内容正文:
高2028届数学学科高二(上)第一次月考
考试时间:120分钟
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. 已知直线,则的倾斜角为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】根据直线斜率和倾斜角的关系,即可求解.
【详解】因为直线,则,
设的倾斜角为,所以,所以.
2. 已知圆,圆,则两圆位置关系为( )
A. 相离 B. 相切 C. 相交 D. 不确定
【答案】B
【解析】
【分析】求出两圆圆心的距离,再与两圆半径的和差进行比较,得到答案.
【详解】圆,圆,
所以两圆圆心为,,
所以,
两圆半径分别为,,
所以,
所以两圆位置关系为相切(外切).
3. 已知是左右焦点分别为、的椭圆上的一点,则( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】椭圆化成标准方程为,则,故,
又点是椭圆上一点,
所以.
4. 已知为坐标原点,点是直线上任意一点,则的最小值为( )
A. B.
C. 2 D. 5
【答案】A
【解析】
【详解】因为点是直线上任意一点,
所以的最小值即是坐标原点到直线的距离,设点到直线的距离为,
又,
所以的最小值为.
5. 已知直线与圆相离,则的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】将圆的方程配方得,所以圆心为,半径,且需,即.
圆心到直线的距离.
因为直线与圆相离,所以,即,两边平方得,解得.
与取交集,得,即的取值范围为.
6. 一条光线从点射出,经直线反射后,与圆相切于点,则光线从到经过的路程为( )
A. B. 4
C. D. 5
【答案】D
【解析】
【分析】求出关于直线的对称点,然后结合圆的切线性质计算点引出的切线长即可.
【详解】设关于直线的对称点为,则光线反射后经过的路径所在的直线即为直线.
由题意得,解得,
即,
设圆的圆心为C,则,,,
故,
根据对称性,光线经过的路程即为.
7. 已知椭圆的左、右焦点分别为和,点在椭圆上且在轴的上方若线段的中点在以原点为圆心,为半径的圆上,则的面积为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】由题意得到垂直平分线段,则,再根据椭圆的定义式和勾股定理即可求解.
【详解】
因为椭圆方程为,
所以,,,
又线段的中点在以原点为圆心,为半径的圆上,
所以垂直平分线段,所以,
又因为,所以,,
在直角三角形中,,
于是的面积为.
故选:C.
【点睛】关键点点睛:本题关键在于将线段的中点在以原点为圆心,为半径的圆上转化为垂直平分线段,再结合椭圆定义求解.
8. 设椭圆的左、右焦点分别为,,是椭圆上一点,,,则椭圆的离心率的最大值为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】利用椭圆的定义和余弦定理可表示出,从而可得,再利用换元法将转化为二次函数的形式,求出二次函数的最大值即可.
【详解】设,令,则,,
所以,所以,
在中,,则由余弦定理得
,
所以,
所以,
令,由,可得,则
,
当或时,取最大值:,
所以的最大值为.
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,部分选对得部分分,有选错的得0分.
9. 已知直线,,则下列说法正确的有( )
A. 若,则
B. 若,则直线,之间的距离为
C. 直线过定点
D. 若直线在两坐标轴的截距相等,则
【答案】BC
【解析】
【分析】由两条直线垂直的性质、结合平行线间的距离公式、直线的点斜式方程、截距的定义以及逐一判断即可.
【详解】对于A,直线的斜率为,若,则直线的斜率为,
则,所以不垂直,故A错误;
对于B,若,可得,则直线,
由两平行直线距离公式可得,故B正确;
对于C,可化为,
所以直线恒过,故C正确;
对于D,当时,直线与轴无截距,不满足条件,
当时,在两坐标轴的截距相等,分别令,
可求出与轴截距为与轴截距,即
解之可得或,故D错误.
10. 已知,分别是椭圆的左、右焦点,,是椭圆长轴端点,点P是椭圆上异于长轴端点的一点,则下列结论正确的是( )
A. 椭圆C的离心率
B. 的最大值为25
C. 存在点P使
D. 以为直径的圆与以为直径的圆内切
【答案】ABD
【解析】
【详解】对于A,由,得,,则,椭圆的离心率,故A正确;
对于B,由,当且仅当时等号成立,故B正确;
对于C,设,则,即;
,分别是椭圆的左、右焦点,,;
,.
;故C错误;
对于D,,是椭圆长轴端点,,则以为直径的圆的圆心为原点,半径为;
设以为直径的圆的圆心为,则其半径为.
是的中点,是的中点, .
是椭圆上的点,,分别是椭圆的左、右焦点,;
,即以为直径的圆与以为直径的圆内切,故D正确.
11. 已知圆,圆,直线,点为直线上的动点,过作圆的两条切线,切点分别为,;过作圆的两条切线,切点分别为,,为坐标原点,则下列说法正确的是( )
A. 直线是圆与圆的公共弦所在直线
B. 对于直线上任意一点,都有
C. 当直线与相交时,设交点为,则一定在直线上
D. 若圆与圆,均外切,记点到直线的距离为,则
【答案】BCD
【解析】
【分析】根据两圆相离可判断A;根据切线长计算公式计算可判断B;写出切点弦所在直线方程,求出交点,计算可判断C;设,由题意可得,根据两点间距离公式及点到直线距离公式计算可判断D.
【详解】圆的圆心,半径,
圆的圆心为,半径,
对于A,因为,
所以圆与圆相离,不存在公共弦,故A错误;
对于B,设满足直线,
则,
,
所以,故B正确;
对于C,先证明圆上点处的切线方程为.
证明如下:①若切线的斜率存在,设切线的斜率为,则,
所以,又过点,由点斜式可得,
化简可得,,又,所以切线的方程为;
②若切线的斜率不存在,则,此时切线方程为.
综上所述,圆上点处的切线方程为,
设,,,再证明直线的方程为,
证明如下:因为圆在处的切线方程为,
因为点在切线方程上,所以,同理可得,
则,满足方程,
根据不同两点确定唯一一条直线,故直线的方程为,
同理可得直线的方程为,
设两条直线交点为,代入两条直线并作差得,
因为点满足,所以,
故点在直线上,故C正确;
对于D,设圆的半径为,则,
所以,
设,则,即,
化简可得,
而点到直线的距离,
因为,
所以,即,故D正确.
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.
12. 已知圆过点,,,则圆的方程为_______;
【答案】(或)
【解析】
【详解】设圆的方程为,其中.
将,,的坐标代入,得,前两式相减得,解得.
将代入第一式和第三式,得,解得,进而.
所以圆的方程为,即.
13. 已知点,,直线与线段相交,则实数的取值范围是_______;
【答案】
【解析】
【分析】由直线与线段相交,通过画图象,找出斜率边界值,即可求解.
【详解】因为点,,且直线恒过定点,
则直线的斜率为,直线的斜率为,若直线与线段相交,
如图所示,
结合图象可得,,,解得或.
14. 已知椭圆C:1(ab0)的左、右焦点分别为F1,F2,点P为椭圆C上不与左右顶点重合的动点,设I,G分别为△PF1F2的内心和重心.当直线IG的倾斜角不随着点P的运动而变化时,椭圆C的离心率为_____.
【答案】
【解析】
【分析】首先找到特殊位置,即取P在上顶点时,内心和重心都在y轴上,由于内心和重心连线的斜率不随着点P的运动而变化,可得:GI始终垂直于x轴,可得内切圆半径为y0,再利用等面积法列式解方程可得:.
【详解】当直线IG的倾斜角不随着点P的运动而变化时,取P特殊情况在上顶点时,
若时,△PF1F2的内心和重心重合,不合题意;
当时,内切圆的圆心在y轴上,重心也在y轴上,且不重合,
由此可得不论P在何处,GI始终垂直于x轴,
设内切圆与边的切点分别为Q,N,A,如图所示:
设P在第一象限,坐标为:(x0,y0)连接PO,则重心G在PO上,
连接PI并延长交x轴于M点,连接GI并延长交x轴于N,
则GN⊥x轴,作PE垂直于x轴交于E,
可得重心G(,)所以I的横坐标也为,|ON|,
由内切圆的性质可得,PG=PA,F1Q=F1N,NF2=AF2,
所以PF1﹣PF2=(PG+QF1)﹣(PA+AF2)=F1N﹣NF2
=(F1O+ON)﹣(OF2﹣ON)=2ON,
而PF1+PF2=2a,所以PF1=a,PF2=a,
由角平分线的性质可得,所以可得OM,
所以可得MN=ON﹣OM,
所以ME=OE﹣OM=x0,
所以,即INPEy0,
(PF1+F1F2+PF2)IN,即(2a+2c),
所以整理为:,
故答案为:.
【点睛】本题考查了求椭圆的离心率,考查了内心和重心的概念,考查了转化思想和较强的计算能力,其方法为根据条件得到关于,, 的齐次式,化简可得.本题属于难题.
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. 如图,已知中,,,,延长至点,连接.
(1)求的长;
(2)若,求的面积.
【答案】(1)2 (2)
【解析】
【分析】(1)在中,利用正弦定理求;
(2)在中,利用余弦定理求,再根据三角形面积公式计算即可.
【小问1详解】
在中,由正弦定理得:,
又,,.
所以.
【小问2详解】
在中,由余弦定理得:,
代入得,
(负数舍),
故的面积为.
16. 在平面直角坐标系中,点,动点满足.
(1)求动点的轨迹的方程;
(2)若直线过点且与轨迹相切,求直线的方程.
【答案】(1)
(2)或
【解析】
【分析】(1)因为,由两点间距离公式列出方程后化简即可求得轨迹的方程;
(2)由点斜式设出直线的方程,因为与相切,且的轨迹是圆,则有圆心到直线的距离等于半径,结合点到直线距离公式即可求得当斜率存在时直线的方程,再考虑直线的斜率不存在即可.
【小问1详解】
因为,由,得,
化简得,即,
所以点的轨迹的方程为.
【小问2详解】
由(1)知,轨迹表示圆心为,半径为2的圆,
当直线的斜率不存在时,方程为,
此时圆心到直线的距离,等于圆的半径,
故直线与相切,满足题意;
当直线的斜率存在时,设,即,
于是圆心到的距离等于半径2,
即,解得,
因此直线的方程为,即,
所以直线的方程为或.
17. 如图,在四棱锥中,底面ABCD为正方形,,.
(1)证明:平面ABCD.
(2)若,求二面角的余弦值.
【答案】(1)证明:因为底面为正方形,所以.
又因为,,平面,所以平面PBD;
因为平面,所以.
因为,与相交,平面.
所以平面.
(2).
【解析】
【分析】(1)通过证明平面,可得,结合可完成证明;
(2)如图建立空间直角坐标系,求出平面与平面的法向量,由空间向量知识可得答案.
【小问1详解】
略
【小问2详解】
解:以为坐标原点,所在直线分别为轴,建立如图所示的空间直角坐标系.
设,则,,,,则,,.
设平面的法向量为,
则,即,令,则,
所以平面的一个法向量为.
设平面的法向量为,
则,即,令,则,
所以平面的一个法向量为.
,
易知二面角的平面角为锐角,故二面角的余弦值为.
18. 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
19. 已知椭圆的离心率为,且过点.
(1)求椭圆的方程;
(2)斜率为的直线与椭圆交于两点,记以为直径的圆的面积分别为,当为何值时,为定值.
(3)在(2)的条件下,设不过椭圆中心和顶点,且与轴交于点,点关于轴的对称点为,直线与轴交于点,求周长的最小值.
【答案】(1)
(2)时,为定值
(3)
【解析】
【分析】(1)由题意,得,进而解出即可求解;
(2)设直线l的方程为,,,联立直线与椭圆方程,结合韦达定理表示出,进而求解即可;
(3)结合(2)求得,,,表示出的周长,再结合基本不等式求解即可.
【小问1详解】
由题意,得,解得,
所以椭圆的方程为.
【小问2详解】
设直线l的方程为,,,
联立,消去y整理得,
则,
且,,
又,,
则
,
则,即时,此时为定值.
【小问3详解】
由(2)知,,,直线l的方程为,
且,,,,
则,,
则直线的方程为,
令,得
,
即,则,,,
则周长为,
当且仅当,即时等号成立,
则周长的最小值为.
【点睛】方法点睛:利用韦达定理法解决直线与圆锥曲线相交问题的基本步骤如下:
(1)设直线方程,设交点坐标为;
(2)联立直线与圆锥曲线的方程,得到关于(或)的一元二次方程,必要时计算;
(3)列出韦达定理;
(4)将所求问题或题中的关系转化为、(或、)的形式;
(5)代入韦达定理求解.
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高2028届数学学科高二(上)第一次月考
考试时间:120分钟
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. 已知直线,则的倾斜角为( )
A. B.
C. D.
2. 已知圆,圆,则两圆位置关系为( )
A. 相离 B. 相切 C. 相交 D. 不确定
3. 已知是左右焦点分别为、的椭圆上的一点,则( )
A. B.
C. D.
4. 已知为坐标原点,点是直线上任意一点,则的最小值为( )
A. B.
C. 2 D. 5
5. 已知直线与圆相离,则的取值范围为( )
A. B.
C. D.
6. 一条光线从点射出,经直线反射后,与圆相切于点,则光线从到经过的路程为( )
A. B. 4
C. D. 5
7. 已知椭圆的左、右焦点分别为和,点在椭圆上且在轴的上方若线段的中点在以原点为圆心,为半径的圆上,则的面积为( )
A. B. C. D.
8. 设椭圆的左、右焦点分别为,,是椭圆上一点,,,则椭圆的离心率的最大值为( )
A. B.
C. D.
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,部分选对得部分分,有选错的得0分.
9. 已知直线,,则下列说法正确的有( )
A. 若,则
B. 若,则直线,之间的距离为
C. 直线过定点
D. 若直线在两坐标轴的截距相等,则
10. 已知,分别是椭圆的左、右焦点,,是椭圆长轴端点,点P是椭圆上异于长轴端点的一点,则下列结论正确的是( )
A. 椭圆C的离心率
B. 的最大值为25
C. 存在点P使
D. 以为直径的圆与以为直径的圆内切
11. 已知圆,圆,直线,点为直线上的动点,过作圆的两条切线,切点分别为,;过作圆的两条切线,切点分别为,,为坐标原点,则下列说法正确的是( )
A. 直线是圆与圆的公共弦所在直线
B. 对于直线上任意一点,都有
C. 当直线与相交时,设交点为,则一定在直线上
D. 若圆与圆,均外切,记点到直线的距离为,则
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.
12. 已知圆过点,,,则圆的方程为_______;
13. 已知点,,直线与线段相交,则实数的取值范围是_______;
14. 已知椭圆C:1(ab0)的左、右焦点分别为F1,F2,点P为椭圆C上不与左右顶点重合的动点,设I,G分别为△PF1F2的内心和重心.当直线IG的倾斜角不随着点P的运动而变化时,椭圆C的离心率为_____.
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. 如图,已知中,,,,延长至点,连接.
(1)求的长;
(2)若,求的面积.
16. 在平面直角坐标系中,点,动点满足.
(1)求动点的轨迹的方程;
(2)若直线过点且与轨迹相切,求直线的方程.
17. 如图,在四棱锥中,底面ABCD为正方形,,.
(1)证明:平面ABCD.
(2)若,求二面角的余弦值.
18. 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.
19. 已知椭圆的离心率为,且过点.
(1)求椭圆的方程;
(2)斜率为的直线与椭圆交于两点,记以为直径的圆的面积分别为,当为何值时,为定值.
(3)在(2)的条件下,设不过椭圆中心和顶点,且与轴交于点,点关于轴的对称点为,直线与轴交于点,求周长的最小值.
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