一、單選題
1.拋物線的焦點坐標為( )
A.B.C.D.
【答案】C
【分析】根據(jù)拋物線的標準方程以及焦點坐標求解即可
【詳解】由題意,拋物線的焦點坐標為
故選:C
2.若向量,,且與的夾角的余弦值為,則實數(shù)等于( ).
A.0B.C.0或D.0或
【答案】C
【分析】根據(jù)向量夾角公式解方程即可得解
【詳解】由題可得:
所以
兩邊同時平方:
所以等于0或.
故選:C
3.如圖所示,空間四邊形中,,點M在上,且,N為中點,則等于( )
A.B.C.D.
【答案】B
【分析】結合空間向量的線性運算即可求出結果.
【詳解】,
故選:B.
4.已知直線斜率為k,且,那么傾斜角的取值范圍是( )
A.B.
C.D.
【答案】B
【分析】根據(jù)直線斜率的取值范圍,以及斜率和傾斜角的對應關系,求得傾斜角的取值范圍.
【詳解】解:直線l的斜率為k,且,
∴,.
∴.
故選:B.
5.在《九章算術》中,將四個面都是直角三角形的四面體稱為鱉臑,在鱉臑中,平面,,且,為的中點,則異面直線與夾角的余弦值為( )
A.B.C.D.
【答案】C
【分析】取的中點,連接、,分析可知異面直線與的夾角為或其補角,計算出三邊邊長,分析可知為直角三角形,即可求得的余弦值,即為所求.
【詳解】取的中點,連接、,如下圖所示:
因為、分別為、的中點,則且,
所以,異面直線與的夾角為或其補角,
因為平面,平面,,則,
,同理可得,,
所以,,則.
故選:C.
6.阿波羅尼斯約公元前年證明過這樣一個命題:平面內(nèi)到兩定點距離之比為常數(shù)且的點的軌跡是圓.后人將這個圓稱為阿氏圓.若平面內(nèi)兩定點A,B間的距離為2,動點P與A,B距離之比滿足:,當P、A、B三點不共線時,面積的最大值是( )
A.B.2C.D.
【答案】C
【分析】根據(jù)給定條件建立平面直角坐標系,求出點P的軌跡方程,探求點P與直線AB的最大距離即可計算作答.
【詳解】依題意,以線段AB的中點為原點,直線AB為x軸建立平面直角坐標系,如圖,
則,,設,
因,則,化簡整理得:,
因此,點P的軌跡是以點為圓心,為半徑的圓,點P不在x軸上時,與點A,B可構成三角形,
當點P到直線(軸)的距離最大時,的面積最大,
顯然,點P到軸的最大距離為,此時,,
所以面積的最大值是.
故選:C
7.已知F是橢圓=1的左焦點,P為橢圓上的動點,橢圓內(nèi)部一點M的坐標是(3,4),則|PM|+|PF|的最大值是( )
A.10B.11C.13D.21
【答案】D
【分析】利用橢圓的定義轉化為P到M和到另一焦點的距離的差的最大值來解決.
【詳解】解:如圖,
由橢圓=1,得

得,則橢圓右焦點為,

.
當與射線與橢圓的交點重合時取到等號,
的最大值為21.
故選:D.
8.已知雙曲線的左、右焦點分別為,過作一條漸近線的垂線,垂足為點,與另一漸近線交于點,若,則的離心率為( )
A.B.C.D.2
【答案】B
【分析】根據(jù)題意設出直線的方程,然后分別聯(lián)立直線方程求解出坐標,根據(jù)向量共線對應的縱坐標關系求解出的關系,則離心率可求.
【詳解】不妨設過的直線與垂直,所以,
因為,所以,所以,
又因為,所以,所以,
又因為,所以,所以,
所以,所以,所以,
故選:B.
【點睛】方法點睛:求解雙曲線離心率的值或范圍的常用方法:
(1)根據(jù)雙曲線的方程直接求解出的值,從而求解出離心率;
(2)構造關于的齊次方程,求解出的值,從而離心率可知;
(3)根據(jù)離心率的定義以及雙曲線的定義求解離心率;
(4)利用雙曲線及圖形的幾何性質(zhì)構建關于的不等式,從而的范圍可求.
二、多選題
9.已知曲線C的方程為,則下列結論正確的是( )
A.當時,曲線C為圓
B.曲線C為橢圓的充要條件是
C.若曲線C是焦點在y軸上的雙曲線,則
D.存在實數(shù)k使得曲線C為拋物線
【答案】AC
【分析】根據(jù)圓、橢圓、雙曲線、拋物線標準方程的特征即可逐項判斷求解.
【詳解】對于A,當時,曲線C的方程為,此時曲線C表示圓心在原點,半徑為的圓,所以A正確;
對于B,若曲線C為橢圓,則,且,所以B錯誤;
對于C,若曲線C是焦點在y軸上的雙曲線,則,,解得,所以C正確;
對于D,曲線C不存在x,y的一次項,所以曲線C不可能是拋物線,所以D錯誤.
故選:AC.
10.已知,是兩條不同的直線,,,是三個不同的平面.下列說法中正確的是( )
A.若,,,則B.若,,則
C.若,,,則D.若,,,則
【答案】AD
【分析】根據(jù)空間中的線面、面面關系逐一判斷即可.
【詳解】由線面平行的性質(zhì)可得A正確;
若,,則或,故B錯誤;
由,,推不出,也可能有,故C錯誤;
若,,則,又,則,故D正確;
故選:AD
11.設橢圓的右焦點為,直線與橢圓交于兩點,則( )
A.為定值
B.的周長的取值范圍是
C.當時,為直角三角形
D.當時,的面積為
【答案】ACD
【分析】對選項進行逐一判斷.由橢圓的定義判斷A;由為定值以及的范圍判斷B;求出坐標,由數(shù)量積公式得出,得出為直角三角形判斷C;求出坐標,由面積公式得出的面積判斷D.
【詳解】設橢圓的左焦點為,則
所以為定值,A正確;
的周長為,因為為定值6,
所以的范圍是,所以的周長的范圍是,B錯誤;
將與橢圓方程聯(lián)立,可解得,
又因為,∴
所以為直角三角形,C正確;
將與橢圓方程聯(lián)立,解得,,所以,D正確.
故選:ACD
12.如圖,在棱長為1的正方體中,M為BC的中點,則下列結論正確的有( )

A.AM與所成角的余弦值為
B.到平面的距離為
C.過點A,M,的平面截正方體所得截面的面積為
D.四面體內(nèi)切球的表面積為
【答案】ABD
【分析】對于A,建立空間直角坐標系,找點坐標,用向量夾角的余弦值的絕對值求解線線夾角的余弦值,
對于B,在A的基礎上,繼續(xù)求點的坐標,求平面的法向量,進而根據(jù)公式求得點到面的距離,
對于C,取中點為,順次連接,平面即為截面,求出等腰梯形面積即可,
對于D,根據(jù)公式,求體積,求表面積,即可求得內(nèi)切球半徑,進而求得球表面積.
【詳解】解:建立如下所示空間直角坐標系,
關于選項A,則有:
,
,
故選項A正確;
關于選項B,由于建立空間直角坐標系,則可得,
,
記平面法向量為,
則有,即,
不妨令可得,
則到平面的距離為,
故選項B正確;
關于選項C,取中點為,順次連接如圖所示,
各個邊長均落在正方體表面,且,
所以平面即為截面,
正方體棱長為1,
,
平面是等腰梯形,
過點,分別向做垂線,垂足為,如圖所示,
,
,
故選項C錯誤;
關于選項D,
四面體的體積為,
四面體的表面積為,
不妨設四面體內(nèi)切球的半徑為,
則有,
故四面體內(nèi)切球的表面積為,
故選項D正確.
故選:ABD
三、填空題
13.若與平行,則的距離為_________.
【答案】
【分析】先由兩直線平行求解,再利用平行線間的距離公式,即得解
【詳解】由題意,直線,
直線,故,即.
故,,
則的距離.
故答案為:
14.若實數(shù)滿足,則的取值范圍為_______.
【答案】
【分析】條件方程化為,即為圓心為,半徑為1的圓,為與連線的斜率,由數(shù)形結合,求出直線與圓相切的斜率,即可求解
【詳解】由題得,,即為圓心為,半徑為1的圓,
為與連線的斜率,記為k,如圖所示,
∵,∴斜率存在,設過的直線為,
則當直線與圓相切時,有,解得,
由圖易得k在直線與圓的兩切線斜率之間,故.
故答案為:
15.過橢圓的一個焦點的直線與橢圓交于A,B兩點,則A與B和橢圓的另一個焦點構成的的周長為__________
【答案】4
【分析】先將橢圓的方程化為標準形式,求得半長軸的值,然后利用橢圓的定義進行轉化即可求得.
【詳解】解:橢圓方程可化為,顯然焦點在y軸上,,
根據(jù)橢圓定義,
所以的周長為.
故答案為4.
16.在四棱錐中,已知底面,,,,,是平面內(nèi)的動點,且滿足.則當四棱錐的體積最大時,三棱錐外接球的表面積為______.
【答案】
【分析】分析可知,然后以點以點為坐標原點,、、所在直線分別為、、軸建立空間直角坐標系,設點,求出點的軌跡方程,可知當點到平面的距離最大時,四棱錐的體積最大,設點,設三棱錐的球心為,列方程組求出點的坐標,可求得球的半徑,再利用球體表面積公式可求得結果.
【詳解】因為,,,,則四邊形為直角梯形,
平面,平面,則,
,,平面,則平面,
、平面,,,則,
故,
平面,,以點為坐標原點,、、所在直線分別為、、軸建立如下圖所示的空間直角坐標系,
則、、、,設點,
由可得,化簡可得,
即點的軌跡為圓,當點到平面的距離最大時,四棱錐的體積最大,
不妨設點,設三棱錐的球心為,
由,可得,解得,
所以,三棱錐的外接球球心為,球的半徑為,
因此,三棱錐的外接球的表面積為.
故答案為:.
【點睛】方法點睛:求空間多面體的外接球半徑的常用方法:①補形法:側面為直角三角形,或正四面體,或?qū)舛娼蔷嗟鹊哪P停梢赃€原到正方體或長方體中去求解;
②利用球的性質(zhì):幾何體中在不同面均對直角的棱必然是球大圓直徑,也即球的直徑;
③定義法:到各個頂點距離均相等的點為外接球的球心,借助有特殊性底面的外接圓圓心,找其垂線,則球心一定在垂線上,再根據(jù)帶其他頂點距離也是半徑,列關系求解即可;
④坐標法:建立空間直角坐標系,設出外接球球心的坐標,根據(jù)球心到各頂點的距離相等建立方程組,求出球心坐標,利用空間中兩點間的距離公式可求得球的半徑.
四、解答題
17.已知,;
(1)若,求實數(shù)的值;
(2)若,且,求的坐標.
【答案】(1)
(2)或
【分析】(1)利用,即可計算求解.
(2)由已知,可設,根據(jù),列方程即可求出.
【詳解】(1)由已知得,,得
,解得
(2)設,由,可得
,得到,求得,
,則或
18.已知橢圓的兩個焦點坐標分別是,,并且經(jīng)過點.
(1)求橢圓的標準方程;
(2)若直線與橢圓交于?兩點,求中點的坐標.
【答案】(1);(2).
【分析】(1)由橢圓的焦點坐標和橢圓的定義,可得橢圓的標準方程;
(2)聯(lián)立直線與橢圓方程,利用根與系數(shù)的關系得出中點的坐標.
【詳解】(1)由于橢圓的焦點在軸上,所以設它的標準方程為,
由橢圓定義知,
,
所以,所以,
所求橢圓標準方程為.
(2)設直線與橢圓的交點為,,
聯(lián)立方程,得,
得,.
設的中點坐標為,則,,
所以中點坐標為.
19.已知在三棱柱中,底面是正三角形,底面,,,點,分別為側棱和邊的中點.
(1)求證:平面;
(2)求直線與平面所成角的正弦值;
(3)求二面角的余弦值.
【答案】(1)證明見詳解;
(2);
(3)
【分析】(1)取的中點,以為原點建立空間直角坐標系,寫出對應點的坐標,從而得的坐標,即可由向量數(shù)量積公式證明得,,由線面垂直的判定定理可證明得平面;(2)由(1)得平面的一個法向量,再由,根據(jù)向量法計算線面夾角的正弦值;(3)設平面的法向量為,由數(shù)量積列式計算,再由平面的一個法向量,根據(jù)向量法求解面面角的余弦值.
【詳解】(1)取的中點,連接,,則,平面.
如圖,以為原點,分別以,,的方向
為軸、軸、軸建立空間直角坐標系,
依題意,可得:,,,
,,.
∵,,,
∴,,即,.
又,平面.
∴平面.
(2)由(1)知平面的一個法向量,
設直線與平面所成角為,∵,
∴,
所以直線與平面所成角的正弦值為.
(3)設平面的法向量為,
∵,,
∴,即,
解得.
由(1)可知平面的一個法向量,
設二面角的平面角為,易知,
∴,
所以二面角的余弦值為.
20.已知圓經(jīng)過,兩點,且圓心在直線:上.
(1)求圓的方程;
(2)已知過點的直線與圓相交,被圓截得的弦長為,求直線的方程.
【答案】(1)
(2)或.
【分析】(1)因為垂徑定理得到圓心在的垂直平分線上,從而求得圓心坐標以及圓的方程;
(2)由于弦長已知,半徑已知,可以求得圓心到直線的距離,并將直線分為斜率存在和斜率不存在,從而通過圓心到直線的距離公式,得到直線的方程.
【詳解】(1)線段的中點為,直線的斜率為,
所以線段的垂直平分線為,即
又因為圓心在直線:上
由解得,
所以圓心為,半徑為,
所以圓的方程為.
(2)當直線的斜率不存在時,由,得或
即直線與圓相交所得弦長為符合題意.
當直線的斜率存在時,設直線的方程為,即,
由于圓到的距離,所以,解得
所以,即
綜上所述,直線的方程為或.
21.如圖,已知矩形所在平面垂直于直角梯形所在平面于直線,且,且∥.
(Ⅰ)設點為棱中點,求證:平面;
(Ⅱ)線段上是否存在一點,使得直線與平面所成角的正弦值等于?若存在,試確定點的位置;若不存在,請說明理由.
【答案】(Ⅰ)證明見解析;(Ⅱ)當點與點重合時,直線與平面所成角的正弦值為,理由見解析.
【詳解】(1)證明:由已知,平面平面,且,則平面,所以兩兩垂直,故以為原點,分別為軸軸,軸正方向,建立如圖所示的空間直角坐標系 .
則,所以.
易知平面的一個法向量等于,所以,所以,
又平面,所以平面.
(2)當點與點重合時,直線與平面所成角的正弦值為.
理由如下:
因為,設平面的法向量為,
由,得,
即,得平面的一個法向量等于,
假設線段上存在一點,使得直線與平面所成的角的正弦值等于.
設,
則.
所以
.
所以,解得或(舍去)
因此,線段上存在一點,當點與點重合時,直線與平面所成角的正弦值等于.
22.已知橢圓:的長軸為雙曲線的實軸,且橢圓過點.
(1)求橢圓的標準方程:
(2)設點,是橢圓上異于點的兩個不同的點,直線與的斜率均存在,分別記為,,若,試問直線是否經(jīng)過定點,若經(jīng)過,求出定點坐標;若不經(jīng)過,請說明理由.
【答案】(1)
(2)直線AB恒過定點.
【分析】(1)由題意可得,,求出,從而可得橢圓方程,
(2)討論直線AB的斜率存在和不存在兩種情況討論,設出直線AB的方程,與橢圓方程聯(lián)立,利用根與系數(shù)的關系,
求出直線PA與PB的斜率,再由列方程可得參數(shù)的關系,代入直線方程可求出直線恒過的定點.
【詳解】(1)因為橢圓C:的長軸為雙曲線的實軸,
所以,
因為橢圓C過點,
所以,即,得
所以橢圓方程為,
(2)①當直線AB的斜率存在時,設其方程為,,,
由,得,

所以,
所以,
,
因為,
所以,
即,
則,
所以,
化簡得,
即,
所以或,
當時,直線AB的方程為,
則直線過定點(舍去),
當時,直線AB的方程為,
所以直線過定點,
②當直線AB的斜率不存在時,設直線為,
由,得
所以,
所以,
解得(舍去),或,
所以直線也過定點,
綜上,直線AB恒過定點.
【點睛】方法點睛:圓錐曲線中與曲線相交的直線過定點問題,一般采取“設而不求”的思想方法,
即設直線方程為,設交點坐標為,,直線方程代入圓錐曲線方程后應用韋達定理得,或,,
然后交點坐標計算其它量(如斜率、弦長等)并利用其滿足的性質(zhì)和題目條件求得參數(shù)值或參數(shù)和關系后由直線方程可得定點坐標.

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