序把所有样本点列举出来,再用古典概型的概率公式求中奖概率.
(2)把甲、乙看成一组、丙、丁看成另一组,用各自的获奖人数刻画两人的获奖总数,比较两个独立随机变量的大小,按大小关系分类求概率.
【小问1详解】
有放回地抽取两次,第一次与第二次的抽取结果互不影响,每次抽到 1,2,3 的可能性相同.
按先第一次、后第二次的顺序列出所有样本点:,共 9 个样本点.
中奖对应事件 ,所含样本点为 ,共 3 个.
9 个样本点出现的可能性相等,由古典概型的概率公式得中奖的概率 .
【小问2详解】
由(1)知每人中奖的概率为 ,不中奖的概率为 ,四人抽奖相互独立.
记甲、乙两人中获奖的人数为 ,则 的可能取值为 .
,,.
记丙、丁两人中获奖的人数为 ,同理有 ,,,且 与 相互独立.
所求事件即 ,按 与 两类整合:.
所以 .
17. 已知的三个顶点分别为、、 ,直线.
(1)一只蚂蚁从 出发,依次触碰边、边后,回到点,求蚂蚁所走路程最小值;
(2)若直线等分面积,求直线的方程.
【答案】(1)
(2)
【解析】
【分析】(1)求出点P关于和的对称点的坐标,利用对称性将折线距离最小值变为直线距离即可求解.
(2)先求出直线的定点,验证定点在上,分类讨论得出直线与的另一个交点的位置,利用共角面积比得出的长度,进而求出点的坐标,可求的斜率,代入直线的方程即可求解.
【小问1详解】
因为,边在轴上,
所以点关于的对称点为,
因为、,所以直线的方程为:,
斜率,
设点关于的对称点为,
则,,
的中点的坐标为,该中点在上,
所以得方程组,解得,
所以点坐标为,
所以蚂蚁所走路程最小值为,
【小问2详解】
,,,
所以,所以是等边三角形,
所以,所以分割后面积为,
直线过定点,即点,
因为,,所以直线的方程:,所以点在上,
即直线与的一个交点为点.
情况①:与的另一个交点在边上,设交点为,
设,,,
所以,
所以,解得,此时点在的延长线上,不合题意,舍去.
情况②:与的另一个交点在边上,设交点为,
,且和共角,得,
即,解得,所以,
即,即,
所以有,解得,所以点坐标为,
所以直线的斜率,
代入直线中,化简得直线的方程为.
18. 如图,在四棱锥中,平面,,, 分别为的中点.
(1)证明:平面平面;
(2)若 ,动点在平面内,且,求的最大值;
(3)若,求平面与平面夹角余弦值的取值范围.
【答案】(1)因为平面,平面,所以,
又因为,,所以,
又因为,平面,所以平面,
又因为平面,所以,
又因为分别为的中点,所以,所以,
又因为,所以,又,,
所以四边形是平行四边形,所以,所以,
又因为,平面,所以平面,
又因为平面,所以平面平面;
(2)
(3)
【解析】
【分析】(1)利用线线垂直可证平面,进而得,可得,结合,可证平面,可证结论;
(2)连接交于点,连接,过作于,结合(1)可知动点的轨迹是以为圆心,为半径的圆,进而可求的最大值;
(3)以为坐标原点,所在直线为坐标轴建立空间直角坐标系,求得平面的一个法向量与平面的一个法向量,利用向量法可求得平面与平面夹角余弦值的取值范围.
【小问1详解】
略.
【小问2详解】
连接交于点,连接,过作于,
因为,为的中点,所以为的中点,且为的中点,
又为的中点,所以,,又,
所以,又因为平面,所以平面,
又平面,所以,所以,
由(1)知平面平面,平面平面,,
所以平面,又动点在平面内,所以平面,
所以,所以动点的轨迹是以为圆心,为半径的圆,
又,所以在圆上,所以的最大值为;
【小问3详解】
以为坐标原点,所在直线为坐标轴建立如图所示的空间直角坐标系,
则,
则,
设平面的一个法向量为,
,令,则,
所以平面的一个法向量为,
又平面,所以为平面的一个法向量,
设平面与平面的夹角为,
则,
又因为,所以,
所以平面与平面夹角余弦值的取值范围为.
19. 已知圆
(1)求的范围及圆所过定点的坐标;
(2)是否存在定直线与圆始终相切,若存在,求出直线的方程,若不存在,说明理由;
(3)两平行直线与圆分别交于点和,直线过圆心,分别与线段,交于点,且夹角为,求的值及 的最大值(用表示).
【答案】(1)的范围为;圆所过定点为
(2)存在定直线与圆始终相切,定直线方程为
(3);的最大值为
【解析】
【分析】(1)配方,利用方程表示圆可得,可求的范围;利用曲线系方程对均成立可得,可求定点坐标;
(2)由,求得过定点且垂直于直线的直线,求得圆心到该直线的距离可知此直线与圆始终相切,可得结论;
(3)过作于,利用计算即可求解;利用可求最大值.
【小问1详解】
由,
得,
要使方程表示圆,则,所以,
所以的范围为;
由,得,
因为方程对都成立,所以,解得,
所以圆所过定点为;
【小问2详解】
由(1)可得圆心,圆的半径为
又圆所过定点为,
所以,过与垂直的直线方程为,即,
圆心到直线的距离为,
所以直线与圆相切;
所以存在定直线与圆始终相切,定直线方程为;
【小问3详解】
过作于,由夹角为,所以,
所以
,
同理可得,
所以
,
当且仅当时取等号.
所以的最大值.
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高二数学试卷
注意事项:
1. 答题前,考生务必将自己的姓名、准考证号、班级、学校在答题卡上填写清楚.
2. 每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑,如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号.在试卷上作答无效.
3. 考试结束后,请将答题卡交回,试卷自行保存.满分150分,考试用时120分钟.
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. 甲、乙两人分别独立参加面试,若甲、乙能通过面试的概率都是,则面试结束后两人都没通过的概率是( )
A. B. C. D.
2. 求过点且与直线平行的直线方程为( )
A. B. C. D.
3. 已知 是两条不同的直线, 是两个不同的平面,则下列命题正确的是( )
A. 若 ,则 B. 若 ,则
C. 若 ,则 D. 若 ,则
4. 已知直线 ,,则 是 的 ( )
A. 充要条件 B. 充分不必要条件
C. 必要不充分条件 D. 既不充分也不必要条件
5. 已知圆与圆,则两圆公共弦长为( )
A. B. C. D.
6. 已知圆的圆心为,且截轴所得弦长为,若圆上恰好有 4 个不同的点到直线的距离为 2,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
7. 如图,已知四棱锥的体积为 是的平分线, ,若棱上的点 满足 ,则三棱锥的体积为( )
A. B. C. D.
8. 已知在平面直角坐标系 中, ,动点 满足 ,则 的最小值为( )
A. 9 B. 10 C. D. 12
二、多项选择题. 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. 在件产品中,有件正品和件次品,从中任意抽出件产品,设事件“件产品都是正品”, 事件“至少有件次品”,事件“至少有件正品”,则下列结论正确的是( )
A. 与是互斥事件 B. 与为对立事件
C. D.
10. 如图,在棱长为 2的正方体中,为棱上的动点,为棱的中点,则下列选项正确的是( )
A. 直线与直线是异面直线
B. 的最小值为
C. 存在点,使得直线与直线所成角为
D. 当为棱上的中点时,过三点的平面截正方体所得截面的面积为
11. 已知圆:,圆心为,点在圆上,点在直线上, 为坐标原点,直线与圆的其中一个交点为,则下列说法正确的是( )
A. 的最小值为2
B. 记中点为,不存在点使得
C. 若 ,则 的最小值为
D. 若 ,则的最大值为 3
三、填空题. 本题共 3 小题, 每小题 5 分, 共 15 分.
12. 求经过点,,且圆心在直线l:上的圆的标准方程为_____.
13. 已知两点 ,过点 的直线 与线段 总有公共点,则直线 倾斜角的取值范围是_____.
14. 在三棱锥 中, 均为边长为 6 的等边三角形,且二面角 的大小为 ,点 为 的中点,点 在线段 上,且 ,过点 作平面 与三棱锥 的外接球相交,则所得截面面积的最小值为_____.
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. 某学校组织100名学生参加体能测试,将他们的成绩(满分100分)分成六组: ,, ,,,制成如图所示的频率分布直方图.
(1)求图中 a的值及这100名学生中体测成绩在的人数;
(2)估计这100名学生体测成绩的平均数与第75百分位数.
16. 某公司组织抽奖活动,每人参与一次抽奖,规则如下: 在盒内放有标有数字为1,2,3的三个小球,参与者有放回地抽两次,三个小球都是等可能地被随机抽取,第一次取出小球上的数字记为 , 第二次取出小球上的数字记为 ,若 ,则参与者中奖.
(1)试列举出由样本点 组成的样本空间 ,并计算出参与者中奖的概率;
(2)若甲、乙、丙、丁四人分别独立参与抽奖,求甲乙获奖总数大于丙丁获奖总数的概率.
17. 已知的三个顶点分别为、、 ,直线.
(1)一只蚂蚁从 出发,依次触碰边、边后,回到点,求蚂蚁所走路程最小值;
(2)若直线等分面积,求直线的方程.
18. 如图,在四棱锥中,平面,,, 分别为的中点.
(1)证明:平面平面;
(2)若 ,动点在平面内,且,求的最大值;
(3)若,求平面与平面夹角余弦值的取值范围.
19. 已知圆
(1)求的范围及圆所过定点的坐标;
(2)是否存在定直线与圆始终相切,若存在,求出直线的方程,若不存在,说明理由;
(3)两平行直线与圆分别交于点和,直线过圆心,分别与线段,交于点,且夹角为,求的值及 的最大值(用表示).
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