内容正文:
高二年级数学学科试题
考生须知:
1.本卷共4页满分150分,考试时间120分钟.
2.答题前,在答题卷指定区域填写班级、姓名、考场号、座位号及准考证号并填涂相应数字.
3.所有答案必须写在答题纸上,写在试卷上无效.
4.考试结束后,只需上交答题纸.
选择题部分
一、单选题:本大题共8小题,每小题5分,共计40分.每小题给出的四个选项中,只有一个选项是正确的,请把正确的选项填涂在答题卡相应的位置上.
1. 样本数据2,16,14,8,20的中位数为( )
A. 8 B. 9 C. 14 D. 18
2. 已知直线经过,两点,则直线的倾斜角为( )
A. B. C. D.
3. 已知向量,,且与互相垂直,则实数( )
A. B. C. D.
4. 下列直线中,斜率为,且经过第一象限的是( )
A. B.
C. D.
5. “牟合方盖”是指同一正方体分别从纵、横两方向所作的两个内切圆柱的公共部分组成的几何体,研究发现:牟合方盖的体积与对应正方体的内切球的体积满足,若某正方体对应的牟合方盖体积是,则该正方体的棱长是( )
A. 2 B. C. 4 D.
6. 已知圆:与圆:()的公共弦所在的直线与直线:平行,则两平行线间的距离为( )
A. B. C. D.
7. 斜三棱柱中,是边长为2的正三角形,侧棱,,点为棱上动点,则异面直线与所成角的最小值为( )
A. 30° B. 45° C. 60° D. 75°
8. 在中,已知,.记点的运动轨迹为曲线,的外接圆与曲线交于两点.当取最大值时,( )
A. B. C. D.
二、多选题: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. 若复数,为虚数单位,则下列说法正确的有( )
A.
B. 在复平面内对应的点位于第二象限
C.
D. 若复数满足,则的最小值为
10. 下列结论正确的是( )
A. 若直线:与圆:相交,则点在圆的外部
B. 直线被圆所截得的最短弦长为
C. 若圆上有3个不同的点到直线的距离为1,则有
D. 若过点作圆:的切线只有一条,则切线方程为
11. 在四棱锥中,,,,点,分别满足,,,.平面与棱交于,,则以下结论正确的是( )
A. 若,则
B. ,,
C. 若,则
D. 若,则存在平面将该四棱锥分成上、下体积相等的两部分
非选择题部分
三、填空题:本大题共3小题,每小题5分,共计15分.
12. 圆关于直线的对称圆的标准方程为_______.
13. 若函数在上无最小值,则的取值范围为__________.
14. 已知直线与曲线交于,两点,平面上的动点满足,,则的最大值为______.
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. 在中,内角,,的对边分别为,,,已知.
(1)求;
(2)若,,求的面积.
16. 已知函数.
(1)若在上单调递减,求实数的取值范围;
(2)设,若对于恒成立,求实数的取值范围.
17. 某超市在端午节举行猜粽子促销活动,活动分两个环节,基础环节:顾客需要在5个粽子内随机挑选两个粽子(其中有两个咸粽子和三个甜粽子),如果选中的两个粽子风味一致,那么可以领取一个粽子直接带回家;如果选中的两个粽子风味不一致,那么进入升级环节:从剩余3个粽子内再随机挑选一个粽子,如果选中的粽子是甜粽子,那么可以领取两个粽子带回家;如果选中的粽子是咸粽子,那么可以领取五个粽子带回家.已知每次挑选到每个粽子的可能性完全相等.
(1)在基础环节中,求样本空间,并计算进入升级环节的概率;
(2)求参加活动的顾客成功领取五个粽子的概率;
(3)有两位顾客甲和乙独立参加活动,求恰有一人带走五个粽子的概率.
18. 如图,在四棱锥中,平面,,且,,,,为的中点.
(1)求证:平面;
(2)求平面与平面夹角的余弦值;
(3)点在线段上,直线与平面所成角的正弦值为,求点到平面的距离.
19. 定义:M是圆C上一动点,N是圆C外一点,记的最大值为m,的最小值为n,若,则称N为圆C的“伴随点”;若G同时是圆E和圆F的“伴随点”,则称G为圆“”的“共生点”.已知圆,P为圆A的“伴随点”.
(1)求点P所在曲线的方程;
(2)已知圆,P,Q均为圆“”的“共生点”.
(i)求直线的方程;
(ii)若圆H是以线段为直径的圆,过点且斜率不为0的直线l与圆H交于J、K两点,是否存在x轴上的定点,使得为定值?若存在,求出所有这样的W点坐标;若不存在,请说明理由.
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高二年级数学学科试题
考生须知:
1.本卷共4页满分150分,考试时间120分钟.
2.答题前,在答题卷指定区域填写班级、姓名、考场号、座位号及准考证号并填涂相应数字.
3.所有答案必须写在答题纸上,写在试卷上无效.
4.考试结束后,只需上交答题纸.
选择题部分
一、单选题:本大题共8小题,每小题5分,共计40分.每小题给出的四个选项中,只有一个选项是正确的,请把正确的选项填涂在答题卡相应的位置上.
1. 样本数据2,16,14,8,20的中位数为( )
A. 8 B. 9 C. 14 D. 18
【答案】C
【解析】
【分析】先将数据按照从小到大顺序排列,再根据中位数定义计算即得.
【详解】将这组数据按照从小到大的顺序排列为:2,8,14,16,20,
故其中位数为排序后第个数据:14.
2. 已知直线经过,两点,则直线的倾斜角为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】应用两点求出斜率,再结合倾斜角及斜率关系求解.
【详解】直线经过,两点,直线斜率为,
设直线的倾斜角为,则,得,
即直线的倾斜角为.
3. 已知向量,,且与互相垂直,则实数( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】 已知,,
则,;
由与互相垂直,可得 ,
代入坐标计算得: 整理得,解得.
4. 下列直线中,斜率为,且经过第一象限的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】把每条直线化成斜截式,k是斜率,b是y轴截距,再依次判断即可.
【详解】对于A项,将直线化为斜截式得到,斜率为,故A错误;
对于B项,将直线化为斜截式得到,斜率为,y轴截距,直线交y轴正半轴,经过第一象限,故B正确;
对于C项,将直线化为斜截式得到,斜率为,y轴截距,直线过二、三、四象限,不经过第一象限,故C错误;
对于D项,将直线化为斜截式得到,斜率为,故D错误;
5. “牟合方盖”是指同一正方体分别从纵、横两方向所作的两个内切圆柱的公共部分组成的几何体,研究发现:牟合方盖的体积与对应正方体的内切球的体积满足,若某正方体对应的牟合方盖体积是,则该正方体的棱长是( )
A. 2 B. C. 4 D.
【答案】A
【解析】
【详解】正方体的内切球直径等于正方体棱长,所以内切球半径,
则内切球的体积,由,,得,
所以,从而,解得.
6. 已知圆:与圆:()的公共弦所在的直线与直线:平行,则两平行线间的距离为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】求出圆与圆的公共弦所在直线方程,再由平行关系求出并验证,最后利用平行线距离公式即可得到答案.
【详解】圆与圆的方程相减得,即为圆与圆的公共弦所在直线方程,
由直线与直线平行,得,解得,
当时,两直线方程均为,此时两直线重合,故舍去;
当时,公共弦所在直线方程为,即,
直线,两直线平行,
此时圆,即,即圆心,半径,
圆的圆心,半径,,符合题意,
所以的值为,此时两直线距离为.
故选:D
7. 斜三棱柱中,是边长为2的正三角形,侧棱,,点为棱上动点,则异面直线与所成角的最小值为( )
A. 30° B. 45° C. 60° D. 75°
【答案】B
【解析】
【分析】先选择恰当的空间基底,用基底向量表示相关向量,再利用向量数量积公式计算异面直线所成角的余弦值,将几何问题转化为代数问题,再结合函数单调性求角度的最小值.
【详解】设,,,则,
,,
,.
因为点为棱上动点,设,,
则,,
,
,则,
,
,,
设异面直线与所成角为,则,
因为函数在上单调递增,
所以,当时,取得最大值,此时,所以取得最小值为,
即异面直线与所成角的最小值为.
8. 在中,已知,.记点的运动轨迹为曲线,的外接圆与曲线交于两点.当取最大值时,( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】以的中点为坐标原点,的垂直平分线为轴,所在的直线为轴建立平面直角坐标系,设,求出曲线方程,在中由余弦定理得,再利用基本不等式,结合余弦函数的单调性可得最大值,此时是直角三角形,求出圆的方程与曲线方程联立可得答案.,
【详解】以的中点为坐标原点,的垂直平分线为轴,
所在的直线为轴建立平面直角坐标系,则,
设,由得,
化简得,
所以曲线是以为圆心,为半径的圆,
在中,,,
由余弦定理得
,
又因为,所以,
当且仅当即时等号成立,所以,
因为在上单调递减,所以当时,
最大,此时,由
可得,所以是直角三角形,且,
所以,可得的外接圆的圆心即为的中点,
所以,圆的方程为,
由得,或,
即,
所以.
二、多选题: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. 若复数,为虚数单位,则下列说法正确的有( )
A.
B. 在复平面内对应的点位于第二象限
C.
D. 若复数满足,则的最小值为
【答案】CD
【解析】
【分析】根据复数的定义及几何意义逐一判断即可.
【详解】,
对于A,,错误;
对于B,在复平面内对应的点为位于第四象限,错误;
对于C,,正确;
对于D,设,
则,故对应的点在单位圆上运动.
,相当于单位圆上的点到点距离,
最小值为,正确.
10. 下列结论正确的是( )
A. 若直线:与圆:相交,则点在圆的外部
B. 直线被圆所截得的最短弦长为
C. 若圆上有3个不同的点到直线的距离为1,则有
D. 若过点作圆:的切线只有一条,则切线方程为
【答案】ABD
【解析】
【分析】对于A,直线与圆相交,说明圆心到直线距离小于半径;对于B,化简直线方程可知该直线过定点,圆心到该定点的距离即圆心到该动直线距离的最小值,再利用勾股定理,可求弦长最小值;对于C,圆上有3个点到直线距离为1,说明半径减去圆心到直线的距离为1;对于D,过某点作圆的切线只有一条,说明该点在圆上.
【详解】对于A,直线:与圆:相交,所以,即,因此点在圆的外部,故A正确;
对于B,直线方程变形得,,可知该直线必过定点,
因此圆心到直线的距离的最大值为,此时该直线被圆所截的弦最短,弦长为,故B正确;
对于C,圆心到直线的距离为,圆上3个不同点到直线距离为1,则,故C错误;
对于D,过点作圆的切线只有一条,则点在圆上,代入可得圆方程为,过点的半径所在直线的斜率为,
故切线的斜率为,则切线方程为,即,故D正确.
11. 在四棱锥中,,,,点,分别满足,,,.平面与棱交于,,则以下结论正确的是( )
A. 若,则
B. ,,
C. 若,则
D. 若,则存在平面将该四棱锥分成上、下体积相等的两部分
【答案】ACD
【解析】
【分析】对于A,若,则,点与点重合,平面与棱交于,即平面与棱交于,通过证明平面,可得;对于B,由已知可得全等,则,取中点,连接延长交CD于点,连接,可证平面,故当点位于时,,而点与点不一定重合,所以选项B未必成立;对于C,若,则点,分别为线段的中点,由于四点共面,通过空间向量线性运算结合空间向量基本定理可判断;对于D,由已知条件可得,设四棱锥体积为,那么,则,则,,又,故,通过空间向量线性运算结合空间向量基本定理可求出即可判断.
【详解】点,分别满足,,,,
故点,分别位于线段上且与点不重合.
对于A,若,则,点与点重合,
平面与棱交于即平面与棱交于,
由,平面,平面,得平面,
由平面平面,平面,平面可得,故A正确;
对于B,,,那么全等,
则,取中点,连接延长交CD于点,连接,
则有,,那么平面,
故当点位于时,,而点与点不一定重合,所以选项B不一定成立;
对于C,若,则点,分别为线段的中点,
由于,那么
即,
又四点共面,所以,
即,
,又,
所以,
由于不共面,根据空间向量基本定理可知,
,故C正确;
对于D,,
由于,,,
所以,
因为,所以,
设四棱锥体积为,那么,
则,
又平面将该四棱锥分成上、下体积相等,
所以,,又,故,
由选项C可知,
,
由于不共面,根据空间向量基本定理可知,
,
解得(另一组解舍去),所以存在,故D正确.
非选择题部分
三、填空题:本大题共3小题,每小题5分,共计15分.
12. 圆关于直线的对称圆的标准方程为_______.
【答案】
【解析】
【分析】先将已知圆的方程化为标准形式,求得圆心坐标(2,2)和半径2,然后可根据直线的位置直接看出(2,2)点的对称点,进而写出方程.
【详解】圆的标准方程为,
圆心(2,2),半径为2,
圆心(2,2)关于直线的对称点为原点,
所以所求对称圆的标准方程为,
故答案为:
13. 若函数在上无最小值,则的取值范围为__________.
【答案】
【解析】
【分析】根据可得出关于的取值范围,结合题意可得出关于的不等式,解之即可.
【详解】因为,当时,,且,
当时,第二次使得,
因为函数在上无最小值,
所以,解得,
故实数的取值范围是.
14. 已知直线与曲线交于,两点,平面上的动点满足,,则的最大值为______.
【答案】
【解析】
【分析】由题意可得,直线过定点,且点为曲线的对称中心,解得点的轨迹为以为圆心,为半径的圆(及内部),求解即可.
【详解】由可知,直线过定点,由知定点为曲线的对称中心,即为的中点,如图,
所以,所以点的轨迹为以为圆心,为半径的圆(及内部),所以.
故答案为:.
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. 在中,内角,,的对边分别为,,,已知.
(1)求;
(2)若,,求的面积.
【答案】(1)
(2)
【解析】
【分析】(1)利用正弦定理将已知等式进行角化边,利用余弦定理得,结合得到的值.
(2)由利用平方关系求出.将转化为 ,利用两角差的正弦公式求出,利用求出,利用三角形的面积公式得解.
【小问1详解】
将正弦定理代入已知条件,
得.
由余弦定理得,
因为,所以.
【小问2详解】
由,可得.
又
,
则.
故的面积.
16. 已知函数.
(1)若在上单调递减,求实数的取值范围;
(2)设,若对于恒成立,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【解析】
【分析】(1)把复合函数的单调性转化为内层二次函数在区间上单调递减且恒正,由对称轴位置与端点函数值列不等式,由此求得的取值范围;
(2)先由换元求出的最大值,再把“任意—任意”型恒成立转化为的最小值不小于该最大值,进而转化为关于的不等式恒成立问题,由此求得的取值范围.
【小问1详解】
令,其图象开口向下、对称轴为,又在定义域上单调递增,
故在上单调递减等价于在上单调递减且恒成立.
则,且,解得,
故的取值范围为.
【小问2详解】
令,由得,
则,
当,即时,取最大值.
条件“对任意,都有”等价于对一切成立,
即,则,
即对一切成立.
根据对勾函数的性质可知在上单调递增,
故,所以,即的取值范围为.
17. 某超市在端午节举行猜粽子促销活动,活动分两个环节,基础环节:顾客需要在5个粽子内随机挑选两个粽子(其中有两个咸粽子和三个甜粽子),如果选中的两个粽子风味一致,那么可以领取一个粽子直接带回家;如果选中的两个粽子风味不一致,那么进入升级环节:从剩余3个粽子内再随机挑选一个粽子,如果选中的粽子是甜粽子,那么可以领取两个粽子带回家;如果选中的粽子是咸粽子,那么可以领取五个粽子带回家.已知每次挑选到每个粽子的可能性完全相等.
(1)在基础环节中,求样本空间,并计算进入升级环节的概率;
(2)求参加活动的顾客成功领取五个粽子的概率;
(3)有两位顾客甲和乙独立参加活动,求恰有一人带走五个粽子的概率.
【答案】(1)设五个粽子编号分别为1、2、3、4、5,其中1、2为咸粽子,样本空间;
(2)
(3).
【解析】
【分析】(1)列出全部样本空间与事件包含的基本事件,统计基本事件个数,直接套用古典概型公式计算取出两个风味不同粽子的概率;
(2)顾客带走个粽子等价于第一问事件、事件同时发生,利用相互独立事件的概率乘法公式求出联合概率;
(3)恰有一人带走个粽子拆解为 “甲成乙败、甲败乙成” 两个互斥事件之和,结合、相互独立,分别计算两部分概率再相加得到结果.
【小问1详解】
设五个粽子编号分别为1、2、3、4、5,其中1、2为咸粽子,
设事件“从包含两个咸粽子和三个甜粽子的五个粽子中随机挑选出两个粽子,两个粽子风味不同”,由题意得,
样本空间为,
,
所以,,
根据古典概型的计算公式,
得.
【小问2详解】
设事件“从包含一个咸粽子和两个甜粽子的三个粽子中随机挑选出一个粽子,是咸粽子”,
则,
事件“参加活动的顾客带走5个粽子”,
根据题意可得,
所以参加活动的顾客成功领取五个粽子的概率为.
【小问3详解】
事件“甲带走5个粽子”,事件“乙带走5个粽子”,
事件“恰有一人带走五个粽子”,
根据题意可得,
,
因为,
由已知,相互独立,所以,相互独立,,也相互独立.
所以
.
故甲、乙两人恰有一人带走五个粽子的概率为.
18. 如图,在四棱锥中,平面,,且,,,,为的中点.
(1)求证:平面;
(2)求平面与平面夹角的余弦值;
(3)点在线段上,直线与平面所成角的正弦值为,求点到平面的距离.
【答案】(1)证明见解析
(2)
(3)
【解析】
【分析】(1)根据线面垂直判定定理可得平面,建立空间直角坐标系利用空间向量可求得结论;
(2)求出两平面的法向量,再由向量法可求出平面与平面夹角的余弦值;
(3)不妨设,根据直线与平面所成角的正弦值为,可得,利用点到平面距离的向量求法可得其距离为.
【小问1详解】
记的中点为,连接,
因为,,所以四边形是平行四边形,则,
因为,所以平行四边形是矩形,则,
因为平面,平面,所以,即两两垂直,
故以为坐标原点,分别以所在直线为轴建立空间直角坐标系,如图,
则,
因为为的中点,所以,则,
设平面的一个法向量为,
而,
则,令,则,
所以,则,
又平面,所以平面.
【小问2详解】
设平面的一个法向量为,
而,,
所以,令,则,
设平面的一个法向量为,
而,
所以,令,则 ,
记平面与平面夹角为,则,
所以,
所以平面与平面夹角的余弦值为.
【小问3详解】
依题意,不妨设,则,,
又由(2)得平面的一个法向量为,
记直线与平面所成角为,
所以,解得(负值舍去),
所以,则,
而由(2)得平面的一个法向量为,
所以点到平面的距离为.
19. 定义:M是圆C上一动点,N是圆C外一点,记的最大值为m,的最小值为n,若,则称N为圆C的“伴随点”;若G同时是圆E和圆F的“伴随点”,则称G为圆“”的“共生点”.已知圆,P为圆A的“伴随点”.
(1)求点P所在曲线的方程;
(2)已知圆,P,Q均为圆“”的“共生点”.
(i)求直线的方程;
(ii)若圆H是以线段为直径的圆,过点且斜率不为0的直线l与圆H交于J、K两点,是否存在x轴上的定点,使得为定值?若存在,求出所有这样的W点坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)(i);
(ii)存在点为或或时,取定值,理由如下:
易知直线与圆和圆的交点为;
因此线段的中点为,且,因此圆H的方程为;
依题意直线的斜率存在,设其方程为,,如下图:
联立,整理可得,
易知,;
此时
,
令,解得或或
易知时,取定值为4,时,取定值为12,
当时,取定值为3;
综上可知,存在x轴上的定点,使得为定值,
当点的坐标为时,取定值为4;
当点的坐标为时,取定值为12;
当点的坐标为时,取定值为3;
【解析】
【分析】(1)根据“伴随点”的定义得出点满足的方程即可求出点所在曲线的方程;
(2)(i)由“共生点”定义可求直线的方程即为圆与圆的公共弦所在直线,可得其方程;
(ii)易知圆H的方程为,对直线的斜率是否存在进行分类讨论,联立直线和圆的方程利用韦达定理得出的表达式,由其为定值解得的值可得结论.
【小问1详解】
易知圆的圆心为,半径为,
因为点为圆的“伴随点”,所以,
可得,
因此点的轨迹是以为圆心,为半径的圆,
故点所在曲线的方程为.
【小问2详解】
(i)易知圆的圆心为,半径为,
因为点为圆的“伴随点”,所以,
可得,
因此点的轨迹是以为圆心,为半径的圆,
所以点所在曲线的方程为;
可得点为圆与圆的交点;
因为P,Q均为圆“”的“共生点”,
所以直线的方程即为圆与圆的公共弦所在直线,
两圆方程相减可得,
因此直线的方程为.
(ii)略
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