一、單選題
1.已知傾斜角為的直線過,兩點,則( )
A.B.C.D.
【答案】A
【分析】由斜率公式與斜率定義求解即可
【詳解】由題意知,即.
故選A.
2.《九章算術(shù)》是我國東漢初年編訂的一部數(shù)學(xué)經(jīng)典著作,其在卷第五《商功》中描述的幾何體“陽馬”實為“底面為矩形,一側(cè)棱垂直于底面的四棱錐”.如圖,在“陽馬”中,E為的重心,若,,,則( )
A.B.
C.D.
【答案】B
【分析】連接AE并延長交CD于點F,則F為CD的中點,利用向量的加減運算得答案
【詳解】連接AE并延長交CD于點F,
因為E為的重心,則F為CD的中點,且
.
故選:B.
3.“”是“直線與直線平行”的( )
A.充分不必要條件B.必要不充分條件
C.充要條件D.既不充分也不必要條件
【答案】C
【分析】由充分條件與必要條件的概念集合兩直線平行的判斷即可求解
【詳解】若,則兩條直線分別為,,
顯然兩條直線相互平行,充分性成立;
若直線與直線平行,
則,且,
所以,必要性成立.
故選:C.
4.已知F為雙曲線:的左焦點,P為的右支上一點,則直線PF的斜率的取值范圍為( )
A.B.
C.D.
【答案】D
【分析】設(shè)直線PF為,與雙曲線方程聯(lián)立,然后根據(jù)方程有一正根一負(fù)根,列方程求解.
【詳解】由已知,設(shè)直線PF為,
聯(lián)立,消去得
根據(jù)已知可得方程有一正根一負(fù)根,
,
解得
故選:D.
5.已知為圓O:上一點,則的取值范圍為( )
A.B.
C.D.
【答案】B
【分析】設(shè),由圓心到直線的距離小于或等于半徑求解即可
【詳解】設(shè),由題意知直線與圓O有公共點,
所以,所以.
故選:B.
6.已知橢圓C:的左、右焦點分別為,,P為坐標(biāo)平面上一點,且滿足的點P均在橢圓C的內(nèi)部,則橢圓C的離心率的取值范圍為( )
A.B.
C.D.
【答案】A
【分析】由題意知點P的軌跡為以為直徑的圓,且該圓在橢圓C的內(nèi)部,得到,再利用計算可得到離心率的范圍.
【詳解】
所以點P的軌跡為以為直徑的圓,且該圓在橢圓C的內(nèi)部,
所以,所以,
所以,即,
所以.
故選:A.
7.如圖,在正方體中,P為線段上一點,則直線與BP所成的角的最大值、最小值分別為( )
A.,B.,C.,D.,
【答案】D
【分析】設(shè)正方體的棱長為1,與BP所成的角為,以D為坐標(biāo)原點,直線DA,DC,分別為x軸,y軸,z軸建立空間直角坐標(biāo)系Dxyz,利用向量法研究即可求解
【詳解】設(shè)正方體的棱長為1,與BP所成的角為,
以D為坐標(biāo)原點,直線DA,DC,分別為x軸,y軸,z軸建立空間直角坐標(biāo)系Dxyz,
則,,,,,
所以,,,
設(shè),
所以,
所以,,,
所以,
因為,
所以,
所以,
又,
所以,
故與BP所成角的最大值為,最小值為.
故選:D.
8.已知橢圓C:上存在關(guān)于直線l:對稱的點,則實數(shù)m的取值范圍為( )
A.B.
C.D.
【答案】C
【分析】設(shè)C上關(guān)于直線對稱的兩點分別為,,其中點為,利用點差法,結(jié)合點E在C的內(nèi)部可得,求解即可
【詳解】設(shè)C上關(guān)于直線對稱的兩點分別為,,其中點為,
則,,兩式相減,
得,
由,得,
又,,
所以,即,又,
所以,,即,
又點E在C的內(nèi)部,
所以,所以.
故選:C.
二、多選題
9.如圖,在三棱柱中,P為空間一點,且滿足,,則( )
A.當(dāng)時,點P在棱上B.當(dāng)時,點P在棱上
C.當(dāng)時,點P在線段上D.當(dāng)時,點P在線段上
【答案】BCD
【分析】由空間向量共線定理逐一判斷即可求解
【詳解】當(dāng)時,,所以,
則,即P在棱上,故A錯誤;
同理當(dāng)時,則,故P在棱上,故B正確;
當(dāng)時,,所以,即,
故點P在線段上,故C正確;
當(dāng)時,,故點在線段上,故D正確.
故選:BCD.
10.我們知道反比例函數(shù)的圖象是雙曲線,則下列有關(guān)雙曲線的結(jié)論正確的是( )
A.頂點坐標(biāo)為,B.虛軸長為
C.離心率為D.焦點坐標(biāo)為,
【答案】AC
【分析】將反比函數(shù)圖象逆時針旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為焦點在軸的雙曲線,利用雙曲線的性質(zhì)即可求解.
【詳解】將雙曲線的圖象逆時針旋轉(zhuǎn)后可得等軸雙曲線,
旋轉(zhuǎn)前后實軸長、虛軸長、焦距保持不變,
因為直線是的長軸所在的直線,
所以聯(lián)立和解得頂點坐標(biāo)為,,
所以實軸長,故A正確;
其是等軸雙曲線,所以虛軸長為,故B錯誤;
因為,所以,離心率為,故C正確;
設(shè)焦點坐標(biāo)為和,
因為和在直線上,且焦距等于,
所以,所以,
所以其焦點坐標(biāo)為,,故D錯誤.
故選:AC.
11.已知直線:,:,:,其中a,k為常數(shù),與的交點為M,則( )
A.對任意實數(shù)a,B.存在a,使得點到原點的距離為3
C.存在點P,使得為定值D.M到的最大距離為
【答案】ACD
【分析】對于A,由即可判斷得;
對于C,結(jié)合選項A中的結(jié)論,得到M在圓上,由此可求得點P使得為定值;
對于B,利用選項C中的結(jié)論,結(jié)合點到圓上的點的距離的最小值即可判斷;
對于D,利用直線到圓上點的距離的最大值即可判斷.
【詳解】對于A,因為:,:,所以,則,故A正確;
對于C,易得直線過定點,直線過定點,
因為與的交點為M,則M在以AB為直徑的圓上,
而AB的中點為,且,故點M在圓:上,
故取點P坐標(biāo)為,此時為定值,故C正確;
對于B,因為圓心到原點的距離為5,圓的半徑為,故M到原點的最小距離為,而,
所以不存在實數(shù)a,使得M到原點的距離為3,故B錯誤;
對于D,因為過原點O,所以當(dāng),且M在直線OC上時,點M到的距離最大且最大值為,故D正確.
故選:ACD.
12.已知曲線C:,則( )
A.曲線C關(guān)于原點對稱
B.曲線C有4個頂點
C.曲線C的面積小于橢圓的面積
D.曲線C的面積大于圓的面積
【答案】ABD
【分析】研究曲線C的對稱性并求出與坐標(biāo)軸的交點,可判斷AB;由曲線C中x的范圍可求得得范圍,進(jìn)而與橢圓以及圓比較,可判斷CD
【詳解】用-x替換x,化簡后式子不變,則曲線C關(guān)于y軸對稱;
用-y替換y,化簡后式子不變,則曲線C關(guān)于x軸對稱;
用-x,-y分別替換x,y,化簡后式子仍不變,則曲線C關(guān)于原點對稱,
曲線C僅有兩條對稱軸,易求兩條對稱軸與曲線C的交點分別為,,
故曲線C有4個頂點,故AB正確;
易知曲線C中x的范圍為,所以,
故橢圓上的點在曲線C內(nèi)部或在曲線C上,故橢圓的面積小于曲線C的面積,
同理曲線C的面積大于圓的面積,
故C錯誤,D正確.
故選:ABD.
三、填空題
13.設(shè)雙曲線的焦點為、,為該雙曲線上的一點,若,則_________.
【答案】
【解析】根據(jù)雙曲線定義,求解.
【詳解】由雙曲線的定義得,又,
所以,或
經(jīng)檢驗,舍去,
所以.
故答案為:.
14.已知直線l過點,且在x軸和y軸上的截距分別為a,b,若,則l的方程為__________.
【答案】或
【分析】時可設(shè)l的方程為,時設(shè)l的方程為,把點代入即可求解
【詳解】若,則l過,又l過點,
故l的方程為,即;
若,設(shè)l的方程為,
所以,解得,
所以,
故l的方程為.
故答案為:或.
15.已知空間向量,是相互垂直的單位向量,若向量滿足,,則的最小值是__________.
【答案】3
【分析】利用空間向量的坐標(biāo)運算即可求解.
【詳解】分別以,為x軸,y軸的正方向建立空間直角坐標(biāo)系,

設(shè),則,
,所以,
所以,所以,
所以,
所以當(dāng),時,取得最小值3.
故答案為:3.
16.已知,是橢圓C:的兩個焦點,P為C上一點,則的最大值為__________.
【答案】
【分析】由橢圓方程,可得的值,根據(jù)橢圓的定義,整理等式,用換元法整理函數(shù)關(guān)系,結(jié)合二次函數(shù)性質(zhì),可得答案.
【詳解】由,可知,,
,所以,
又,所以當(dāng)或時,,又,
所以的最大值為.
故答案為:.
四、解答題
17.已知直線l:與圓C:相交于A,B兩點.求及弦AB的垂直平分線的方程.
【答案】,.
【分析】把圓的方程化為標(biāo)準(zhǔn)方程,利用點到直線的距離與勾股定理可得弦長,由兩直線垂直可得斜率,再由點斜式求方程即可
【詳解】圓的方程可化為,故其圓心,半徑,
圓心C到l的距離,
所以.
直線l的斜率為,
所以AB的垂直平分線的斜率為,
由垂徑定理知弦AB的垂直平分線過圓心,
故弦AB的垂直平分線的方程為,即.
18.如圖,在直四棱柱中,四邊形ABCD為菱形,,.
(1)求到平面的距離;
(2)求直線與平面所成角的正弦值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)連接BD交AC于點O,以O(shè)為原點,直線OA,OB分別為x軸,y軸建立如圖所示的空間直角坐標(biāo)系,求出平面的一個法向量,利用向量法求點到平面的距離即可;
(2)利用向量法求解線面角即可
【詳解】(1)連接BD交AC于點O,
因為四邊形ABCD為菱形,,,
所以,,.
以O(shè)為原點,直線OA,OB分別為x軸,y軸建立如圖所示的空間直角坐標(biāo)系,則,,,,,
則,,,,
設(shè)平面的一個法向量,則 ,
令,則,,故.
所以點到平面的距離
(2)設(shè)直線與平面所成角的大小為,
則.
所以直線與平面所成角的正弦值為
19.已知橢圓C:的右焦點為F,上頂點的坐標(biāo)為,離心率為.
(1)求C的方程;
(2)設(shè)過F的直線l與C相交于點A,B兩點,若(O為坐標(biāo)原點),求直線l的方程.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)由題意知,,求解即可;
(2)設(shè)直線l的方程為,,,聯(lián)立方程,
利用根與系數(shù)的關(guān)系結(jié)合數(shù)量積的坐標(biāo)運算即可求解
【詳解】(1)由題意知,
因為,
所以,
所以C的方程為.
(2)易知,設(shè)直線l的方程為,,,
聯(lián)立方程,得消去x并整理,得,
顯然,,,
所以,
因為,
所以,所以,
即,解得,
故直線l的方程為,
即.
20.已知A為圓C:上一動點,點,若M為AB的中點,記點M的軌跡為.
(1)求的方程,并說明是什么圖形;
(2)在直線上是否存在定點D(異于原點),使得對于上任意一點P,都有為常數(shù)?若存在,求出所有滿足條件的點D的坐標(biāo);若不存在,說明理由.
【答案】(1)的方程為,其圖形為以為圓心,為半徑的圓
(2)存在
【分析】(1)設(shè),,利用相關(guān)點代入法求解即可;
(2)設(shè),假設(shè)存在一點,滿足,則,把P坐標(biāo)代入軌跡的方程,解得即可
【詳解】(1)設(shè),,則,,
所以,,
又點A在圓C上,所以,
即的方程為,其圖形為以為圓心,為半徑的圓.
(2)假設(shè)存在一點,滿足(其中為常數(shù)),
設(shè),則,
整理化簡得:,
因為P在軌跡上,所以,即,
所以,
整理得,
由得,,
所以存在滿足題目條件.
21.如圖,在四棱錐中,平面平面ABCD,,,,,E為PC的中點.
(1)證明:平面平面PCD;
(2)若,,求平面ABE與平面ABP夾角的正弦值.
【答案】(1)證明見解析
(2)
【分析】(1)先根據(jù)線面垂直的判定定理證明平面PCD,然后根據(jù)面面垂直的判定定理即可得證.
(2)以O(shè)為坐標(biāo)原點,直線OA,OG,OP分別為x軸,y軸,z軸建立空間直角坐標(biāo)系,然后根據(jù)二面角的法向量計算公式,代入計算即可得到結(jié)果.
【詳解】(1)證明:取PD的中點F,連接EF,AF,因為,所以,
因為平面平面ABCD,平面平面,平面ABCD,
所以平面PAD,又平面PAD,所以,
因為,F(xiàn)為PD的中點,所以.
因為E,F(xiàn)分別為PC,PD的中點,所以,且,
又,且,所以,且,
所以四邊形ABEF為平行四邊形,所以,
所以,.
又平面PCD,且,
所以平面PCD,
又平面PBC,所以平面平面PCD.
(2)
取AD,BC的中點分別為O,G,連接PO,OG,則,
因為平面平面ABCD,平面平面平面PAD,
所以平面ABCD,又平面ABCD,所以.
以O(shè)為坐標(biāo)原點,直線OA,OG,OP分別為x軸,y軸,z軸建立空間直角坐標(biāo)系(如圖所示),則,,,,
則,,.
設(shè)平面ABE的一個法向量,則即
令,得,,故.
設(shè)平面ABP的一個法向量,則即
令,得,,故,
所以,
設(shè)平面ABE與平面ABP的夾角為,則.
22.已知雙曲線C:的左,右焦點分別為,,過且斜率為的直線與C的左支交于點A,且.
(1)求C的漸近線方程;
(2)若,P為x軸上一點,是否存在直線l:與C交于M,N兩點,使得,且?若存在,求出點P的坐標(biāo)和直線l的方程;若不存在,說明理由.
【答案】(1)
(2)存在,,直線l的方程為.
【分析】(1)由直線的斜率為,可得,再由與雙曲線的定義結(jié)合余弦定理建立關(guān)系,求得,即可求解;
(2)先求得雙曲線方程,再把雙曲線與直線聯(lián)立,利用根與系數(shù)的關(guān)系,結(jié)合垂直的向量表示即可求解
【詳解】(1)因為,
所以,
所以,即(c為半焦距),
又,
所以,
因為直線的斜率為,
所以,
所以,
由余弦定理,得,

所以,所以,
所以,所以,
所以C的漸近線方程為.
(2)由,得,所以,,
所以雙曲線C的方程為.
聯(lián)立得,
由題意知,且,即且,
又,所以.
設(shè),,線段MN的中點為,
所以,,
所以,.
假設(shè)存在直線l:,設(shè)點,使得,且成立,
則,所以,
所以,所以,
又,所以,
所以,
所以,
所以,
化簡,得,所以,
此時,即,直線l的方程為.

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