上海市建平中学2019-2020学年高二下学期期末考试数学试题(解析版)

建平中学2019学年度第二学期期末考试高二数学试卷 2020.06.30说明：（1）本场考试时间为120分钟，总分150分；（2）请认真答卷，并用规范文字书写．一、填空题（第1-6题每题4分，第7-12题每题5分，满分54分） 1．半径为1的球的表面积为______________． 【答案】4π2．二项式()101x +的展开式中5x 的系数为_____________．【答案】2523．圆锥的底面半径为1，一条母线长为3，则此圆锥的高为_______________．【答案】4．若2666n nC -=，则正整数n 的值为_______________．【答案】375．已知001x y x y ≥⎧⎪≥⎨⎪+≤⎩，则2x y -的最小值为_____________．【答案】1-6．数据110,119,120,121的方差为_____________． 【答案】19.257．已知关于,,x y z 的实系数三元一次线性方程组111122223333a x b y c z d a x b y c z d a x b y c z d ++=⎧⎪++=⎨⎪++=⎩有唯一解415x y z =⎧⎪=⎨⎪=-⎩，设111222333d b c A d b c d b c =，111222333a d c B a d c a d c =，111222333a b d C a b d a b d =，则A B C ++=_____________． 【答案】08．已知{}*,2020,N a b x x x ∈≤∈，满足a b <的有序实数对(),a b 的个数为_________．【答案】20391909．已知关于,x y 的实系数二元一次线性方程组的增广矩阵为22126a A -⎛⎫=⎪⎝⎭，小明同学为了求解此方程组，将矩阵A 进行初等变换得到矩阵21715B b -⎛⎫=⎪⎝⎭，则a b +=_____．【答案】210．111111111110!10!1!9!2!8!3!7!4!6!5!5!6!4!7!3!8!2!9!1!10!0!++++++++++=_______． 【答案】41417511．已知等边ABC △的边长为2，设BC 边上的高为AD ，将ADC △沿AD 翻折使得点B 与点CA BCD -的外接球的体积为_____________．【答案】612．()()()()23465432654321031111x x x a x a x a x a x a x a x a x ---=++++++-对任意()0,1x ∈恒成立，则3a =______________． 【答案】6二、选择题（每题5分，满分20分）13．三阶行列式111213212223313233a a a a a a a a a 中23a 的代数余子式为（ ） （A ）11123132a a a a （B ）11123132a a a a -（C ）1112233132a a a a a （D ）1112233132a a a a a -【答案】B14．已知球O 的半径为1，A B 、为球O 上的任意两点，则A B 、两点的球面距离的最大值为（ ） （A ）2 （B ）π （C ）2π （D ）2π+ 【答案】B15．从老杨、老王及其他100名市民中随机抽取5名进行新冠病毒的核酸检测，则“老杨被抽中进行检测，但老王未被抽中进行检测”的概率为（ ）（A ）1920 （B ）97102 （C ）19396（D ）48510302【答案】D16．已知空间向量()111,,a x y z =和()222,,b x y z =，设12112x x D y y =和12212x x D z z =，则“a b ∥”是“120D D ==”的（ ）（A ）充分非必要条件 （B ）必要非充分条件 （C ）充分必要条件 （D ）既非充分又非必要条件 【答案】A三、解答题（本题共有5大题，满分76分） 17.（14分）已知34z i =+，其中i 为虚数单位． （1）求Re Im z z z +-的值；（2）若实数,x y 满足6z x z y ⋅+⋅=，其中z 为z 的共轭复数，求x 的值． 【答案】（1）Re Im 342z z z +-=+=．（2）336164401x y x z x z y x y y ⎧+==⎧⋅+⋅=⇒⇒⎨⎨-==⎩⎩，故1x =．18.（14分）已知圆柱Γ和圆柱Λ的侧面展开图为两个全等的矩形，若该矩形的两边分别为4和9，设圆柱Γ的高为1h ，体积为1V ，圆柱Λ的高为2h ，体积为2V ，其中12h h >．（1）求12h h 的值； （2）求12V V 的值． 【答案】（1）由题意得129,4h h ==，故1294h h =． （2）设圆柱Γ的底面半径为1r ，圆柱Λ的底面半径为2r由题意得2221111112222222444942999492r V r h r h r V r h r h ππππ⎛⎫⎛⎫==⇒==⋅=⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭，故1249=V V ．19.（14分）如图，在直三棱柱111ABC A B C -中，底面ABC 为等腰直角三角形，AB AC ⊥，2AB AC ==，14AA =，M 是侧棱1CC 上一点，设MC h =．（1）若1h =，求异面直线BM 与1A C 所成角的大小； （2）若2h =，求直线1BA 与平面ABM 所成角的大小； （3）若3h =，求点M 到平面1A BC 的距离． 【答案】（1）以A 为坐标原点，射线1,,AB AC AA 分别为x 轴，y 轴，z 轴正半轴建立空间直角坐标系()()()()12,0,0,0,2,1,0,0,4,0,2,0B M A C ()()12,2,1,0,2,4BM AC =-=- ()112022140BM AC BM AC ⋅=-⨯+⨯+⨯-=⇒⊥故异面直线BM 与1A C 所成角的大小为2π． （2）()()()()12,0,0,0,0,4,0,0,0,0,2,2B A A M()()()12,0,4,2,0,0,0,2,2BA AB AM =-==设平面ABM 的一个法向量为n ，直线1BA 与平面ABM 所成角为θ则()1110100,1,1sin arcsin 252BA n n BA nθθ⋅=-⇒===⇒=⨯⋅故直线1BA 与平面ABM 所成角为10arcsin． （3）()()()()12,0,0,0,2,0,0,0,4,0,2,1B C A M()()()1112,0,4,0,2,4,0,2,1A B AC A M =-=-=- 设平面1A BC 的一个法向量为n ，点M 到平面1A BC 的距离为d则()130,2,113A M n n d n⋅=-⇒=== 故点M 到平面1A BC 的距离为1．20.（16分）三棱锥P ABC -中，已知APB BPC CPA ∠=∠=∠，设,,PA a PB b PC c ===，其中0,0,0a b c >>>．（1）若2APB π∠=，证明：PA BC ⊥；（2）若2APB π∠=，判断ABC △是否为锐角三角形，并求出此时ABC △的面积S （用,,a b c 表示）；（3）若3APB π∠=，1abc =，判断三棱锥P ABC -的体积是否为一个定值？如果是，请求出此定值；如果不是，请说明理由． 【答案】（1）2APB BPC CPA π∠=∠=∠=，即,PA PB PA PC ⊥⊥,,PA PB PA PC PB PC P ⊥⊥=，故PA ⊥平面PBCPA ⊥平面PBC ，BC 平面PBC ，故PA BC ⊥．（2）在Rt APB △中，AB ==在Rt BPC △中，BC == 在Rt CPA △中，AC =在ABC △中，2222cos 00,22AB AC BC A A AB AC π+-⎛⎫==>⇒∈ ⎪⋅⎝⎭在ABC △中，2222cos 00,22AB BC AC B B AB BC π+-⎛⎫==>⇒∈ ⎪⋅⎝⎭在ABC △中，2222cos 00,22AC BC AB A C AC BC π+-⎛⎫==>⇒∈ ⎪⋅⎝⎭S == 综上所述，ABC △为锐角三角形，此时ABC △的面积S =（3）在射线PB 和PC 上分别取点D 和E 使得PD PE a ==，联结,AD AE 和DE在三棱锥P ADE -中，PA PD PE a ===，3APB BPC CPA π∠=∠=∠=故AD AE DE a ===，即三棱锥P ADE -为正四面体，易知3P ADE V -=333P ABC P ADE abc abc V V a a --==== 故三棱锥P ABC -．21.（18分）已知抛物线()2:20C x py p =>，过定点()()0,0M m m >作直线AB 交抛物线C 于,A B 两点，设()()1122,,,A x y B x y ，其中120,0x x <>．（1）若2212x x =，求直线AB 的斜率； （2）若1240x x m +=，求p 的值；（3）若点P 是直线:0l y m +=上任意一点，设直线,,PA PB PM 的倾斜角分别为,,αβγ，是否存在实数λ使得cot cot cot 0αβλγ++=恒成立，若存在，请求出λ的值；若不存在，请说明理由． 【答案】（1）设直线AB 的斜率为k ，则()22122212121212122202x x y y x x p p k x x x x p x x ---====--- 故直线AB 的斜率为0．（2）设直线AB 的方程为y kx m =+22122220242x pyx pkx pm x x pm m p y kx m⎧=⇒--=⇒=-=-⇒=⎨=+⎩故p 的值为2．（3）设点P 的坐标为()0,x m -，故101cot x x y m α-=+，202cot x x y m β-=+，0cot 2x mγ-= 1020102001212cot cot cot 222x x x x x x x x xy m y m kx m kx m mλαβλγ----++=+=+-++++ ()()()1201200221212224cot cot cot 242kx x m kx x x mx x k x x km x x m mλαβλγ+-+-⇒++=-+++ 212212222202x x pk x py x pkx pm x x pm y kx m ⎧+==⎧⎪⇒--=⇒⎨⎨=-=+⎪⎩⎩()()()0002222224cot cot cot 22242k pm m kx pk mx x k pm km pk m m λαβλγ-+--⇒++=--+⋅+ ()()2000222cot cot cot 12222x pk m x x m mm pk m λλαβλγ-+⎛⎫⇒++=-=-- ⎪+⎝⎭ cot cot cot 0αβλγ++=对0R x ∀∈恒成立，则1022λλ--=⇒=-综上所述，存在实数2λ=-使得cot cot cot 0αβλγ++=恒成立．。