
1.直線x+y+1=0的傾斜角是( )
A. ?π4B. π4C. π2D. 3π4
2.已知方程x22?m+y2m=1表示焦點(diǎn)在y軸上的橢圓,則m的取值范圍是( )
A. (0,2)B. (0,1)C. (1,2)D. (0,1)∪(1,2)
3.在四面體OABC中記OA=a,OB=b,OC=c,若點(diǎn)M、N分別為棱OA、BC的中點(diǎn),則MN=( )
A. 12a+12b+12c
B. ?12a+12b+12c
C. 12a?12b+12c
D. 12a+12b?12c
4.若直線ax?y+1=0與以A(?2,?1),B(1,?3)為端點(diǎn)的線段有公共點(diǎn)(含端點(diǎn)),則a的取值范圍為( )
A. [?1,4]B. [?4,1]
C. (?∞,?4]∪[1,+∞)D. (?∞,?1]∪[4,+∞)
5.已知直線l的一個(gè)方向向量是a=(?1,2,1),平面α的一個(gè)法向量是n=(1,1,?1),則l與α的位置關(guān)系是( )
A. l⊥αB. l/?/αC. l與α相交但不垂直D. l/?/α或l?α
6.若直線l與圓C1:x2+y2?4y+3=0相切,且點(diǎn)(3,?2)到直線l的距離為3,則這樣的直線的條數(shù)為( )
A. 4B. 3C. 2D. 1
7.已知圓C過(guò)點(diǎn)A(3,2),B(0,?1),設(shè)圓心C(a,b),則a2+b2的最小值為( )
A. 2B. 2C. 2 2D. 4
8.已知橢圓x2a2+y2b2=1(a>b>0)的左、右焦點(diǎn)分別F1,F(xiàn)2,M是橢圓上一點(diǎn),直線MF2與y軸負(fù)半軸交于點(diǎn)N,若MF1?NF1=0,且|MF2|:|NF2|=2:3,則橢圓的離心率為( )
A. 33B. 12C. 55D. 66
二、多選題:本題共3小題,共18分。在每小題給出的選項(xiàng)中,有多項(xiàng)符合題目要求。
9.已知F1,F(xiàn)2分別是橢圓C:x29+y25=1的左,右焦點(diǎn),P為橢圓C上異于長(zhǎng)軸端點(diǎn)的動(dòng)點(diǎn),則下列結(jié)論正
確的是( )
A. △PF1F2的周長(zhǎng)為10B. △PF1F2面積的最大值為2 5
C. 橢圓C的焦距為6D. 橢圓C的離心率為49
10.在三棱錐P?ABC中,△PAC為邊長(zhǎng)為2的正三角形,AB=2,∠BAC=90°,設(shè)二面角P?AC?B的大小為α,∠PAB=β,G為△PBC的重心,則下列說(shuō)法正確的是( )
A. 若α=30°,則PB= 2
B. 若PB= 14,則a=150°
C. 若α=90°,則PB與AC所成的角為60°
D. 若β=90°,則AG=43
11.已知曲線C:x2+y2m?2x=0(m∈N?),則下列說(shuō)法正確的是( )
A. 0≤x≤2
B. 曲線C關(guān)于直線x=1對(duì)稱
C. 曲線C圍成的封閉圖形的面積不大于π
D. 曲線C圍成的封閉圖形的面積隨m的增大而增大
三、填空題:本題共3小題,每小題5分,共15分。
12.若圓C:(x?2)2+(y+3)2=4上存在兩點(diǎn)關(guān)于直線ax+y?1=0對(duì)稱,則a的值為_(kāi)_____.
13.已知點(diǎn)A(0,1,1),B(0,0,1),C(1,1,0),則點(diǎn)A到直線BC的距離是______.
14.過(guò)橢圓x27+y2=1上一點(diǎn)P作圓C:x2+(y?3)2=1的兩條切線,切點(diǎn)為A,B,當(dāng)|AB|?|PC|最大時(shí),點(diǎn)P的縱坐標(biāo)為_(kāi)_____.
四、解答題:本題共5小題,共77分。解答應(yīng)寫(xiě)出文字說(shuō)明,證明過(guò)程或演算步驟。
15.(本小題13分)
已知直線l:2x?y+2=0,圓C:(x?3)2+y2=5.
(1)求與直線l平行且與圓C相切的直線方程;
(2)設(shè)直線l1⊥l,且l1與圓C相交于A,B兩點(diǎn),若|AB|=4 305,求直線l1的方程.
16.(本小題15分)
設(shè)橢圓C:x2a2+y2b2=1(a>b>0),F(xiàn)1,F(xiàn)2分別是橢圓C的左、右焦點(diǎn),A是C上一點(diǎn),且AF1與x軸垂直,直線AF2與C的另一個(gè)交點(diǎn)為B.
(1)若直線AB的傾斜角為3π4,求橢圓C的離心率;
(2)若直線AB在y軸上的截距為1,且|AB|=3|F2B|,求a,b.
17.(本小題15分)
如圖,在正方體ABCD?A1B1C1D1中,E,F(xiàn)分別為AB,BC的中點(diǎn),點(diǎn)G在棱AA1上,且AG=12GA1.
(1)證明:D1,G,E,F(xiàn)四點(diǎn)共面.
(2)設(shè)平面D1GEF與棱CC1的交點(diǎn)為H,求D1H與平面D1ABC1所成角的正弦值.
18.(本小題17分)
球面距離在地理學(xué)、導(dǎo)航系統(tǒng)、信息技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用.球面距離的定義:球面上兩點(diǎn)之間的最短連線的長(zhǎng)度,即經(jīng)過(guò)這兩點(diǎn)的大圓(經(jīng)過(guò)球心的平面截球面所得的圓)在這兩點(diǎn)間的一段劣弧的長(zhǎng)度.這個(gè)弧長(zhǎng)就被稱作兩點(diǎn)的球面距離.
(1)在正四棱柱ABCD?A1B1C1D1(底面為正方形的直棱柱)中,AB=1,AA1= 2,求頂點(diǎn)A,B在該正四棱柱外接球上的球面距離.
(2)如圖1,在直角梯形ABCD中,BC/?/AD,∠BCD=90°,BC=12AD=1,DC= 3.現(xiàn)將△ABD沿邊BD折起到P,如圖2,使得點(diǎn)P在底面BCD的射影H在CD上.
①求點(diǎn)P到底面BCD的距離;
②設(shè)棱錐P?BCD的外接球?yàn)榍騉,求P,C兩點(diǎn)在球O上的球面距離.
參考數(shù)據(jù):cs27π100=23,cs47π100=111.
19.(本小題17分)
在平面直角坐標(biāo)系中,O為坐標(biāo)原點(diǎn),A(2,0),B(0, 3),C(2, 3),D(0,? 3),點(diǎn)P在線段OA上,點(diǎn)Q在線段AC上,且OPOA=CQCA=t,設(shè)直線BQ與DP交于點(diǎn)M.
(1)證明:當(dāng)t變化時(shí),點(diǎn)M始終在某個(gè)橢圓W上運(yùn)動(dòng),并求出橢圓W的方程.
(2)過(guò)點(diǎn)E(4,0)作直線與橢圓W交于S,T不同的兩點(diǎn),再過(guò)點(diǎn)F(1,0)作直線ST的平行線與橢圓W交于G,H不同的兩點(diǎn).
①證明:|ES|?|ET||FG|?|FH|為定值.
②求△EGH面積的取值范圍.
參考答案
1.D
2.C
3.B
4.C
5.D
6.A
7.B
8.C
9.AB
10.ABD
11.ABC
12.2
13. 63
14.?12
15.解:(1)設(shè)直線的方程為2x?y+a=0,圓心C(3,0),
因?yàn)橹本€與圓C相切,所以圓心C到直線的距離d1=|2×3?0+a| 22+12=r= 5,
則|a+6|=5,得a=?1或a=?11,
故直線的方程為2x?y?1=0或2x?y?11=0;
(2)設(shè)直線l1的方程為x+2y+b=0,
圓心C到直線l1的距離為d,則d= r2?(|AB|2)2= 55,
所以|3+0+b| 5= 55,得|b+3|=1,b=?2或?4,
所以直線l1的方程為x+2y?2=0或x+2y?4=0.
16.解:因?yàn)锳F1⊥x軸,設(shè)A(?c,y0),設(shè)點(diǎn)A在第二象限,
將點(diǎn)A的坐標(biāo)代入x2a2+y2b2=1(a>b>0),解得y0=b2a,
(1)若直線AB的傾斜角為3π4,可得∠AF2F1=π4,
所以△AF2F1為以AF2為斜邊的等腰直角三角形,
所以b2a=2c,
即a2?c2=2ac,
可得e2+2e?1=0,
解得e=?1? 2(舍去)或e= 2?1,
所以橢圓C的離心率為 2?1;
(2)因?yàn)橹本€AB在y軸上的截距為1,設(shè)直線AB與y軸交于點(diǎn)H,
又因?yàn)锳F1⊥x軸,O為F1F2的中點(diǎn),所以O(shè)H為△AF1F2的中位線,
所以|AF1|=b2a=2,即b2=2a,
所以c2=a2?2a,①
又|AB|=3|BF2|,可得|AF2|=2|BF2|,且|F2H|=|BF2|,
根據(jù)相似比得B(2c,?1),將點(diǎn)B(2c,?1)的坐標(biāo)代入橢圓方程得(2c)2a2+(?1)2b2=1,②
將①代入②可得4(a2?2a)a2+12a=1,解得a=52,
所以b= 2a= 5.
即a,b的值分別為:52, 5.
17.(1)證明:設(shè)正方體的棱長(zhǎng)為3,
以D為原點(diǎn),建立如圖所示的空間直角坐標(biāo)系,
則D1(0,0,3),G(3,0,1),E(3,32,0),F(xiàn)(32,3,0),
所以D1G=(3,0,?2),D1E=(3,32,?3),D1F=(32,3,?3),
設(shè)D1G=λD1E+μD1F,則(3,0,?2)=λ(3,32,?3)+μ(32,3,?3)=(3λ+32μ,32λ+3μ,?3λ?3μ),
所以3=3λ+32μ0=32λ+3μ?2=?3λ?3u,解得λ=43,μ=?23,
所以D1G=43D1E?23D1F,
故D ?1,G,E,F(xiàn)四點(diǎn)共面.
(2)解:在棱CC1上取一點(diǎn)M,使得CM=13CC1,連接GM,AC,則GM//AC,
因?yàn)镋,F(xiàn)分別為AB,BC的中點(diǎn),
所以AC/?/EF,所以GM//EF,即G,E,F(xiàn),M四點(diǎn)共面,
所以點(diǎn)M在平面D1GEF上,即平面D1GEF∩直線CC1=M,
所以點(diǎn)H與點(diǎn)M重合,即H(0,3,1),
而D1(0,0,3),A(3,0,0),C1(0,3,3),
所以D1H=(0,3,?2),D1A=(3,0,?3),D1C1=(0,3,0),
設(shè)平面D1ABC1的法向量為n=(x,y,z),則n?D1A=3x?3z=0n?D1C1=3y=0,
令x=1,則y=0,z=1,所以n=(1,0,1),
設(shè)D1H與平面D1ABC1所成角為θ,
則sinθ=|cs|=|D1H?n||D1H|?|n|=2 13× 2= 2613,
故D 1H與平面D1ABC1所成角的正弦值為 2613.
18.解:(1)正四棱柱ABCD?A1B1C1D1的外接球直徑AC1= 12+12+( 2)2=2,球半徑R′=1,
因此球心與點(diǎn)A,B構(gòu)成正三角形,弦AB所對(duì)球過(guò)A,B的大圓圓心角為π3,弧長(zhǎng)為π3,
所以頂點(diǎn)A,B在該正四棱柱外接球上的球面距離為π3.
(2)①在直角梯形ABCD中,BC/?/AD,∠BCD=90°,BC=12AD=1,DC= 3,
BD= 12+( 3)2=2=AD,∠ADB=90°?∠BDC=60°,則△ABD為正三角形,
在棱錐P?BCD中,PH⊥平面BCD,而B(niǎo)C?平面BCD,
則BC⊥PH,
又BC⊥CD,PH∩CD=H,PH,CD?平面PCD,
則BC⊥平面PCD,
而PC?平面PCD,因此PC⊥BC,PC= PB2?BC2= 22?12= 3,
在△PCD中,cs∠PDH=12PDCD=1 3,sin∠PDH= 2 3,PH=PDsin∠PDH=2× 2 3=2 63,
所以點(diǎn)P到底面BCD的距離為2 63.
②取BD中點(diǎn)O1,則O1為△BCD外接圓圓心,令正三角形PBD的外接圓圓心為O2,
連接BO1,O1H,OO1,OO2,OB,則O1O2=13PO1= 33,
OO2⊥平面PBD,OO1⊥平面BCD,
于是OO1/?/PH,cs∠OO1O2=sin∠PO1H=PHPO1=2 23,
在Rt△OO1O2中,OO1=O1O2cs∠OO1O2= 64,
因此棱錐P?BCD的外接球半徑R,
有R2=OB2=O1O2+O1B2=( 64)2+1=118,
球O的弦PC所對(duì)大圓的圓心角為∠COP,
cs∠COP=2R2?PC22R2=114?3114=?14114=?111,
即∠COP是鈍角,而cs47π100=111,
則∠COP=π?47π100=53π100,
∠COP在大圓中所對(duì)劣弧長(zhǎng)為53π100R=53π100× 224=53 22π400,
所以P,C兩點(diǎn)在球O上的球面距離為53 22π400.
19.解:(1)設(shè)Q(x,y),
此時(shí)CQ=tCA,
即(x?2,y? 3)=t(0,? 3),
聯(lián)立x=2y= 3(1?t),
解得Q(2, 3(1?t));
同理得P(2t,0),
所以kBQ= 3(1?t)? 32=? 32t,
則直線BQ的方程為y=? 32tx+ 3,
直線DP的方程為x2t+y? 3=1,
即y= 32tx? 3,
設(shè)直線BQ與DP的交點(diǎn)M坐標(biāo)為(x,y),
聯(lián)立y=? 32tx+ 3y= 32tx? 3,整理得x24+y23=1,
所以當(dāng)t變化時(shí),點(diǎn)M始終在橢圓W:x24+y23=1上運(yùn)動(dòng);
(2)①證明:設(shè)直線ET的方程為x=my+4,
聯(lián)立x=my+4x24+y23=1,消去x并整理得(3m2+4)y2+24my+36=0,
因?yàn)橹本€ET與橢圓W交于兩點(diǎn)S(x1,y1),T(x2,y2),
所以Δ=(24m)2?4×36×(3m2+4)>0,
解得m2,
由韋達(dá)定理得y1+y2=?24m3m2+4,y1y2=363m2+4,
又|ES|=|y1|? 1+m2,|ET|=|y2|? 1+m2,
所以|ES|?|ET|=|y1y2|(1+m2)=36(1+m2)3m2+4,
設(shè)直線GH的方程為x=my+1,直線ET與橢圓W交于兩點(diǎn)G(x3,y3),T(x4,y4),
聯(lián)立x=my+1x24+y23=1,消去x并整理得(3m2+4)y2+18my?9=0,
由韋達(dá)定理得y3+y4=?18m3m2+4,y3y4=?93m2+4,
所以|FG|?|FH|=|y3y4|(1+m2)=?9(1+m2)3m2+4,
所以|ES|?|ET||FG|?|FH|=4,為定值,
當(dāng)直線ET的方程為y=0時(shí),直線GH與直線ET重合,不符合題意,
所以|ES|?|ET||FG|?|FH|=4,為定值;
②因?yàn)镾△EGH=S△EFG+S△EFH=12|EF|(|y3|+|y4|),
又y3y4=?93m2+44,
所以n>13,
當(dāng)m2→+∞時(shí),n+9n+6→+∞,
所以3m2+1(3m2+4)2→0,
所以0
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