2020年安徽省合肥一中高二(上)期中数学试卷(文科)
安徽省合肥市2023-2024学年高二上学期期中联考数学试题含解析

绝密★启用前合肥2023~2024学年度第一学期高二年级期中考试(学考模拟)数学(答案在最后)本试卷共4页.全卷满分100分,考试时间90分钟.注意事项:1.答题前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上.2.回答选择题时,选出每小题答案后,用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,再选涂其它答案标号.回答非选择题时,将答案写在答题卡上,写在本试卷上无效.3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回.第Ⅰ卷(选择题共54分)一、选择题(本大题共18小题,每小题3分,满分54分.每小题4个选项中,只有1个选项符合题目要求,多选不给分)1.已知集合{}1,2A =,{}1,3B =,则A B ⋃=()A.{}1 B.{}1,2 C.{}1,3 D.{}1,2,3【答案】D 【解析】【分析】利用并集运算求解.【详解】解:因为集合{}1,2A =,{}1,3B =,所以A B ⋃={}1,2,3,故选:D2.下列函数中,在其定义域上单调递减的是()A.y x=- B.²y x = C.sin y x= D.cos y x=【答案】A 【解析】【分析】利用幂函数与正余弦函数的单调性一一判定即可.【详解】由幂函数的单调性可知y x =-在定义域上单调递减,故A 正确;²y x =在(),0∞-上单调递减,()0,∞+上单调递增,不符题意,sin y x =在()ππ2π,2πZ 22k k k ⎡⎤-++∈⎢⎥⎣⎦上单调递增,不符题意,cos y x =在[]()π2π,2πZ k k k -+∈上单调递增,不符题意,即B 、C 、D 错误.故选:A3.在平面直角坐标系中,下列与角420o 终边相同的角是()A.20B.60C.120D.150【答案】B 【解析】【分析】利用终边相同的角的定义计算即可.【详解】由题意可知42036060=+ ,所以60 与420o 终边相同.故选:B4.若12i z =+,则4i 1zz =-A.1 B.-1C.iD.-i【答案】C 【解析】【详解】试题分析:()()4i 4ii 112i 12i 1zz ==-+--,故选C .【考点】复数的运算、共轭复数.【举一反三】复数的加、减法运算中,可以从形式上理解为关于虚数单位“i ”的多项式合并同类项,复数的乘法与多项式的乘法相类似,只是在结果中把2i 换成−1.复数除法可类比实数运算的分母有理化.复数加、减法的几何意义可依照平面向量的加、减法的几何意义进行理解.5.下列函数为奇函数的是()A.1y x=B.y x= C.2xy = D.y =log ₂x【答案】A 【解析】【分析】根据题意,结合初等函数的图象与性质,逐项判定,即可求求解.【详解】对于A 中,函数1y x=为奇函数,符合题意;对于B 中,函数y x =为偶函数,不符合题意;对于C 中,函数2x y =为非奇非偶函数,不符合题意;对于D 中,函数2log y x =为非奇非偶函数,不符合题意.故选:A.6.已知函数()f x 对于任意实数x 满足()()2f x f x +=,若()13f -=,则()5f =()A.-5B.-3C.3D.5【答案】C 【解析】【分析】首先判断函数的周期,利用周期求函数值.【详解】由R x ∀∈,()()2f x f x +=,可知,函数()f x 的周期2T =,()()()513213f f f =-+⨯=-=.故选:C7.已知a +b >0,b <0,那么a ,b ,-a ,-b 的大小关系是()A.a >b >-a >-bB.a >b >.-b >-aC.a >-b >-a >bD.a >-b >b >-a【答案】D 【解析】【分析】根据题目信息,a +b >0,b <0,则可知0a >且a b >,在对内容排序即可【详解】因为a +b >0,b <0,则可知0a >且a b >,则a b b a >->>-,因此D 正确.故选:D.8.已知向量()(),1,1,2a b λλ=-=- ,若a b ⊥,则实数λ的值是()A.-2B.-1C.1D.2【答案】D 【解析】【分析】根据a b ⊥,由()()1120λλ⨯-+-⨯=求解.【详解】解:因为向量()(),1,1,2a b λλ=-=- ,且a b ⊥,所以()()1120λλ⨯-+-⨯=,解得2λ=,故选:D9.已知函数()()0,1xf x a a a =>≠的图象过点()2,9P ,则()1f -=()A.3 B.-3C.13D.13-【答案】C 【解析】【分析】利用指数函数的定义求底数,再计算函数值即可.【详解】由题意可知()()2293,3xf a a f x ==⇒==,所以()113f -=.故选:C10.如图,在长方体1111ABCD A B C D -中,AB =AD =2,13AA =,则四棱锥1D ABCD -的体积为()A.3B.4C.6D.9【答案】B 【解析】【分析】根据长方体的特殊线面关系,结合棱锥体积公式求得结果.【详解】在长方体中,1DD ⊥底面ABCD ,则四棱锥1D ABCD -的体积为122343⨯⨯⨯=.故选:B11.在△ABC 中,角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c ,若1sin 2a b A ===,则C =()A.π6B.π4C.π3D.π2【答案】B 【解析】【分析】根据正弦定理,即可求解.【详解】根据正弦定理sin sin a bA B =,即sin sin 1b A B a==,则π2B =,sin 2A =,a b <,则π4A =,所以π4C B A π=--=.故选:B12.若函数21y x kx =++的图象与x 轴没有交点,则k 的取值范围是()A.()2,2- B.()2,+∞C.(),2-∞- D.()(),22,∞∞--⋃+【答案】A 【解析】【分析】利用二次函数的性质计算即可.【详解】由题意可知210y x kx =++=无解,即()2Δ402,2k k =-<⇒∈-.故答案为:A13.已知AB=(2,3),AC =(3,t ),BC =1,则AB BC ⋅ =A.-3B.-2C.2D.3【答案】C 【解析】【分析】根据向量三角形法则求出t,再求出向量的数量积.【详解】由(1,3)BC AC AB t =-=- ,1BC == ,得3t =,则(1,0)BC = ,(2,3)(1,0)21302AB BC ==⨯+⨯=.故选C .【点睛】本题考点为平面向量的数量积,侧重基础知识和基本技能,难度不大.14.在篮球选修课上,男、女生各有5名编号为1,2,3,4,5的学生进行投篮练习,每人投10次,投中的次数如图所示,试根据折线图通过计算比较本次投篮练习中男、女生的投篮水平,则()A.男生投篮水平比女生投篮水平高B.女生投篮水平比男生投篮水平高C.男女同学的投篮水平相当,但女同学要比男同学稳定D.男女同学投篮命中数的极差相同【答案】C 【解析】【分析】根据平均数和方差计算公式结合图表数据计算出x 男,x 女,2s 男,2s 女,然后进行比较即可求得结果.【详解】由图可知1(45286)55x =++++=男,1(53764)55x =++++=女,222222(45)(55)(25)(85)()14565s -+-+-⎡⎤==⎣++-⎦-男,2222221(55)(35)(75)(65)(45)25s ⎡⎤=-+-+-+-+-=⎣⎦女,所以x x =男女,22s s >男女,所以本次投篮练习中男女同学的投篮水平相当,但女同学要比男同学稳定,故选:C.15.向如图放置的空容器中匀速注水,直至注满为止.下列图象中可以大致刻画容器中水的高度与时间的函数关系的是()A.B.C.D.【答案】C 【解析】【分析】分析容器的形状,结合匀速注水的条件可以直接得到答案.【详解】由于容器上粗下细,所以匀速注水的过程中,高度的增长会越来越慢,只有C 选项的图象符合条件,故选:C.16.函数()22log f x x =-零点所在的区间是()A.()1,2 B.()2,4 C.()4,8 D.()8,16【答案】B 【解析】【分析】根据零点存在性定理,即可判断选项.【详解】函数()f x 在()0,∞+上单调递减,()120f =>,()2210f =->,()4220f =-<,()()240f f <,且函数单调递减,连续不断,所以函数的零点所在的区间是()2,4.故选:B17.从2名男生和2名女生中任选2人参加社区活动,那么互斥而不对立......的两个事件是()A.“恰有1名男生”与“全是男生”B.“至少有1名男生”与“全是女生”C.“至少有1名男生”与“全是男生”D.“至少有1名男生”与“至少有1名女生”【答案】A 【解析】【分析】根据互斥事件和对立事件的概念结合选项进行判断.【详解】对于A ,“恰有1名男生”与“全是男生”不能同时发生,但不一定必有其一发生,所以是互斥而不对立事件;对于B ,“至少有1名男生”与“全是女生”是对立事件;对于C ,“至少有1名男生”与“全是男生”能同时发生,所以不是互斥事件;对于D ,“至少有1名男生”与“至少有1名女生”能同时发生,所以不是互斥事件;故选:A.18.如图,在长方形ABCD 中,6,4AB AD ==,点P 满足DP DC λ= ,其中20,3λ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,则PA PB+ 的取值范围是()A.[]4,5B.[]8,10C.⎡⎣D.⎡⎤⎣⎦【答案】B 【解析】【分析】建立平面直角坐标系,写出点的坐标,得到()6,4P λ,20,3λ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,从而求出PA PB +=,求出最值.【详解】以A 为坐标原点,,AB AD 所在直线分别为,x y 轴,建立平面直角坐标系,则()()()()0,0,6,0,0,4,6,4A B D C ,设(),P s t ,因为DP DC λ=,所以()(),46,0s t λ-=,即6,4s t λ==,故()6,4P λ,20,3λ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,则()()()6,466,4612,8PA PB λλλ+=--+--=--,则PA PB +=,因为20,3λ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,所以[]6122,6λ-∈-,()[]26120,36λ-∈,故[]8,10PA PB +=.故选:B第Ⅱ卷(非选择题共46分)二、填空题(本大题共4小题,每小题4分,满分16分,把答案填在题中的横线上)19.若a >0,则1a a+的最小值是___________.【答案】2【解析】【分析】利用基本不等式求解.【详解】解:∵a >0,∴12a a +≥=(当且仅当a =1时取“=”).故答案为:220.某校高一年级有学生1000人,高二年级有学生800人,为制订学生课外活动方案,采用分层抽样的方法从两个年级分别抽取学生参加问卷调查,若从高一年级抽取学生50人,则应从高二年级抽取的学生人数是_______________.【答案】40【解析】【分析】根据分层抽样计算公式,即可求解.【详解】设高二年级抽取的学生人数为x ,则100050800x=,则40x =.故答案为:4021.设正方体的表面积为24,那么其外接球的体积是___________.【答案】【解析】【分析】正方体外接球球心为其体对角线的中点,体对角线即为外接球的直径.【详解】设正方体棱长为a ,则2262442a a a =⇒=⇒=,根据正方体和球的对称性可知,正方体外接球球心为其体对角线的中点,其体对角线即为外接球的直径,设外接球半径为R ,则22(2)32R a R a =⇒==,∴外接球体积334433V R ππ==⋅=.故答案为:.22.在精准扶贫工作中,某单位帮助农户销售当地特色产品,该产品的成本是30元/千克,产品的日销售量P (千克)与销售单价x (元/千克)满足关系式()1623,30501122,5056x x P x x x -≤<⎧=⎨-≤≤⎩,要使农户获得日利润最大,则该产品销售单价x (元/千克)为_______________.【答案】42【解析】【分析】利用分段函数、二次函数的性质计算即可.【详解】由题意可知农户的日利润()()()()22342432,305030243338,5056x x W x P x x x ⎧--+≤<⎪=-⋅=⎨--+≤≤⎪⎩,由二次函数的单调性可知:若3050x ≤<,有42x =时,max 432W =;若5056x ≤≤,有50x =时,max 240432W =<;故42x =时,日利润取得最大值432.故答案为:42三、解答题(本大题共3小题,每小题10分,满分30分.解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤)23.已知函数()sin 2f x x =.(1)求函数()f x 的最小正周期;(2)已知π0,2θ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,且2cos 2θ=,求()f θ的值.【答案】(1)π(2)1【解析】【分析】(1)根据周期公式求解即可;(2)先根据平方关系求得sin θ,进而结合二倍角的正弦公式求解即可.【小问1详解】函数()f x 的最小正周期为2ππ2T ==.【小问2详解】因为π0,2θ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,则212sin 1cos 122θθ=-=-=,所以()22sin 22sin cos 2122f θθθθ===⨯⨯=.24.如图,在三棱锥-P ABC 中,PA ⊥平面ABC ,ABC 为等边三角形,点D 为棱AB 的中点,3,2PA AB ==(1)求证:CD ⊥平面PAB ;(2)求三棱锥P BCD -的体积.【答案】(1)证明见解析(2)12【解析】【分析】(1)根据线面垂直的性质可得PA CD ⊥,再根据线面垂直的判定定理即可得证;(2)根据棱锥的体积公式计算即可.【小问1详解】因为PA ⊥平面ABC ,CD ⊂平面ABC ,所以PA CD ⊥,因为ABC 为等边三角形,点D 为棱AB 的中点,所以CD AB ⊥,又,,PA AB A PA AB ⋂=⊂平面PAB ,所以CD ⊥平面PAB ;【小问2详解】CD =13122BCD S =⨯= ,因为PA ⊥平面ABC ,所以1132P BCD BCD V PA S -=⋅=.25.某家庭记录了未使用节水龙头50天的日用水量数据(单位:3m )和使用了节水龙头50天的日用水量数据,得到频数分布表如下:未使用节水龙头50天的日用水量频数分布表日用水量[)0,0.1[)0.1,0.2[)0.2,0.3[)0.3,0.4[)0.4,0.5[)0.5,0.6[)0.6,0.7频数13249265使用了节水龙头50天的日用水量频数分布表日用水量[)0,0.1[)0.1,0.2[)0.2,0.3[)0.3,0.4[)0.4,0.5[)0.5,0.6频数151310165(1)作出使用了节水龙头50天的日用水量数据的频率分布直方图:0.35m的概率;(2)估计该家庭使用节水龙头后,日用水量小于3(3)估计该家庭使用节水龙头后,一年能节省多少水?(一年按365天计算,同一组中的数据以这组数据所在区间中点的值作代表.)47.45m.【答案】(1)直方图见解析;(2)0.48;(3)3【解析】【分析】(1)根据题中所给的使用了节水龙头50天的日用水量频数分布表,算出落在相应区间上的频率,借助于直方图中长方形的面积表示的就是落在相应区间上的频率,从而确定出对应矩形的高,从而得到直方图;(2)结合直方图,算出日用水量小于0.35的矩形的面积总和,即为所求的频率;(3)根据组中值乘以相应的频率作和求得50天日用水量的平均值,作差乘以365天得到一年能节约用水m,从而求得结果.多少3【详解】(1)频率分布直方图如下图所示:(2)根据以上数据,该家庭使用节水龙头后50天日用水量小于30.35m 的频率为0.20.110.1 2.60.120.050.48⨯+⨯+⨯+⨯=;因此该家庭使用节水龙头后日用水量小于30.35m 的概率的估计值为0.48;(3)该家庭未使用节水龙头50天日用水量的平均数为()110.0510.1530.2520.3540.4590.55260.6550.4850x =⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=.该家庭使用了节水龙头后50天日用水量的平均数为()210.0510.1550.25130.35100.45160.5550.3550x =⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=.估计使用节水龙头后,一年可节省水()()30.480.3536547.45m -⨯=.【点睛】该题考查的是有关统计的问题,涉及到的知识点有频率分布直方图的绘制、利用频率分布直方图计算变量落在相应区间上的概率、利用频率分布直方图求平均数,在解题的过程中,需要认真审题,细心运算,仔细求解,就可以得出正确结果.。
2020-2021学年安徽省合肥市肥东县高二(上)期中(文科)数学试卷(解析版)

2020-2021学年安徽省合肥市肥东县高二(上)期中数学试卷(文科)一、选择题(共12小题).1.已知两条直线x+a2y+6=0和(a﹣2)x+3ay+2a=0互相平行,则a等于()A.0或3或﹣1B.0或3C.3或﹣1D.0或﹣12.A、B分别是椭圆的左顶点和上顶点,C是该椭圆上的动点,则点C到直线AB的距离的最大值为()A.B.C.D.3.某中学高一年级从甲、乙两个班各选出7名学生参加国防知识竞赛,他们取得的成绩(满分100分)的茎叶图如图,其中甲班学生的平均分是85,乙班学生成绩的中位数是83,则x+y的值为()A.8B.168C.9D.1694.甲、乙两艘轮船都要在某个泊位停靠6小时,假定它们在一昼夜的时间段中随机地到达.则这两艘船中至少有一艘在停靠泊位时必须等待的概率是()A.B.C.D.5.当曲线y=1+与直线y=k(x﹣3)+3有两个不同交点时,则k的取值范围为()A.B.C.D.6.执行如图所示的程序框图,若输入n的值为6,则输出s的值为()A.105B.16C.15D.17.设椭圆+=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,上顶点为B.若|BF2|=|F1F2|=2,则该椭圆的方程为()A.+=1B.+y2=1C.+y2=1D.+y2=18.如图所示,一个圆乒乓球筒,高为20厘米,底面半径为2厘米,球桶的上底和下底分别粘有一个乒乓球,乒乓球与球筒底面及侧面均相切(球筒和乒乓球厚度均忽略不计),一个平面与两个乒乓球均相切,且此平面截球筒边缘所得的图形为一个椭圆,则该椭圆的离心率为()A.B.C.D.9.设点P i(x i,y i)在直线l i:a i x+b i y=c i上,若i(a i+b i)=c i(i=1,2),且恒成立,则c1+c2的值()A.2B.4C.6D.810.下列选项中,说法正确的是()A.命题“∃x∈R,x2﹣x≤0”的否定是“∃x∈R,x2﹣x>0”B.命题“p∨q为真”是命题“p∧q为真”的充分不必要条件C.命题“若am2≤bm2,则a≤b”是假命题D.命题“在△ABC中,若sin A<,则A<”的逆否命题为真命题11.已知直线l为圆x2+y2=4在点处的切线,点P为直线l上一动点,点Q为圆(x+1)2+y2=1上一动点,则|PQ|的最小值为()A.B.C.D.12.设P是椭圆=1上一动点,F1、F2是椭圆的两个焦点,则cos F1PF2的最小值是()A.B.C.﹣D.﹣二、填空题(共4小题,每小题5分,共20分)13.如果直线l1:ax+(1﹣b)y+5=0和直线l2:(1+a)x﹣y﹣b=0都平行于直线l3:x﹣2y+3=0,则l1,l2之间的距离为.14.为了对某课题进行研究,用分层抽样方法从三所高校A,B,C的相关人员中,抽取若干人组成研究小组,有关数据见表(单位:人)高校相关人数抽取人数A181B362C543若从高校B,C抽取的人中选2人作专题发言,则这2人都来自高校C的概率P=.15.若直线x+y﹣2=0与圆x2+y2=4相交于A,B两点,则弦AB的长度等于.16.设F1,F2分别是椭圆E:x2+=1(0<b<1)的左、右焦点,过点F1的直线交椭圆E于A、B两点,若|AF1|=3|F1B|,AF2⊥x轴,则椭圆E的方程为.三、解答题(共6小题,共70分)17.(12分)已知圆C:x2+y2﹣2x+my=0经过点(3,﹣1).(1)若直线l:2x﹣y+t=0与圆C相切,求t的值;(2)若圆M:(x﹣6)2+(y﹣10)2=r2(r>0)与圆C没有公共点,求r的取值范围.18.(10分)已知命题p:x2﹣4x﹣5≤0,命题q:x2﹣2x+1﹣m2≤0(m>0).(1)若p是q的充分条件,求实数m的取值范围.(2)若m=5,p∨q为真命题,p∧q为假命题,求实数x的取值范围.19.(12分)某商场举行有奖促销活动,顾客购买一定金额的商品后即可抽奖.抽奖规则如下:1、抽奖方案有以下两种:方案a,从装有1个红球、2个白球(仅颜色不同)的甲袋中随机摸出1个球,若是红球,则获得奖金15元,否则,没有奖金,兑奖后将摸出的球放回甲袋中;方案b,从装有2个红、1个白球(仅颜色不同)的乙袋中随机摸出1个球,若是红球,则获得奖金10元,否则,没有奖金,兑奖后将摸出的球放回乙袋中.2.抽奖条件是:顾客购买商品的金额满100元,可根据方案a抽奖一;满足150元,可根据方案b抽奖(例如某顾客购买商品的金额为310元,则该顾客采用的抽奖方式可以有以下三种,根据方案a抽奖三次或方案b抽奖两次或方案a,b各抽奖一次).已知顾客A在该商场购买商品的金额为250元.(1)若顾客A只选择根据方案a进行抽奖,求其所获奖金为15元的概率;(2)当若顾客A采用每种抽奖方式的可能性都相等,求其最有可能获得的奖金数(0元除外).20.(12分)已知直线l经过点P(6,4),斜率为k(Ⅰ)若l的纵截距是横截距的两倍,求直线l的方程;(Ⅱ)若k=﹣1,一条光线从点M(6,0)出发,遇到直线l反射,反射光线遇到y轴再次放射回点M,求光线所经过的路程.21.(12分)某校高二2班学生每周用于数学学习的时间x(单位:h)与数学成绩y(单位:分)之间有如表数据:x24152319161120161713y92799789644783687159(Ⅰ)求线性回归方程;(Ⅱ)该班某同学每周用于数学学习的时间为18小时,试预测该生数学成绩.参考数据:,,,,回归直线方程参考公式:,.22.(12分)已知椭圆C:+=1(a>0,b>0)的离心率为,点A(0,﹣2)与椭圆右焦点F的连线的斜率为.(Ⅰ)求椭圆C的方程;(Ⅱ)O为坐标原点,过点A的直线l与椭圆C相交于P、Q两点,当△OPQ的面积最大时,求直线l的方程.参考答案一、选择题:本大题共12小题,每小题5分,满分60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.已知两条直线x+a2y+6=0和(a﹣2)x+3ay+2a=0互相平行,则a等于()A.0或3或﹣1B.0或3C.3或﹣1D.0或﹣1解:∵两条直线x+a2y+6=0和(a﹣2)x+3ay+2a=0互相平行,∴,或k1=﹣和k2=﹣同时不存在,解得a=﹣1,或a=0,且a≠3.故选:D.2.A、B分别是椭圆的左顶点和上顶点,C是该椭圆上的动点,则点C到直线AB的距离的最大值为()A.B.C.D.解:∵A、B分别是椭圆+y2=1的左顶点和上顶点,∴A(﹣,0),B(0,1),直线AB的方程为:y﹣1=x,即x﹣y+=0,∵C是该椭圆上的动点,∴设C(cosθ,sinθ),则点C到直线AB的距离d==[sin(θ﹣)+1],∵﹣1≤sin(θ﹣)≤1,∴1﹣≤sin(θ﹣)+1]≤1+,∴d≤=则点C到直线AB的距离的最大值为,故选:D.3.某中学高一年级从甲、乙两个班各选出7名学生参加国防知识竞赛,他们取得的成绩(满分100分)的茎叶图如图,其中甲班学生的平均分是85,乙班学生成绩的中位数是83,则x+y的值为()A.8B.168C.9D.169解:∵甲班学生成绩的平均分是85,∴79+78+80+80+x+85+92+95=85×7,即x=6.∵乙班学生成绩的中位数是83,∴若y≤1,则中位数为81,不成立.若y>1,则中位数为80+y=83,解得y=3.∴x+y=6+3=9,故选:C.4.甲、乙两艘轮船都要在某个泊位停靠6小时,假定它们在一昼夜的时间段中随机地到达.则这两艘船中至少有一艘在停靠泊位时必须等待的概率是()A.B.C.D.解:设甲到达的时刻为x,乙到达的时刻为y则所有的基本事件构成的区域Ω满足,这两艘船中至少有一艘在停靠泊位时必须等待包含的基本事件构成的区域A满足,作出对应的平面区域如图:这两艘船中至少有一艘在停靠泊位时必须等待的概率P(A)=1﹣=1﹣=,故选:C.5.当曲线y=1+与直线y=k(x﹣3)+3有两个不同交点时,则k的取值范围为()A.B.C.D.解:由y=1+,得x2+(y﹣1)2=1(y≥1),直线y=k(x﹣3)+3恒过定点(3,3),作出两曲线图象如图:由圆心(0,1)到直线kx﹣y﹣3k+3=0的距离等于1,可得,解得或.又,∴当曲线y=1+与直线y=k(x﹣3)+3有两个不同交点时,则k的取值范围为(].故选:B.6.执行如图所示的程序框图,若输入n的值为6,则输出s的值为()A.105B.16C.15D.1解:如图所示的程序框图,若输入n的值为6,循环条件为:i<6,i=1,s=1,1<6可以循环,s=1×1=1,i=1+2=3<6,s=1×3=3,i=3+2=5<6,s=3×5=15,i=5+2=7>6,循环结束,输出s=15,故选:C.7.设椭圆+=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,上顶点为B.若|BF2|=|F1F2|=2,则该椭圆的方程为()A.+=1B.+y2=1C.+y2=1D.+y2=1解:∵|BF2|=|F1F2|=2,∴a=2c=2,∴a=2,c=1,∴b=,∴椭圆的方程为+=1.故选:A.8.如图所示,一个圆乒乓球筒,高为20厘米,底面半径为2厘米,球桶的上底和下底分别粘有一个乒乓球,乒乓球与球筒底面及侧面均相切(球筒和乒乓球厚度均忽略不计),一个平面与两个乒乓球均相切,且此平面截球筒边缘所得的图形为一个椭圆,则该椭圆的离心率为()A.B.C.D.解:不妨设椭圆方程为=1,(a>b>0),由题意得,解得a=8,b=2,c==2,∴该椭圆的离心率为e===.故选:B.9.设点P i(x i,y i)在直线l i:a i x+b i y=c i上,若i(a i+b i)=c i(i=1,2),且恒成立,则c1+c2的值()A.2B.4C.6D.8解:∵点P i(x i,y i)在直线l i:a i x+b i y=c i上,a i+b i=i c i(i=1,2),∴l1过定点M(1,1),l2过定点N(2,2),又|P1P2|≥恒成立,∴l1∥l2,∵|MN|==,∴MN⊥l i(i=1,2).又k MN=1.∴直线l1,l2的方程分别为:x+y=2,x+y=4,∴c1+c2=6,故选:C.10.下列选项中,说法正确的是()A.命题“∃x∈R,x2﹣x≤0”的否定是“∃x∈R,x2﹣x>0”B.命题“p∨q为真”是命题“p∧q为真”的充分不必要条件C.命题“若am2≤bm2,则a≤b”是假命题D.命题“在△ABC中,若sin A<,则A<”的逆否命题为真命题解:对于A,命题“∃x∈R,x2﹣x≤0”的否定是“∀x∈R,x2﹣x>0”,故错误;对于B,命题“p∨q为真”是命题“p∧q为真”的必要不充分条件,故错误;对于C,命题“若am2≤bm2,则a≤b”在m=0时,不一定成立,故是假命题,故正确;对于D,“在△ABC中,若sin A<,则A<或A>”为假命题,故其逆否命题也为假命题,故错误;故选:C.11.已知直线l为圆x2+y2=4在点处的切线,点P为直线l上一动点,点Q为圆(x+1)2+y2=1上一动点,则|PQ|的最小值为()A.B.C.D.解:已知直线l为圆x2+y2=4在点处的切线,则:切线的斜率为:k=﹣,切线的方程为:y﹣=﹣(x﹣),整理得:x+y﹣2=0.点P为直线l上一动点,点Q为圆(x+1)2+y2=1上一动点,则:圆心(﹣1,0)到直线x+y﹣2=0的距离d=,则:|PQ|的最小值为,故选:B.12.设P是椭圆=1上一动点,F1、F2是椭圆的两个焦点,则cos F1PF2的最小值是()A.B.C.﹣D.﹣解:椭圆=1的a=3,b=2,c==,由椭圆定义,可得|PF1|+|PF2|=6,|F1F2|=2,∴cos∠F1PF2===﹣1,∵|PF1|+|PF2|=6≥2,∴|PF1|•|PF2|≤9,∴﹣1≥﹣1=﹣.当且仅当|PF1|=|PF2|=3,取得最小值﹣.故选:C.二、填空题(共4小题,每小题5分,共20分)13.如果直线l1:ax+(1﹣b)y+5=0和直线l2:(1+a)x﹣y﹣b=0都平行于直线l3:x﹣2y+3=0,则l1,l2之间的距离为2.解:由l1∥l3,得﹣2a﹣(1﹣b)=0;…①又l2∥l3,所以﹣2(1+a)+1=0;…②解得a=﹣,b=0;因此l1:x﹣2y﹣10=0,l2:x﹣2y=0;所以l1,l2之间的距离为d==2.故答案为:2.14.为了对某课题进行研究,用分层抽样方法从三所高校A,B,C的相关人员中,抽取若干人组成研究小组,有关数据见表(单位:人)高校相关人数抽取人数A181B362C543若从高校B,C抽取的人中选2人作专题发言,则这2人都来自高校C的概率P=.解:由题意得B高校抽取2人,C高校抽取3人,从高校B,C抽取的人中选2人作专题发言,这2人都来自高校C的概率P==.故答案为:.15.若直线x+y﹣2=0与圆x2+y2=4相交于A,B两点,则弦AB的长度等于2.解:∵圆x2+y2=4的圆心为(0,0),半径r=2,∴圆心到直线x+y﹣2=0的距离d==1,∴弦长|AB|=2=2.故答案为:2.16.设F1,F2分别是椭圆E:x2+=1(0<b<1)的左、右焦点,过点F1的直线交椭圆E于A、B两点,若|AF1|=3|F1B|,AF2⊥x轴,则椭圆E的方程为x2+=1.解:由题意,F1(﹣c,0),F2(c,0),AF2⊥x轴,∴|AF2|=b2,∴A点坐标为(c,b2),设B(x,y),∵|AF1|=3|F1B|,∴=3,∴(﹣c﹣c,﹣b2)=3(x+c,y),∴B(﹣c,﹣b2),代入椭圆方程可得,∵1=b2+c2,∴b2=,c2=,∴x2+=1.故答案为:x2+=1.三、解答题(共6小题,共70分)17.(12分)已知圆C:x2+y2﹣2x+my=0经过点(3,﹣1).(1)若直线l:2x﹣y+t=0与圆C相切,求t的值;(2)若圆M:(x﹣6)2+(y﹣10)2=r2(r>0)与圆C没有公共点,求r的取值范围.解:(1)∵圆经过点(3,﹣1),∴32+(﹣1)2﹣2×3﹣m=0,解得m=4,∴圆的方程为x2+y2﹣2x+4y=0,标准方程为(x﹣1)2+(y+2)2=5则圆心C(1,﹣2),半径若直线与圆相切,则圆心到直线2x﹣y+t=0的距离∴|4+t|=5,∴4+t=5或4+t=﹣5,解得t=1或t=﹣9.(2)若圆M与圆C没有公共点,∴两圆位置关系可以是外离,或内含当两圆外离时,两圆圆心距|CM|>R+rM(6,10),此时,,且r>0,∴当两圆内含时,两圆圆心距|CM|<r﹣R此时,,∴综上所述,.18.(10分)已知命题p:x2﹣4x﹣5≤0,命题q:x2﹣2x+1﹣m2≤0(m>0).(1)若p是q的充分条件,求实数m的取值范围.(2)若m=5,p∨q为真命题,p∧q为假命题,求实数x的取值范围.解:(1)对于p:A=[﹣1,5],对于q:B=[1﹣m,1+m],p是q的充分条件,可得A⊆B,∴,∴m∈[4,+∞).(2)m=5,如果p真:A=[﹣1,5],如果q真:B=[﹣4,6],p∨q为真命题,p∧q为假命题,可得p,q一真一假,①若p真q假,则无解;②若p假q真,则,∴x∈[﹣4,﹣1)∪(5,6].19.(12分)某商场举行有奖促销活动,顾客购买一定金额的商品后即可抽奖.抽奖规则如下:1、抽奖方案有以下两种:方案a,从装有1个红球、2个白球(仅颜色不同)的甲袋中随机摸出1个球,若是红球,则获得奖金15元,否则,没有奖金,兑奖后将摸出的球放回甲袋中;方案b,从装有2个红、1个白球(仅颜色不同)的乙袋中随机摸出1个球,若是红球,则获得奖金10元,否则,没有奖金,兑奖后将摸出的球放回乙袋中.2.抽奖条件是:顾客购买商品的金额满100元,可根据方案a抽奖一;满足150元,可根据方案b抽奖(例如某顾客购买商品的金额为310元,则该顾客采用的抽奖方式可以有以下三种,根据方案a抽奖三次或方案b抽奖两次或方案a,b各抽奖一次).已知顾客A在该商场购买商品的金额为250元.(1)若顾客A只选择根据方案a进行抽奖,求其所获奖金为15元的概率;(2)当若顾客A采用每种抽奖方式的可能性都相等,求其最有可能获得的奖金数(0元除外).解:(1)记甲袋中红球是r,白球分别为w1,w2由题意得顾客A可以从甲袋中先后摸出2个球,其所有等可能出现的结果为:(r,r),(r,w1),(r,w2),(w1,r),(w1,w1),(w1,w2),(w2,r),(w2,w1),(w2,w2)共9种,其中结果(r,w1),(r,w2),(w1,r),(w2,r)可获奖金15元,所以顾客A所获奖金为15元的概率为.(2)由题意的顾客A可以根据方案a抽奖两次或根据方案a,b各抽奖一次.由(1)知顾客A根据方案a抽奖两次所获奖金及其概率如下表:所获奖金(元)01530概率记乙袋中红球分别是R1,R2,白球W则顾客A根据方案a,b各抽奖一次的所有等可能出现的结果为:(r,R1),(r,R2),(r,W),(w1,R1),(w1,R2),(w1,W),(w2,R1),(w2,R2),(w2,W)共9种其中结果(r,R1),(r,R2)可获奖金25元.结果(r,W)可获奖金15元,(w1,R1),(w1,R2),(w1,W),(w2,R1),(w2,R2)可获奖金10元,其余可获奖金0元,所以顾客A根据方案a,b各抽奖一次所获奖金及其概率如下表:0101525所获奖金(元)概率由此可知顾客A最有可能获得的奖金数为15元.20.(12分)已知直线l经过点P(6,4),斜率为k(Ⅰ)若l的纵截距是横截距的两倍,求直线l的方程;(Ⅱ)若k=﹣1,一条光线从点M(6,0)出发,遇到直线l反射,反射光线遇到y轴再次放射回点M,求光线所经过的路程.解:(Ⅰ)若直线l的纵、横截距为0,可得k =,直线l的方程为y =x;若截距不为0,由题意设直线方程是:+=1,代入P(6,4)得:+=1,解得:a=8,故l为:2x+y﹣16=0,则直线l的方程为2x﹣3y=0或2x+y﹣16=0;(Ⅱ)k=﹣1时,l的方程是:y﹣4=﹣(x﹣6),即x+y﹣10=0,M(6,0)关于y轴的对称点M''为(﹣6,0),M关于直线x+y=10的对称点为M'(a,b),由解得a=10,b=4,即有M'(10,4),由如图可得光线所经过的路程为MK+KN+NM=M'K+KN+NM''=M'M''==4.21.(12分)某校高二2班学生每周用于数学学习的时间x(单位:h)与数学成绩y(单位:分)之间有如表数据:x24152319161120161713 y92799789644783687159(Ⅰ)求线性回归方程;(Ⅱ)该班某同学每周用于数学学习的时间为18小时,试预测该生数学成绩.参考数据:,,,,回归直线方程参考公式:,.解:(Ⅰ),,因此可求得回归直线方程.(Ⅱ)当x=18时,,故该同学预计可得77分左右.22.(12分)已知椭圆C:+=1(a>0,b>0)的离心率为,点A(0,﹣2)与椭圆右焦点F的连线的斜率为.(Ⅰ)求椭圆C的方程;(Ⅱ)O为坐标原点,过点A的直线l与椭圆C相交于P、Q两点,当△OPQ的面积最大时,求直线l的方程.解:(1)设F(c,0).∵直线AF的斜率为,∴=,解得c=.又离心率为e==,由b2=a2﹣c2,解得:a=2,b=1,∴椭圆E的方程为+y2=1.(2)设P(x1,y1),Q(x2,y2),由题意可设直线l的方程为:y=kx﹣2,与椭圆方程联立,整理得:(1+4k2)x2﹣16kx+12=0,当△=16(4k2﹣3)>0时,即k2>时,x1+x2=,x1•x2=,∴|PQ|=,∵点O到直线l的距离d=,∴S△OPQ=•d•|PQ|=,设=t>0,则4k2=t2+3,∴S△OPQ==≤1,当且仅当t=2,即=2,解得k=±时取等号,且满足△>0,∴△OPQ的面积最大时,直线l的方程为:y=±x﹣2.。
2020年安徽省合肥一中高二(上)期中数学试卷

高二(上)期中数学试卷题号一二三总分得分一、选择题(本大题共12小题,共60.0分)1.直线x=1的倾斜角和斜率分别是()A. 45°,1B. 135°,−1C. 90°,不存在D. 180°,不存在2.下列说法中不正确的....是().A. 空间中,一组对边平行且相等的四边形一定是平行四边形B. 同一平面的两条垂线一定共面C. 过直线上一点可以作无数条直线与这条直线垂直,且这些直线都在同一个平面内D. 过一条直线有且只有一个平面与已知平面垂直3.方程x2+y2+4mx−2y+5m=0表示圆,m的取值范围是()A. 14<m<1 B. m<14或m>1C. m<14D. m>14.若a,b是异面直线,且a//平面α,则b和α的位置关系是()A. 平行B. 相交C. b在α内D. 平行、相交或b在α内5.如图是一个几何体的三视图,根据图中数据,可得该几何体的体积是()A. 10π3B. 13π3C. 11π3D. 8π36.设l是直线,α,β是两个不同的平面()A. 若l//α,l//β,则α//βB. 若l//α,l⊥β,则α⊥βC. 若α⊥β,l⊥α,则l⊥βD. 若α⊥β,l//α,则l⊥β7.若直线x−y+1=0与圆(x−a)2+y2=2有公共点,则实数a的取值范围是()A. [−3,−1]B. [−1,3]C. [−3,1]D. (−∞,−3]∪[1,+∞)8.圆x2+2x+y2+4y−3=0上到直线x+y+1=0的距离为√2的点共有()A. 1个B. 2个C. 3个D. 4个9.平面α截球O的球面所得圆的半径为1,球心O到平面α的距离为√2,则此球的体积为()A. √6πB. 4√3πC. 4√6πD. 6√3π10.直三棱柱ABC−A1B1C1中,∠BCA=90°,M,N分别是A1B1,A1C1的中点,BC=CA=CC1,则BM与AN所成角的余弦值为()A. 110B. 25C. √3010D. √2211.已知点A(2,−3),B(−3,−2),直线m过P(1,1),且与线段AB相交,求直线m的斜率k的取值范围为()A. k≥34或k≤−4 B. k≥34或k≤−14C. −4≤k≤34D. 34≤k≤412.如图,点P在正方体ABCD−A1B1C1D1的面对角线BC1上运动(P点异于B、C1点),则下列四个结论:①三棱锥A−D1PC的体积不变:②A1P//平面ACD1:③DP⊥BC1;④平面PDB1⊥平面ACD1.其中正确结论的个数是()A. 1个B. 2个C. 3个D. 4个二、填空题(本大题共4小题,共20.0分)13.如果直线ax+2y+2=0与直线3x−y−2=0平行,那么系数a的值为______.14.已知点B与点A(1,2,3)关于M(0,−1,2)对称,则点B的坐标是______.15.圆(x+2)2+y2=4与圆(x−2)2+(y−1)2=9的位置关系为______.16.已知⊙M:x2+(y−2)2=1,Q是x轴上的动点,QA,QB分别切⊙M于A,B两点,求动弦AB的中点P的轨迹方程为______.三、解答题(本大题共6小题,共72.0分)17.已知集合A={y|y=x2−32x+1,34≤x≤2},B={x|x+m2≥1},p:x∈A,q:x∈B,并且p是q的充分条件,求m的取值范围.18.已知直线l1,l2的方程分别为2x−y=0,x−2y+3=0,且l1,l2的交点为P.(1)求P点坐标;(2)若直线l过点P,且与x,y轴正半轴围成的三角形面积为92,求直线l的方程.19.圆C经过点A(2,−1),和直线x+y=1相切,且圆心在直线y=−2x上.(1)求圆C的方程;(2)圆内有一点B(2,−52),求以该点为中点的弦所在的直线的方程.20.如图,在底面是菱形的四棱锥P−ABCD中,∠ABC=60°,PA=AC=a,PB=PD=√2a,点E在PD上,且PE:ED=2:1.(1)求该四棱锥的体积;(2)若F为棱PC的中点,证明:BF//平面AEC.21.如图1,在Rt△ABC中,∠C=90°,D,E分别为AC,AB的中点,点F为线段CD上的一点,将△ADE沿DE折起到△A1DE的位置,使A1F⊥CD,如图2.(1)求证:DE//平面A1CB;(2)求证:A1F⊥BE;(3)线段A1B上是否存在点Q,使A1C⊥平面DEQ?说明理由.22. 已知过点A(−1,0)的动直线l 与圆C :x 2+(y −3)2=4相交于P ,Q 两点,M 是PQ 中点,l 与直线m :x +3y +6=0相交于N . (1)求证:当l 与m 垂直时,l 必过圆心C ; (2)当PQ =2√3时,求直线l 的方程;(3)探索AM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⋅AN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 是否与直线l 的倾斜角有关?若无关,请求出其值;若有关,请说明理由.答案和解析1.【答案】C【解析】解:∵直线x=1垂直于x轴,倾斜角为90°,而斜率不存在,故选:C.利用直线x=1垂直于x轴,倾斜角为90°,选出答案.本题考查直线的倾斜角和斜率的关系,以及直线的图象特征与直线的倾斜角、斜率的关系.2.【答案】D【解析】【分析】根据证明平行四边形的条件判断A,由线面垂直的性质定理和定义判断B和C,利用实际例子判断D.本题考查了平面几何和立体几何中的定理和定义,只要抓住定理中的关键条件进行判断,可借助于符合条件的几何体进行说明,考查了空间想象能力和对定理的运用能力.【解答】解:A、一组对边平行且相等就决定了是平行四边形,故A不符合题意;B、由线面垂直的性质定理知,同一平面的两条垂线互相平行,因而共面,故B不符合题意;C、由线面垂直的定义知,这些直线都在同一个平面内即直线的垂面,故C不符合题意;D、由实际例子,如把书本打开,且把书脊垂直放在桌上,则由无数个平面满足题意,故D符合题意.故选:D.3.【答案】B【解析】【分析】根据二元二次方程表示圆的条件,可以求得若方程x2+y2+4mx−2y+5m=0表示圆,必有16m2+4−20m>0,即可求出m的取值范围.本题考查二元二次方程表示圆的条件,若方程x2+y2+Dx+Ey+F=0表示圆,则有D2+E2−4F>0.【解答】解:根据二元二次方程表示圆的条件,方程x2+y2+4mx−2y+5m=0表示圆,必有16m2+4−20m>0,解可得,m<14或m>1,故选:B.4.【答案】D【解析】解:如图,在正方体ABCD−A1B1C1D1中,BB1的中点为E,CC1的中点为F,设D1C1=a,平面ABCD为α,则a//α.观察图形,知:a与AD为异在直线,AD⊂α;a与AA1为异面直线,AA1与α相交;a与EF是异面直线,EF//α.∴若a,b是异面直线,且a//平面α,则b和α的位置关系是平行、相交或b在α内.故选:D.作出正方体,借助正方体能够比较容易地得到结果.本题考查直线与平面的位置关系的判断,解题时要认真审题,注意平面的公理及其推论的灵活运用.5.【答案】B【解析】解:由几何体的三视图得,几何体是低下是一个圆柱,底面半径为1,圆柱体的高为3,上面是半径为1的一个球∴该几何体的体积为π×3+43π=133π故选:B.先由三视图判断出几何体的直观图的形状为上面是球,下面是圆柱;然后利用圆柱、球的体积公式求出该几何体的体积.解决由三视图求几何体的表面积、体积问题,一般先将三视图转化为几何体的直观图,再利用面积、体积公式求.6.【答案】B【解析】解:若l//α,l//β,则α//β或α,β相交,故A不正确;根据线面平行的性质可得:若l//α,经过l的直线与α的交线为m,则l//m,∵l⊥β,∴m⊥β,根据平面与平面垂直的判定定理,可得α⊥β,故B正确;若l⊥α,α⊥β,则l⊂β或l//β,故C错误;作出正方体ABCD−A′B′C′D′,设平面ABCD为α,ADD′A′为β,则α⊥β,观察正方体,得到:B′C′//α,且B′C′//β;A′D′//α,且A′D′⊂β;A′B′//α,且A′B′与β相交.∴面α、β及直线l满足:α⊥β,l//α,则一定有l//β或l⊂β或l与β相交,故D不正确.故选:B.对4个选项分别进行判断,即可得出结论.“由已知想性质,由求证想判定”,也就是说,根据已知条件去思考有关的性质定理;根据要求证的结论去思考有关的判定定理,往往需要将分析与综合的思路结合起来.7.【答案】C【解析】【分析】根据直线x−y+1=0与圆(x−a)2+y2=2有公共点,可得圆心到直线x−y+1=0的距离不大于半径,从而可得不等式,即可求得实数a取值范围.本题考查直线与圆的位置关系,解题的关键是利用圆心到直线的距离不大于半径,建立不等式.【解答】解:∵直线x−y+1=0与圆(x−a)2+y2=2有公共点≤√2∴圆心到直线x−y+1=0的距离为|a+1|√2∴|a+1|≤2∴−3≤a≤1故选:C.8.【答案】C【解析】解:圆x2+2x+y2+4y−3=0的圆心(−1,−2),半径是2√2,圆心到直线x+=√2,y+1=0的距离是|−1−2+1|√2故圆上的点到直线x+y+1=0的距离为√2的共有3个.故选:C.先求圆心和半径,再看圆心到直线的距离,和√2比较,可得结果.本题考查直线和圆的位置关系,点到直线的距离公式,考查数形结合的思想,是中档题.9.【答案】B【解析】【分析】利用平面α截球O的球面所得圆的半径为1,球心O到平面α的距离为√2,求出球的半径,然后求解球的体积.本题考查球的体积的求法,考查空间想象能力、计算能力.【解答】解:因为平面α截球O的球面所得圆的半径为1,球心O到平面α的距离为√2,所以球的半径为:√(√2)2+1=√3.(√3)3=4√3π.所以球的体积为:4π3故选B.10.【答案】C【解析】【分析】本题考查异面直线对称角的求法,作出异面直线所成角的平面角是解题的关键,同时考查余弦定理的应用.画出图形,找出BM与AN所成角的平面角,利用解三角形求出BM与AN所成角的余弦值.【解答】解:直三棱柱ABC−A1B1C1中,∠BCA=90°,M,N分别是A1B1,A1C1的中点,如图:BC的中点为O,连结ON,B1C1=OB,则MNOB是平行四边形,BM与AN所成角等于∠ANO,MN=//12∵BC=CA=CC1,设BC=CA=CC1=2,∴CO=1,AO=√5,AN=√5,MB=√B1M2+BB12=√(√2)2+22=√6,在△ANO中,由余弦定理可得:cos∠ANO=AN 2+NO2−AO22AN⋅NO=62×√5×√6=√3010.故选:C.11.【答案】A【解析】【分析】本题考查一元二次不等式组表示平面区域的问题,注意直线m与线段AB相交,即A、B在直线的两侧或直线上.根据题意,设直线m的方程为y−1=k(x−1),分析可得若直线m与线段AB相交,即A、B在直线的两侧或直线上,则有[(−3)−2k+k−1][(−2)−(−3)k+k−1]≤0,解可得k的范围,即可得答案.【解答】解:根据题意,直线m过P(1,1),设直线m的方程为y−1=k(x−1),即y−kx+k−1=0,若直线m与线段AB相交,即A、B在直线的两侧或直线上,则有[(−3)−2k+k−1][(−2)−(−3)k+k−1]≤0,解可得:k≥34或k≤−4;故选A.12.【答案】C【解析】解:对于①,由题意知AD1//BC1,从而BC1//平面AD1C,故BC 1上任意一点到平面AD1C的距离均相等,所以以P为顶点,平面AD1C为底面,则三棱锥A−D1PC的体积不变,故①正确;对于②,连接A1B,A1C1,A1C1//AD1且相等,由于①知:AD1//BC1,所以面BA1C1//面ACD1,从而由线面平行的定义可得,故②正确;对于③,由于DC ⊥平面BCB 1C 1,所以DC ⊥BC 1, 若DP ⊥BC 1,则BC 1⊥平面DCP ,BC 1⊥PC ,则P 为中点,与P 为动点矛盾,故③错误; 对于④,连接DB 1,由DB 1⊥AC 且DB 1⊥AD 1,可得DB 1⊥面ACD 1,从而由面面垂直的判定知,故④正确. 故选:C .利用空间中线线、线面、面面间的位置关系,结合线线、线面、面面平行和垂直的判断与性质求解.本题考查命题真假的判断,解题时要注意三棱锥体积求法中的等积法、线面平行、线线垂直的判定,要注意转化的思想的使用,是中档题.13.【答案】−6【解析】解:∵直线ax +2y +2=0与直线3x −y −2=0平行, ∴它们的斜率相等,∴−a2=3 ∴a =−6故答案为:−6根据它们的斜率相等,可得−a2=3,解方程求a 的值. 本题考查两直线平行的性质,两直线平行,斜率相等.14.【答案】(−1,−4,1)【解析】解:设点B 的坐标为(x,y ,z),∵点B 与点A(1,2,3)关于M(0,−1,2)对称, ∴点M(0,−1,2)对为点A(1,2,3)和点B(x,y ,z)的中点, 由中点坐标公式可得,{ 0=x+12−1=y+222=z+32,解得{x =−1y =−4z =1,∴点B 的坐标是(−1,−4,1). 故答案为:(−1,−4,1).根据点的对称性,将问题转化为两点的中点坐标问题,利用中点坐标公式列出方程组,求解即可得到点B 的坐标公式.本题考查了空间中的点的坐标.中点考查了中点坐标公式,解空间坐标问题时,要注意类比平面坐标,对于一些运算公式和法则两者是通用的.属于基础题.15.【答案】相交【解析】解:圆C(x +2)2+y 2=4的圆心C(−2,0),半径r =2; 圆M(x −2)2+(y −1)2=9的圆心M(2,1),半径R =3.∴|CM|=√(−2−2)2+1=√17,R −r =3−2=1,R +r =3+2=5. ∴R −r <√17<R +r . ∴两圆相交. 故答案为:相交.由两圆的方程可得圆心坐标及其半径,判断圆心距与两圆的半径和差的关系即可得出. 本题考查了判断两圆的位置关系的方法,属于基础题.16.【答案】x 2+(y −74)2=116(32≤y <2)【解析】解:连接MB ,MQ ,设P(x,y),Q(|a|,0),点M 、P 、Q 在一条直线上, 得2−a =y−2x.①由射影定理,有|MB|2=|MP|⋅|MQ|, 即√x 2+(y −2)2⋅√a 2+4=1.②由①及②消去a ,可得x 2+(y −74)2=116和x 2+(y −94)2=116. 又由图形可知y <2, 因此x 2+(y −94)2=116舍去.因此所求的轨迹方程为x 2+(y −74)2=116(32≤y <2). 故答案为:x 2+(y −74)2=116(32≤y <2).连接MB ,MQ ,设P(x,y),Q(|a|,0),点M 、P 、Q 在一条直线上,利用斜率相等建立等式,进而利用射影定理|MB|2=|MP|⋅|MQ|,联立消去a ,求得x 和y 的关系式,根据图形可知y <2,进而可求得动弦AB 的中点P 的轨迹方程.本题主要考查了直线与圆的位置关系,求轨迹方程问题.解题过程中灵活利用了射影定理.17.【答案】解:化简集合A ={y|y =x 2−32x +1,34≤x ≤2},配方,得y =(x −34)2+716.因为x ∈[716,2],∴y min =716,y max =2∴y ∈[716,2]∴A ={y|716≤y ≤2}, 化简集合B ,由x +m 2≥1,得x ≥1−m 2,B ={x|x ≥1−m 2}, 因为命p 题是命题q 的充分条件, ∴A ⊆B ∴1−m 2≤716解得m ≥34或m ≤−34, 故实数的取值范围是(−∞,−34]∪[34.【解析】根据二次函数的性质求出A 的范围,化简集合B ,根据A ⊆B ,得到关于m 的不等式,解出即可.本题考查了二次函数的性质,考查集合的包含关系,是一道基础题.18.【答案】解:(1)由{2x −y =0x −2y +3=0得P(1,2).(2)①当过点P(1,2)的直线与坐标轴平行时,不合题意;②当过点P(1,2)的直线与坐标轴不平行时,可设所求直线方程为y −2=k(x −1), 当x =0时,y =2−k ;当y =0时,x =1−2k .故三角形的面积s △=12|(1−2k )(2−k)|=92,由2−k >0,1−2k >0, 解得k =−1或−4.故所求的直线方程为y −2=−1×(x −1)或y −2=−4×(x −1), 即x +y −3=0或4x +y −6=0;综上,所求直线方程为x +y −3=0或4x +y −6=0;【解析】(1)把2条直线的方程联立方程组,求出方程组的解,可得交点坐标. (2)用点斜式求直线的方程,并求出它在坐标轴上的截距,再根据直线与x ,y 轴正半轴围成的三角形面积为92,求出斜率的值,可得直线l 的方程.本题主要考查求直线的交点坐标,用点斜式求直线的方程,直线的截距,属于基础题.19.【答案】解:(1)设圆心(m,−2m),方程为:(x −m)2+(y +2m)2=r 2∵圆过A(2,−1),∴有(2−m)2+(−1+2m)2=r 2 又√2=r ,解得m =1,r =√2,∴圆的方程为(x −1)2+(y +2)2=2.(2)由题意,(x −1)2+(y +2)2=2的圆心坐标为C(1,−2),则k CB =−2+521−2=−12,∴以B(2,−52)为中点的弦所在的直线的斜率为2,∴所求直线方程为y+52=2(x−2),即4x−2y−13=0.【解析】(1)设出圆心坐标,利用圆C经过点A(2,−1),和直线x+y=1相切,建立方程组,可求圆C的方程;(2)求出以B(2,−52)为中点的弦所在的直线的斜率,利用点斜式可得方程.本题考查圆的方程,考查直线与圆的位置关系,考查学生的计算能力,属于中档题.20.【答案】(1)解:设AC∩BD=O,连接PO,则O既为AC的中点,也为BD的中点,∵∠ABC=60°,AC=a,∴BD=√3a,AO=12AC=12a,BO=12BD=√32a.∵PB=PD=√2a,∴PO⊥BD,PO2=PB2−BO2=54a2,∴PA2+AO2=PO2,即PA⊥AC.∵PO⊥BD,AC⊥BD,PO∩AC=O,PO、AC⊂平面PAC,∴BD⊥平面PAC,又BD⊂平面ABCD,∴平面ABCD⊥平面PAC.∵平面ABCD∩平面PAC=AC,PA⊂平面PAC,∴PA⊥平面ABCD.∴四棱锥的体积V=13PA⋅S菱形ABCD=13PA⋅12AC⋅BD=13×a×12×a×√3a=√36a3.(2)证明:取PE的中点M,连结FM、BM,则FM//CE.由PE:ED=2:1,知E是MD的中点,∵O为BD的中点,∴BM//OE.∵FM∩BM=M,CE∩OE=E,FM、BM⊂平面BFM,CE、OE⊂平面AEC,∴平面BFM//平面AEC.又BF⊂平面BFM,∴BF//平面AEC.【解析】(1)设AC∩BD=O,连接PO,在菱形ABCD中,易求得BD=√3a,AO=12a,BO=√32a,由勾股定理可证明PA⊥AC;由PO⊥BD,AC⊥BD,可推出BD⊥平面PAC,PA⋅结合面面垂直的判定定理与性质定理可得PA⊥平面ABCD,故四棱锥的体积V=13S.菱形ABCD(2)取PE的中点M,连结FM、BM,则FM//CE,BM//OE,从而推出平面BFM//平面AEC,再由面面平行的性质定理即可得证.本题考查空间中线与面的位置关系、棱锥体积的求法,熟练掌握空间中线面、面面平行或垂直的判定定理与性质定理是解题的关键,考查学生的空间立体感、逻辑推理能力和运算能力,属于中档题.21.【答案】解:(1)∵D,E分别为AC,AB的中点,∴DE//BC,又DE⊄平面A1CB,∴DE//平面A1CB.(2)由已知得AC⊥BC且DE//BC,∴DE⊥AC,∴DE⊥A1D,又DE⊥CD,∴DE⊥平面A1DC,而A1F⊂平面A1DC,∴DE⊥A1F,又A1F⊥CD,∴A1F⊥平面BCDE,∴A1F⊥BE.(3)线段A1B上存在点Q,使A1C⊥平面DEQ.理由如下:如图,分别取A1C,A1B的中点P,Q,则PQ//BC.∵DE//BC,∴DE//PQ.∴平面DEQ即为平面DEP.由(Ⅱ)知DE⊥平面A1DC,∴DE⊥A1C,又∵P是等腰三角形DA1C底边A1C的中点,∴A1C⊥DP,∴A1C⊥平面DEP,从而A1C⊥平面DEQ,故线段A1B上存在点Q,使A1C⊥平面DEQ.【解析】(1)D ,E 分别为AC ,AB 的中点,易证DE//平面A 1CB ;(2)由题意可证DE ⊥平面A 1DC ,从而有DE ⊥A 1F ,又A 1F ⊥CD ,可证A 1F ⊥平面BCDE ,问题解决;(3)取A 1C ,A 1B 的中点P ,Q ,则PQ//BC ,平面DEQ 即为平面DEP ,由DE ⊥平面,P 是等腰三角形DA 1C 底边A 1C 的中点,可证A 1C ⊥平面DEP ,从而A 1C ⊥平面DEQ . 本题考查直线与平面平行的判定,直线与平面垂直的判定与性质,考查学生的分析推理证明与逻辑思维能力,综合性强,属于难题.22.【答案】解:(1)∵l 与m 垂直,且k m =−13,∴k 1=3,故直线l 方程为y =3(x +1),即3x −y +3=0.∵圆心坐标(0,3)满足直线l 方程, ∴当l 与m 垂直时,l 必过圆心C .(2)①当直线l 与x 轴垂直时,易知x =−1符合题意.②当直线l 与x 轴不垂直时,设直线l 的方程为y =k(x +1),即kx −y +k =0, ∵PQ =2√3,∴CM =√4−3=1,则由CM =√k 2+1=1,得k =43,∴直线l :4x −3y +4=0.故直线l 的方程为x =−1或4x −3y +4=0.(3)∵CM ⊥MN ,∴AM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⋅AN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(AC ⃗⃗⃗⃗⃗ +CM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ )⋅AN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =AC ⃗⃗⃗⃗⃗ ⋅AN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ +CM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⋅AN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =AC ⃗⃗⃗⃗⃗ ⋅AN⃗⃗⃗⃗⃗⃗ . ①当l 与x 轴垂直时,易得N(−1,−53),则AN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,−53),又AC ⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,3), ∴AM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⋅AN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =AC ⃗⃗⃗⃗⃗ ⋅AN⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =−5. ②当l 的斜率存在时,设直线l 的方程为y =k(x +1), 则由{y =k(x +1)x +3y +6=0得N(−3k−61+3k ,−5k1+3k ),则AN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(−51+3k ,−5k 1+3k ). ∴AM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⋅AN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =AC ⃗⃗⃗⃗⃗ ⋅AN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =−51+3k +−15k 1+3k=−5. 综上所述,AM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⋅AN⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 的值与直线l 的斜率无关,且AM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⋅AN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =−5.【解析】(1)根据l 与m 垂直,则两条直线的斜率之积为−1,进而根据直线过点A(−1,0),我们可求出直线的方程,将圆的圆心坐标代入直线方程验证后,即可得到结论; (2)根据半弦长、弦心距、圆半径构造直角三角形,满足勾股定理,结合PQ =2√3,易得到弦心距,进而根据点到直线的距离公式,构造关于k 的方程,解方程即可得到k 值,进而得到直线l 的方程;(3)根据已知条件,我们可以求出两条直线的交点N 的坐标(含参数k),然后根据向量数量积公式,即可求出AM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⋅AN⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 的值,进而得到结论.本题考查的知识点是直线与圆相交的性质及向量在几何中的应用,其中在处理圆的弦长问题时,根据半弦长、弦心距、圆半径构造直角三角形,满足勾股定理,进行弦长、弦心距、圆半径的知二求一,是解答此类问题的关键.。
2024-2025学年高二上学期期中模拟考试数学试题含解析

2024-2025学年高二数学上学期期中模拟卷(考试时间:120分钟试卷满分:150分)注意事项:1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用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。
回答非选择题时,将答案写在答题卡上。
写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
4.测试范围:沪教版2020必修第三册第十~十一章。
5.难度系数:0.72。
一、填空题(本大题共有12题,满分54分,第1-6题每题4分,第7-12题每题5分)1.不重合的两个平面最多有条公共直线【答案】1【解析】根据平面的位置关系可知,不重合两平面平行或相交,当相交时,有且只有一条公共直线.故答案为:12.已知球的表面积是16π,则该球的体积为.3.空间中一个角∠A的两边和另一个角∠B的两边分别平行,若∠A=,则∠B=;【答案】【解析】如图,若角∠A 的两边和角∠B 的两边分别平行,且方向相同,则∠A 与∠B 相等此时70B A ∠=∠=︒;②当角∠A 的两边和角∠B 的两边分别平行,且一边方向相同另一边方向相反,则∠A 与∠B 互补,此时180110B A ∠=︒-∠=︒.故答案为70︒或110︒.4.如图,正三棱柱的底面边长为2,高为1,则直线1B C 与底面ABC 所成的角的大小为(结果用反三角函数值表示).5.在空间中,给出下面四个命题,其中真命题为.(填序号)①过平面α外的两点,有且只有一个平面与平面α垂直;②若平面β内有不共线三点到平面α的距离都相等,则αβ∥;③若直线l 与平面α内的任意一条直线垂直,则l α⊥;④两条异面直线在同一平面内的射影一定是两条相交直线.【答案】③【解析】①过平面α外两点可确定一条直线,当这条直线垂直于平面α时,有无数个平面垂直于平面α,故①错误;②若三点在平面α同侧,则αβ∥;若三点在平面α两侧,则α与β相交,故②错误;③直线l 与平面α内的任意一条直线垂直,则l 垂直于平面α内两条相交直线,由线面垂直的判定定理可得l α⊥,故③正确;④两条异面直线在同一个平面内的射影有可能是两条相交直线,也可能是两条平行直线,还可能是一个点和一条直线,故④错误;故答案为:③6.正四棱锥P -ABCD 的所有棱长均相等,E 是PC 的中点,那么异面直线BE 与P A 所成角的余弦值为.连接AC 交BD 于O 点,连接OE ,则OE 因为⊥PO 面ABCD ,所以PO DB ⊥,又因为所以直在角三角形EOB 中,设PA a =,则故答案为:33.7.如图,有一圆锥形粮堆,其轴截面是边长为6m 的正ABC V ,粮堆母线AC 的中点P 处有一老鼠正在偷吃粮食,此时小猫正在B 处,它要沿圆锥侧面到达P 处捕捉老鼠,则小猫所经过的最短路程是m .【答案】35【解析】解:由题意得:圆锥的底面周长是6π,则66180n ππ=,解得:180n ︒=可知圆锥侧面展开图的圆心角是180︒,如图所示:则圆锥的侧面展开图中:()3m AP =,6(m)AB =,90BAP ︒∠=所以在圆锥侧面展开图中:()223635m BP =+=故答案为:358.已知一球体刚好和圆台的上、下底面及侧面都相切,且圆台上底面的半径为2,下底面的半径为1,则该圆台的侧面积为.【答案】9π【解析】圆台的轴截面如下图示:截面中圆为内切球的最大圆,且2AF DF AG DH ====,1BE CE BG CH ====,所以3AB CD ==,而上下底面周长分别为4π、2π,故该圆台的侧面积为13(2π4π)9π2⨯⨯+=.故答案为:9π9.如图,已知三棱柱111ABC A B C -的体积为3,P ,Q ,R 分别为侧棱1AA ,1BB ,1CC 上的点,且1AP CR AA +=,则Q ACRP V -=.则111332Q ACRP V d S d -=⋅⋅=⋅⋅⋅设三棱柱111ABC A B C -的体积故答案为:1.10.已知大小为π6的二面角的一个面内有一点,它到二面角的棱的距离为6,则这个点到另一个面的距离为.11.正方形ABCD 中,E ,F 分别为线段AB ,BC 的中点,连接DE ,DF ,EF ,将ADE V ,CDF V ,BEF △分别沿DE ,DF ,EF 折起,使A ,B ,C 三点重合,得到三棱锥O DEF -,则该三棱锥外接球半径R 与内切球半径r 的比值为.【答案】26【解析】在正方形ABCD 中,,AD AE CD ⊥12.空间给定不共面的A,B,C,D四个点,其中任意两点间的距离都不相同,考虑具有如下性质的平面α:A,B,C,D中有三个点到的距离相同,另一个点到α的距离是前三个点到α的距离的2倍,这样的平面α的个数是___________个【答案】32【解析】首先取3个点相等,不相等的那个点由4种取法;然后分3分个点到平面α的距离相等,有以下两种可能性:(1)全同侧,这样的平面有2个;(2)不同侧,必然2个点在一侧,另一个点在一侧,1个点的取法有3种,并且平面过三角形两个点边上的中位线,考虑不相等的点与单侧点是否同侧有两种可能,每种情况下都唯一确定一个平面,故共有6个,⨯=个,所有这两种情况共有8个,综上满足条件的这样的平面共有4832故答案为:32二、选择题(本题共有4题,满分18分,第13-14题每题4分,第15-16题每题5分;每题有且只有一个正确选项)13.下列几何体中,多面体是()A.B.C.D.【答案】B【解析】A选项中的几何体是球,是旋转体;B选项中的几何体是三棱柱,是多面体;C 选项中的几何体是圆柱,旋转体;D 选项中的几何体是圆锥,是旋转体.故选B.14.已知两个平面α、β,在下列条件下,可以判定平面α与平面β平行的是().A .α、β都垂直于一个平面γB .平面α内有无数条直线与平面β平行C .l 、m 是α内两条直线,且l ∥β,m ∥βD .l 、m 是两条异面直线,且l ∥α,m ∥α,l ∥β,m ∥β【答案】D【解析】对于A ,如在正方体1111ABCD A B C D -中,平面11AAC C 和平面11AA B B 都与平面ABCD 垂直,但这两个平面不平行,所以A 错误,对于B ,如在正方体1111ABCD A B C D -中,平面11AAC C 和平面11AA B B ,平面11AAC C 中所有平行于交线1AA 的直线都与平面11AA B B 平行,但这两个平面不平行,所以B 错误,对于C ,如在正方体1111ABCD A B C D -中,平面11AAC C 和平面11AA B B ,,M N 分别为11,A B AB 的中点,则1,MN BB 在平面11AA B B 内,且都与平面11AAC C 平行,但这两个平面不平行,所以C 错误.对于D ,因为l 、m 是两条异面直线,所以将这两条直线平移到共面α时,一定在α内形成两条相交直线,由面面平行的判定定理可知,该结论正确.故选:D15.将3个1212⨯的正方形沿邻边的中点剪开分成两部分(如图1);将这6部分接于一个边长为六边形边上(如图2),若拼接后的图形是一个多面体的表面展开图,则该多面体的体积是()A .17282B .864C .576D .2【答案】B【解析】折成的多面体如图①所示,将其补形为正方体,如图②,所求多面体体积为正方体的一半,又依题易求得正方体的边长为12,故3112864,2V =⨯=故选:B.16.如图,在正方体1111ABCD A B C D -中,E 是棱BC 的中点,F 是侧面11BCC B 上的动点,且1A F ∥平面1AD E .设1A F 与平面11BCC B 所成的角为1,A F α与1AD 所成的角为β,那么下列结论正确的是()A .α的最小值为arctan2,β的最小值为arctan3B .α的最小值为arctan3,β的最大值为2πC .α的最小值大于arctan2,β的最小值大于arctan3D .α的最大值小于arctan3,β的最大值小于2π设正方体的棱长为2,因为MN GE ∥,且MN ⊄MN ∴∥平面1AEGD ;同理1A N ∥平面1AEGD ,且∴平面1A MN ∥平面AEGD ∵11A B ⊥面11BB C C ,所以又1AD MN ,所以1A F 与1AD 所成的角为111tan A B B Fα∴=;当F 为MN 中点时,此时当F 与M 或N 重合时,此时2tan 22α∴≤≤,arctan2对于β,当F 为MN 中点时,当F 与M 或N 重合时,β()221252A F ⎛⎫∴=-= ⎪ ⎪⎝⎭tan 3β∴=,tan 3β∴≥,arctan 3β≤≤又arctan3 1.4≈,arctan2故选:A.三、解答题(本大题共有5题,满分78分,第17-19题每题14分,第20、21题每题18分.)17.如图,长方体1111ABCD A B C D -中,1AB AD ==,12AA =,点P 为1DD 的中点.(1)求证:直线1BD //平面PAC ;(2)求异面直线1BD 与AP 所成角的大小.【解析】(1)设AC 和BD 交于点O ,则O 为BD 的中点,连接PO ,(1分)∵P 是1DD 的中点,∴1//PO BD ,(3分)又∵PO ⊂平面PAC ,1⊄BD 平面PAC ,∴直线1BD //平面PAC ;(6分)(2)由(1)知,1//PO BD ,∴APO ∠即为异面直线1BD 与AP 所成的角,(8分)∵PA PC =12AO AC ==且PO AO ⊥,∴1sin2AO APO AP ∠==.又(0,90]APO ∠∈︒︒,∴30APO ∠=︒故异面直线1BD 与AP 所成角的大小为30︒.(14分)18.如图,在圆柱中,底面直径AB 等于母线AD ,点E 在底面的圆周上,且AF D E ⊥,F 是垂足.(1)求证:AF DB ⊥;(2)若圆柱与三棱锥D ABE -的体积的比等于3π,求直线DE 与平面ABD 所成角的大小.【解析】(1)证明:根据圆柱性质,DA ⊥平面ABE ,因为EB ⊂平面ABE ,所以DA EB ⊥,又因为AB 是圆柱底面的直径,点E 在圆周上,所以AE EB ⊥,因为AE DA A ⋂=且,AE DA ⊂平面DAE ,所以EB ⊥平面DAE ,(2分)又因为AF ⊂平面DAE ,所以EB AF ⊥,因为AF D E ⊥,且EB DE E =I ,且,EB DE ⊂平面DEB ,所以AF ⊥平面DEB ,又因为DB ⊂平面DEB ,所以AF DB ⊥.(6分)(2)解:过点E 作EH AB ⊥,H 是垂足,连接DH ,根据圆柱性质,平面ABD ⊥平面ABE ,且平面ABD ⋂平面ABE AB =,且EH ⊂平面ABE ,所以EH ⊥平面ABD ,因为DH ⊂平面ABD ,所以DH 是ED 在平面ABD 上的射影,从而EDH ∠是DE 与平面ABD 所成的角,(8分)设圆柱的底面半径为R ,则2DA AB R ==,所以圆柱的体积为32πV R =,且21233D ABEABE R V AD S EH -=⋅=⋅ ,由:3πD ABE V V -=,可得EH R =,可知H 是圆柱底面的圆心,且AH R =,且DH =,在直角EDH 中,可得tan EH EDH DH ∠==EDH ∠=(14分)19.如图,将边长为2的正方形ABCD 沿对角线BD 折叠,使得平面ABD ⊥平面CBD ,AE ⊥平面ABD ,且2AE(1)求证:直线EC 与平面ABD 没有公共点;(2)求点C 到平面BED 的距离.【解析】(1)取BD 的中点F ,连接CF 、AF ,如图,依题意,在BCD △中,,BC CD BC CD =⊥,则CF BD ⊥,而平面ABD ⊥平面CBD ,平面ABD ⋂平面CBD BD =,CF ⊂平面CBD ,于是得CF ⊥平面ABD ,且2CF =因为AE ⊥平面ABD ,且2AE =//AE CF ,且AE CF =,从而得四边形AFCE 为平行四边形,//EC AF ,(4分)又AF ⊂平面ABD ,EC ⊂/平面ABD ,则//EC 平面ABD ,所以直线EC 与平面ABD 没有公共点;(6分)(2)因为CF ⊥平面ABD ,AF ⊂平面ABD ,所以CF AF ⊥,因为BD AF ⊥,BD CF F = ,,BD CF ⊂平面,CBD 所以AF ⊥平面,CBD 因为//,EC AF ,于是得EC ⊥平面CBD ,因为AE ⊥平面ABD ,,AB AD ⊂平面ABD ,所以,AE AB AE AD ⊥⊥,(8分)因为EC AF ==EB ED =,则等腰BED 底边BD 上的高2h ==,12BED S BD h =⋅= ,而2BCD S =,设点C 到平面BED 的距离为d ,由C BED E BCD V V --=得1133BED BCD S d S EC ⋅=⋅ ,即2=,解得1d =,所以点C 到平面BED 的距离为1(14分)20.如图所示,在四棱锥P ABCD -中,底面四边形ABCD 是菱形,底面,AC BD O PAC = △是边长为2的等边三角形,PB =PD ,AP =4AF(1)求证:PO ⊥底面ABCD (2)求直线CP 与OF 所成角的大小.(3)在线段PB 上是否存在点M ,使得//CM 平面BDF ?如果存在,求BMBP的值;如果不存在,请说明理由.【解析】(1)因为底面ABCD 是菱形,且AC BD O = ,所以O 为AC ,BD 中点,在PBD △中,PB =PD ,可得PO ⊥BD ,因为在PAC 中,PA =PC ,O 为AC ,BD 中点,所以PO ⊥AC ,(3分)又因为AC ⋂BD =O ,所以PO ⊥底面ABCD .(4分)(2)连接OF ,取AP 中点为E ,连接OE ,因为底面ABCD 是菱形,AC ⋂BD =O ,由O 为AC 中点,且E 为AP 中点,AP =4AF ,所以F 为AE 中点,所以CP //OE .,故∠EOF 为直线CP 与OF 所成的角,(8分)又由PAC 为等边三角形,且E 为中点,所以∠EOF =30o .(10分)(3)存在,13BM BP =,连接CE ,ME ,因为AP =4AF ,E 为AP 中点,所以13EF FP =,又因为13BM BP =,所以在PFB △中,EF BMFP BP =,即EM //BF ,(12分)因为EM ⊄平面BDF ,BF ⊂平面BDF ,所以EM //平面BDF ,由(2)知EC //OF ,因为EC ⊄平面BDF ,OF ⊂平面BDF ,所以EC //平面BDF ,因为EC ⋂EM =E ,所以平面EMC //平面BDF ,因为CM ⊂平面EMC ,所以CM //平面BDF .(18分)21.在棱长均为2的正三棱柱111ABC A B C -中,E 为11B C 的中点.过AE 的截面与棱111,BB AC 分别交于点F ,G.(1)若F 为1BB 的中点,试确定点G 的位置,并说明理由;(2)在(1)的条件下,求截面AGEF 与底面ABC 所成锐二面角的正切值;(3)设截面AFEG 的面积为0S ,AEG △面积为1S ,AEF △面积为2S ,当点F 在棱1BB 上变动时,求2012S S S 的取值范围.【解析】(1)在平面11BCC B 内延长1CC ,FE 相交于点P ,则P ∈平面AGEF ,又1P CC ∈⊂平面11ACC A ,则有平面AGEF 平面11ACC A AG =,P AG ∈,即A ,G ,P 三点共线.(2分)因为E 为11B C 的中点,F 为1BB 的中点,所以11112PC B F CC ==,所以113PC PC =,又因为1//GC AC ,所以1113GC PC AC PC ==,所以111112333GC AC A C ===,即点G 为棱11AC 上靠近点1C 的三等分点.(4分)(2)在平面11BCC B 内延长CB ,EF 相交于点Q ,连接AQ ,则平面AGEF 平面ABC AQ =,在平面11ACC A 内作GM AC ⊥于点M ,则GM ⊥平面ABC ,又AQ ⊂平面ABC ,所以G M AQ ⊥,在平面ABC 内作MN AQ ⊥于点N ,连接GN ,又,GM MN ⊂平面GMN ,GM MN M ⋂=,所以AQ ⊥平面GMN ,GN ⊂平面GMN ,所以AQ GN ⊥,所以GNM ∠为截面AGEF 与底面ABC 所成锐二面角的平面角.(6分)在AQC 中,作CH AQ ⊥于点H ,11BQ C E ==,2AC =,3CQ =,60AC B ∠= ,12222ABC S =⨯⨯⨯=△AQC S =由余弦定理2222cos 4967AQ AC CQ AC CQ ACQ =+-⋅⋅∠=+-=,则AQ122AQC S AQ CH ==⋅ ,可得3217CH =,所以237MN CH ==,又22G M AA ==,所以21tan 3GM GNM MN ∠==,故截面AGEF 与底面ABC (10分)(3)设1GC m =,则[]0,1m ∈,2PG mGA m=-.设PGE 的面积为S ,所以12S m S m=-,又因为21S S S =+,所以1222S m S -=,且1221,122S m S -⎡⎤=∈⎢⎥⎣⎦,故()22120121212212S S S S SS S S S S S +==++,令12S t S =,则1,12t ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,(11分)设()112,12g t t t t ⎛⎫⎡⎤=++∈ ⎪⎢⎥⎣⎦⎝⎭,当12112t t ≤<≤时,()()()()121212121212111t t g t g t t t t t t t t t --=+--=-,120t t -<,120t t >,1210t t -<,则()()120g t g t ->,即()()12g t g t >,所以()12g t t t =++在1,12t ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦上单调递减,所以()()min 14g t g ==,()max 1922g t g ⎛⎫== ⎪,所以()94,2g t ⎡⎤∈⎢⎥,。
2023-2024学年安徽省合肥市重点中学高二(上)期中数学试卷【答案版】

2023-2024学年安徽省合肥市重点中学高二(上)期中数学试卷一、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,只有一项符合题目要求. 1.若直线l 的倾斜角α满足0<α<2π3,且α≠π2,则其斜率k 满足( ) A .−√3<k <0 B .k >−√3C .k >0或k <−√3D .k >0或k <−√332.直线l 过点(﹣1,2)且与直线2x ﹣3y +1=0垂直,则l 的方程是( ) A .3x +2y +7=0B .2x ﹣3y +5=0C .3x +2y ﹣1=0D .2x ﹣3y +8=03.已知a →,b →,c →是不共面的三个向量,则能构成空间的一个基底的一组向量是( ) A .3a →,a →−b →,a →+2b →B .2b →,b →−2a →,b →+2a →C .a →,2b →,b →−c →D .c →,a →+c →,a →−c →4.在平行六面体ABCD ﹣A ′B ′C ′D ′中,向量AB ′→、AD ′→、BD →、是( ) A .有相同起点的向量 B .等长的向量 C .共面向量D .不共面向量5.如图,一座圆弧形拱桥,当水面在如图所示的位置时,拱桥离水面2米,水面宽12米,当水面下降1米后,水面宽度为( )A .14米B .15米C .√51米D .2√516.已知正方体ABCD ﹣A 1B 1C 1D 1中,若点F 是侧面CD 1的中心,且AF →=AD →+m AB →−n AA 1→,则m ,n 的值分别为( )A .12,−12B .−12,−12C .−12,12D .12,127.四棱锥P ﹣ABCD 中,AB →=(2,﹣1,3),AD →=(﹣2,1,0),AP →=(3,﹣1,4),则这个四棱锥的高为( ) A .√55B .15C .25D .2√558.已知⊙M :x 2+y 2﹣2x ﹣2y ﹣2=0,直线l :2x +y +2=0,P 为l 上的动点.过点P 作⊙M 的切线P A ,PB ,切点为A ,B ,当|PM |•|AB |最小时,直线AB 的方程为( ) A .2x ﹣y ﹣1=0B .2x +y ﹣1=0C .2x ﹣y +1=0D .2x +y +1=0二、选择题:本题共4小题,每小题5分,共20分.在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求. 9.下列说法正确的是( )A .直线y =ax ﹣2a +1必过定点(2,1)B .直线3x ﹣2y +4=0在y 轴上的截距为﹣2C .直线√3x +y +1=0的倾斜角为120°D .若直线l 沿x 轴向左平移3个单位长度,再沿y 轴向上平移1个单位长度后,回到原来的位置,则该直线l 的斜率为−2310.已知a →=(1,0,1),b →=(−1,2,−3),c →=(2,−4,6),则下列结论正确的是( ) A .a →⊥b →B .b →∥c →C .<a →,c →>为钝角D .c →在a →方向上的投影向量为(4,0,4)11.圆C :x 2+y 2+4x ﹣6y ﹣3=0,直线l :3x ﹣4y ﹣7=0,点P 在圆C 上,点Q 在直线l 上,则下列结论正确的是( ) A .直线l 与圆C 相交 B .|PQ |的最小值是1C .若P 到直线l 的距离为2,则点P 有2个D .从Q 点向圆C 引切线,则切线段的最小值是312.如图,在棱长为1的正方体ABCD ﹣A 1B 1C 1D 1中( )A .AC 与BD 1的夹角为60°B .三棱锥B 1﹣ACD 1外接球的体积为√32πC .AB 1与平面ACD 1所成角的正切值√2 D .点D 到平面ACD 1的距离为√33三、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分.13.若实数x 、y 满足x 2+y 2+4x ﹣2y ﹣4=0,则√x 2+y 2的最大值是 .14.如图,在平行六面体ABCD ﹣A 1B 1C 1D 1中,底面是边长为1的正方形,若∠A 1AB =∠A 1AD =60°,且A 1A =3,则A 1C 的长为 .15.已知矩形ABCD ,AB =1,BC =√3,沿对角线AC 将△ABC 折起,若二面角B ﹣AC ﹣D 的大小为120°,则B ,D 两点之间的距离为 .16.瑞士数学家欧拉(Leonhard Euler )1765年在其所著的《三角形的几何学》一书中提出:任意三角形的外心、重心、垂心在同一条直线上,后人称这条直线为欧拉线.已知△ABC 的顶点A (﹣4,0),B (0,4),其欧拉线方程为x ﹣y +2=0,则顶点C 的坐标可以是 . 四、解答题:本题共6小题,共70分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤. 17.(10分)已知空间向量a →=(2,4,﹣2),b →=(﹣1,0,2),c →=(x ,2,﹣1). (Ⅰ)若a →∥c →,求|c →|;(Ⅱ)若b →⊥c →,求cos <a →,c →>的值.18.(12分)已知△ABC 的顶点A (5,1),AB 边上的中线CM 所在直线方程为2x ﹣y ﹣5=0,AC 边上的高BH 所在直线方程为x ﹣2y ﹣5=0.求: (1)顶点C 的坐标; (2)直线BC 的方程.19.(12分)已知以点C (﹣1,1)为圆心的圆与直线m :3x +4y +4=0相切. (1)求圆C 的方程;(2)过点P (﹣2,3)的作圆C 的切线,求切线方程.20.(12分)如图,在四棱锥P ﹣ABCD 中,底面ABCD 为正方形,P A ⊥底面ABCD ,AB =AP =2,E 为棱PD 的中点.(Ⅰ)求证:CD ⊥AE ;(Ⅱ)求直线AE 与平面PBD 所成角的正弦值; (Ⅲ)求点A 到平面PBD 的距离.21.(12分)如图,在直四棱柱ABCD﹣A1B1C1D1中,底面ABCD为菱形,DD1=3,AD=2,∠BCD=π3,E为棱BB1上一点,BE=1,过A,E,C1三点作平面α交DD1于点G.(1)求点D到平面BC1G的距离;(2)求平面AEC与平面BEC夹角的余弦值.22.(12分)在平面直角坐标系xOy中,圆C的圆心在直线x+y﹣3=0上,圆C经过点A(0,4),且与直线3x﹣4y+16=0相切.(1)求圆C的方程;(2)设直线l交圆C于P,Q两点,若直线AP,AQ的斜率之积为2,求证:直线l过一个定点,并求该定点坐标.2023-2024学年安徽省合肥市重点中学高二(上)期中数学试卷参考答案与试题解析一、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,只有一项符合题目要求. 1.若直线l 的倾斜角α满足0<α<2π3,且α≠π2,则其斜率k 满足( ) A .−√3<k <0 B .k >−√3C .k >0或k <−√3D .k >0或k <−√33解:因为0<α<2π3,且α≠π2,所以tan α>0或tan α<−√3,所以k >0或k <−√3, 故选:C .2.直线l 过点(﹣1,2)且与直线2x ﹣3y +1=0垂直,则l 的方程是( ) A .3x +2y +7=0B .2x ﹣3y +5=0C .3x +2y ﹣1=0D .2x ﹣3y +8=0解:∵直线2x ﹣3y +1=0的斜率为23, 由垂直可得所求直线的斜率为−32, ∴所求直线的方程为y ﹣2=−32(x +1), 化为一般式可得3x +2y ﹣1=0 故选:C .3.已知a →,b →,c →是不共面的三个向量,则能构成空间的一个基底的一组向量是( ) A .3a →,a →−b →,a →+2b →B .2b →,b →−2a →,b →+2a →C .a →,2b →,b →−c →D .c →,a →+c →,a →−c →解:对于选项A ,由3a →=2(a →−b →)+(a →+2b →),即3a →,a →−b →,a →+2b →共面,不能构成空间的一个基底;对于选项B ,由2b →=(b →−2a →)+(b →+2a →),即2b →,b →−2a →,b →+2a →共面,不能构成空间的一个基底; 对于选项C ,设a →=x (2b →)+y(b →−c →),又a →,b →,c →是不共面的三个向量,则x 、y 无解,即a →,2b →,b →−c →不共面,能构成空间的一个基底;对于选项D ,由c →=12(a →+c →)−12(a →−c →),则c →,a →+c →,a →−c →共面,不能构成空间的一个基底, 故选:C .4.在平行六面体ABCD ﹣A ′B ′C ′D ′中,向量AB ′→、AD ′→、BD →、是( ) A .有相同起点的向量 B .等长的向量 C .共面向量D .不共面向量解:向量AB ′→、AD ′→、BD →显然不是有相同起点的向量,A 不正确; 等长的向量,不正确;是共面向量,D 不正确; 选项A 、B 、D 结合图形,明显错误.又∵AD ′→−AB ′→=B ′D ′→=BD →,∴AB ′→、AD ′→、BD →共面. 故选:C .5.如图,一座圆弧形拱桥,当水面在如图所示的位置时,拱桥离水面2米,水面宽12米,当水面下降1米后,水面宽度为( )A .14米B .15米C .√51米D .2√51解:以圆拱拱顶为坐标原点,以过拱顶顶点的竖直直线为y 轴,建立直角坐标系, 设圆心为C ,水面所在弦的端点为A ,B ,则由已知可得:A (6,﹣2), 设圆的半径为r ,则C (0,﹣r ),即圆的方程为x 2+(y +r )2=r 2, 将A 的坐标代入圆的方程可得r =10, 所以圆的方程是:x 2+(y +10)2=100则当水面下降1米后可设A ′的坐标为(x 0,﹣3)(x 0>0) 代入圆的方程可得x 0=√51,所以当水面下降1米后,水面宽为2√51米.故选:D .6.已知正方体ABCD ﹣A 1B 1C 1D 1中,若点F 是侧面CD 1的中心,且AF →=AD →+m AB →−n AA 1→,则m ,n 的值分别为( ) A .12,−12B .−12,−12C .−12,12D .12,12解:由于AF →=AD →+DF →=AD →+12(DC →+DD 1→)=AD →+12AB →+12AA 1→,所以m =12,n =−12,故选:A .7.四棱锥P ﹣ABCD 中,AB →=(2,﹣1,3),AD →=(﹣2,1,0),AP →=(3,﹣1,4),则这个四棱锥的高为( ) A .√55B .15C .25D .2√55解:设平面ABCD 的法向量为n →=(x ,y ,z ),则{n →⊥AB →n →⊥AD→, ∴{2x −y +3z =0−2x +y =0,令x =1可得y =2,z =0,即n →=(1,2,0), ∴cos <n →,AP →>=n →⋅AP→|n →||AP →|=15×26,设AP 与平面ABCD 所成角为α,则sin α=1√5×√26,于是P 到平面ABCD 的距离为|AP →|sin α=√55,即四棱锥P ﹣ABCD 的高为√55.故选:A .8.已知⊙M :x 2+y 2﹣2x ﹣2y ﹣2=0,直线l :2x +y +2=0,P 为l 上的动点.过点P 作⊙M 的切线P A ,PB ,切点为A ,B ,当|PM |•|AB |最小时,直线AB 的方程为( ) A .2x ﹣y ﹣1=0B .2x +y ﹣1=0C .2x ﹣y +1=0D .2x +y +1=0解:化圆M 为(x ﹣1)2+(y ﹣1)2=4, 圆心M (1,1),半径r =2.∵S 四边形PAMB =12|PM|⋅|AB|=2S △P AM =|P A |•|AM |=2|P A |=2√|PM|2−4. ∴要使|PM |•|AB |最小,则需|PM |最小,此时PM 与直线l 垂直. 直线PM 的方程为y ﹣1=12(x ﹣1),即y =12x +12, 联立{y =12x +122x +y +2=0,解得P (﹣1,0).则以PM 为直径的圆的方程为x 2+(y −12)2=54.联立{x 2+y 2−2x −2y −2=0x 2+y 2−y −1=0,相减可得直线AB 的方程为2x +y +1=0.故选:D .二、选择题:本题共4小题,每小题5分,共20分.在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求. 9.下列说法正确的是( )A .直线y =ax ﹣2a +1必过定点(2,1)B .直线3x ﹣2y +4=0在y 轴上的截距为﹣2C .直线√3x +y +1=0的倾斜角为120°D .若直线l 沿x 轴向左平移3个单位长度,再沿y 轴向上平移1个单位长度后,回到原来的位置,则该直线l 的斜率为−23解:对于A :直线y =ax ﹣2a +1,整理得y ﹣1=a (x ﹣2),所以该直线经过(2,1)点,故A 正确; 对于B :直线3x ﹣2y +4=0,令x =0,解得y =2,故直线在y 轴上的截距为2,故B 错误;对于C :直线√3x +y +1=0,所以直线的斜率k =−√3,所以tanθ=−√3,由于θ∈[0°,180°),故θ=120°,故C 正确;对于D :直线l 沿x 轴向左平移3个单位长度,再沿y 轴向上平移1个单位长度后,回到原来的位置,则v →=(−3,1),所以直线的斜率为−13,故D 错误. 故选:AC .10.已知a →=(1,0,1),b →=(−1,2,−3),c →=(2,−4,6),则下列结论正确的是( ) A .a →⊥b →B .b →∥c →C .<a →,c →>为钝角D .c →在a →方向上的投影向量为(4,0,4)解:对于A :a →=(1,0,1),b →=(−1,2,−3),a →•b →=−1+0﹣3=﹣4≠0,故A 错误; 对于B :c →=(2,−4,6)=−2(﹣1,2,﹣3)=﹣2b →,故b →∥c →,故B 正确;a →•c →=2+0+6=8>0,故<a →,c →>不为钝角,故C 错误,c →在a →方向上的投影为c →⋅a →|a →|=√2=4√2,故c →在a →方向上的投影向量与a →共线同向且模为4√2, 故可得c →在a →方向上的投影向量为(4,0,4),故D 正确. 故选:BD .11.圆C :x 2+y 2+4x ﹣6y ﹣3=0,直线l :3x ﹣4y ﹣7=0,点P 在圆C 上,点Q 在直线l 上,则下列结论正确的是( ) A .直线l 与圆C 相交 B .|PQ |的最小值是1C .若P 到直线l 的距离为2,则点P 有2个D .从Q 点向圆C 引切线,则切线段的最小值是3解:由圆C :x 2+y 2+4x ﹣6y ﹣3=0,得圆C 的标准方程为(x +2)2+(y ﹣3)2=16, 圆心C (﹣2,3)到直线l :3x ﹣4y ﹣7=0的距离d =|−6−12−7|√3+(−4)2=5>4,所以直线与圆相离,故A 错误;圆心到直线l :3x ﹣4y ﹣7=0的距离d =5,所以|PQ |的最小值为5﹣4=1, 若点P 到直线l 的距离为2,则点P 有2个,故B 正确,C 正确; 根据图形知,点Q 到圆心C 的最小值为圆心到直线的距离d =5, 由勾股定理得切线长的最小值为√25−16=3,故D 正确. 故选:BCD .12.如图,在棱长为1的正方体ABCD ﹣A 1B 1C 1D 1中( )A .AC 与BD 1的夹角为60°B .三棱锥B 1﹣ACD 1外接球的体积为√32πC .AB 1与平面ACD 1所成角的正切值√2 D .点D 到平面ACD 1的距离为√33解:如图建立空间直角坐标系,则A (1,0,0),C (0,1,0),B (1,1,0),D 1(0,0,1),B 1(1,1,1), 对于A ,AC →=(−1,1,0),BD 1→=(−1,−1,1),则AC →⋅BD 1→=0,即AC →⊥BD 1→,AC 与BD 1的夹角为90°,故A 错误; 对于B ,三棱锥B 1﹣ACD 1外接球与正方体ABCD ﹣A 1B 1C 1D 1的外接球相同, 又正方体ABCD ﹣A 1B 1C 1D 1的外接球的直径等于体对角线的长, 所以三棱锥B 1﹣ACD 1外接球的半径为√32,所以三棱锥B 1﹣ACD 1外接球的体积为V =43π×(√32)3=√32π,故B 正确; 对于C ,设平面ACD 1的法向量为m →=(x ,y ,z),AC →=(−1,1,0),AD 1→=(−1,0,1),所以{m ⋅AC →=−x +y =0m →⋅AD 1→=−x +z =0,令x =1,得到,y =z =1,则m →=(1,1,1),因为AB 1→=(0,1,1),设AB 1与平面ACD 1所成角为α,则sin α=|cos⟨AB 1→,m →⟩|=2⋅3=√63,cos α=√33,tan α=√2,故C 正确; 因为DA →=(1,0,0),设点D 到平面ACD 1的距离为d ,则d =|DA →⋅m →|m →||=13=√33,故D 正确. 故选:BCD .三、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分.13.若实数x 、y 满足x 2+y 2+4x ﹣2y ﹣4=0,则√x 2+y 2的最大值是 √5+3 .解:x 2+y 2+4x ﹣2y ﹣4=0 即 (x +2)2+(y ﹣1)2=9,表示一个圆心在(﹣2,1),半径等于3的圆, √x 2+y 2表示圆上的点与原点之间的距离,原点到圆心的距离为√5,结合图形知,√x 2+y 2的最大值是√5+3,故答案为 √5+3.14.如图,在平行六面体ABCD ﹣A 1B 1C 1D 1中,底面是边长为1的正方形,若∠A 1AB =∠A 1AD =60°,且A 1A =3,则A 1C 的长为 √5 .解:在平行六面体ABCD ﹣A 1B 1C 1D 1中,∠A 1AB =∠A 1AD =600,∴∠BCC 1=∠DCC 1=120°, 又∵A 1A =3,BC =DC =1,∴CB →⋅CC 1→=CD →⋅CC 1→=|CD →||CC 1→|cos120°=−32.∵底面是边长为1的正方形,∴∠BCD =90°,∴CB →⋅CD →=|CB →||CD →|cos90°=0.∵CA 1→=CB →+CD →+CC 1→,∴CA 1→2=(CB →+CD →+CC 1→)2=CB →2+CD →2+CC 1→2+2CB →⋅CC 1→+2CD →⋅CC 1→+2CB →⋅CD →=12+12+32+2×(−32)×2+0=5.∴|CA 1→|=√5.故答案为√5.15.已知矩形ABCD ,AB =1,BC =√3,沿对角线AC 将△ABC 折起,若二面角B ﹣AC ﹣D 的大小为120°,则B ,D 两点之间的距离为 √132 . 解:过B 和D 分别作BE ⊥AC ,DF ⊥AC ,由AB =1,BC =√3,则AC =2,∵12AB •BC =12AC •BE =12AC •DF , ∴BE =DF =√32,则AE =CF =12,则EF =2−12−12=1,∵二面角B ﹣AC ﹣D 的大小为120°,∴<EB →,FD →>=120°,即<BE →,FD →>=60°,∵BD →=BE →+EF →+FD →,∴BD →2=(BE →+EF →+FD →)2=BE →2+EF →2+FD →2+2BE →•EF →+2FD →•BE →+2EF →•FD →=BE →2+EF →2+FD →2+2FD →•BE → =34+1+34+2×√32×√32×12=1+94=134, 即|BD →|=√134=√132,即B ,D 之间的距离为√132. 故答案为:√132.16.瑞士数学家欧拉(Leonhard Euler )1765年在其所著的《三角形的几何学》一书中提出:任意三角形的外心、重心、垂心在同一条直线上,后人称这条直线为欧拉线.已知△ABC 的顶点A (﹣4,0),B (0,4),其欧拉线方程为x ﹣y +2=0,则顶点C 的坐标可以是 (0,﹣2)或(2,0) .解:∵A (﹣4,0),B (0,4),∴AB 的垂直平分线方程为x +y =0,又外心在欧拉线x ﹣y +2=0上,联立{x +y =0x −y +2=0,解得三角形ABC 的外心G (﹣1,1), 又r =|GA |=√(−1+4)2+(1−0)2=√10,∴△ABC 外接圆的方程为(x +1)2+(y ﹣1)2=10.设C (x ,y ),则三角形ABC 的重心(x−43,y+43)在欧拉线上,即x−43−y+43+2=0,整理得x ﹣y ﹣2=0.联立{(x +1)2+(y −1)2=10x −y −2=0,解得{x =0y =−2或{x =2y =0. 所以顶点C 的坐标可以是(0,﹣2)或(2,0),故答案为:(0,﹣2)或(2,0),四、解答题:本题共6小题,共70分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.17.(10分)已知空间向量a →=(2,4,﹣2),b →=(﹣1,0,2),c →=(x ,2,﹣1).(Ⅰ)若a →∥c →,求|c →|;(Ⅱ)若b →⊥c →,求cos <a →,c →>的值.解:(Ⅰ)空间向量a →=(2,4,﹣2),b →=(﹣1,0,2),c →=(x ,2,﹣1),因为a →∥c →,所以存在实数k ,使得c →=ka →,所以{x =2k2=4k −1=−2k,解得x =1,则|c →|=√12+22+(−1)2=√6;(Ⅱ)因为b →⊥c →,则b →⋅c →=−x +0−2=0,解得x =﹣2,所以c →=(−2,2,−1),故cos <a →,c →>=a →⋅c →|a →||c →|=−2×2+2×4+(−1)×(−2)√4+16+4×√4+4+1=√66. 18.(12分)已知△ABC 的顶点A (5,1),AB 边上的中线CM 所在直线方程为2x ﹣y ﹣5=0,AC 边上的高BH 所在直线方程为x ﹣2y ﹣5=0.求:(1)顶点C 的坐标;(2)直线BC 的方程.解:(1)设C (m ,n ),∵AB 边上的中线CM 所在直线方程为2x ﹣y ﹣5=0,AC 边上的高BH 所在直线方程为x ﹣2y ﹣5=0.∴{2m −n −5=0n−1m−5×12=−1,解得{m =4n =3. ∴C (4,3).(2)设B (a ,b ),则{a −2b −5=02×a+52−1+b 2−5=0,解得{a =−1b =−3. ∴B (﹣1,﹣3).∴k BC =3+34+1=65∴直线BC 的方程为y ﹣3=65(x ﹣4),化为6x ﹣5y ﹣9=0.19.(12分)已知以点C (﹣1,1)为圆心的圆与直线m :3x +4y +4=0相切.(1)求圆C 的方程;(2)过点P (﹣2,3)的作圆C 的切线,求切线方程.解:(1)根据题意,圆C 的半径r =|−3+4+4|9+16=1, 故圆C 的方程为(x +1)2+(y ﹣1)2=1;(2)根据题意,由(1)的结论,圆C 的方程为(x +1)2+(y ﹣1)2=1,若切线的斜率不存在,则切线的方程为x =﹣2,符合题意,若切线的斜率存在,设切线的斜率为k ,则切线的方程为y ﹣3=k (x +2),即kx ﹣y +2k +3=0, 则有√1+k 2=1,解可得k =−34, 此时切线的方程为3x +4y ﹣6=0,综合可得:切线的方程为x =﹣2或3x +4y ﹣6=0.20.(12分)如图,在四棱锥P ﹣ABCD 中,底面ABCD 为正方形,P A ⊥底面ABCD ,AB =AP =2,E 为棱PD 的中点.(Ⅰ)求证:CD ⊥AE ;(Ⅱ)求直线AE 与平面PBD 所成角的正弦值;(Ⅲ)求点A 到平面PBD 的距离.(Ⅰ)证明:因为P A ⊥底面ABCD ,所以P A ⊥CD ,因为AD ⊥CD ,P A ∩AD =A所以CD ⊥平面P AD .因为AE ⊂平面P AD ,所以CD ⊥AE .(Ⅱ)解:依题意,以点A 为原点建立空间直角坐标系(如图),不妨设AB =AP =2,可得B (2,0,0),C (2,2,0),D (0,2,0),P (0,0,2),由E 为棱PD 的中点,得E (0,1,1). AE →=(0,1,1),向量BD →=(−2,2,0),PB →=(2,0,−2).设平面PBD 的一个法向量n →=(x ,y ,z),则{n →⋅BD →=−2x +2y =0n →⋅PB →=2x −2z =0,令y =1,可得n →=(1,1,1),所以 cos〈AE →,n →〉=|AE →⋅n →||AE →|⋅|n →|=√63.所以直线AE 与平面PBD 所成角的正弦值为√63. (Ⅲ)解:由(Ⅱ)知:AE →=(0,1,1),平面PBD 的一个法向量n →=(1,1,1),所以点A 到平面PBD 的距离 d =|AE →⋅n →||n →|=2√3=2√33. 21.(12分)如图,在直四棱柱ABCD ﹣A 1B 1C 1D 1中,底面ABCD 为菱形,DD 1=3,AD =2,∠BCD =π3,E 为棱BB 1上一点,BE =1,过A ,E ,C 1三点作平面α交DD 1于点G .(1)求点D 到平面BC 1G 的距离;(2)求平面AEC 与平面BEC 夹角的余弦值.解:(1)连接AC ,BD 交于点O ,由直棱柱的结构特征知:平面ADD 1A 1∥平面BCC 1B 1,又AG ⊂平面ADD 1A 1,∴AG ∥平面BCC 1B 1,∵平面AGC 1∩平面BCC 1B 1=C 1E ,AG ⊂平面AGC 1,∴AG ∥C 1E ,同理可得C 1G ∥AE ,∴四边形AGC 1E 为平行四边形,∴AG =C 1E ,又AD =B 1C 1,∠ADG =∠C 1B 1E =π2,DG =B 1E =2,∴D 1G =1,∵四边形ABCD 为菱形,∴AC ⊥BD ,以OA →,OB →正方向为x ,y 轴,作z 轴∥DD 1,可建系如图,∵AB =BC =2,∠BCD =π3,∴BD =2,AC =2√4−1=2√3,∴B (0,1,0),D (0,﹣1,0),C 1(−√3,0,3),G (0,﹣1,2),∴DB →=(0,2,0),BC 1→=(−√3,﹣1,3),BG →=(0,﹣2,2),设平面BC 1G 的法向量n →=(x ,y ,z ),则{n →⋅BC 1→=−√3x −y +3z =0n →⋅BG →=−2y +2z =0,取 n →=(2,√3,√3),∴点D 到平面BC 1G 的距离d =|DB →⋅n →||n →|=2310=√305; (2)由(1)知E (0,1,1),又A (√3,0,0),B (0,1,0),C (−√3,0,0),∴AE →=(−√3,1,1),CE →=(√3,1,1),BE →=(0,0,1),设平面AEC 的法向量n →=(x ,y ,z ),则{n →⋅AE →=−√3x +y +z =0n →⋅CE →=√3x +y +z =0,取n →=(0,1,﹣1),设平面BEC 的法向量m →=(a ,b ,c ),则{m →⋅BE →=c =0m →⋅CE →=√3a +b +c =0,取m →=(1,−√3,0), ∴|cos <m →,n →>=m →⋅n →|m →|⋅|n →|=√32×2=−√64, ∴平面AEC 与平面BEC 夹角的余弦值为√64. 22.(12分)在平面直角坐标系xOy 中,圆C 的圆心在直线x +y ﹣3=0上,圆C 经过点A (0,4),且与直线3x ﹣4y +16=0相切.(1)求圆C 的方程;(2)设直线l交圆C于P,Q两点,若直线AP,AQ的斜率之积为2,求证:直线l过一个定点,并求该定点坐标.解:(1)因为圆心C在直线x+y﹣3=0上,所以设C(a,3﹣a),因为圆C经过点A(0,4),所以圆C的半径r=AC=√a2+(a+1)2,因为圆C和直线3x﹣4y+16=0相切,所以圆C的半径r=√3+(−4),所以√a2+(a+1)2=|3a−4(3−a)+16|√3+(−4)2.化简得a2﹣6a+9=0,解得a=3.所以C(3,0),半径r=5.所以圆C的方程为(x﹣3)2+y2=25.(2)若直线l的斜率不存在,则可设P(x0,y0),Q(x0,﹣y0),x0≠0,所以(x0−3)2+y02=25,k AP⋅k AQ=y0−4x0⋅−y0−4x0=16−y02x02=2,消去y0得x0=﹣6,再代入(x0−3)2+y02=25,y0不存在,所以直线l的斜率存在;设直线l的方程y=kx+t(t≠4),P(x1,kx1+t),Q(x2,kx2+t),所以k AP⋅k AQ=kx1+t−4x1⋅kx2+t−4x2=2,整理得,(k2−2)x1x2+k(t−4)(x1+x2)+(t−4)2=0①直线方程与圆C方程联立,{y=kx+t,(x−3)2+y2=25,消去y得(k2+1)x2+(2kt﹣6)x+t2﹣16=0,所以x1+x2=−2kt−6k2+1,x1x2=t2−16k2+1代入①,得(k2﹣2)(t2﹣16)﹣k(t﹣4)(2kt﹣6)+(t﹣4)2(k2+1)=0,由于t≠4,整理得6k﹣t﹣12=0,即t=6k﹣12,所以直线l的方程为y=kx+6k﹣12,即y=k(x+6)﹣12,令{x+6=0,y=−12,解得{x=−6,y=−12,所以直线l过一个定点,该定点坐标为(﹣6,﹣12).。
2024-2025学年安徽省十校联考合肥一中高二上学期期中联考数学试卷(含答案)

2024-2025学年安徽省十校联考合肥一中高二上学期期中联考数学试卷一、单选题:本题共8小题,每小题5分,共40分。
在每小题给出的选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.直线x +3y +2=0的倾斜角为( )A. 150°B. 120°C. 60°D. −30°2.给出下列命题,其中是真命题的是( )A. 已知向量组{a ,b ,c }是空间的一个基底,若m =a +c ,则{a ,b ,m }不是空间的一个基底.B. 若a ⊥b ,b ⊥c ,则a //c .C. 若a ⋅b <0,则⟨a ,b⟩是钝角.D. 若对空间中任意一点O ,有OP =13OA−16OB +56OC ,则P ,A ,B ,C 四点共面.3.已知直线l 1:mx +2y−2=0与直线l 2:5x +(m +3)y−5=0,若l 1//l 2,则m =( )A. −5B. 2C. 2或−5D. 54.如图,在四面体A−BCD 中,点O 为底面三角形BCD 的重心,P 为AO 的中点,设AB =a ,AC =b ,AD =c ,则BP 在基底{a ,b ,c }下的有序实数组为( )A.(23,−13,−13) B. (−23,13,13) C.(56,−16,−16) D. (−56,16,16)5.已知圆C :x 2+y 2−4y +3=0,一条光线从点P (2,1)射出经x 轴反射,则下列结论不正确的是( )A. 圆C 关于x 轴的对称圆的方程为x 2+y 2+4y +3=0B. 若反射光线平分圆C 的周长,则入射光线所在直线方程为3x−2y−4=0C. 若反射光线与圆C 相切于A ,与x 轴相交于点B ,则|PB |+|PA |=2D. 若反射光线与圆C 交于M ,N 两点,则▵CNM 面积的最大值为126.已知圆C 1:(x−1)2+y 2=1,圆C 2:(x−a )2+(y−b )2=4,其中a ,b ∈R ,若两圆外切,则b−3a−5的取值范围为( )A. [−247,0]B. [−125,0]C. [0,247]D. [0,125]7.阅读材料:空间直角坐标系O−xyz中,过点P(x0,y0,z0)且一个法向量为n=(a,b,c)的平面α的方程为a(x−x0)+b(y−y0)+c(z−z0)=0;过点P(x0,y0,z0)且一个方向向量为d=(u,v,w)(uvw≠0)的直线l的方程为x−x0 u =y−y0v=z−z0w.利用上面的材料,解决下面的问题:已知平面α的方程为3x−5y+z−7=0,直线l是平面x−3y+7=0与4y+2z+1=0的交线,则直线l与平面α所成角的正弦值为( )A. 1035B. 75C. 715D. 1058.在平面直角坐标系中,A(2,0),B(3,3),点M在圆C:(x+2)2+y2=4上运动,则|MB|+12|MA|的最小值为( )A. 6B. 5C. 4D. 3二、多选题:本题共3小题,共18分。
安徽名校2020-2021学年高二上学期期中联考数学(文)答案

1 于是 1 4t 0 , t 0.
4
2 13.【答案】 【解析】因为 r
42 (3)2 5, x 4, y 3,
5
3
4
2
所以 sin ,cos . 故 2sin cos .
5
5
5
2
1 14.【答案】 【解析】因抛掷一颗骰子有 6 种结果,所以抛掷两颗骰子有 6 6 36 种不同结
(2)在 RtCDB1 中, CD AB 1, B1C BC 2, 所以 B1D B1C 2 CD2 3 .………………………………………………………………8 分
11
3
V 故 B1 ACD
VA B1CD
3
2
1
3 1
. 6
…………………………………12 分
4
20.【解析】(1)因为 m, n 互相垂直,
1
1
11
1
(2) 因为一般项
(
) , 所以
anan1 (2n 1)(2n 1) 2 2n 1 2n 1
11
1 1 11111
1
1
n
(1
)
. …8 分
a1a2 a2a3
anan1 2 3 3 5 5 7
2n 1 2n 1 2n 1
1 a1a2
1 a2a3
1 an an 1
高二第一学期期中检测
文科数学参考答案
题
号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
答
案ABB DABACD D C C 1.【解析】因为 M x 0 x 1 , N x x2 x 2 0 x 2 x 1,
所以 M N x 0 x 1 0, 1.
2019-2020学年安徽省合肥一中高二(上)段考数学试卷(文科)(一)+答案解析(附后)

2019-2020学年安徽省合肥一中高二(上)段考数学试卷(文科)(一)一、单选题(本大题共12小题,共60分。
在每小题列出的选项中,选出符合题目的一项)1.如图所示,观察四个几何体,其中判断正确的是( )A. 是棱台B. 是圆台C. 是棱锥D. 不是棱柱2.下列关于圆锥的说法中,错误的是( )A. 圆锥的轴截面是等腰三角形B. 圆锥的侧面展开图是扇形C. 以直角三角形一边为轴旋转所得的旋转体是圆锥D. 用平行于圆锥底面的平面截圆锥可以得到圆台3.已知正的边长为a,那么的平面直观图的面积为( )A. B. C. D.4.在正方体中O为底面ABCD的中心,E为的中点,则异面直线与EO所成角的正弦值为( )A. B. C. D.5.中国古代数学名著《九章算术》中记载了一种名为“堑堵”的几何体:“邪解立方,得二堑堵,邪解堑堵,其一为阳马,一为鳖臑.”“堑堵”其实就是底面为直角三角形的直棱柱.已知某“堑堵”的正视图和俯视图如下图所示则“堑堵”的左视图的面积( )A. B. C. D.6.已知,是两个不重合的平面,在下列条件中,可判断平面,平行的是( )A. m,n是平面内两条直线,且,B. m,n是两条异面直线,,,且,C. 面内不共线的三点到的距离相等D. 面,都垂直于平面7.,,是空间三条不同的直线,则下列命题正确的是( )A., B. ,C. ,,共面D. ,,共点,,共面8.如图,网格纸上的小正方形的边长为1,粗线画出的是某几何体的三视图,则该几何体的体积为( )A. 2B.C.D.9.已知三棱锥的顶点都在半径为的球面上,,,,则三棱锥体积的最大值为( )A. B. 1 C. D.10.一个正方体纸盒展开后如图所示,在原正方体纸盒中有下列结论:①;②;③MN与AB是异面直线;④BF与CD成角,其中正确的是( )A. ①③B. ②③C. ②④D. ③④11.已知正方体,P为棱的动点,Q为棱的中点,设直线m为平面BDP与平面的交线,以下关系中正确的是( )A.B. 平面C.D.平面12.如图,在四面体ABCD,,,,F分别是AD,BC中点.若用一个与直线EF垂直,且与四面体的每一个面都相交的平面去截该四面体,由此得到一个多边形截面,则该多边形截面面积最大值为( )A.B.C. 3D.二、填空题(本大题共4小题,共20分)13.某圆台的正视图是上底与腰长均为2,下底边为4的等腰梯形,则此圆台的表面积为______. 14.如图,在棱长为的正方体中,E,F,G分别为棱,,的中点,则点G到平面的距离为______.15.已知球O与棱长为4的正四面体的各面都相切,则球O的体积______.16.如图,四棱锥中,四边形是矩形,平面ABCD,且,,,点M为PC中点,若PD上存在一点N使得平面ACN,则PN长度为______.三、解答题(本大题共6小题,共70分。
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高二(上)期中数学试卷(文科)题号一二三总分得分一、选择题(本大题共12小题,共60.0分)1.直线x=1的倾斜角和斜率分别是()A. 45°,1B. 135°,−1C. 90°,不存在D. 180°,不存在2.下列说法中不正确的....是().A. 空间中,一组对边平行且相等的四边形一定是平行四边形B. 同一平面的两条垂线一定共面C. 过直线上一点可以作无数条直线与这条直线垂直,且这些直线都在同一个平面内D. 过一条直线有且只有一个平面与已知平面垂直3.方程x2+y2+4mx−2y+5m=0表示圆,m的取值范围是()A. 14<m<1 B. m<14或m>1C. m<14D. m>14.若a,b是异面直线,且a//平面α,则b和α的位置关系是()A. 平行B. 相交C. b在α内D. 平行、相交或b在α内5.如图是一个几何体的三视图,根据图中数据,可得该几何体的体积是()A. 10π3B. 13π3C. 11π3D. 8π36.设l是直线,α,β是两个不同的平面()A. 若l//α,l//β,则α//βB. 若l//α,l⊥β,则α⊥βC. 若α⊥β,l⊥α,则l⊥βD. 若α⊥β,l//α,则l⊥β7.若直线x−y+1=0与圆(x−a)2+y2=2有公共点,则实数a的取值范围是()A. [−3,−1]B. [−1,3]C. [−3,1]D. (−∞,−3]∪[1,+∞)8.圆x2+2x+y2+4y−3=0上到直线x+y+1=0的距离为√2的点共有()A. 1个B. 2个C. 3个D. 4个9.平面α截球O的球面所得圆的半径为1,球心O到平面α的距离为√2,则此球的体积为()A. √6πB. 4√3πC. 4√6πD. 6√3π10.直三棱柱ABC−A1B1C1中,∠BCA=90°,M,N分别是A1B1,A1C1的中点,BC=CA=CC1,则BM与AN所成角的余弦值为()A. 110B. 25C. √3010D. √2211.已知点A(2,−3),B(−3,−2),直线m过P(1,1),且与线段AB相交,求直线m的斜率k的取值范围为()A. k≥34或k≤−4 B. k≥34或k≤−14C. −4≤k≤34D. 34≤k≤412.如图,点P在正方体ABCD−A1B1C1D1的面对角线BC1上运动(P点异于B、C1点),则下列四个结论:①三棱锥A−D1PC的体积不变:②A1P//平面ACD1:③DP⊥BC1;④平面PDB1⊥平面ACD1.其中正确结论的个数是()A. 1个B. 2个C. 3个D. 4个二、填空题(本大题共4小题,共20.0分)13.如果直线ax+2y+2=0与直线3x−y−2=0平行,那么系数a的值为______.14.已知点B与点A(1,2,3)关于M(0,−1,2)对称,则点B的坐标是______.15.圆(x+2)2+y2=4与圆(x−2)2+(y−1)2=9的位置关系为______.16.已知⊙M:x2+(y−2)2=1,Q是x轴上的动点,QA,QB分别切⊙M于A,B两点,求动弦AB的中点P的轨迹方程为______.三、解答题(本大题共6小题,共72.0分)17.已知集合A={y|y=x2−32x+1,34≤x≤2},B={x|x+m2≥1},p:x∈A,q:x∈B,并且p是q的充分条件,求m的取值范围.18.已知直线l1,l2的方程分别为2x−y=0,x−2y+3=0,且l1,l2的交点为P.(1)求P点坐标;(2)若直线l过点P,且与x,y轴正半轴围成的三角形面积为92,求直线l的方程.19.圆C经过点A(2,−1),和直线x+y=1相切,且圆心在直线y=−2x上.(1)求圆C的方程;(2)圆内有一点B(2,−52),求以该点为中点的弦所在的直线的方程.20.如图,在底面是菱形的四棱锥P−ABCD中,∠ABC=60°,PA=AC=a,PB=PD=√2a,点E在PD上,且PE:ED=2:1.(1)求该四棱锥的体积;(2)若F为棱PC的中点,证明:BF//平面AEC.21.如图1,在Rt△ABC中,∠C=90°,D,E分别为AC,AB的中点,点F为线段CD上的一点,将△ADE沿DE折起到△A1DE的位置,使A1F⊥CD,如图2.(1)求证:DE//平面A1CB;(2)求证:A1F⊥BE;(3)线段A1B上是否存在点Q,使A1C⊥平面DEQ?说明理由.22. 已知过点A(−1,0)的动直线l 与圆C :x 2+(y −3)2=4相交于P ,Q 两点,M 是PQ 中点,l 与直线m :x +3y +6=0相交于N . (1)求证:当l 与m 垂直时,l 必过圆心C ; (2)当PQ =2√3时,求直线l 的方程;(3)探索AM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⋅AN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 是否与直线l 的倾斜角有关?若无关,请求出其值;若有关,请说明理由.答案和解析1.【答案】C【解析】解:∵直线x=1垂直于x轴,倾斜角为90°,而斜率不存在,故选:C.利用直线x=1垂直于x轴,倾斜角为90°,选出答案.本题考查直线的倾斜角和斜率的关系,以及直线的图象特征与直线的倾斜角、斜率的关系.2.【答案】D【解析】【分析】根据证明平行四边形的条件判断A,由线面垂直的性质定理和定义判断B和C,利用实际例子判断D.本题考查了平面几何和立体几何中的定理和定义,只要抓住定理中的关键条件进行判断,可借助于符合条件的几何体进行说明,考查了空间想象能力和对定理的运用能力.【解答】解:A、一组对边平行且相等就决定了是平行四边形,故A不符合题意;B、由线面垂直的性质定理知,同一平面的两条垂线互相平行,因而共面,故B不符合题意;C、由线面垂直的定义知,这些直线都在同一个平面内即直线的垂面,故C不符合题意;D、由实际例子,如把书本打开,且把书脊垂直放在桌上,则由无数个平面满足题意,故D符合题意.故选:D.3.【答案】B【解析】【分析】根据二元二次方程表示圆的条件,可以求得若方程x2+y2+4mx−2y+5m=0表示圆,必有16m2+4−20m>0,即可求出m的取值范围.本题考查二元二次方程表示圆的条件,若方程x2+y2+Dx+Ey+F=0表示圆,则有D2+E2−4F>0.【解答】解:根据二元二次方程表示圆的条件,方程x2+y2+4mx−2y+5m=0表示圆,必有16m2+4−20m>0,解可得,m<14或m>1,故选:B.4.【答案】D【解析】解:如图,在正方体ABCD−A1B1C1D1中,BB1的中点为E,CC1的中点为F,设D1C1=a,平面ABCD为α,则a//α.观察图形,知:a与AD为异在直线,AD⊂α;a与AA1为异面直线,AA1与α相交;a与EF是异面直线,EF//α.∴若a,b是异面直线,且a//平面α,则b和α的位置关系是平行、相交或b在α内.故选:D.作出正方体,借助正方体能够比较容易地得到结果.本题考查直线与平面的位置关系的判断,解题时要认真审题,注意平面的公理及其推论的灵活运用.5.【答案】B【解析】解:由几何体的三视图得,几何体是低下是一个圆柱,底面半径为1,圆柱体的高为3,上面是半径为1的一个球∴该几何体的体积为π×3+43π=133π故选:B.先由三视图判断出几何体的直观图的形状为上面是球,下面是圆柱;然后利用圆柱、球的体积公式求出该几何体的体积.解决由三视图求几何体的表面积、体积问题,一般先将三视图转化为几何体的直观图,再利用面积、体积公式求.6.【答案】B【解析】解:若l//α,l//β,则α//β或α,β相交,故A不正确;根据线面平行的性质可得:若l//α,经过l的直线与α的交线为m,则l//m,∵l⊥β,∴m⊥β,根据平面与平面垂直的判定定理,可得α⊥β,故B正确;若l⊥α,α⊥β,则l⊂β或l//β,故C错误;作出正方体ABCD−A′B′C′D′,设平面ABCD为α,ADD′A′为β,则α⊥β,观察正方体,得到:B′C′//α,且B′C′//β;A′D′//α,且A′D′⊂β;A′B′//α,且A′B′与β相交.∴面α、β及直线l满足:α⊥β,l//α,则一定有l//β或l⊂β或l与β相交,故D不正确.故选:B.对4个选项分别进行判断,即可得出结论.“由已知想性质,由求证想判定”,也就是说,根据已知条件去思考有关的性质定理;根据要求证的结论去思考有关的判定定理,往往需要将分析与综合的思路结合起来.7.【答案】C【解析】【分析】根据直线x−y+1=0与圆(x−a)2+y2=2有公共点,可得圆心到直线x−y+1=0的距离不大于半径,从而可得不等式,即可求得实数a取值范围.本题考查直线与圆的位置关系,解题的关键是利用圆心到直线的距离不大于半径,建立不等式.【解答】解:∵直线x−y+1=0与圆(x−a)2+y2=2有公共点≤√2∴圆心到直线x−y+1=0的距离为|a+1|√2∴|a+1|≤2∴−3≤a≤1故选:C.8.【答案】C【解析】解:圆x2+2x+y2+4y−3=0的圆心(−1,−2),半径是2√2,圆心到直线x+=√2,y+1=0的距离是√2故圆上的点到直线x+y+1=0的距离为√2的共有3个.故选:C.先求圆心和半径,再看圆心到直线的距离,和√2比较,可得结果.本题考查直线和圆的位置关系,点到直线的距离公式,考查数形结合的思想,是中档题.9.【答案】B【解析】【分析】利用平面α截球O的球面所得圆的半径为1,球心O到平面α的距离为√2,求出球的半径,然后求解球的体积.本题考查球的体积的求法,考查空间想象能力、计算能力.【解答】解:因为平面α截球O的球面所得圆的半径为1,球心O到平面α的距离为√2,所以球的半径为:√(√2)2+1=√3.(√3)3=4√3π.所以球的体积为:4π3故选B.10.【答案】C【解析】【分析】本题考查异面直线对称角的求法,作出异面直线所成角的平面角是解题的关键,同时考查余弦定理的应用.画出图形,找出BM与AN所成角的平面角,利用解三角形求出BM与AN所成角的余弦值.【解答】解:直三棱柱ABC−A1B1C1中,∠BCA=90°,M,N分别是A1B1,A1C1的中点,如图:BC的中点为O,连结ON,B1C1=OB,则MNOB是平行四边形,BM与AN所成角等于∠ANO,MN=//12∵BC=CA=CC1,设BC=CA=CC1=2,∴CO=1,AO=√5,AN=√5,MB=√B1M2+BB12=√(√2)2+22=√6,在△ANO中,由余弦定理可得:cos∠ANO=AN 2+NO2−AO22AN⋅NO=2×√5×√6=√3010.故选:C.11.【答案】A【解析】【分析】本题考查一元二次不等式组表示平面区域的问题,注意直线m与线段AB相交,即A、B在直线的两侧或直线上.根据题意,设直线m的方程为y−1=k(x−1),分析可得若直线m与线段AB相交,即A、B在直线的两侧或直线上,则有[(−3)−2k+k−1][(−2)−(−3)k+k−1]≤0,解可得k的范围,即可得答案.【解答】解:根据题意,直线m过P(1,1),设直线m的方程为y−1=k(x−1),即y−kx+k−1=0,若直线m与线段AB相交,即A、B在直线的两侧或直线上,则有[(−3)−2k+k−1][(−2)−(−3)k+k−1]≤0,解可得:k≥34或k≤−4;故选A.12.【答案】C【解析】解:对于①,由题意知AD1//BC1,从而BC1//平面AD1C,故BC 1上任意一点到平面AD1C的距离均相等,所以以P为顶点,平面AD1C为底面,则三棱锥A−D1PC的体积不变,故①正确;对于②,连接A1B,A1C1,A1C1//AD1且相等,由于①知:AD1//BC1,所以面BA1C1//面ACD1,从而由线面平行的定义可得,故②正确;对于③,由于DC ⊥平面BCB 1C 1,所以DC ⊥BC 1,若DP ⊥BC 1,则BC 1⊥平面DCP ,BC 1⊥PC ,则P 为中点,与P 为动点矛盾,故③错误;对于④,连接DB 1,由DB 1⊥AC 且DB 1⊥AD 1,可得DB 1⊥面ACD 1,从而由面面垂直的判定知,故④正确.故选:C .利用空间中线线、线面、面面间的位置关系,结合线线、线面、面面平行和垂直的判断与性质求解.本题考查命题真假的判断,解题时要注意三棱锥体积求法中的等积法、线面平行、线线垂直的判定,要注意转化的思想的使用,是中档题.13.【答案】−6【解析】解:∵直线ax +2y +2=0与直线3x −y −2=0平行,∴它们的斜率相等,∴−a 2=3 ∴a =−6故答案为:−6根据它们的斜率相等,可得−a 2=3,解方程求a 的值.本题考查两直线平行的性质,两直线平行,斜率相等. 14.【答案】(−1,−4,1)【解析】解:设点B 的坐标为(x,y ,z),∵点B 与点A(1,2,3)关于M(0,−1,2)对称, ∴点M(0,−1,2)对为点A(1,2,3)和点B(x,y ,z)的中点,由中点坐标公式可得,{0=x+12−1=y+222=z+32,解得{x =−1y =−4z =1, ∴点B 的坐标是(−1,−4,1).故答案为:(−1,−4,1).根据点的对称性,将问题转化为两点的中点坐标问题,利用中点坐标公式列出方程组,求解即可得到点B 的坐标公式.本题考查了空间中的点的坐标.中点考查了中点坐标公式,解空间坐标问题时,要注意类比平面坐标,对于一些运算公式和法则两者是通用的.属于基础题.15.【答案】相交 【解析】解:圆C(x +2)2+y 2=4的圆心C(−2,0),半径r =2;圆M(x −2)2+(y −1)2=9的圆心M(2,1),半径R =3.∴|CM|=√(−2−2)2+1=√17,R −r =3−2=1,R +r =3+2=5.∴R −r <√17<R +r .∴两圆相交.故答案为:相交.由两圆的方程可得圆心坐标及其半径,判断圆心距与两圆的半径和差的关系即可得出. 本题考查了判断两圆的位置关系的方法,属于基础题.16.【答案】x 2+(y −74)2=116(32≤y <2)【解析】解:连接MB ,MQ ,设P(x,y),Q(|a|,0),点M 、P 、Q在一条直线上,得2−a =y−2x .①由射影定理,有|MB|2=|MP|⋅|MQ|,即√x 2+(y −2)2⋅√a 2+4=1.②由①及②消去a ,可得x 2+(y −74)2=116和x 2+(y −94)2=116.又由图形可知y <2,因此x 2+(y −94)2=116舍去.因此所求的轨迹方程为x 2+(y −74)2=116(32≤y <2).故答案为:x 2+(y −74)2=116(32≤y <2).连接MB ,MQ ,设P(x,y),Q(|a|,0),点M 、P 、Q 在一条直线上,利用斜率相等建立等式,进而利用射影定理|MB|2=|MP|⋅|MQ|,联立消去a ,求得x 和y 的关系式,根据图形可知y <2,进而可求得动弦AB 的中点P 的轨迹方程.本题主要考查了直线与圆的位置关系,求轨迹方程问题.解题过程中灵活利用了射影定理. 17.【答案】解:化简集合A ={y|y =x 2−32x +1,34≤x ≤2},配方,得y =(x −34)2+716.因为x ∈[716,2],∴y min =716,y max =2∴y ∈[716,2]∴A ={y|716≤y ≤2},化简集合B ,由x +m 2≥1,得x ≥1−m 2,B ={x|x ≥1−m 2},因为命p 题是命题q 的充分条件,∴A ⊆B ∴1−m 2≤716解得m ≥34或m ≤−34, 故实数的取值范围是(−∞,−34]∪[34.【解析】根据二次函数的性质求出A 的范围,化简集合B ,根据A ⊆B ,得到关于m 的不等式,解出即可.本题考查了二次函数的性质,考查集合的包含关系,是一道基础题.18.【答案】解:(1)由{2x −y =0x −2y +3=0得P(1,2).(2)①当过点P(1,2)的直线与坐标轴平行时,不合题意;②当过点P(1,2)的直线与坐标轴不平行时,可设所求直线方程为y −2=k(x −1), 当x =0时,y =2−k ;当y =0时,x =1−2k .故三角形的面积s △=12|(1−2k )(2−k)|=92,由2−k >0,1−2k >0,解得k =−1或−4.故所求的直线方程为y −2=−1×(x −1)或y −2=−4×(x −1),即x +y −3=0或4x +y −6=0;综上,所求直线方程为x +y −3=0或4x +y −6=0;【解析】(1)把2条直线的方程联立方程组,求出方程组的解,可得交点坐标.(2)用点斜式求直线的方程,并求出它在坐标轴上的截距,再根据直线与x ,y 轴正半轴围成的三角形面积为92,求出斜率的值,可得直线l 的方程.本题主要考查求直线的交点坐标,用点斜式求直线的方程,直线的截距,属于基础题. 19.【答案】解:(1)设圆心(m,−2m),方程为:(x −m)2+(y +2m)2=r 2∵圆过A(2,−1),∴有(2−m)2+(−1+2m)2=r 2 又√2=r ,解得m =1,r =√2,∴圆的方程为(x −1)2+(y +2)2=2.(2)由题意,(x −1)2+(y +2)2=2的圆心坐标为C(1,−2),则k CB =−2+521−2=−12,∴以B(2,−52)为中点的弦所在的直线的斜率为2,∴所求直线方程为y+52=2(x−2),即4x−2y−13=0.【解析】(1)设出圆心坐标,利用圆C经过点A(2,−1),和直线x+y=1相切,建立方程组,可求圆C的方程;(2)求出以B(2,−52)为中点的弦所在的直线的斜率,利用点斜式可得方程.本题考查圆的方程,考查直线与圆的位置关系,考查学生的计算能力,属于中档题.20.【答案】(1)解:设AC∩BD=O,连接PO,则O既为AC的中点,也为BD的中点,∵∠ABC=60°,AC=a,∴BD=√3a,AO=12AC=12a,BO=12BD=√32a.∵PB=PD=√2a,∴PO⊥BD,PO2=PB2−BO2=54a2,∴PA2+AO2=PO2,即PA⊥AC.∵PO⊥BD,AC⊥BD,PO∩AC=O,PO、AC⊂平面PAC,∴BD⊥平面PAC,又BD⊂平面ABCD,∴平面ABCD⊥平面PAC.∵平面ABCD∩平面PAC=AC,PA⊂平面PAC,∴PA⊥平面ABCD.∴四棱锥的体积V=13PA⋅S菱形ABCD=13PA⋅12AC⋅BD=13×a×12×a×√3a=√36a3.(2)证明:取PE的中点M,连结FM、BM,则FM//CE.由PE:ED=2:1,知E是MD的中点,∵O为BD的中点,∴BM//OE.∵FM∩BM=M,CE∩OE=E,FM、BM⊂平面BFM,CE、OE⊂平面AEC,∴平面BFM//平面AEC.又BF⊂平面BFM,∴BF//平面AEC.【解析】(1)设AC∩BD=O,连接PO,在菱形ABCD中,易求得BD=√3a,AO=12a,BO=√32a,由勾股定理可证明PA⊥AC;由PO⊥BD,AC⊥BD,可推出BD⊥平面PAC,PA⋅结合面面垂直的判定定理与性质定理可得PA⊥平面ABCD,故四棱锥的体积V=13S.菱形ABCD(2)取PE的中点M,连结FM、BM,则FM//CE,BM//OE,从而推出平面BFM//平面AEC,再由面面平行的性质定理即可得证.本题考查空间中线与面的位置关系、棱锥体积的求法,熟练掌握空间中线面、面面平行或垂直的判定定理与性质定理是解题的关键,考查学生的空间立体感、逻辑推理能力和运算能力,属于中档题.21.【答案】解:(1)∵D,E分别为AC,AB的中点,∴DE//BC,又DE⊄平面A1CB,∴DE//平面A1CB.(2)由已知得AC⊥BC且DE//BC,∴DE⊥AC,∴DE⊥A1D,又DE⊥CD,∴DE⊥平面A1DC,而A1F⊂平面A1DC,∴DE⊥A1F,又A1F⊥CD,∴A1F⊥平面BCDE,∴A1F⊥BE.(3)线段A1B上存在点Q,使A1C⊥平面DEQ.理由如下:如图,分别取A1C,A1B的中点P,Q,则PQ//BC.∵DE//BC,∴DE//PQ.∴平面DEQ即为平面DEP.由(Ⅱ)知DE⊥平面A1DC,∴DE⊥A1C,又∵P是等腰三角形DA1C底边A1C的中点,∴A1C⊥DP,∴A1C⊥平面DEP,从而A1C⊥平面DEQ,故线段A1B上存在点Q,使A1C⊥平面DEQ.【解析】(1)D ,E 分别为AC ,AB 的中点,易证DE//平面A 1CB ;(2)由题意可证DE ⊥平面A 1DC ,从而有DE ⊥A 1F ,又A 1F ⊥CD ,可证A 1F ⊥平面BCDE ,问题解决;(3)取A 1C ,A 1B 的中点P ,Q ,则PQ//BC ,平面DEQ 即为平面DEP ,由DE ⊥平面,P 是等腰三角形DA 1C 底边A 1C 的中点,可证A 1C ⊥平面DEP ,从而A 1C ⊥平面DEQ . 本题考查直线与平面平行的判定,直线与平面垂直的判定与性质,考查学生的分析推理证明与逻辑思维能力,综合性强,属于难题.22.【答案】解:(1)∵l 与m 垂直,且k m =−13,∴k 1=3,故直线l 方程为y =3(x +1),即3x −y +3=0.∵圆心坐标(0,3)满足直线l 方程, ∴当l 与m 垂直时,l 必过圆心C .(2)①当直线l 与x 轴垂直时,易知x =−1符合题意.②当直线l 与x 轴不垂直时,设直线l 的方程为y =k(x +1),即kx −y +k =0, ∵PQ =2√3,∴CM =√4−3=1,则由CM =√k 2+1=1,得k =43, ∴直线l :4x −3y +4=0.故直线l 的方程为x =−1或4x −3y +4=0.(3)∵CM ⊥MN ,∴AM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⋅AN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(AC ⃗⃗⃗⃗⃗ +CM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ )⋅AN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =AC ⃗⃗⃗⃗⃗ ⋅AN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ +CM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⋅AN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =AC ⃗⃗⃗⃗⃗ ⋅AN⃗⃗⃗⃗⃗⃗ . ①当l 与x 轴垂直时,易得N(−1,−53),则AN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,−53),又AC ⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,3), ∴AM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⋅AN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =AC ⃗⃗⃗⃗⃗ ⋅AN⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =−5. ②当l 的斜率存在时,设直线l 的方程为y =k(x +1),则由{y =k(x +1)x +3y +6=0得N(−3k−61+3k ,−5k 1+3k ),则AN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(−51+3k ,−5k 1+3k ). ∴AM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⋅AN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =AC ⃗⃗⃗⃗⃗ ⋅AN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =−51+3k +−15k 1+3k=−5. 综上所述,AM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⋅AN⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 的值与直线l 的斜率无关,且AM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⋅AN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =−5.【解析】(1)根据l 与m 垂直,则两条直线的斜率之积为−1,进而根据直线过点A(−1,0),我们可求出直线的方程,将圆的圆心坐标代入直线方程验证后,即可得到结论;(2)根据半弦长、弦心距、圆半径构造直角三角形,满足勾股定理,结合PQ =2√3,易得到弦心距,进而根据点到直线的距离公式,构造关于k 的方程,解方程即可得到k 值,进而得到直线l 的方程;(3)根据已知条件,我们可以求出两条直线的交点N 的坐标(含参数k),然后根据向量数量积公式,即可求出AM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⋅AN⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 的值,进而得到结论.本题考查的知识点是直线与圆相交的性质及向量在几何中的应用,其中在处理圆的弦长问题时,根据半弦长、弦心距、圆半径构造直角三角形,满足勾股定理,进行弦长、弦心距、圆半径的知二求一,是解答此类问题的关键.。