
一、單選題(本大題共8小題,共40分.在每小題列出的選項(xiàng)中,選出符合題目的一項(xiàng))
1. 在平面直角坐標(biāo)系xOy中,直線的傾斜角為()
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】設(shè)直線的傾斜角為,,,可得,解得.
【詳解】設(shè)直線的傾斜角為,,.
,解得.
故選:B.
【點(diǎn)睛】本題考查直線的傾斜角與斜率之間的關(guān)系、三角函數(shù)求值,考查推理能力與計(jì)算能力,屬于基礎(chǔ)題.
2. 已知雙曲線的一條漸近線方程為,則()
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【詳解】根據(jù)雙曲線的方程寫(xiě)出漸近線方程,對(duì)照條件可求答案.
【解答】解:因?yàn)殡p曲線為,
所以它的漸近線方程為,
因?yàn)橛幸粭l漸近線方程為,所以.
故選:.
3. 用火柴棒擺“金魚(yú)”,如圖所示:
按照上面的規(guī)律,第個(gè)“金魚(yú)”圖需要火柴棒的根數(shù)為
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】由圖形間的關(guān)系可以看出,每多出一個(gè)小金魚(yú),則要多出6根火柴棒,則火柴棒的個(gè)數(shù)組成了一個(gè)首項(xiàng)是8,公差是6的等差數(shù)列,寫(xiě)出通項(xiàng),求出第n項(xiàng)的火柴根數(shù)即可.
詳解】由圖形間的關(guān)系可以看出,每多出一個(gè)小金魚(yú),則要多出6根火柴棒,第一個(gè)圖中有8根火柴棒組成,第二個(gè)圖中有8+6個(gè)火柴棒組成,第三個(gè)圖中有8+2×6個(gè)火柴組成,以此類推:組成n個(gè)系列正方形形的火柴棒的根數(shù)是8+6(n﹣1)∴第n個(gè)圖中的火柴棒有6n+2.
故選D.
【點(diǎn)睛】本題考查歸納推理,考查等差數(shù)列的通項(xiàng),解題的關(guān)鍵是看清隨著小金魚(yú)的增加,火柴的根數(shù)的變化趨勢(shì),屬于基礎(chǔ)題.
4. “圓”是中國(guó)文化的一個(gè)重要精神元素,在中式建筑中有著廣泛的運(yùn)用,最具代表性的便是園林中的門(mén)洞.如圖,某園林中的圓弧形挪動(dòng)高為2.5m,底面寬為1m,則該門(mén)洞的半徑為()
A. 1.2mB. 1.3 mC. 1.4 mD. 1.5 m
【答案】B
【解析】
【分析】設(shè)半徑為R,根據(jù)垂徑定理可以列方程求解即可.
【詳解】設(shè)半徑R,,解得,化簡(jiǎn)得.
故選:B.
5. 已知等差數(shù)列中,,則( )
A. 30B. 15C. 5D. 10
【答案】B
【解析】
【分析】根據(jù)等差數(shù)列的性質(zhì)計(jì)算.
【詳解】∵數(shù)列為等差數(shù)列,,所以
∴.
故選:B
6. 已知是雙曲線C的兩個(gè)焦點(diǎn),P為C上一點(diǎn),且,則C的離心率為()
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】根據(jù)雙曲線的定義及條件,表示出,結(jié)合余弦定理可得答案.
【詳解】因?yàn)?,由雙曲線的定義可得,
所以,;
因?yàn)?由余弦定理可得,
整理可得,所以,即.
故選:A
【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)睛:雙曲線的定義是入手點(diǎn),利用余弦定理建立間的等量關(guān)系是求解的關(guān)鍵.
7. 在我國(guó)古代數(shù)學(xué)名著《九章算術(shù)》中,將底面為直角三角形,且側(cè)棱垂直于底面的棱柱稱為塹堵.已知在塹堵中,,,,若直線與直線所成角為,則()
A. ?B. 2C. ?D. ?
【答案】B
【解析】
【分析】以為原點(diǎn)建立空間直角坐標(biāo)系,利用向量方法求出和夾角余弦值即可求出豎坐標(biāo),從而得到答案.
【詳解】如圖,以為原點(diǎn)建立空間直角坐標(biāo)系,
則,,,設(shè),
則,,
,
解得,故.
故選:B.
8. 如圖,已知拋物線:和圓:,過(guò)拋物線的焦點(diǎn)作直線與上述兩曲線自左而右依次交于點(diǎn),,,,則的最小值為()
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】由題可設(shè)直線的方程為,設(shè),利用韋達(dá)定理可得,再結(jié)合拋物線的定義可得,然后利用基本不等式即得.
【詳解】由拋物線:可知焦點(diǎn)為,
當(dāng)直線的斜率為0時(shí),直線方程為,代入拋物線方程解得,
代入圓的方程得,
所以;
當(dāng)直線斜率不為0時(shí),設(shè)直線的方程為,
由,得,
設(shè),則,
由拋物線的定義可知
∴,
∴,
當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào).
故選:D.
二、多選題(本大題共4小題,共20分.在每小題有多項(xiàng)符合題目要求)
9. 已知直線,直線,則()
A. 當(dāng)時(shí),與的交點(diǎn)是B. 直線與都恒過(guò)
C. 若,則D. ,使得平行于
【答案】ABC
【解析】
【分析】將代入,聯(lián)立兩直線方程即可求得交點(diǎn),則A可解;由直線過(guò)定點(diǎn)問(wèn)題可求B;由兩直線垂直時(shí)的斜率之積為可解C,注意討論斜率為0和斜率不存在的情況;由兩直線平行得到關(guān)于a的方程,解方程可得a值,再代入驗(yàn)證兩直線是否重合即可判斷D.
【詳解】對(duì)于A,當(dāng)時(shí),,,
,解得,故交點(diǎn)為,即A正確;
對(duì)于B,,恒過(guò)定點(diǎn),,
,解得,,也過(guò)定點(diǎn),故B正確;
對(duì)于C,當(dāng)時(shí),與不垂直,
當(dāng)時(shí),由可得,解得,故C正確;
對(duì)于D,由可得,解得或,
當(dāng)時(shí),,,兩直線重合,不符合題意,
當(dāng)時(shí),,,兩直線重合,不符合題意,故D錯(cuò)誤;
故選:ABC.
10. 已知圓和圓的交點(diǎn)為A,B,則().
A. 兩圓的圓心距
B. 直線AB的方程為
C. 圓上存在兩點(diǎn)P和Q使得
D. 圓上的點(diǎn)到直線AB的最大距離為
【答案】BD
【解析】
【分析】由圓的一般方程,采用配方法,整理標(biāo)準(zhǔn)方程,可得圓的圓心坐標(biāo)和半徑,根據(jù)兩點(diǎn)距離公式,公共弦求解方法(一般方程作差),圓的性質(zhì),直線與圓的位置關(guān)系,逐一驗(yàn)證,可得答案.
詳解】由圓和圓,
可得圓和圓,
則圓圓心坐標(biāo)為和半徑為,圓的圓心坐標(biāo)和半徑,
對(duì)于A,因?yàn)閮蓚€(gè)圓相交,所以兩圓的圓心距,故A錯(cuò)誤;
對(duì)于B,將兩圓方程作差可得,即得公共弦AB的方程為,故B正確;
對(duì)于C,直線AB經(jīng)過(guò)圓的圓心坐標(biāo),所以線段AB是圓的直徑,故圓中不存在比AB長(zhǎng)的弦,故C錯(cuò)誤;
對(duì)于D,圓的圓心坐標(biāo)為,半徑為2,圓心到直線AB:的距離為,所以圓上的點(diǎn)到直線AB的最大距離為,故D正確.
故選:BD
11. “奔跑吧少年”青少年陽(yáng)光體育系列賽事活動(dòng)于近日開(kāi)賽,本次比賽的總冠軍獎(jiǎng)杯由一個(gè)銅球和一個(gè)托盤(pán)組成,如圖①,已知球的體積,托盤(pán)由邊長(zhǎng)為4的正三角形鋼片沿各邊中點(diǎn)的連線垂直向上折疊而成,如圖②則下列結(jié)論正確的是()
A. 直線與平面所成的角為
B. 直線平面
C. 異面直線與所成的角的余弦值為
D. 球上的點(diǎn)離球托底面的最大距離為
【答案】AD
【解析】
【分析】A選項(xiàng),由題意得到平面⊥平面,得到為直線與平面所成的角,大小為;B選項(xiàng),作出輔助線,建立空間直角坐標(biāo)系,寫(xiě)出點(diǎn)的坐標(biāo),求出平面的法向量,得到,B錯(cuò)誤;C選項(xiàng),利用空間向量求解異面直線的夾角余弦值;D選項(xiàng),求出球的半徑,得到四面體為正四面體,棱長(zhǎng)為1,求出到平面的距離,從而得到球上的點(diǎn)離球托底面的最大距離.
【詳解】A選項(xiàng),因?yàn)橥斜P(pán)由邊長(zhǎng)為4的正三角形鋼片沿各邊中點(diǎn)的連線垂直向上折疊而成,
所以平面⊥平面,
過(guò)點(diǎn)作⊥于點(diǎn),
因?yàn)槠矫嫫矫?,所以⊥平面?br>故即為直線與平面所成的角,大小為,A正確;
B選項(xiàng),過(guò)點(diǎn)C作⊥于點(diǎn),同A選項(xiàng),可證明⊥平面,
所以,
由三線合一可得分別為的中點(diǎn),故,
連接,則四邊形為平行四邊形,故,
同理可得,
連接,則⊥,
以為坐標(biāo)原點(diǎn),分別以為軸,建立空間直角坐標(biāo)系,
則,
平面的法向量設(shè)為,
則,
令得,,故,
又,
故直線與不垂直,故直線與平面不平行,B錯(cuò)誤;
C選項(xiàng),,
故異面直線與所成的角的余弦值為,C錯(cuò)誤;
D選項(xiàng),由B選項(xiàng)可知,,設(shè)為球心,球半徑為,
由,解得,則為正四面體,棱長(zhǎng)為1,
設(shè)為的中心,則⊥平面,又平面,
所以⊥,,則,
又,所以球離球托底面的最大距離為,D正確.
故選:AD
12. 已知點(diǎn)P為雙曲線上任意一點(diǎn),為其左、右焦點(diǎn),O為坐標(biāo)原點(diǎn).過(guò)點(diǎn)P向雙曲線兩漸近線作垂線,設(shè)垂足分別為M、N,則下列所述正確的是()
A. 為定值B. O、P、M、N四點(diǎn)一定共圓
C. 的最小值為D. 存在點(diǎn)P滿足P、M、三點(diǎn)共線時(shí),P、N、三點(diǎn)也共線
【答案】ABC
【解析】
【分析】根據(jù)點(diǎn)到直線距離計(jì)算可判斷A選項(xiàng),根據(jù)對(duì)角互補(bǔ)判斷四點(diǎn)共圓判斷B選項(xiàng),應(yīng)用平面向量的數(shù)量積運(yùn)算結(jié)合雙曲線的性質(zhì)判斷C選項(xiàng),根據(jù)雙曲線對(duì)稱性判斷D選項(xiàng).
【詳解】設(shè),點(diǎn)到漸近線的距離為,
同理,則,
,即,
(定值),故A正確;
當(dāng)M、N均不與O重合時(shí),由,和均為直角三角形,
故M,N兩點(diǎn)在以O(shè)P為直徑的圓上;
當(dāng)M、N有與O重合時(shí),也滿足O、P、M、N四點(diǎn)共圓.故B正確;
由雙曲線的對(duì)稱性可知,
其中,
,成立,故C正確;
如圖,
利用雙曲線的對(duì)稱性,不妨設(shè)直線垂直一條漸近線,垂足為M;
直線垂直另一條漸近線且交雙曲線于點(diǎn)P,易知直線與直線的交點(diǎn)始終落在y軸上,故D不正確.
故選:ABC.
三、填空題(本大題共4小題,共20分)
13. 經(jīng)過(guò)兩點(diǎn)的直線的方向向量為,則______.
【答案】2
【解析】
【分析】方向向量與平行,由此可得.
【詳解】由已知,是直線的方向向量,則,
故答案為:2.
14. 已知數(shù)列,,,,,,,,,,,,則該數(shù)列的第項(xiàng)為_(kāi)____________.
【答案】
【解析】
【分析】通過(guò)已知數(shù)列,利用等差數(shù)列求和,求解數(shù)列數(shù)字個(gè)數(shù)的和,再判斷所在的位置即可.
【詳解】解:按規(guī)律排列的數(shù)列,,,,,,,,,,,,
可知是個(gè);是個(gè),是個(gè),是個(gè),是個(gè),是個(gè),是個(gè),
因?yàn)?,?br>所以該數(shù)列的第項(xiàng)為:.
故答案為:.
15. 過(guò)點(diǎn)P作圓切線,記切點(diǎn)分別為A,B,則__________.
【答案】##0.5
【解析】
【分析】圓的方程化為,求出圓心和半徑,利用直角三角形求出,再利用二倍角公式計(jì)算即可.
【詳解】圓的方程化為,設(shè)圓心為C,則,
因?yàn)?,故P點(diǎn)在圓外,
則,
在直角三角形ACP中,,
所以,
故答案為:.
16. 斐波那契數(shù)列因意大利數(shù)學(xué)家斐波那契以兔子繁殖為例引入,故又稱為“兔子數(shù)列”,即,,,,,,,,,,,,,,在實(shí)際生活中,很多花朵如梅花、飛燕草、萬(wàn)壽菊等的瓣數(shù)恰是斐波那契數(shù)列中的數(shù),斐波那契數(shù)列在現(xiàn)代物理及化學(xué)等領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用.斐波那契數(shù)列滿足:,,經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn):(),則___________.
【答案】
【解析】
【分析】利用遞推關(guān)系,將所求關(guān)系式中的“”換為,再利用即可求得答案.
【詳解】依題意,得
,
即.
故答案為:.
四、解答題(本大題共6小題,共70分.解答應(yīng)寫(xiě)出文字說(shuō)明,證明過(guò)程或演算步驟)
17. 已知等差數(shù)列,,其中,,仍成等差數(shù)列.
(1)求數(shù)列的通項(xiàng)公式;
(2)求數(shù)列的前項(xiàng)和,且,求.
【答案】(1)
(2)
【解析】
【分析】(1)設(shè)出公差,結(jié)合等差數(shù)列性質(zhì)計(jì)算即可得;
(2)由與的關(guān)系,構(gòu)造出計(jì)算即可得.
【小問(wèn)1詳解】
設(shè)等差數(shù)列的公差為,由,是與的等差中項(xiàng),
得,解得,,
故;
【小問(wèn)2詳解】
由,故,
當(dāng)時(shí),,
則,
當(dāng)時(shí),,不符合上式,
故.
18. 已知圓C的圓心為C,且過(guò)點(diǎn),.
(1)當(dāng)AB為直徑時(shí),圓C的面積取得最小值,求此時(shí)圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程及圓C的面積;
(2)對(duì)于(1)中的圓,設(shè)過(guò)點(diǎn)的直線與圓C所截得弦長(zhǎng)為2,求直線的方程.
【答案】(1),;
(2)或.
【解析】
【分析】(1)求出線段中點(diǎn),圓C的半徑即可得解.
(2)根據(jù)給定條件,求出圓心到直線的距離,再按斜率存在與否求解即得.
【小問(wèn)1詳解】
當(dāng)為直徑時(shí),AB中點(diǎn)為圓心,半徑,
所以圓C的方程為:,圓C的面積.
【小問(wèn)2詳解】
由被截得弦長(zhǎng)為,圓的半徑為,得圓心到直線的距離為,
當(dāng)直線的斜率存在時(shí),設(shè)其方程為,即,
則圓心到直線的距離,解得,直線的方程為,
又直線的斜率不存在時(shí),其方程為,圓心到直線的距離為2,
所以直線的方程為或.
19. 如圖,四棱錐的底面是邊長(zhǎng)為的正方形,側(cè)面底面,且分別為棱的中點(diǎn).
(1)求證:;
(2)求點(diǎn)到平面的距離.
【答案】19. 證明見(jiàn)解析
20.
【解析】
【分析】(1)利用面面垂直推出另一個(gè)線面垂直,再結(jié)合一個(gè)線線垂直條件即可得證.
(2)取的中點(diǎn),連接,根據(jù)面面垂直的性質(zhì)可證底面,以為坐標(biāo)原點(diǎn),過(guò)平行于的直線為軸,以,所在直線分別為軸和軸建立空間直角坐標(biāo)系,標(biāo)出所用點(diǎn)的坐標(biāo),求出和所對(duì)應(yīng)向量的坐標(biāo),由兩向量的數(shù)量積等于可證明;求出平面的一個(gè)法向量,在平面內(nèi)任取一點(diǎn),和連接后得到一個(gè)向量,直接運(yùn)用向量求點(diǎn)到平面的距離公式求距離即可.
【小問(wèn)1詳解】
在中,易知且是的中點(diǎn),
故,且在正方形中,,面面,
面面,面面,故面,
易知面,故,又,,
綜上
【小問(wèn)2詳解】
如圖,以為坐標(biāo)原點(diǎn),過(guò)平行于的直線為軸,以,所在直線分別為軸和軸建立空間直角坐標(biāo)系,
則,,,
,,,,
.
設(shè)平面的法向量為,
由,得,取,得,.
所以,
又,
所以點(diǎn)到平面的距離
20. 已知是拋物線的焦點(diǎn),拋物線上點(diǎn)A滿足AF垂直于x軸,且.
(1)求拋物線C的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)是該拋物線上的兩點(diǎn),,求線段的中點(diǎn)到軸的距離;
(3)已知點(diǎn),直線過(guò)點(diǎn)與拋物線交于,兩個(gè)不同的點(diǎn)均與點(diǎn)H不重合,設(shè)直線,的斜率分別為,,求證:為定值.
【答案】(1)
(2)
(3)證明見(jiàn)解析
【解析】
【分析】(1)由題意代入坐標(biāo)可得的值,從而得到拋物線方程
(2)然后再依據(jù)定義求得線段的中點(diǎn)到軸的距離.
(3)設(shè)過(guò)點(diǎn)的直線的方程為,代入利用韋達(dá)定理,結(jié)合斜率公式,化簡(jiǎn),即可求的值.
【小問(wèn)1詳解】
由題知,又,所以,解得.
所以拋物線的方程為.
【小問(wèn)2詳解】
.
線段的中點(diǎn)到軸的距離為.
【小問(wèn)3詳解】
證明:設(shè)過(guò)點(diǎn)的直線的方程為,
即,代入,得,
設(shè),,
則,,
所以,
,
所以定值.
21. 如圖,在正三棱柱中,,,分別為,,的中點(diǎn),,.
(1)證明:平面.
(2)若平面,求平面與平面夾角的余弦值.
【答案】(1)證明見(jiàn)解析
(2)
【解析】
【分析】(1)根據(jù)線面平行的判定定理,給合三角形中位線定理、平行線的性質(zhì)進(jìn)行證明即可;
(2)利用空間向量夾角公式進(jìn)行求解即可.
【小問(wèn)1詳解】
因?yàn)?,分別為,的中點(diǎn),所以.
在正三棱柱中,
所以.
又平面,平面,所以平面.
【小問(wèn)2詳解】
取的中點(diǎn),連接.以為坐標(biāo)原點(diǎn),建立如圖所示的空間直角坐標(biāo)系,
則,,,
,.
設(shè)平面的法向量為,
則
取,則
易知是平面的一個(gè)法向量,
所以.
故平面與平面夾角的余弦值為.
22. 已知橢圓C的方程為,其離心率為,,為橢圓的左右焦點(diǎn),過(guò)作一條不平行于坐標(biāo)軸的直線交橢圓于A,B兩點(diǎn),的周長(zhǎng)為.
(1)求橢圓C的方程;
(2)過(guò)B作x軸的垂線交橢圓于點(diǎn)D.
①試討論直線AD是否恒過(guò)定點(diǎn),若是,求出定點(diǎn)坐標(biāo);若不是,請(qǐng)說(shuō)明理由.
②求面積的最大值.
【答案】(1);
(2)①恒過(guò)定點(diǎn);②.
【解析】
【分析】(1)根據(jù)已知焦點(diǎn)三角形周長(zhǎng),由橢圓定義及其離心率求橢圓參數(shù)即可得方程;
(2)①設(shè)直線AD為且,,,,聯(lián)立橢圓方程,應(yīng)用韋達(dá)定理并結(jié)合A,B,共線有,整理化簡(jiǎn)求參數(shù)m,即可確定定點(diǎn);②由直線AD所過(guò)定點(diǎn),結(jié)合并將韋達(dá)公式代入化簡(jiǎn),應(yīng)用基本不等式求面積最大值,注意取值條件.
【小問(wèn)1詳解】
由題的周長(zhǎng),可得,
又,則,,故橢圓的方程為.
【小問(wèn)2詳解】
①由題,設(shè)直線AD為且,,,,
聯(lián)立方程可得:,化簡(jiǎn)可得:
,
所以,,
因?yàn)锳,B,共線,則有,化簡(jiǎn)可得,
即,化簡(jiǎn)可得恒成立.
∴,即直線AD的方程為恒過(guò)定點(diǎn).
②設(shè)直線AD恒過(guò)定點(diǎn)記為,
由上,可得,
所以,·
,
令,則,
當(dāng)且僅當(dāng),即時(shí),取等號(hào).
∴面積的最大值為.
【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:第二問(wèn),設(shè)直線AD為且,利用橢圓方程,應(yīng)用韋達(dá)定理及已知條件求出參數(shù)m為關(guān)鍵.
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