本試卷共4頁,23小題,滿分150分.考試用時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選項中,只有一項是符合題目要求的.
1. 設(shè)(其中i為虛數(shù)單位),則()
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】根據(jù)給定條件,利用復數(shù)的除法運算計算作答.
【詳解】依題意,.
故選:D
2. 與向量平行的單位向量為()
A. B.
C. 或D. 或
【答案】C
【解析】
【分析】與向量平行的單位向量為,計算得到答案.
【詳解】與向量平行的單位向量為,
即或.
故選:C.
3. 若角的終邊經(jīng)過點,則的值為()
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】由正弦三角函數(shù)的定義可得答案.
【詳解】到原點的距離為,
則.
故選:D.
4. 在中,,則的值為()
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】根據(jù)給定條件,利用正弦定理化角為邊,再利用余弦定理計算作答.
【詳解】在中,角所對的邊分別為,,
由正弦定理得,令,
由余弦定理得:.
故選:C.
5. 已知,,則()
A. B. C. 1D.
【答案】D
【解析】
【分析】
由平方關(guān)系求出,再由二倍角公式計算.
【詳解】因為,,所以,
所以.
故選:D.
6. 魯班鎖是中國傳統(tǒng)的智力玩具,起源于中國古代建筑中首創(chuàng)的榫卯結(jié)構(gòu),它的外觀是如圖所示的十字立方體,其上下、左右、前后完全對稱,六根完全一樣的正四棱柱體分成三組,經(jīng)90°榫卯起來.若正四棱柱的高為8,底面正方形的邊長為2,現(xiàn)將該魯班鎖放進一個球形容器內(nèi),則該球形容器的體積(容器壁的厚度忽略不計)的最小值為( )
A. B. C. D. 以上結(jié)果都不對
【答案】A
【解析】
【分析】根據(jù)題意,可轉(zhuǎn)化為求該幾何體外接球的體積,即長、寬、高分別為4,2,8的長方體的外接球的體積.
【詳解】由題意,該球形容器的體積最小時,該球形容器為長、寬、高分別為4,2,8的長方體的外接球,其直徑為,
半徑為,體積為.
即該球形容器的體積的最小值為.
故選:A.
【點睛】本題考查長方體的外接球的體積,結(jié)合傳統(tǒng)文化,考查學生對實際問題的理解能力,屬于中檔題.
7. 已知函數(shù)只有一個零點,則實數(shù)的取值范圍是()
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】將題目轉(zhuǎn)化為函數(shù)的圖像與的圖像只有一個交點,利用導數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性與極值,作出圖像,利用數(shù)形結(jié)合求出的取值范圍.
【詳解】由函數(shù)只有一個零點,等價于函數(shù)的圖像與的圖像只有一個交點,
,求導,令,得
當時,,函數(shù)在上單調(diào)遞減;當時,,函數(shù)在上單調(diào)遞增;當時,,函數(shù)在上單調(diào)遞減;故當時,函數(shù)取得極小值;當時,函數(shù)取得極大值;
作出函數(shù)圖像,如圖所示,
由圖可知,實數(shù)的取值范圍是
故選:B
【點睛】方法點睛:已知函數(shù)有零點(方程有根)求參數(shù)值(取值范圍)常用的方法:
(1)直接法:直接求解方程得到方程的根,再通過解不等式確定參數(shù)范圍;
(2)分離參數(shù)法:先將參數(shù)分離,轉(zhuǎn)化成求函數(shù)的值域問題加以解決;
(3)數(shù)形結(jié)合法:先對解析式變形,進而構(gòu)造兩個函數(shù),然后在同一平面直角坐標系中畫出函數(shù)的圖象,利用數(shù)形結(jié)合的方法求解.
8. 已知函數(shù)的最大值為,其圖象相鄰兩條對稱軸之間的距離為,且的圖象關(guān)于點對稱,則下列判斷正確的()
A. 當時,函數(shù)的最小值為
B. 函數(shù)的圖象關(guān)于直線對稱
C. 要得到函數(shù)的圖象只將的圖象向右平移個單位
D. 函數(shù)在上單調(diào)遞增
【答案】C
【解析】
【分析】根據(jù)題意求出函數(shù)的解析式,再判斷四個選項中的命題是否正確即可.
【詳解】解:函數(shù)中,,,,,
又的圖象關(guān)于點對稱,,
解得,,;
;
對于,時,,,的最小值為,
錯誤.
對于,時,,的圖象不關(guān)于對稱,錯誤;
對于,向右平移個單位,得的圖象,
且,正確;
對于,時,,是單調(diào)遞減函數(shù),故錯誤;
故選:.
【點睛】本題考查了由部分圖象確定其解析式,以及正弦函數(shù)的圖象和性質(zhì)的應(yīng)用問題,屬于中檔題.
9. 若實數(shù)滿足 ,則的最大值是()
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】作出約束條件表示的可行域,再利用目標函數(shù)的幾何意義求解即得.
【詳解】畫出約束條件表示的可行域,如圖中陰影,
目標函數(shù)表示可行域內(nèi)動點到原點距離,
當點與點重合時最大,由,得,
所以當時,最大,最大值為.
故選:C
10. 如圖1,在菱形中,,是其對角線,是上一點,且,將沿直線翻折,形成四棱錐(如圖2),則在翻折過程中,下列結(jié)論中正確是()
A. 存在某個位置使得B. 存在某個位置使得
C. 存在某個位置使得D. 存在某個位置使得
【答案】B
【解析】
【分析】選項A,在翻折過程中,與夾角始終不變,,故A錯誤;選項B,,轉(zhuǎn)化為判斷和是否會垂直,由圖觀察翻折過程中和夾角的變化范圍可得解;選項C,由圖觀察翻折過程中和夾角的變化范圍可得解;選項D,由于平行于翻折前的,故只需觀察翻折過程中與翻折前的的夾角變化范圍可得解.
【詳解】對于選項A,沿翻折,在翻折過程中,與夾角始終不變,,故A錯誤;
對于選項B,,轉(zhuǎn)化為判斷和是否會垂直,由圖觀察翻折過程中和夾角變化范圍是,故存在某個位置使得,故B正確;
對于選項C,由圖觀察翻折過程中和夾角的變化范圍是,故不存在某個位置使得,故C錯誤;
對于選項D,由于平行于翻折前的,故只需觀察翻折過程中與翻折前的的夾角變化范圍,由圖觀察翻折過程中與的夾角變化范圍是,所以不存在某個位置使得,故D錯誤.
故選:B.
11. 已知三棱錐的頂點都在球的球面上,平面,若球的體積為,則該三棱錐的體積的最大值是()
A. B. 5C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】將三棱錐放入長方體內(nèi),得到為球直徑,由基本不等式求出,從而求出三棱錐的體積的最大值.
【詳解】因為,易知三角形為等腰直角三角形,
又平面,所以為三棱錐的高,
則可將三棱錐放入長方體內(nèi),如圖,
長方體的體對角線即為外接球直徑,即為球直徑,
,
解得,
又,
解得,
,所以
所以三棱錐的體積,
故選:A
【點睛】解決與球有關(guān)的內(nèi)切或外接的問題時,解題的關(guān)鍵是確定球心的位置.對于外切的問題要注意球心到各個面的距離相等且都為球半徑;對于球的內(nèi)接幾何體的問題,注意球心到各個頂點的距離相等,解題時要構(gòu)造出由球心到截面圓的垂線段、小圓的半徑和球半徑組成的直角三角形,利用勾股定理求得球的半徑
12. 已知函數(shù),若實數(shù)滿足,則的最大值為()
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】首先由題意推出,然后由基本不等式即可求解.
【詳解】一方面由題意有,
另一方面若有成立,
結(jié)合以上兩方面有,
且注意到,
所以由復合函數(shù)單調(diào)性可得在上嚴格單調(diào)遞增,
若,則只能,
因此當且僅當;
又已知,
所以,即,
由基本不等式得,
當且僅當,即時,等號成立,
所以的最大值為.
故選:C.
【點睛】關(guān)鍵點點睛:解決本題的關(guān)鍵是發(fā)現(xiàn)當且僅當,從而得出,從而由基本不等式即可順利求解.
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. 設(shè),若,則的值組成的集合為__________.
【答案】
【解析】
【分析】先求出集合中的取值,再代入集合中求的值,注意當為空集時也滿足.
【詳解】由題, 中解得或.
當時,代入得,;
當時代入得,;
當為空集時, .
故答案為 .
【點睛】集合則集合中任意元素都能在集合中找到.特別的,當時也成立.
14. 已知函數(shù),若,則________
【答案】2
【解析】
【分析】分段函數(shù)已知函數(shù)值求自變量,分段代入函數(shù)值,討論即可.
【詳解】若,則,可得無解;
若,則,求得或(舍去).故答案為2.
【點睛】本題主要考查分段函數(shù)的求值問題,已知函數(shù)值求解自變量時,要根據(jù)分段情況進行討論求解,側(cè)重考查數(shù)學運算的核心素養(yǎng).
15. 將函數(shù)的圖象先向右平移個單位,再將所得的圖象上每個點的橫坐標變?yōu)樵瓉淼谋?,得到函?shù)的圖象,則的一個可能取值為_________.
【答案】(答案不唯一)
【解析】
【分析】化簡函數(shù)、的解析式,并求出平移后的函數(shù)解析式,可得出關(guān)于的等式,由此可得結(jié)果.
【詳解】因為,
將函數(shù)的圖象先向右平移個單位,可得到函數(shù)的圖象,
再將所得的圖象上每個點的橫坐標變?yōu)樵瓉淼谋?,可得到函?shù)的圖象,
因為,
所以,,可得,
故的一個可能取值為.
故答案為:(答案不唯一).
16. 在平面四邊形中,,則四邊形的面積的最大值為_________.
【答案】6
【解析】
【分析】在中,利用正弦定理可得,進而可求得的面積,在中,由余弦定理可得,進而可得的面積,即可得結(jié)果.
【詳解】在中,由正弦定理,可得,
所以的面積;
在中,由余弦定理,
當且僅當時,等號成立,
即,且,則,
所以的面積;
顯然當B、D位于直線AC的兩側(cè)時,四邊形ABCD的面積較大,
此時四邊形的面積.
所以四邊形的面積的最大值為.
故答案為:6.
【點睛】方法點睛:與解三角形有關(guān)的交匯問題的關(guān)注點
(1)根據(jù)條件恰當選擇正弦、余弦定理完成邊角互化;
(2)結(jié)合三角恒等變換、三角函數(shù)以及基本不等式分析運算.
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)求函數(shù)的最小正周期,最大值及取到最大值的的取值集合;
(2)已知銳角滿足,求的值.
【答案】17. 最小正周期為;當時,最大值為3.
18.
【解析】
【分析】(1)根據(jù)題意,由三角恒等變換化簡,即可得到,結(jié)合余弦型函數(shù)的性質(zhì),即可得到結(jié)果;
(2)根據(jù)題意,由條件可得,結(jié)合二倍角公式,代入計算,即可得到結(jié)果.
【小問1詳解】
,
則函數(shù)的最小正周期為,令,,解得,,即當時,函數(shù)的最大值為3.
【小問2詳解】
由于,即,解得,則,解得,又為銳角,即,則,所以,即,所以.
18. 已知函數(shù),當時,函數(shù)取得極值.
(1)若在上為增函數(shù),求實數(shù)m的取值范圍;
(2)若時,方程有兩個根,求實數(shù)m的取值范圍.
【答案】(1)
(2)
【解析】
【分析】(1)根據(jù)函數(shù)極值的定義,結(jié)合導數(shù)的性質(zhì)進行求解即可;
(2)構(gòu)造新函數(shù),利用導數(shù)的性質(zhì),結(jié)合函數(shù)零點的性質(zhì)進行求解即可.
【小問1詳解】
由,則,
因為時,取到極值,所以,解得.
又當時,,
當時,,函數(shù)單調(diào)遞增,當時,,函數(shù)單調(diào)遞減,當時,,函數(shù)單調(diào)遞增,
故當時,函數(shù)取得極值,符合題意.
要使在上為增函數(shù),則或,所以或.
即實數(shù)的取值范圍為.
【小問2詳解】
令,由(1)得,且,
故,,則,
當時,令,解得,令,解得,
所以的遞增區(qū)間為,遞減區(qū)間為,
故,而,,故.
要使有兩個根,則.
即實數(shù)的取值范圍為.
19. 已知的內(nèi)角的對邊分別為,且.
(1)求角的大?。?br>(2)若是的中點,,且的面積為,求的值.
【答案】(1);
(2)
【解析】
【分析】(1)應(yīng)用正弦邊角關(guān)系得,再由余弦定理求角;
(2)由,應(yīng)用向量數(shù)量積的運算律可得,應(yīng)用三角形面積公式、正余弦定理求邊長,進而求的值.
【小問1詳解】
由正弦邊角關(guān)系知:,則,
又,故.
【小問2詳解】
如下圖,,且,
所以,
又①,且,即為銳角,
所以,則,且,即,
所以②,
由①②可得:或4,即或2,
當,則,,不合題意;
所以,則,,故.
20. 圖1是由正方形組成的一個等腰梯形,其中,將、分別沿折起使得E與F重合,如圖2.
(1)設(shè)平面平面,證明:;
(2)若二面角的余弦值為,求長.
【答案】(1)證明見解析;(2).
【解析】
【分析】(1)由已知得平面,再由面面平行的性質(zhì)可得答案;
(2)以O(shè)為原點,與平行的直線為x軸,所在直線為y軸,所在直線為z軸,建立空間直角坐標系,設(shè),求出平面和平面的法向量由數(shù)量積公式可得,可得.
【詳解】(1)因為,平面,平面,
所以平面,
又平面,平面平面,所以.
(2)因為,,所以,
又,,平面,平面,
所以平面,
因為平面,所以平面平面,
過E作于點O,則O是的中點,
因為平面平面,平面,
所以平面,
以O(shè)為原點,與平行的直線為x軸,所在直線為y軸,所在直線為z軸,
建立空間直角坐標系,
設(shè),則,

設(shè)平面的法向量為,
則,即,取,則,
所以平面的一個法向量,
,
設(shè)平面的法向量為,
則,即,取,則,
同理可求得平面的一個法向量為,
所以,解得或,
當時,,
可判斷二面角的平面角為銳角且向量夾角與二面角相等,故舍去,
所以,此時,,
所以.
【點睛】本題考查了線面平行的性質(zhì),二面角、模長的向量求法,解題的關(guān)鍵點是建立空間直角坐標系,考查了學生的空間想象力和計算能力.
21. 已知函數(shù).
(1)討論的單調(diào)性;
(2)若方程的兩根分別為,,且.
①求實數(shù)m的值;
②若,,證明:.
【答案】(1)答案見詳解
(2)①;②證明過程見詳解
【解析】
【分析】(1)利用導數(shù)及即可討論的單調(diào)性;
(2)①將原方程轉(zhuǎn)化為,再將,分別代入其中,整理得到,再構(gòu)造函數(shù),求導,進而即可求解;
②結(jié)合①得到,求,再設(shè)在處的切線斜率為,從而求得在處的切線方程為,再構(gòu)造函數(shù),,再結(jié)合導數(shù)的性質(zhì)證明(證明過程可再次構(gòu)造函數(shù)),再分別令,且滿足,,進而通過放縮及令即可得到結(jié)論.
【小問1詳解】
由,則,
又,
所以當時,,此時函數(shù)單調(diào)遞增;
當時,,此時函數(shù)單調(diào)遞減.
【小問2詳解】
①由,
則方程兩根分別為,,
等價于方程的兩根分別為,,
則,即,(*)
又,即,
則即,(**)
所以(*)-(**)得,
構(gòu)造,
則,
即函數(shù)在上單調(diào)遞增,且,
當時,則,解得,不符合題意;
當時,則,所以,解得,符合題意.
②結(jié)合①可得,則,
設(shè)在處的切線斜率為,則,
又,則在處的切線方程為,
設(shè),,則,且,
設(shè),則,
又,則,僅在時取得等號,
所以在上單調(diào)遞增,且,
則當時,;當時,,
則,即,,
分別令,且滿足,,
則,
令,則,
故.
【點睛】關(guān)鍵點點睛:通過結(jié)合和在處的切線方程來證明,,再通過放縮及令是解答小問②的關(guān)鍵.
(二)選考題:共 10 分.請考生在第 22、23 題中任選一題作答.如果多做,則按所做的第一題計分.
[選修 4-4:坐標系與參數(shù)方程](10分)
22. 在直角坐標系中,曲線M的參數(shù)方程為(為參數(shù),),曲線N的方程為,以坐標原點O為極點,軸的正半軸為極軸,建立極坐標系.
(1)求曲線M,N的極坐標方程;
(2)若射線與曲線M交于點A(異于極點),與曲線N交于點B,且,求.
【答案】(1),
(2)
【解析】
【分析】(1)先化成直角坐標方程,然后由即可化為極坐標方程.
(2)把分別代入(1)中所求得的表達式得,結(jié)合已知即可求解.
【小問1詳解】
由題意曲線M的參數(shù)方程為(為參數(shù),),
可得,即,
又由,可得,
所以曲線M的極坐標方程為,
由,可得,即,
即曲線N的極坐標方程為.
【小問2詳解】
將代入,可得,
將代入,可得
則,
因為,所以,
又因為,所以.
[選修 4-5:不等式選講](10 分)
23. 設(shè)函數(shù).
(1)當時,求函數(shù)的定義域;
(2)設(shè),當時,成立,求的取值范圍.
【答案】(1);(2).
【解析】
【分析】(1)利用零點分段法解不等式可得出函數(shù)的定義域;
(2)由可得可得出,然后解不等式可得出,根據(jù)題意得出,進而可得出關(guān)于實數(shù)的不等式組,由此可解得實數(shù)的取值范圍.
【詳解】(1)當時,要使函數(shù)有意義,需滿足.
當時,則有,即,解得,此時;
當時,則有,即,不合乎題意;
當時,則有,即,解得,此時.
綜上所述,不等式的解集為.
因此,當時,函數(shù)的定義域為;
(2)當時,由可得,則,可得
由可得,解得
,,解得.
因此,實數(shù)取值范圍是.
【點睛】本題考查含絕對值不等式的求解,同時也考查了含絕對值不等式中參數(shù)的求解,第(2)問中將問題轉(zhuǎn)化為兩區(qū)間的包含關(guān)系是解答的關(guān)鍵,考查化歸與轉(zhuǎn)化思想的應(yīng)用,屬于中等題.

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