
本試卷共23小題,滿分150分,考試用時(shí)120分鐘.
第I卷選擇題(60分)
一、選擇題:本題共12小題,每小題5分,共60分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的.
1. 全集,集合,,則陰影部分表示的集合是()
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】根據(jù)給定的條件利用韋恩圖反應(yīng)的集合運(yùn)算直接計(jì)算作答.
【詳解】韋恩圖的陰影部分表示的集合為,而全集,集合,,
所以.
故選:C
2. 復(fù)數(shù)(,為虛數(shù)單位),在復(fù)平面內(nèi)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)在上,則()
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】求出復(fù)數(shù)在復(fù)平面內(nèi)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)的坐標(biāo),代入,求得,再根據(jù)復(fù)數(shù)的模的公式即可得解.
【詳解】解:復(fù)數(shù)在復(fù)平面內(nèi)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)的坐標(biāo)為,
因?yàn)辄c(diǎn)在上,
所以,解得,
所以,
所以.
故選:B.
3. 若實(shí)數(shù)x,y滿足約束條件,則z=3x+y的最大值為()
A. B. 3C. D. 4
【答案】D
【解析】
【分析】畫出約束條件的可行域,利用目標(biāo)函數(shù)的幾何意義,求解即可.
【詳解】解:可行域如圖所示,作出直線,可知要取最大值,
即直線經(jīng)過點(diǎn).
解方程組得,,
所以.
故選:D.
4. 函數(shù)的大致圖象是()
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】從各項(xiàng)圖象的區(qū)別,確定先判斷函數(shù)奇偶性(對(duì)稱性),再求導(dǎo)研究的符號(hào),判斷單調(diào)性即可.
【詳解】,
是偶函數(shù),圖象關(guān)于y軸對(duì)稱,排除選項(xiàng)AB.
當(dāng)時(shí),,則,由,,
故存在使得,即函數(shù)在區(qū)間上不單調(diào),排除D.
故選:C.
【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:函數(shù)圖象辨識(shí)可從以下方面入手:
(1)從函數(shù)的定義域,判斷圖象的左右位置;從函數(shù)的值域,判斷圖象的上下位置;
(2)從函數(shù)的單調(diào)性,判斷圖象的變化趨勢;
(3)從函數(shù)的奇偶性,判斷圖象的對(duì)稱性;
(4)從函數(shù)的特征點(diǎn),排除不合要求的圖象.
5. 設(shè),,則“'”是“”的()
A. 充要條件B. 充分條件但不是必要條件
C. 既不是充分條件也不是必要條件D. 必要條件但不是充分條件
【答案】D
【解析】
【分析】由基本不等式得,,若,則是真命題,反之,舉例即可判斷,進(jìn)而根據(jù)充分條件與必要條件的概念求解.
【詳解】解:因?yàn)?,,?br>所以,即,,若,則是真命題;
反之若,滿足,此時(shí),
所以“'”是“”的必要條件但不是充分條件.
故選:D
6. 天文學(xué)中,用視星等表示觀測者用肉眼所看到的星體亮度,用絕對(duì)星等反映星體的真實(shí)亮度.星體的視星等,絕對(duì)星等,距地球的距離有關(guān)系式(為常數(shù)).若甲星體視星等為,絕對(duì)星等為,距地球距離;乙星體視星等為,絕對(duì)星等為,距地球距離,則()
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】利用對(duì)數(shù)的運(yùn)算可求得的值.
【詳解】由已知可得,
上述兩個(gè)等式作差得,因此,.
故選:A.
7. 已知為等邊三角形,,設(shè)點(diǎn),滿足,,與交于點(diǎn),則()
A. B. C. 1D. 2
【答案】D
【解析】
【分析】
先根據(jù)已知條件確定出點(diǎn)位置,然后用表示出,最后根據(jù)向量的數(shù)量積運(yùn)算求解出的結(jié)果.
【詳解】因?yàn)椋?,所以?br>所以為的一個(gè)靠近的三等分點(diǎn),又因?yàn)?,所以為的中點(diǎn),
過作交于點(diǎn),如下圖所示:
因?yàn)榍?,所以,所以?br>所以,
所以,
故選:D.
【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:解答本題的關(guān)鍵是確定點(diǎn)的位置,通過將待求的向量都轉(zhuǎn)化為,即可直接根據(jù)數(shù)量積的計(jì)算公式完成求解.
8. 將函數(shù)的圖象向右平移個(gè)單位長度后得到函數(shù)的圖象,且的圖象的一條對(duì)稱軸是直線,則的最小值為()
A. B. 2C. 3D.
【答案】A
【解析】
【分析】利用平移變換得出,再由對(duì)稱軸的性質(zhì)得出,,結(jié)合得出的最小值.
【詳解】將函數(shù)的圖象向右平移個(gè)單位長度后得到函數(shù)的圖象對(duì)應(yīng)的函數(shù)為
因?yàn)楹瘮?shù)的圖象的一條對(duì)稱軸是直線
所以,
解得,,又
所以當(dāng)時(shí),取最小值,為
故選:A
【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)睛:解決本題的關(guān)鍵在于利用對(duì)稱軸的性質(zhì)結(jié)合得出的最小值.
9. 已知偶函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞增,且,則滿足
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【詳解】,故, 又,故,故選D.
10. 已知函數(shù),其中為函數(shù)的導(dǎo)數(shù),則()
A. 0B. 2C. 2020D. 2021
【答案】B
【解析】
【分析】
先求出,則,再求出,得到,從而求出,求出答案.
【詳解】
所以
所以
所以
所以
故選:B
【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)睛:本題考查函數(shù)的對(duì)稱性和求導(dǎo)函數(shù)以及求導(dǎo)函數(shù)的奇偶性,解答本題的關(guān)鍵是由解析式求得,從而得到,求出,得到,得到,考查計(jì)算能力,屬于中檔題.
11. 已知三棱錐中,平面平面,且和都是邊長為2的等邊三角形,則該三棱錐的外接球表面積為()
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】
由題意畫出圖形分別取與的外心,過分別作兩面的垂線,相交于,結(jié)合已知由,求出三棱錐外接球的半徑,則外接球的表面積可求.
【詳解】如圖,
由已知可得,與均為等邊三角形,
取中點(diǎn),連接,,則,
∵平面平面,則平面,
分別取與的外心,過分別作兩面的垂線,相交于,
則為三棱錐的外接球的球心,
由與均為邊長為的等邊三角形,
可得,
,
,
∴三棱錐A?BCD的外接球的表面積為.
故選:D.
12. 已知函數(shù),其中,,且,若對(duì)一切恒成立,則()
A. B. 是奇函數(shù)
C. D. 在區(qū)間上有2個(gè)極值點(diǎn)
【答案】D
【解析】
【分析】
令,由已知可得進(jìn)而可寫出對(duì)應(yīng)的三角函數(shù)式,根據(jù)其性質(zhì)判斷各選項(xiàng)的正誤即可.
【詳解】由題意得:,
∵對(duì)一切恒成立,即,可得,
∴不妨設(shè),有;,有,
綜上,
當(dāng)時(shí),,為偶函數(shù),,在區(qū)間上有2個(gè)極值點(diǎn);
當(dāng)時(shí),,為偶函數(shù),,在區(qū)間上有2個(gè)極值點(diǎn);
故選:D
【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:對(duì)一切恒成立,根據(jù)三角函數(shù)的性質(zhì)有,進(jìn)而可得三角函數(shù)式,結(jié)合性質(zhì)判斷正誤.
第II卷非選擇題
二、填空題:本題共4小題,每小題5分,共20分
13. 曲線與軸所圍成的圖形面積為______.
【答案】2
【解析】
【分析】
直接利用定積分求解.
【詳解】由題得.
所以所求的圖形的面積為2.
故答案為:2
【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:求定積分的方法:(1)代數(shù)法:利用微積分基本原理求;(2)幾何法:數(shù)形結(jié)合利用面積求.
14. 已知中,內(nèi)角的對(duì)邊分別為,且,則___________.
【答案】(或)
【解析】
【分析】
利用余弦定理和正弦定理邊角互化,整理已知條件,最后變形為,求角的值.
【詳解】根據(jù)余弦定理可知,
所以原式,變形為,
根據(jù)正弦定理邊角互化,可知,
又因?yàn)椋?br>則原式變形整理為,
即,因?yàn)椋?br>所以(或)
故答案為(或)
【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:(1)在解有關(guān)三角形的題目時(shí),要有意識(shí)地考慮用哪個(gè)定理更適合,或是兩個(gè)定理都要用,要抓住能夠利用某個(gè)定理的信息,一般地,如果式子中含有角的余弦或邊的二次式,要考慮用余弦定理;如果遇到的式子中含有角的正弦或邊的一次式時(shí),則考慮用正弦定理;以上特征都不明顯時(shí),則要考慮兩個(gè)定理都有可能用到;(2)解題中注意三角形內(nèi)角和定理的應(yīng)用及角的范圍限制.
15. 已知,則______.
【答案】
【解析】
【分析】由可得,再由二倍角公式可得,代入即可得答案.
【詳解】解:因?yàn)椋?br>所以,
所以.
故答案為:
16. 在空間中,過點(diǎn)作平面的垂線,垂足為,記作:.關(guān)于兩個(gè)不同的平面,有如下四個(gè)命題:
①若,則存點(diǎn)滿足.
②若,則存在點(diǎn)滿足.
③若,則不存在點(diǎn)滿足.
④若對(duì)空間任意一點(diǎn),恒有,則.
其中所有真命題的序號(hào)是______.
【答案】②③ ④
【解析】
【分析】
①根據(jù),判斷;②由判斷;③根據(jù),判斷;④設(shè),根據(jù),則重合與一點(diǎn)Q判斷.
【詳解】①設(shè),因?yàn)?,所以,則,故錯(cuò)誤;
②設(shè),若,當(dāng)點(diǎn)時(shí),滿足,故正確;
③設(shè),則,. 因?yàn)?,所以,則,故正確;
④設(shè),則,因?yàn)楹阌?,則重合與一點(diǎn)Q,則為矩形,所以,故正確;
故答案為:②③ ④
【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:本題關(guān)鍵是對(duì)垂足新定義的理解,將問題轉(zhuǎn)化為線面垂直判斷.
三、解答題:共 70 分.解答應(yīng)寫出文字說明、證明過程或演算步驟.第 17~21 題為必考題,每個(gè)試題考生都必須作答.第 22、23 題為選考題,考生根據(jù)要求作答.
(一)必考題:共 60 分.
17. 已知函數(shù).
(1)求單調(diào)遞增區(qū)間;
(2)若,且,求的值.
【答案】(1);(2).
【解析】
【分析】
(1)利用二倍角公式和兩角和的正弦公式化簡,再根據(jù)正弦函數(shù)的遞增區(qū)間可得結(jié)果;
(2)由得到,由可得,再根據(jù)可求得結(jié)果.
【詳解】(1),
由,得,
則函數(shù)單調(diào)遞增區(qū)間為.
(2)由得,即,
由,,可得,
則,
所以.
【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:第(2)問將拆為已知角和特殊角是本題解題關(guān)鍵.
18. 已知曲線在點(diǎn)處的切線方程為.
(1)求,的值;
(2)判斷函數(shù)在區(qū)間上零點(diǎn)的個(gè)數(shù),并證明.
【答案】(1),;(2)在上有且只有一個(gè)零點(diǎn).證明見解析.
【解析】
【分析】
(1)求出即得的值,求出即得的值;
(2)先證明在上為單調(diào)遞增函數(shù)且圖象連續(xù)不斷,再求出,,即得證.
【詳解】(1)因?yàn)椋?br>所以,
又因?yàn)椋?br>因?yàn)榍€在點(diǎn)處的切線方程為.
所以,
所以
所以;
(2)在上有且只有一個(gè)零點(diǎn),
因?yàn)?,,?br>所以在上為單調(diào)遞增函數(shù)且圖象連續(xù)不斷,
因?yàn)?,?br>所以在上有且只有一個(gè)零點(diǎn).
【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:研究零點(diǎn)問題常用的方法有:(1)方程法(直接解方程得解);(2)圖象法(直接畫出函數(shù)的圖象得解);(3)方程+圖象法(令得到,畫出的圖象得解).
19. 已知銳角三角形的內(nèi)角A,B,C所對(duì)的邊分別記作a,b,c,滿足,且.
(1)求;
(2)若點(diǎn),分別在邊和上,且將分成面積相等的兩部分,求的最小值.
【答案】(1)
(2)
【解析】
【分析】(1)根據(jù)二倍角公式、正弦定理和得到,,再利用同角三角函數(shù)基本公式得到,利用和差公式得到,即可得到;
(2)利用三角形面積公式得到,然后利用余弦定理和基本不等式即可得到的最小值.
【小問1詳解】
因?yàn)椋?br>所以,因?yàn)?,所以?br>又,且為銳角,所以,
所以.
因?yàn)椋裕裕?br>【小問2詳解】
設(shè),,根據(jù)題設(shè)有,
所以,可得,
所以,
當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)等號(hào)成立.
所以的最小值為.
20. 如圖,在三棱柱中,已知底面,,,,D為的中點(diǎn),點(diǎn)F在棱上,且,E為線段上的動(dòng)點(diǎn).
(1)證明:;
(2)若直線與所成角的余弦值為,求二面角的余弦值.
【答案】(1)詳見解析;
(2).
【解析】
【分析】(1)由底面,結(jié)合,得到,再根據(jù), D為的中點(diǎn),得到,則平面,從而,然后由,得到,進(jìn)而證明平面即可;
(2)由(1)取的中點(diǎn)O,以O(shè)為原點(diǎn),建立空間直角坐標(biāo)系,設(shè),由直線與所成角的余弦值為,求得x=2,再求得平面的一個(gè)法向量,由平面的一個(gè)法向量,然后由求解.
【小問1詳解】
證明:在三棱柱中,底面,
所以三棱柱是直三棱柱,則,
因?yàn)椋?br>所以,
又因?yàn)椋?D為的中點(diǎn),
所以又,
所以平面,
則,
易知,則,
因?yàn)椋?br>三條,則,
即,又,
所以平面,
所以;
小問2詳解】
由(1)取的中點(diǎn)O,以O(shè)為原點(diǎn),建立如圖所示空間直角坐標(biāo)系:
則,設(shè),
所以,,
因?yàn)橹本€與所成角的余弦值為,
所以,
解得x=2,
則,,
設(shè)平面的一個(gè)法向量為,
則,即,
令,則,
易知是平面的一個(gè)法向量,
則
二面角的余弦值是.
21. 已知函數(shù)()存在極值點(diǎn).
(1)求實(shí)數(shù)a的取值范圍:
(2)若是的極值點(diǎn),求證:.
參考數(shù)據(jù):.
【答案】(1)
(2)證明見解析
【解析】
【分析】(1)由題意,轉(zhuǎn)化為,構(gòu)造函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)求出最值即可;
(2)根據(jù)極值點(diǎn)的定義可得,將所證不等式轉(zhuǎn)化為,進(jìn)一步構(gòu)造函數(shù),求出最值,即可證明不等式.
【小問1詳解】
由題意,得()有非重根,
變形得.
記,則,
令,得,
則在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,
故,
當(dāng)時(shí),,所以,
所以.
【小問2詳解】
由題意可得,,得.
要證,
即證().
①先證,只需證.
記,則.
令,得,
所以在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,
故,所以,故原不等式左邊證畢.
②再證.
法1:原式即證.
由可得,,
所以在上單調(diào)遞增.
又因?yàn)?,?br>所以,,
所以在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增.
又因?yàn)椋?br>,,,
所以,,.
由,
所以,,
所以在,上單調(diào)遞增,上單調(diào)遞減.
.
記,,
則在上單調(diào)遞減,且,
所以在上單調(diào)遞減.
又因?yàn)椋?br>所以.
又因?yàn)?,,所以?br>法2:原式即證.
由(1)可得,.
記,則:.
記,則,
故在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增.
又因?yàn)?,,?br>所以,即,
所以在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,
所以,
即,
所以,故原不等式右邊證畢.
法3:即證.
記,則,
所以在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,
故.
記,則.
記,,
則在恒成立,
所以函數(shù)在上單調(diào)遞增,
所以,即在恒成立.
令,解得,
所以在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,
故.
又因?yàn)?,所以?br>即,
所以,故原不等式右邊證畢.
綜上所述,.
【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:本題考查了利用導(dǎo)數(shù)證明不等式,其中的關(guān)鍵點(diǎn)是構(gòu)造適當(dāng)?shù)暮瘮?shù).可通過構(gòu)造一個(gè)函數(shù),經(jīng)過一階、二階導(dǎo)數(shù),以及其中的部分函數(shù)求導(dǎo),求出函數(shù)的最值,從而證明不等式;也可左右兩邊分別構(gòu)造函數(shù),如欲證,令,,利用導(dǎo)數(shù)的方法,求出和,發(fā)現(xiàn),則該不等式也得證.
(二)選考題:共 10 分.請(qǐng)考生在第 22、23 題中任選一題作答.如果多做,則按所做的第一題計(jì)分.
選修 4-4:坐標(biāo)系與參數(shù)方程
22. 如圖,在極坐標(biāo)系中,已知點(diǎn),曲線是以極點(diǎn)為圓心,以為半徑的半圓,曲線是過極點(diǎn)且與曲線相切于點(diǎn)的圓.
(1)分別寫出曲線、的極坐標(biāo)方程;
(2)直線與曲線、分別相交于點(diǎn)、(異于極點(diǎn)),求面積的最大值.
【答案】(1),;
(2).
【解析】
【分析】(1)分析可知曲線是以極點(diǎn)為圓心,以為半徑的半圓,結(jié)合圖形可得到曲線的極坐標(biāo)方程,設(shè)為曲線上的任意一點(diǎn),根據(jù)三角函數(shù)的定義可得出曲線的極坐標(biāo)方程;
(2)設(shè)、,由題意得,,求出以及點(diǎn)到直線的距離,利用三角形的面積公式以及基本不等式可求得結(jié)果.
【小問1詳解】
解:由題意可知,曲線是以極點(diǎn)為圓心,以為半徑的半圓,
結(jié)合圖形可知,曲線的極坐標(biāo)方程為.
設(shè)為曲線上的任意一點(diǎn),可得.
因此,曲線極坐標(biāo)方程為.
【小問2詳解】
解:因?yàn)橹本€與曲線、分別相交于點(diǎn)、(異于極點(diǎn)),
設(shè)、,由題意得,,
所以,.
因?yàn)辄c(diǎn)到直線的距離為,
所以,,
當(dāng)且僅當(dāng)時(shí),等號(hào)成立,故面積的最大值為.
選修 4-5:不等式選講
23. 已知函數(shù).
(1)當(dāng)時(shí),求函數(shù)的定義域;
(2)設(shè)函數(shù)的定義域?yàn)?,?dāng)時(shí),,求實(shí)數(shù)的取值范圍.
【答案】(1);
(2).
【解析】
【分析】(1)將代入,列出不等式,再解含絕對(duì)值符號(hào)的不等式作答.
(2)利用給定條件去掉絕對(duì)值符號(hào),轉(zhuǎn)化成恒成立的不等式,分離參數(shù)構(gòu)造函數(shù)推理作答.
【小問1詳解】
當(dāng)時(shí),,依題意,,
當(dāng)時(shí),不等式化:,解得,則有,
當(dāng)時(shí),不等式化為:,解得,則有;
當(dāng)時(shí),不等式化為:,解得,則有,
綜上得:或,
所以函數(shù)的定義域?yàn)?
【小問2詳解】
因當(dāng)時(shí),,則對(duì),成立,
此時(shí),,,則,
于是得,成立,而函數(shù)在上單調(diào)遞減,
當(dāng)時(shí),,從而得,解得,又,則,
所以實(shí)數(shù)的取值范圍是.
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