1.如圖,空間四邊形OABC中,OA=a,OB=b,OC=c,點M在OA上,且OM=2MA,點N為BC中點,則MN=( )
A. 12a?23b+12cB. ?23a+12b+12c
C. 12a+12b?12cD. 23a+23b?12c
2.求圓x2+y2?2x+6y=0的圓心到x?y+2=0的距離( )
A. 2 3B. 2C. 3 2D. 6
3.已知圓M:x2+y2?2ay=0(a>0)截直線x+y=0所得線段長度是2 2,則圓M與圓N:(x?1)2+(y?1)2=1的位置關(guān)系是( )
A. 內(nèi)切B. 相交C. 外切D. 相離
4.直三棱柱A1B1C1?ABC,∠BCA=90°,點D1,F(xiàn)1分別是A1B1,A1C1的中點,BC=CA=CC1,則BD1與AF1所成角的余弦值是( )
A. 12B. 3010C. 3015D. 1510
5.如圖,已知正方體ABCD?A1B1C1D1的棱長為1,E為CD的中點,則點D1到平面AEC1的距離等于( )
A. 33
B. 34
C. 63
D. 64
6.當(dāng)點P(?2,?1)到直線l:(1+3λ)x+(1+λ)y?2?4λ=0(λ為任意實數(shù))的距離取最大值時,則λ=( )
A. ?23B. ?13C. 13D. 23
7.若圓x2+y2?4x?4y?10=0上至少有三個不同的點到直線l:ax+by=0的距離為2 2,則直線l的傾斜角的取值范圍是( )
A. [π12,π4]B. [π12,5π12]C. [π6,π3]D. [0,π2]
8.已知圓C:(x?1)2+y2=4的圓心為點C,直線l:x=my+2與圓C交于M,N兩點,點A在圓C上,且CA//MN,若AM?AN=2,則|MN|=( )
A. 1B. 2C. 2 3D. 4 3
二、多選題:本題共3小題,共18分。在每小題給出的選項中,有多項符合題目要求。
9.下面三條直線l1:4x+y?4=0,l2:mx+y=0,l3:2x?3my?4=0不能構(gòu)成三角形,則實數(shù)m的取值可以是( )
A. ?1B. 16C. 23D. 4
10.已知圓O:x2+y2=4,則( )
A. 圓O與直線mx+y?m?1=0必有兩個交點
B. 圓O上存在4個點到直線l:x?y+ 2=0的距離都等于1
C. 若圓O與圓x2+y2?6x?8y+m=0恰有三條公切線,則m=16
D. 已知動點P在直線x+y?4=0上,過點P向圓O引兩條切線,A,B為切點,則|OP||AB|的最小值為8
11.已知正方體ABCD?A1B1C1D1的棱長為2,M為CC1的中點,P為側(cè)面BCC1B1上的動點,且滿足AM//平面A1BP,則下列結(jié)論正確的是( )
A. AM⊥B1MB. CD1//平面A1BP
C. AM與A1B1所成角的余弦值為23D. 動點P的軌跡長為2 133
三、填空題:本題共3小題,每小題5分,共15分。
12.已知a∈R,方程a2x2+(a+2)y2+4x+8y+5a=0表示圓,則a=______.
13.已知正三棱柱ABC?A1B1C1的側(cè)棱長為2,底面邊長為1,M是BC的中點,點N為CC1上一點,則當(dāng)CN= ______時,MN⊥AB1.
14.設(shè)圓C滿足:
(1)截y軸所得弦長為2;
(2)被x軸分成兩段圓弧,其弧長的比為3:1.
在滿足條件(1)、(2)的所有圓中,圓心到直線l:x?2y=0的距離最小的圓的方程為______.
四、解答題:本題共5小題,共77分。解答應(yīng)寫出文字說明,證明過程或演算步驟。
15.(本小題13分)
在平面直角坐標(biāo)系xOy中,圓C:(x?1)2+y2=4,直線l:x+y+m=0.
(1)若直線l與圓C相切于點N,求切點N的坐標(biāo);
(2)若m>0,直線l上有且僅有一點A滿足:過點A作圓C的兩條切線AP、AQ,切點分別為P,Q,且使得四邊形APCQ為正方形,求m的值.
16.(本小題15分)
已知坐標(biāo)平面內(nèi)三點A(?2,?4),B(2,0),C(?1,1).
(1)求直線AB的斜率和傾斜角;
(2)若A,B,C,D可以構(gòu)成平行四邊形,且點D在第一象限,求點D的坐標(biāo);
(3)若E(m,n)是線段AC上一動點,求:nm?2的取值范圍.
17.(本小題15分)
如圖,在四棱錐P?ABCD中,底面ABCD是正方形,側(cè)棱PD⊥底面ABCD,PD=DC,E是PC的中點,作EF⊥PB交PB于點F.
(1)求證:PA//平面EDB;
(2)求證:PB⊥平面EFD;
(3)求平面CPB與平面PBD的夾角的大?。?br>18.(本小題17分)
如圖,在斜三棱柱ABC?A1B1C1中,底面△ABC是邊長為2的正三角形,側(cè)面BCC1B1為菱形,已知∠BB1C=60°,AB1=a.
(1)當(dāng)a= 6時,求三棱柱ABC?A1B1C1的體積;
(2)設(shè)點P為側(cè)棱BB1上一動點,當(dāng)a=3時,求直線PC1與平面ACC1A1所成角的正弦值的取值范圍.
19.(本小題17分)
古希臘數(shù)學(xué)家阿波羅尼斯的著作《圓錐曲線論》中給出圓的另一種定義:平面內(nèi),到兩個定點的距離之比值為常數(shù)λ(λ>0,λ≠1)的點的軌跡是圓,我們稱之為阿波羅尼斯圓.已知點P到A(0,?2)的距離是點P到B(0,1)的距離的2倍.
(1)求點P的軌跡Ω的方程;
(2)過點B作直線l1,交軌跡Ω于P,Q兩點,P,Q不在y軸上.
(i)過點B作與直線l1垂直的直線l2,交軌跡Ω于E,F(xiàn)兩點,記四邊形EPFQ的面積為S,求S的最大值;
(ii)設(shè)軌跡Ω與y軸正半軸的交點為C,直線OP,CQ相交于點N,試證明點N在定直線上,求出該直線方程.
參考答案
1.B
2.C
3.B
4.B
5.C
6.C
7.B
8.C
9.ACD
10.ACD
11.BCD
12.?1
13.18
14.(x?1)2+(y?1)2=2或(x+1)2+(y+1)2=2
15.解:(1)設(shè)切點N為(m,n),則有(m?1)2+n2=4n?0m?1×(?1)=?1,
解得m= 2+1n= 2或m=? 2+1n=? 2,
所以切點N的坐標(biāo)為( 2+1, 2)或(? 2+1,? 2),
(2)如圖:

圓C:(x?1)2+y2=4的圓心C(1,0),半徑r=2,
設(shè)A(x0,y0),則x0+y0+m=0,
由四邊形APCQ為正方形,可得 2r,即(x0?1)2+y02=8,
∴圓心(1,0)到直線x+y+m=0的距離為2 2,可得1+0+m 2=2 2,
解得m=3或m=?5(舍去),
∴m的值為3.
16.解:(1)因為A(?2,?4),B(2,0),可得kAB=0+42?(?2)=1,
所以可得傾斜角為π4;
(2)A(?2,?4),B(2,0),C(?1,1).
由題意設(shè)D(x,y),由四邊形ABDC為平行四邊形,可得kAC=kBD,kCD=kAB,
即yx?2=1?(?4)?1?(?2)=5,即y=5(x?2),
y?1x?(?1)=0?(?4)2?(?2)=1,即y=x+2,
可得x=3,y=5,
即D(3,5);
(3)E(m,n)是線段AC上一動點,則nm?2即為線段AC上的點E與B點的斜率的范圍,
kBE∈[kBC,kBA],而kBC=1?0?1?2=?13,kBA=?4?0?2?2=1,
所以nm?2的取值范圍[?13,1].
17.解:(1)證明:如圖所示,連接AC,AC交BD于點O,連接EO.
∵底面ABCD是正方形,∴點O是AC的中點.
在△PAC中,EO是中位線,∴PA//EO.
而EO?平面EDB且PA?平面EDB,
∴PA/?/平面EDB;
(2)證明:∵PD⊥底面ABCD,且DC?平面ABCD,∴PD⊥DC.
∵PD=DC,∴△PDC是等腰直角三角形.
又DE是斜邊PC的中線,∴DE⊥PC.①
由PD⊥底面ABCD,得PD⊥BC.
∵底面ABCD是正方形,∴DC⊥BC.
又PD∩DC=D,∴BC⊥平面PDC.
又DE?平面PDC,∴BC⊥DE.②
由①和②推得DE⊥平面PBC.
而PB?平面PBC,∴DE⊥PB.
又EF⊥PB,且DE∩EF=E,∴PB⊥平面EFD;
(3)由(2)知,PB⊥DF,故∠EFD是二面角C?PB?D的平面角.
由(2)知,DE⊥EF,PD⊥DB.
設(shè)正方形ABCD的邊長為a,則PD=DC=a,BD= 2a,PB= PD2+BD2= 3a,
PC= PD2+DC2= 2a,DE=12PC= 22a,
在Rt△PDB中,DF=PD?BDPB=a? 2a 3a= 63a.
在Rt△EFD中,sin∠EFD=DEDF= 22a 63a= 32,∴∠EFD=π3.
故平面CPB與平面PBD的夾角的大小為π3.
18.解:(1)如圖,取BC的中點為O,

∵BCC1B1為菱形,且∠BB1C=60°,∴△B1BC為正三角形,
又△ABC為正三角形,且邊長為2,則BC⊥AO,BC⊥B1O,
且AO=B1O= 3,AB1= 6,∴AO2+B1O2=AB12,
∴B1O⊥AO,
∵BC∩AO=O,∴B1O⊥平面ABC,
∴三棱柱ABC?A1B1C1的體積為:
V=B1O?S△ABC= 3× 34×22=3;
(2)在△AOB1中,AO=B1O= 3,AB1=3,
由余弦定理得cs∠AOB1=( 3)2+( 3)2?322× 3× 3=?12,
∴∠AOB1=2π3,由(1)得BC⊥AO,BC⊥B1O,
又B1O∩AO=O,∴BC⊥平面AOB1,
∵BC?平面ABC,∴平面AOB1⊥平面ABC,
在平面AOB1內(nèi)作Oz⊥OA,則Oz⊥平面ABC,
以O(shè)為坐標(biāo)原點,OA,OC,Oz所在直線分別為x軸,y軸,z軸,建立空間直角坐標(biāo)系,

則B1(? 32,0,32),B(0,?1,0),A( 3,0,0),C(0,1,0),C1(? 32,2,32),A1( 32,1,32),
設(shè)n=(x,y,z)是平面ACC1A1的一個法向量,
則AC=(? 3,1,0),AC1=(?3 32,2,32),
則n?AC=? 3x+y=0n?AC1=?3 32x+2y+32z=0,取z=1,得n=(? 3,?3,1),
設(shè)BP=λBB1(0≤λ≤1),
則C1P=C1B+BP=C1B+λBB1=( 32,?3,?32)+λ(? 32,1,32)=( 32(1?λ),λ?3,32(λ?1)),
設(shè)直線PC1與平面ACC1A1所成角為θ,
則sinθ=|cs|=|n?C1P||n|?|C1P|=6 13× 4(λ2?3λ+3)=3 13× λ2?3λ+3,
令f(λ)=3 13× λ2?3λ+3,
令f(λ)=3 13× λ2?3λ+3(0≤λ≤1),
則f(λ)在[0,1]單調(diào)遞增,
∴f(λ)∈[ 3913,3 1313],
∴直線PC1與平面ACC1A1所成角的正弦值的取值范圍是[ 3913,3 1313].
19.解:(1)設(shè)點P(x,y),由題意可得|PA|=2|PB|,
即 x2+(y+2)2=2 x2+(y?1)2,化簡得x2+(y?2)2=4,
所以點P的軌跡Q的方程為x2+(y?2)2=4;
(2)由題易知直線l1的斜率存在,
設(shè)直線l1的方程為y=kx+1,即kx?y+1=0,
則圓心(0,2)到直線l1的距離d1=|?2+1| k2+1=1 k2+1,
所以|PQ|=2 22?d12=2 4?1k2+1=2 4k2+3k2+1,
(i)若k=0,則直線l2的斜率不存在,
易得PQ|=2 3,|EF|=4,則S=12|EF|?|PQ|=4 3;
若k≠0,則直線l2的方程為y=?1kx+1,即x+ky?k=0,
則圓心(0,2)到直線l2的距離d2=|k| k2+1,
所以|EF|=2 22?d22=2 4?k2k2+1=2 3k2+4k2+1,
則S=12|EF|?|PQ|=2 (4k2+3)(3k2+4)(k2+1)2
=2 12+k2(k2+1)2=2 12+1k2+1k2+2
≤2 12+12 k2?1k2+2=7,
當(dāng)且僅當(dāng)k2=1k2即k=±1時,取等號,
又7>4 3,所以S的最大值為7;
(ii)證明:由題,C(0,4),設(shè)P(x1,y1),Q(x2,y2),
聯(lián)立x2+(y?2)2=4y=kx+1,消y得(k2+1)x2?2kx?3=0,Δ=4k2+12(k2+1)>0,
則x1+x2=2kk2+1,x1x2=?3k2+1,
所以直線OP的方程為y=y1x1x,直線CQ的方程為y=y2?4x2x+4,
聯(lián)立y=y1x1xy=y2?4x2x+4,解得x=4x1x23x1+x2,
則y=y1x1?4x1x23x1+x2=4y1x23x1+x2=4(kx1+1)x23x1+x2=4kx1x2+4x23x1+x2=?6x1?2x23x1+x2=?2,
所以N(4x1x23x1+x2,?2),
所以點N在定直線y=?2上.

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