
考試時(shí)間:120分鐘
第I卷(選擇題共40分)
一、選擇題:共10小題,每小題4分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,選出符合題目要求的一項(xiàng).
1. 直線的傾斜角為()
A. B. C. D.
2. 已知圓,則圓心與半徑分別為()
A. ,B. ,
C,D. ,
3. 如圖,在平行六面體中,設(shè),,,則與向量相等是()
A. B. C. D.
4. 已知直線經(jīng)過點(diǎn),且與直線垂直,則直線的方程為()
A. B.
C. D.
5. 若直線的方向向量為,平面的法向量為,則下列選項(xiàng)中能使成立的是()
A. ,
B. ,
C. ,
D. ,
6. 已知直線,,若,則實(shí)數(shù)()
A. B. C. 或D. 或
7. 若直線與圓相交于兩點(diǎn),且(其中為原點(diǎn)),則的值為()
A. B. 或C. D. 或
8. 已知圓關(guān)于直線對稱,則實(shí)數(shù)()
A. B. C. D. 或
9. 正多面體也稱柏拉圖立體,被譽(yù)為最有規(guī)律的立體結(jié)構(gòu),是所有面都只由一種正多邊形構(gòu)成的多面體(各面都是全等的正多邊形). 數(shù)學(xué)家已經(jīng)證明世界上只存在五種柏拉圖立體,即正四面體、正六面體、正八面體、正十二面體、正二十面體. 如圖,已知一個(gè)正八面體的棱長為2,,分別為棱,的中點(diǎn),則直線和夾角的余弦值為()
A. B.
C. D.
10. 已知圓與圓,過動(dòng)點(diǎn)分別作圓,圓切線,(,分別為切點(diǎn)),若,則的最小值為()
A. B. C. D.
第Ⅱ卷(非選擇題共110分)
二、填空題:共5小題,每小題5分,共25分.
11. 已知直線的斜率為,在軸上的截距為,則直線的方程為______.
12. 已知,,為空間兩兩垂直的單位向量,且,,則______.
13. 已知,,三點(diǎn)共線,則______.
14. 已知圓上存在兩個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)的距離均為,則實(shí)數(shù)的一個(gè)取值為______.
15. 已知正方體的棱長為,是空間中任意一點(diǎn).給出下列四個(gè)結(jié)論:
①若點(diǎn)在線段上運(yùn)動(dòng),則總有;
②若點(diǎn)在線段上運(yùn)動(dòng),則三棱錐體積為定值;
③若點(diǎn)在線段上運(yùn)動(dòng),則直線與平面所成角為定值;
④若點(diǎn)滿足,則過點(diǎn),,三點(diǎn)的正方體截面面積的取值范圍為.
其中所有正確結(jié)論序號為______.
三、解答題:共6小題,共85分.解答應(yīng)寫出文字說明,演算步驟或證明過程.
16. 已知圓.
(1)求經(jīng)過點(diǎn)的圓的切線方程;
(2)求直線被圓截得的弦長.
17. 如圖,在直三棱柱中,,,,分別是,的中點(diǎn).
(1)求證:平面;
(2)求直線與平面所成角的正弦值.
18. 如圖,在四棱錐中,底面為平行四邊形,,,,,,為棱的中點(diǎn).
條件①:;
條件②:平面平面.
從條件①和條件②這兩個(gè)條件中選擇一個(gè)作已知,完成下列問題:
(1)求證:;
(2)若點(diǎn)在線段上,且點(diǎn)到平面的距離為,求線段的長.
注:如果選擇條件①和條件②分別解答,按第一個(gè)解答計(jì)分.
19. 在平面直角坐標(biāo)系中,已知圓的圓心在直線上,且半徑為.
(1)若圓心也在直線上,求圓的方程;
(2)已知點(diǎn),若圓上存在點(diǎn),使,求圓心的橫坐標(biāo)的取值范圍.
20. 如圖,在多面體中,四邊形是邊長為的正方形,平面平面,,,.
(1)求證:平面;
(2)求平面與平面夾角的余弦值;
(3)線段上是否存在點(diǎn),使得平面?若存在,指出點(diǎn)的位置并證明;若不存在,請說明理由.
21. 在平面直角坐標(biāo)系中,對于點(diǎn),,定義為點(diǎn)到點(diǎn)的“折線距離”.
(1)已知,,求;
(2)已知直線.
(i)求坐標(biāo)原點(diǎn)與直線上一點(diǎn)的“折線距離”的最小值;
(ii)求圓上一點(diǎn)與直線上一點(diǎn)的“折線距離”的最小值. 豐臺區(qū)2023-2024學(xué)年度第一學(xué)期期中練習(xí)
高二數(shù)學(xué)(A卷)
考試時(shí)間:120分鐘
第I卷(選擇題共40分)
一、選擇題:共10小題,每小題4分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,選出符合題目要求的一項(xiàng).
1. 直線的傾斜角為()
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】根據(jù)題意,將直線方程化為斜截式,求出直線的斜率,由斜率與傾斜角的關(guān)系,及可求解.
【詳解】由,得,故斜率為,因,所以傾斜角.
故選:D.
2. 已知圓,則圓心與半徑分別為()
A. ,B. ,
C. ,D. ,
【答案】D
【解析】
【分析】直接利用圓的標(biāo)準(zhǔn)方程寫出圓的圓心與半徑即可
【詳解】圓的方程為為標(biāo)準(zhǔn)形式,
即圓心與半徑分別為,
故選:D.
3. 如圖,在平行六面體中,設(shè),,,則與向量相等的是()
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】利用空間向量的運(yùn)算,用基向量表示即可.
【詳解】因?yàn)?
所以.
故選:C.
4. 已知直線經(jīng)過點(diǎn),且與直線垂直,則直線的方程為()
A. B.
CD.
【答案】B
【解析】
【分析】根據(jù)直線方程求其斜率,再利用兩直線垂直得到垂直直線斜率,然后利用點(diǎn)斜式方程得到垂直直線方程,化成一般式即為答案.
【詳解】因?yàn)橹本€的斜率為,
則與其垂直的直線的斜率為,
又因?yàn)橹本€過點(diǎn),
則直線的方程為,即.
故選:B.
5. 若直線的方向向量為,平面的法向量為,則下列選項(xiàng)中能使成立的是()
A. ,
B. ,
C. ,
D. ,
【答案】B
【解析】
【分析】只需判斷是否成立,即可得出答案.
【詳解】要使,則應(yīng)有.
對于A項(xiàng),由已知可知不成立,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;
對于B項(xiàng),由已知可得,所以,故B項(xiàng)正確;
對于C項(xiàng),由已知可知不成立,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;
對于D項(xiàng),由已知可知不成立,故D項(xiàng)錯(cuò)誤.
故選:B.
6. 已知直線,,若,則實(shí)數(shù)()
A. B. C. 或D. 或
【答案】C
【解析】
【分析】由直線平行的充要條件列出方程求解,并注意檢驗(yàn)即可.
【詳解】由題意直線,滿足,
所以當(dāng)且僅當(dāng),
解得或;
經(jīng)檢驗(yàn)當(dāng)或時(shí),沒有重合的情況,即滿足.
故選:C.
7. 若直線與圓相交于兩點(diǎn),且(其中為原點(diǎn)),則的值為()
A. B. 或C. D. 或
【答案】D
【解析】
【分析】畫出圖形,首先由垂徑分線定理算出原點(diǎn)到直線的距離,然后利用點(diǎn)到直線的距離公式即可求解.
【詳解】如圖所示:
不妨設(shè)中點(diǎn)為,因?yàn)椋?br>所以由垂徑分線定理可知,
由圓的方程可知,,
所以,
即原點(diǎn)到直線的距離為,
解得或.
故選:D.
8. 已知圓關(guān)于直線對稱,則實(shí)數(shù)()
A. B. C. D. 或
【答案】C
【解析】
【分析】根據(jù)圓的對稱性得出圓心在直線上,求出圓心坐標(biāo)代入直線方程計(jì)算并檢驗(yàn)即可.
【詳解】由題意可知,,
且圓心在直線上,代入直線方程得(舍去)
或.
故選:C
9. 正多面體也稱柏拉圖立體,被譽(yù)為最有規(guī)律的立體結(jié)構(gòu),是所有面都只由一種正多邊形構(gòu)成的多面體(各面都是全等的正多邊形). 數(shù)學(xué)家已經(jīng)證明世界上只存在五種柏拉圖立體,即正四面體、正六面體、正八面體、正十二面體、正二十面體. 如圖,已知一個(gè)正八面體的棱長為2,,分別為棱,的中點(diǎn),則直線和夾角的余弦值為()
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】根據(jù)題意得到,,然后由向量的數(shù)量積公式分別求出,結(jié)合向量的夾角運(yùn)算公式,即可求解.
【詳解】如圖所示:
由題意,可得,,
又由正八面體的棱長都是2,且各個(gè)面都是等邊三角形,
在中,由,可得,所以,所以
;
;
;
所以,
即直線和夾角的余弦值為.
故選:D.
【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:選取適當(dāng)?shù)幕紫蛄浚梢阎獥l件可以求出它們的模以及兩兩之間的夾角,所以只需把分解,然后由向量的夾角公式即可求解.
10. 已知圓與圓,過動(dòng)點(diǎn)分別作圓,圓的切線,(,分別為切點(diǎn)),若,則的最小值為()
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】利用幾何關(guān)系確定動(dòng)點(diǎn)在線段的中垂線上,并求出中垂線的直線方程,再根據(jù)的幾何意義求解.
【詳解】
如圖,因?yàn)?,?所以,
所以動(dòng)點(diǎn)在線段的中垂線上,
因?yàn)?,所以的中點(diǎn)為,
且,所以中垂線的斜率為,
所以中垂線的直線方程為:,即,
又因?yàn)楸硎军c(diǎn)和點(diǎn)的距離,
所以點(diǎn)到直線的距離即為的最小值.
故選:A.
第Ⅱ卷(非選擇題共110分)
二、填空題:共5小題,每小題5分,共25分.
11. 已知直線的斜率為,在軸上的截距為,則直線的方程為______.
【答案】
【解析】
【分析】根據(jù)直線的斜截式方程即可求解.
【詳解】因?yàn)橹本€的斜率為,在軸上的截距為,
所以所求直線方程為.
故答案為:.
12. 已知,,為空間兩兩垂直的單位向量,且,,則______.
【答案】
【解析】
【分析】根據(jù)數(shù)量積的運(yùn)算律計(jì)算即可.
【詳解】.
故答案為:-3.
13. 已知,,三點(diǎn)共線,則______.
【答案】##
【解析】
【分析】由平面向量基本定理可知,若三點(diǎn)共線,則存在唯一的實(shí)數(shù)使得,利用等量關(guān)系計(jì)算的值.
【詳解】若三點(diǎn)共線,則存在唯一的實(shí)數(shù)使得,
所以,則,即,則.
故答案為:
14. 已知圓上存在兩個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)的距離均為,則實(shí)數(shù)的一個(gè)取值為______.
【答案】(答案不唯一)
【解析】
【分析】易得到點(diǎn)的距離為的點(diǎn)軌跡方程為,由題意可知圓與圓相交,從而可求出的范圍,即可得解.
【詳解】到點(diǎn)的距離為的點(diǎn)軌跡方程為,
其圓心為,半徑,
圓化為標(biāo)準(zhǔn)方程為,
其圓心,半徑,
由題意可知圓與圓相交,
則,
即,解得或,
則實(shí)數(shù)的一個(gè)取值為.
故答案為:.(答案不唯一,只要在內(nèi)即可)
15. 已知正方體的棱長為,是空間中任意一點(diǎn).給出下列四個(gè)結(jié)論:
①若點(diǎn)在線段上運(yùn)動(dòng),則總有;
②若點(diǎn)在線段上運(yùn)動(dòng),則三棱錐體積為定值;
③若點(diǎn)在線段上運(yùn)動(dòng),則直線與平面所成角為定值;
④若點(diǎn)滿足,則過點(diǎn),,三點(diǎn)的正方體截面面積的取值范圍為.
其中所有正確結(jié)論的序號為______.
【答案】①②④
【解析】
【分析】由平面判斷①;由等體積法及線面距離為定值判斷②;由線面距離為定值及線面角判斷③;作出截面利用向量法計(jì)算面積判斷④.
詳解】對①,如圖,
連接,,在正方體中,,,,平面,所以平面,又平面,所以,又正方體中,,所以,故①正確;
對②,如圖,
因?yàn)?,平面,平面,所以平面?br>所以到平面的距離為定值,因?yàn)?,而為定值,所以為定值,故三棱錐體積為定值,故②正確;
對③,如圖,
在正方體中,,平面,平面,所以平面,所以到平面的距離為定值,設(shè)直線與平面所成角為,而,不是定值,所以不為定值,故③錯(cuò)誤;
對④,因?yàn)?,且,所以點(diǎn)在線段上運(yùn)動(dòng),
在上取一點(diǎn),使得,連接,
易知,且,即四點(diǎn)共面,即過,,三點(diǎn)的截面為截面.
以點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),建立如下圖所示的坐標(biāo)系:
則,
因?yàn)?,?br>所以截面的面積為
,
當(dāng)時(shí),,當(dāng)或時(shí),,所以過,,三點(diǎn)的正方體截面面積最小值為,最大值為,過點(diǎn),,三點(diǎn)的正方體截面面積的取值范圍為,故④正確.
故答案為:①②④
三、解答題:共6小題,共85分.解答應(yīng)寫出文字說明,演算步驟或證明過程.
16. 已知圓.
(1)求經(jīng)過點(diǎn)的圓的切線方程;
(2)求直線被圓截得的弦長.
【答案】(1)或
(2)
【解析】
【分析】(1)由點(diǎn)斜式方程和圓心到切線的距離等于半徑即可求出,
(2)由點(diǎn)到直線的距離公式和勾股定理即可求出.
【小問1詳解】
解:當(dāng)切線斜率不存在時(shí),其方程為,
圓心到直線的距離為,
則此時(shí)直線與圓相切,滿足題意;
當(dāng)切線的斜率存在時(shí),設(shè)切線方程為,
即,
則圓心到切線的距離,解得,
所以此時(shí)切線的方程為.
綜上:切線的方程為或.
【小問2詳解】
由題可知圓的圓心為,半徑為.
設(shè)圓心到直線的距離為,則.
所以直線被圓所截得的弦長為:.
17. 如圖,在直三棱柱中,,,,分別是,的中點(diǎn).
(1)求證:平面;
(2)求直線與平面所成角的正弦值.
【答案】(1)證明見解析
(2)
【解析】
【分析】(1)通過證明,,來證得平面.
(2)建立空間直角坐標(biāo)系,利用向量法求得直線與平面所成角的正弦值.
【小問1詳解】
因?yàn)橹比庵云矫妫?br>因?yàn)槠矫?,所?
因?yàn)?,所以,因?yàn)槭堑闹悬c(diǎn),所以,
因?yàn)?,平面,平面?br>所以平面.
【小問2詳解】
因?yàn)橹比庵?,所以平面?br>平面,所以,,因?yàn)椋?br>所以,,兩兩垂直,以為原點(diǎn),,,為軸、軸、軸,
建立如圖所示的空間直角坐標(biāo)系.
設(shè),則,.
所以,,,
設(shè)平面的一個(gè)法向量為.
所以,即,
令,則,.
所以.
所以,
設(shè)直線與平面所成角為,
所以,
故直線與平面所成角的正弦值為.
18. 如圖,在四棱錐中,底面為平行四邊形,,,,,,為棱的中點(diǎn).
條件①:;
條件②:平面平面.
從條件①和條件②這兩個(gè)條件中選擇一個(gè)作為已知,完成下列問題:
(1)求證:;
(2)若點(diǎn)在線段上,且點(diǎn)到平面的距離為,求線段的長.
注:如果選擇條件①和條件②分別解答,按第一個(gè)解答計(jì)分.
【答案】(1)證明見解析
(2)
【解析】
【分析】(1)選①:先用勾股定理證明,再由線線垂直證明線面垂直,繼而證明。
選②:先由面面垂直證明線面垂直,繼而證明。
(2)建立空間直角坐標(biāo)系,用向量方法即可求解.
【小問1詳解】
選①:.
證明:在平行四邊形中,,
因?yàn)?,?br>所以在△中,.
所以,
所以.
又,,平面,平面,
所以平面.
因?yàn)槠矫妫?br>所以.
又因?yàn)椋?br>所以.
選②:平面平面.
證明:因?yàn)槠矫嫫矫妫矫嫫矫?,,平?
所以平面,
因?yàn)槠矫妫?br>所以.
【小問2詳解】
由(2)知,BA,BD,BP兩兩垂直,以為原點(diǎn),,,為軸、軸、軸,建立如圖所示的空間直角坐標(biāo)系.
則,,
所以,,.
設(shè)平面的一個(gè)法向量為,
則即
令,則,. 所以.
因?yàn)辄c(diǎn)在線段上,設(shè),
所以,
故點(diǎn)到平面的距離為,得.
所以
所以,
所以.
19. 在平面直角坐標(biāo)系中,已知圓的圓心在直線上,且半徑為.
(1)若圓心也在直線上,求圓的方程;
(2)已知點(diǎn),若圓上存在點(diǎn),使,求圓心的橫坐標(biāo)的取值范圍.
【答案】(1)
(2)
【解析】
【分析】(1)由圓心既在上,又在上,可求圓心坐標(biāo),結(jié)合題干中半徑,代入到圓的標(biāo)準(zhǔn)方程即可求圓的方程.
(2)設(shè)出點(diǎn)的坐標(biāo),根據(jù)題意表示出和的長,因?yàn)樵趫A上,所以由的軌跡方程知,圓心到直線的距離不大于半徑,列出不等式即可.
【小問1詳解】
設(shè)圓心,由題意得,
解得,所以圓心,
因?yàn)閳A的半徑為1,
所以圓的方程為:.
【小問2詳解】
由題意,如圖所示:
設(shè),由已知,圓心,,
得,
整理得,
所以點(diǎn)既在圓上又在直線上,
即:圓和直線有公共點(diǎn),
所以圓心到直線的距離不大于圓的半徑,
所以,
所以,
所以的取值范圍為:,
所以圓心的橫坐標(biāo)的取值范圍為.
20. 如圖,在多面體中,四邊形是邊長為的正方形,平面平面,,,.
(1)求證:平面;
(2)求平面與平面夾角的余弦值;
(3)線段上是否存在點(diǎn),使得平面?若存在,指出點(diǎn)的位置并證明;若不存在,請說明理由.
【答案】(1)證明見解析
(2)
(3)存在,點(diǎn)為中點(diǎn),證明見解析
【解析】
【分析】(1)先利用面面垂直的性質(zhì)可得平面,再根據(jù)線面垂直的性質(zhì)定理和判定定理證明即可;
(2)建立空間直角坐標(biāo)系,求出平面與平面的法向量,利用空間向量法求解即可;
(3)設(shè),由求出,再利用空間向量法求解即可.
【小問1詳解】
因?yàn)槠矫嫫矫?,平面平面,,平?
所以平面,
因?yàn)槠矫?,所以?br>因?yàn)樗倪呅问钦叫危?br>所以,
因?yàn)?,平面,平面?br>所以平面.
【小問2詳解】
由(1)得平面,因?yàn)槠矫妫?,,兩兩垂直?br>以為原點(diǎn),為軸、軸、軸,建立如圖所示的空間直角坐標(biāo)系.
因?yàn)?,?br>所以,
則,,,,,
所以,,
設(shè)平面的一個(gè)法向量為,
則,取得,
因?yàn)槠矫?,所以為平面的一個(gè)法向量,,
所以,
設(shè)平面與平面夾角為,
所以,
所以平面與平面夾角的余弦值.
【小問3詳解】
線段上存在點(diǎn),點(diǎn)為中點(diǎn),滿足平面,證明如下:
設(shè),
因,
所以,
由(2)知平面一個(gè)法向量為,
因?yàn)槠矫妫?br>所以,解得,
所以線段上存在點(diǎn),點(diǎn)為中點(diǎn),滿足平面.
21. 在平面直角坐標(biāo)系中,對于點(diǎn),,定義為點(diǎn)到點(diǎn)的“折線距離”.
(1)已知,,求;
(2)已知直線.
(i)求坐標(biāo)原點(diǎn)與直線上一點(diǎn)的“折線距離”的最小值;
(ii)求圓上一點(diǎn)與直線上一點(diǎn)的“折線距離”的最小值.
【答案】(1)4 (2)(i)(ii)
【解析】
【分析】(1)根據(jù)題中給定定義直接求解;
(2)(i)設(shè)直線上任意一點(diǎn),,求出與坐標(biāo)軸的交點(diǎn),分類討論在線段的延長線上時(shí),線段的延長線上時(shí),線段上時(shí)的情形即可;
(ii)判斷出軸時(shí),的最小值為,過作直線的垂線,垂足為,則,當(dāng)取最小值時(shí),取得最小值.
【小問1詳解】
.
【小問2詳解】
(i)直線與軸的交點(diǎn),與軸的交點(diǎn),設(shè)直線上任意一點(diǎn),.
當(dāng)點(diǎn)在線段的延長線上時(shí),;
當(dāng)點(diǎn)在線段的延長線上時(shí),;
當(dāng)點(diǎn)在線段上時(shí),,,
則.
因?yàn)椋?br>所以.
綜上,當(dāng)點(diǎn)與點(diǎn)重合時(shí),坐標(biāo)原點(diǎn)與直線上一點(diǎn)的“折線距離”的最小值為.
(ii)由(i)可知,設(shè)是圓上任意一點(diǎn),是直線上任意一點(diǎn),當(dāng)且僅當(dāng)軸時(shí),的最小值為,如圖所示.
過作直線的垂線,垂足為,則,
所以.
當(dāng)取最小值時(shí),取得最小值.
過點(diǎn)作直線的垂線,交單位圓于,垂足為,
當(dāng)且僅當(dāng)與重合時(shí),取到最小值.
易知,
所以的最小值為,
這是一份北京市豐臺區(qū)2023_2024學(xué)年高一數(shù)學(xué)上學(xué)期期中試題B卷含解析,共18頁。試卷主要包含了選擇題.,填空題.,解答題.等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份北京市豐臺區(qū)2023_2024學(xué)年高一數(shù)學(xué)上學(xué)期期中試題A卷含解析,共20頁。試卷主要包含了選擇題,填空題,解答題等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份北京市豐臺區(qū)2023_2024學(xué)年高二數(shù)學(xué)上學(xué)期期中試題B卷,共24頁。試卷主要包含了選擇題,填空題,解答題等內(nèi)容,歡迎下載使用。
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