内容正文:
高二数学一(B卷)
本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,共8页.时量120分钟.满分150分.
第Ⅰ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. 直线n的倾斜角为150°,则它的斜率k=( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】由斜率公式求解即可.
【详解】它的斜率k=.
故选:B
2. 已知复数,则z的共轭复数( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】,所以其共轭复数为:.
3. 如图所示的几何体是一个平行六面体,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】在平行六面体中,因为,,
所以.
4. 圆C:上的点到坐标原点O的最小距离为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】将圆的一般方程化为标准方程,计算原点到圆心的距离,求解到坐标原点O的最小距离.
【详解】圆C:,即,
圆心为,半径为,
,
,所以点在圆内,
圆C上的点到坐标原点O的最小距离为.
5. 已知圆,圆,则圆与圆的公切线(与两圆都相切的直线)条数为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】计算两圆的圆心距,判断两圆的位置关系,进而确定公切线的条数.
【详解】首先确定两圆的圆心和半径:圆:的圆心为,半径;
圆:的圆心为,半径.
两圆圆心距:.
两圆半径差的绝对值为,两圆半径和为,
因为,故两圆相交,因此相交的两圆共有条公切线.
6. 在空间四边形ABCD中,若向量,点E,F分别为线段BC,AD的中点,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】取中点构造三角形中位线,利用空间向量线性运算求出的坐标,再计算其模长即可。
【详解】取的中点,连接、.
因为为的中点,为的中点,所以是的中位线,因此;
同理,为的中点,所以是的中位线,因此.
由向量减法的三角形法则得:.
代入已知,,
得: , ,
因此.
根据空间向量模长公式,.
7. 已知,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】因为,所以,又函数在实数范围内单调递增,故;
由得,所以.
因为,,且,所以,因此.
8. 与直线l:关于直线m:对称的直线方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】先联立两直线方程,求出原直线与对称轴的交点(该点在对称直线上);再在原直线上任取一点,求它关于对称轴的对称点;最后求出对称直线方程即可.
【详解】联立直线与方程可得,解得,所以两直线交点为,
在直线上任取一点,设该点关于直线的对称点为,则根据对称点的性质可得,
,且点与点的中点在直线上,即,
解得,即对称点,所以对称直线的斜率,
则对称直线的方程为,即.
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. 下列说法正确的有( )
A. 已知一组数据为,则该组数据的第百分位数为
B. 某校高一年级共有学生人,其中男生人、女生人.为调查该年级学生的平均身高,采用分层随机抽样从男、女生中按相同比例共抽取人,则应抽取男生人,女生人
C. 抛掷一枚质地均匀的硬币两次,记事件:“第一次出现正面”,事件:“两次结果相同”,则事件与相互独立
D. 任取集合的一个子集,则元素属于该子集的概率为
【答案】ABC
【解析】
【分析】直接根据百分位数计算、分层抽样规则、事件独立性判断、古典概型概率求解,逐一分析各选项可得.
【详解】选项A:该组数据共个,第百分位数的位置为,为整数,
因此第百分位数是排序后第项和第项的平均值,排序后第项为,第项为,即,A正确.
选项B:分层抽样的抽样比为,因此抽取男生人数为人,
抽取女生人数为人,B正确.
选项C:抛掷两次硬币的总样本点共个:(正正,正反,反正,反反),
所以,,事件对应样本点(正正),,
满足,故事件与相互独立,C正确.
选项D:集合的子集共有个,其中包含元素的子集有共个,
因此概率为,D错误.
10. 已知直线:,直线:(),则( )
A. 直线恒过定点 B. 当时,直线始终不过第四象限
C. 当直线时,或2 D. 当直线时,或
【答案】ABD
【解析】
【详解】对于A,整理为关于的方程为,
令,解得直线恒过定点,正确;
对于B,直线的斜截式为,当时,斜率为正,截距为正,过一二三象限;正确;
对于C,令,解得或2,
当时,两直线方程均为,重合,错误;
对于D,由两直线垂直可得,解得或,正确.
11. 已知正方体的棱长为,点P满足,( )
A. 若,则
B. 若,则点轨迹的面积为
C. 若,则的最小值为
D. 若,则点的轨迹与正方体表面交线的长度为
【答案】BC
【解析】
【分析】方法一:利用共面向量基本定理结合正方体的结构特点,通过等体积转化,以及建系发掘点的轨迹以及与正方体的交线进行判断与计算即得;方法二:通过建系,利用向量数量积运算,以及空间向量有关的距离公式计算即可逐一判断.
【详解】方法一:
对于A,如图1,当时,,则点分布在平面在正方体内的部分,
因,在平面中,仅当时,即点与点重合时,此时,
而当点在其他位置时均得不到,故A错误;
对于B,如图2,当时,由可知点与四点共面,
即点的轨迹图形为等边,又因正方体的棱长为,则,其面积为,故B正确;
对于C,当时,,不妨取,
则点的轨迹图形为等边,易得当且仅当平面时取得最小值,此时也取得最小值.
由等体积可得,解得,故的最小值为,即C正确;
对于D,如图3,以为原点,分别为轴建立空间直角坐标系,由可得,,
由可知点的轨迹为以为球心,半径的球面,
又因,则该球与正方体的六个面都有交线,分别为与六段弧.
在中,,易得,同理,
则,同理,,
故点的轨迹与正方体表面交线的长为与六段弧的长度之和,
即,故D错误.
方法二:
以为原点,分别为轴建立空间直角坐标系,正方体棱长为.
因为,所以,.
.
选项A,若,则,..
.
只有当时点积为0,,
当时,不垂直,A错误;
选项B,,且.
当时,,
此直线与正方体的交点为,
当时,,
此直线与正方体的交点为,
当时,,
此直线与正方体的交点为,
则的轨迹是以为顶点的三角形,
,,
则此三角形是等边三角形,
此等边三角形面积为,
则点轨迹的面积为,B正确.
选项C,.
,
求最小值,即原点到平面上满足点的最小距离.
原点到平面距离公式为,
当时,转化为,
此直线与正方体的交点为,
当时,转化为,
此直线与正方体的交点为,
当时,转化为,
此直线与正方体的交点为,
则平面与正方体的交点为
,,,
原点到三角形的最小距离即为原点到平面的距离
则的最小值为,C正确.
选项D,因,
则点的轨迹为以为球心,半径的球面与正方体的交线,
正方体有个面,球面与每个面的交线为圆弧,
球面与正方体三个面相交:
将代入,得到,
在面上是圆,圆心为,半径.
因为,,所以这个圆面被正方体截得的是圆弧,
将代入,得到,
在面上是圆,圆心为,半径.
因为,,所以这个圆面被正方体截得的是圆弧,
将代入,得到,
在面上是圆,圆心为,半径.
因为,,所以这个圆面被正方体截得的是圆弧,
又圆弧的弧长为,
则这三段交线总弧长为,
将代入,得到,
在面上是圆,圆心为,半径.
因为,所以这个圆面被正方形所截,
交于点,交于点,则这个圆面在正方形的交线为圆弧,
即点的轨迹与正方形的交线为圆弧,
设,将代入得到,解得,
则,则,,
则,
同理可得,则,
故的长度为,
同理,当,
点的轨迹与正方形,正方形的交线长度为,
则这三段交线总弧长为,
则点的轨迹与正方体表面交线的长度为,
D错误.
第Ⅱ卷
三、填空题(本题共3小题,每小题5分,共15分)
12. 在中,,,则_____.
【答案】
【解析】
【分析】本题利用余弦定理,代入已知的两边长度及夹角余弦值即可求解第三边长度.
【详解】在中,根据余弦定理:,
即,即.
13. 已知正实数a,b满足,则的最小值为_____
【答案】
【解析】
【分析】通过“1的代换”构造符合基本不等式的结构,进而求解最小值.
【详解】已知为正实数,且,
则
,
对任意正实数,有,令,可得:,
当且仅当,即时等号成立。联立,
将代入得,解得,满足正实数条件,
因此,即的最小值为.
14. 已知圆:,圆:,直线l过两圆圆心,且直线l与圆交于A,B两点,与圆交于C,D两点,点P在x轴上,则的最小值为__________.
【答案】10
【解析】
【分析】分别求出两个圆的标准方程,进而求得圆心和半径,根据直线l过两圆圆心,求得直线的方程,利用向量的线性运算表示,,,,从而可以化简,设出点坐标为,从而将式子变为关于的二次函数,即可求其最小值.
【详解】
圆的标准方程为:,圆心为,半径为1,
圆的标准方程为:,圆心为,半径为2,
因为直线l过两圆圆心,
所以直线l的斜率为,
所以直线l的方程为,
,,
所以,
,
所以,
设点,
所以
,
这是关于的二次函数,
开口向上,对称轴为直线,
所以当时,取得最小值为10.
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. 已知直线是圆的一条对称轴.
(1)求圆的圆心坐标与半径;
(2)过点的直线与直线垂直,且直线与圆交于、两点,求.
【答案】(1)圆心坐标为,半径为
(2)
【解析】
【分析】(1)根据直线是圆的对称轴可知圆心在直线上,将圆心坐标代入直线方程即可求出的值,从而求出圆心和半径;
(2)先由垂直关系求出直线的方程,再求出点到直线的距离,最后利用弦长公式求出弦长.
【小问1详解】
由题可知圆心,半径,又直线为圆的对称轴,则圆心在直线上,
所以,解得,所以圆心,半径.
【小问2详解】
因为直线与直线垂直,所以设直线的方程为,
又点在直线上,则,所以,
因此,直线的方程为,
所以圆心到直线的距离为,
因此弦长.
16. 如图,在四棱锥中,平面,底面是矩形,,,点E是的中点.
(1)求点E到直线的距离;
(2)求直线到平面的距离.
【答案】(1)
(2)
【解析】
【分析】(1)建立空间直角坐标系,利用向量投影公式求点到直线的距离;
(2)证明直线与平面平行,将线面距离转化为点到平面的距离,利用空间点到平面的距离公式求解.
【小问1详解】
因为平面,底面是矩形,所以两两垂直,
以为坐标原点,分别以的方向为轴、轴、轴的正方向建立空间直角坐标系,
由题意可得,,,,
因为是的中点,所以,则 ,,
设点到直线的距离为, 由向量投影可知,在方向上的投影长度为,
而,,,
所以,
故点到直线的距离为;
【小问2详解】
因为底面是矩形,所以,又因为平面,平面,
所以平面,故直线到平面的距离等于点到平面的距离,
由(1)知,,,所以,,,
设平面的法向量为,则,
解得,取,则,所以,
又,设点到平面的距离为,则,
故直线到平面的距离为.
17. 如图,在直三棱柱中,,点D,E,F分别是,,的中点,且,,.
(1)证明:平面平面;
(2)求直线与平面所成角的正弦值;
(3)设直三棱柱的内切球球心为,三棱柱的外接球球心为,求.
【答案】(1)因为点D,E,F分别是,,的中点,
所以,,
又因为平面,平面,
所以平面,
同理可得平面,
又因为平面,,
所以平面平面.
(2)
(3)
【解析】
【分析】(1)利用面面平行的判定定理证明即可;
(2)建立空间直角坐标系,利用向量法求解即可;
(3)根据题意得到的坐标,再利用两点间的距离公式求.
【小问1详解】
略
【小问2详解】
如图以A为原点,为x轴,为y轴,为z轴建立空间直角坐标系,
可得,
则,,,
可得,
设平面的法向量,
则,令,可得,
设直线与平面所成角为,
则
【小问3详解】
底面,该直角三角形内切圆半径,
底面内心坐标为,
直三棱柱存在内切球,高,满足条件,
所以直三棱柱的内切球球心为,
为直三棱柱,是直角三角形,直角顶点为A,
下底面的外心为斜边中点,
上底面的外心为斜边中点,
直棱柱外接球球心为上下底面外心连线中点,则
则.
18. 如图,已知等腰直角三角形ABC中,∠BAC=90°,BC=6,D,E分别是AB,AC上的点,且,将三角形ADE沿DE翻折,点A在翻折过程中记为点P(点P不在平面BCED上).
(1)若二面角P-DE-B等于60°,
(i)证明:平面PBC⊥平面BCED;
(ii)求四棱锥P-BCED的体积.
(2)翻折过程中,是否存在点P使得平面PBD与平面PCE夹角的余弦值为?若存在,求此时二面角P-DE-B的余弦值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)(i)
取的中点为,的中点为,连接.
因为为等腰直角三角形,故,
而四边形为等腰梯形,且,故,
故为的平面角,故.
由题设可得,
在中由余弦定理可得,
故,故,故,
而,平面,故平面.
而平面,故平面平面.
(ii).
(2).
【解析】
【分析】(1)(i)取的中点为,的中点为,连接,根据翻折的性质可得、,从而可得为的平面角,根据解直角三角形可得的长,从而可得,最后根据线面垂直的判定定理可知平面即可得面面垂直;(ii)根据体积公式计算即可.
(2)如图,连接,在平面内过作,垂足为,连接,利用解三角形可求,从而可求,故可求面面角的余弦值.
【小问1详解】
(i)略.
(ii).
【小问2详解】
如图,连接,在平面内过作,垂足为,连接.
因为,平面,
故平面,而,故平面,而平面,
故,而,故,
因为,故,故,
而,故,故,
故,故,故为二面角的平面角,
故或.
若,则在中,由余弦定理可得:
,故,故,
故,故,故,
故,
故,
故,而,,而,
故 ,故,故,
若,同理可求,此时,矛盾;
综上, 即二面角的余弦值为.
19. 对于定义在上的函数,若存在实数,使得,则称为的一个二阶不动点;若还满足,则称为的一个真二阶不动点.
(1)已知函数,求的所有二阶不动点,并指出其中真二阶不动点的个数;
(2)已知函数,证明:没有真二阶不动点;
(3)设,若存在真二阶不动点,求实数的取值范围.
【答案】(1)二阶不动点为;真二阶不动点个数为
(2),,
,
令,解得,
即或,
解,
解得 ,即,
因为,所以.
所以方程的实数解只有.
检验:,满足.
即所有二阶不动点都满足,不存在满足的真二阶不动点.
即没有真二阶不动点.
(3)
【解析】
【分析】(1)利用定义求解,求出的解就是所有二阶不动点,解出的解,则在二阶不动点中去掉满足的解,剩下的就是真二阶不动点,通过计算得到结论.
(2)计算,得到或,解出的解为,求出,满足.根据定义得到结论.
(3)由存在真二阶不动点得到,通过计算得到或,要存在真二阶不动点,即方程要有实数根,并且它的根不是方程的根,通过计算得到结论.
【小问1详解】
,,
则,
即,
即,
解得.
,解也是.
也就是所有二阶不动点都满足,不满足,没有真二阶不动点.
则二阶不动点为;真二阶不动点个数为.
【小问2详解】
略
【小问3详解】
因为存在真二阶不动点,
所以,
则,
方程:,
解得,
即,
解得或,
要存在真二阶不动点,即方程要有实数根,
并且它的根不是方程的根.
① 方程有实根,则判别式,
,
解得,
②联立,
两式相减得到,
将代入,
得到,
当时,,根,这个根同时也是不动点方程的根.
此时方程的根就是不动点,不能作为真二阶不动点,
因此要舍去.
综上,实数的取值范围是.
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高二数学一(B卷)
本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,共8页.时量120分钟.满分150分.
第Ⅰ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. 直线n的倾斜角为150°,则它的斜率k=( )
A. B. C. D.
2. 已知复数,则z的共轭复数( )
A. B. C. D.
3. 如图所示的几何体是一个平行六面体,则( )
A. B. C. D.
4. 圆C:上的点到坐标原点O的最小距离为( )
A. B. C. D.
5. 已知圆,圆,则圆与圆的公切线(与两圆都相切的直线)条数为( )
A. B. C. D.
6. 在空间四边形ABCD中,若向量,点E,F分别为线段BC,AD的中点,则( )
A. B. C. D.
7. 已知,则( )
A. B. C. D.
8. 与直线l:关于直线m:对称的直线方程为( )
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. 下列说法正确的有( )
A. 已知一组数据为,则该组数据的第百分位数为
B. 某校高一年级共有学生人,其中男生人、女生人.为调查该年级学生的平均身高,采用分层随机抽样从男、女生中按相同比例共抽取人,则应抽取男生人,女生人
C. 抛掷一枚质地均匀的硬币两次,记事件:“第一次出现正面”,事件:“两次结果相同”,则事件与相互独立
D. 任取集合的一个子集,则元素属于该子集的概率为
10. 已知直线:,直线:(),则( )
A. 直线恒过定点 B. 当时,直线始终不过第四象限
C. 当直线时,或2 D. 当直线时,或
11. 已知正方体的棱长为,点P满足,( )
A. 若,则
B. 若,则点轨迹的面积为
C. 若,则的最小值为
D. 若,则点的轨迹与正方体表面交线的长度为
第Ⅱ卷
三、填空题(本题共3小题,每小题5分,共15分)
12. 在中,,,则_____.
13. 已知正实数a,b满足,则的最小值为_____
14. 已知圆:,圆:,直线l过两圆圆心,且直线l与圆交于A,B两点,与圆交于C,D两点,点P在x轴上,则的最小值为__________.
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. 已知直线是圆的一条对称轴.
(1)求圆的圆心坐标与半径;
(2)过点的直线与直线垂直,且直线与圆交于、两点,求.
16. 如图,在四棱锥中,平面,底面是矩形,,,点E是的中点.
(1)求点E到直线的距离;
(2)求直线到平面的距离.
17. 如图,在直三棱柱中,,点D,E,F分别是,,的中点,且,,.
(1)证明:平面平面;
(2)求直线与平面所成角的正弦值;
(3)设直三棱柱的内切球球心为,三棱柱的外接球球心为,求.
18. 如图,已知等腰直角三角形ABC中,∠BAC=90°,BC=6,D,E分别是AB,AC上的点,且,将三角形ADE沿DE翻折,点A在翻折过程中记为点P(点P不在平面BCED上).
(1)若二面角P-DE-B等于60°,
(i)证明:平面PBC⊥平面BCED;
(ii)求四棱锥P-BCED的体积.
(2)翻折过程中,是否存在点P使得平面PBD与平面PCE夹角的余弦值为?若存在,求此时二面角P-DE-B的余弦值;若不存在,请说明理由.
19. 对于定义在上的函数,若存在实数,使得,则称为的一个二阶不动点;若还满足,则称为的一个真二阶不动点.
(1)已知函数,求的所有二阶不动点,并指出其中真二阶不动点的个数;
(2)已知函数,证明:没有真二阶不动点;
(3)设,若存在真二阶不动点,求实数的取值范围.
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