
注意事項(xiàng):
1、答卷前,考生務(wù)必將自己的姓名、準(zhǔn)考證號(hào)填寫(xiě)在答題卡上.
2、回答選擇題時(shí),選出每小題答案后,用鉛筆把答題卡上對(duì)應(yīng)題目的答案標(biāo)號(hào)框涂黑.如需改動(dòng),用橡皮擦干凈后,再選涂其他答案標(biāo)號(hào)框.回答非選擇題時(shí),將答案寫(xiě)在答題卡上,寫(xiě)在本試卷上無(wú)效.
3、考試結(jié)束后,將答題卡交回.
第I卷(選擇題)
一、單項(xiàng)選擇題:本題共8小題,每小題5分,共40分,在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合要求的.
1. 已知集合,,則( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】因?yàn)?br>,
,
由題意,得,解得,即.
故選:C.
2. “且”是“方程表示橢圓”的( )
A. 充分不必要條件B. 必要不充分條件
C. 充要條件D. 既不充分又不必要條件
【答案】B
【解析】充分性:當(dāng),方程表示圓,充分性不成立;
必要性:若方程表示橢圓,則,必有且,必要性成立,
因此,“且”是“方程表示橢圓”的必要不充分條件.
故選:B.
3. 若點(diǎn)是直線和的公共點(diǎn),則相異兩點(diǎn)和所確定的直線方程是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】因?yàn)槭侵本€和的公共點(diǎn),
所以,且,
所以兩點(diǎn)和都在同一條直線上,
故直線的方程是.
故選:A.
4. 六氟化硫,化學(xué)式為,常壓下是一種無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)毒、不燃的穩(wěn)定氣體,有良好的絕緣性,在電器工業(yè)方面具有廣泛用途.六氟化硫分子結(jié)構(gòu)為正八面體結(jié)構(gòu)(正八面體每個(gè)面都是正三角形,可以看作是兩個(gè)棱長(zhǎng)均相等的正四棱錐將底面重合的幾何體).如圖所示,在正八面體中,是的重心,記,,,則等于( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】易知,
設(shè)中點(diǎn)為,
則,
所以,
故選:D.
5. 已知是直線的方向向量,直線經(jīng)過(guò)點(diǎn),則點(diǎn)到直線的距離為( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】由題意直線的方向向量,,則,
,,所以點(diǎn)到直線的距離為
,
故選:B.
6. 已知圓的方程為,為圓上任意一點(diǎn),則的取值范圍為( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】由圓的方程知:圓心C0,1,半徑,
,的幾何意義是圓上的點(diǎn)與點(diǎn)2,1連線的斜率,
設(shè)過(guò)點(diǎn)2,1的圓的切線方程為:,即,
圓心C0,1到切線的距離,解得:,
,.故選:C.
7. 焦點(diǎn)為的拋物線上有一點(diǎn)(不與原點(diǎn)重合),它在準(zhǔn)線上的投影為,設(shè)直線與拋物線交于,兩點(diǎn),若,則的面積為( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】方法一:F1,0,故,,
過(guò)點(diǎn)作于A點(diǎn),過(guò)點(diǎn)作于B點(diǎn),設(shè)與軸交于點(diǎn),
如圖,由拋物線定義可知,
由∽得,,又,故,
令,則,故,
所以,故,
即為的中點(diǎn),由∽得,
又,得,則,
將代入中,,由圖可知,取正值,
則點(diǎn),
由∽得,,
又,故,則,
將代入中,,由圖可知,取負(fù)值,
即,由對(duì)稱性可知,
所以,
中,令,解得,故,
故⊥軸,
于是所求三角形的面積;
方法二:F1,0,故,,
過(guò)點(diǎn)作于A點(diǎn),過(guò)點(diǎn)作于B點(diǎn),設(shè)與軸交于點(diǎn),
如圖,由拋物線定義可知,
由∽得,,
又,故,
令,則,故,
所以,故,
即為的中點(diǎn),由∽得,
又,得,則,
將代入中,,由圖可知,取正值,
則點(diǎn),
由∽得,,
又,故,則,
將代入中,,由圖可知,取負(fù)值,
即,由對(duì)稱性可知,
所以,
中,令,解得,故,
則,
又,故.
故選:B.
8. 若圓為雙曲線的“伴隨圓”,過(guò)的左焦點(diǎn)與右支上一點(diǎn),作直線交“伴隨圓”于,若,則的離心率為( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】設(shè)雙曲線的右焦點(diǎn)為,連接,
過(guò)作于,則,
因?yàn)?,,所以?br>因?yàn)?,所以,即為線段的中點(diǎn),
因?yàn)闉榈闹悬c(diǎn),所以,
所以,,
設(shè),
則,,,
所以,
在中,由勾股定理可得,
即,解得,
所以,,
在中,由勾股定理得,
即,解得,
所以.
故選:C.
二、多項(xiàng)選擇題:本題共3小題,每小題6分,共18分,在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有多項(xiàng)符合題目的要求,全部選對(duì)的得6分,部分選對(duì)的得部分分,有選錯(cuò)的得0分.
9. 給出下列命題,其中真命題為( )
A. 過(guò)點(diǎn)與坐標(biāo)軸圍成三角形的面積為16的直線有且僅有3條
B. 已知點(diǎn),,則滿足到點(diǎn)距離為2,到點(diǎn)距離為3的直線有且僅有3條
C. 過(guò)點(diǎn)與拋物線僅有1個(gè)公共點(diǎn)的直線有3條
D. 過(guò)雙曲線的右焦點(diǎn)被截得線段長(zhǎng)為5的直線有且僅有3條
【答案】BCD
【解析】對(duì)于A:設(shè)過(guò)點(diǎn)與坐標(biāo)軸相交的直線方程為:,則
,即,又 ,即
當(dāng)時(shí)可得:,解得:或
當(dāng)時(shí)可得:,即,此時(shí),方程也有兩組解,故共有4組解,即過(guò)點(diǎn)與坐標(biāo)軸圍成三角形的面積為16的直線有且僅有4條,A錯(cuò)誤
對(duì)于B:因?yàn)?,以為圓心,分別以2,3為半徑作圓,則圓與圓相外切,
它們的3條公切線即為滿足條件的直線,所以B正確;
對(duì)于C:因?yàn)?,?dāng)時(shí),,所以在拋物線的外部,
顯然過(guò)與拋物線相切的直線有兩條,
過(guò)與軸平行時(shí),與拋物線也只有一個(gè)交點(diǎn),故共有3條直線,所以C正確,
對(duì)于D:
設(shè)雙曲線的右焦點(diǎn)為,過(guò)的直線與雙曲線右支相交于,
當(dāng)直線斜率不存在時(shí),直線的方程為則,
當(dāng)直線斜率存在時(shí),設(shè)直線的方程為
聯(lián)立,
消去,得,
,
由,解得或,
所以
,
所以當(dāng)直線與軸垂直時(shí),的長(zhǎng)最小,即最小值為,
過(guò)雙曲線的右焦點(diǎn)作垂直實(shí)軸的直線,被雙曲線右支截得的弦(通徑)長(zhǎng)為,
又雙曲線的實(shí)軸長(zhǎng),
所以結(jié)合對(duì)稱性可知,被雙曲線左右兩支截得的線段長(zhǎng)為5的直線有2條,共有3條,所以D正確;
故選:BCD
10. 已知正方體的棱長(zhǎng)為2,動(dòng)點(diǎn)滿足,,下列說(shuō)法正確的是( )
A. 當(dāng),,時(shí),的最小值為
B. 當(dāng),,時(shí),三棱錐的體積為3
C. 當(dāng),,時(shí),經(jīng)過(guò),,三點(diǎn)截正方體所得截面面積的取值范圍是
D. 當(dāng),且時(shí),則的軌跡總長(zhǎng)度為
【答案】AD
【解析】對(duì)于A,因?yàn)?,,,即,故點(diǎn)在上,
將平面與平面沿著展開(kāi)到同一平面內(nèi),如圖:
連接交于,此時(shí),,三點(diǎn)共線,取到最小值即,
即,A正確;
對(duì)于B,由于,時(shí),則為的中點(diǎn),
以為空間直角坐標(biāo)原點(diǎn),以,,分別為,,軸建系,如圖
則,
所以,
所以,
是平面的一個(gè)法向量,,
則點(diǎn)到平面的距離為,
所以,B錯(cuò)誤;
對(duì)于C,當(dāng)時(shí),點(diǎn)與點(diǎn)重合,
此時(shí)經(jīng)過(guò)三點(diǎn)截正方體所得截面是矩形,
其面積;
當(dāng)時(shí),點(diǎn)與點(diǎn)重合,
經(jīng)過(guò)三點(diǎn)截正方體所得截面是三角形,
其面積,
當(dāng)時(shí),設(shè)經(jīng)過(guò)三點(diǎn)截正方體所得截面是梯形,
梯形的面積隨的增大而減小,故截面面積的取值范圍是,C錯(cuò)誤;
對(duì)于D,當(dāng)時(shí),可得四點(diǎn)共面,
所以點(diǎn)的軌跡在內(nèi)(包括邊界),
由選項(xiàng)B知,,是平面的一個(gè)法向量,
設(shè)點(diǎn)在平面的內(nèi)的投影為,
因?yàn)?,所以為的中心?br>所以點(diǎn)到平面的距離為,
若,則,
即點(diǎn)落在以為圓心,為半徑的圓上(如上右圖),
點(diǎn)到三邊的距離為,
此時(shí),點(diǎn)軌跡是以為圓心,為半徑的圓的一部分,
其軌跡長(zhǎng)度為,即D正確;
故選:AD.
11. 過(guò)拋物線上一點(diǎn)作斜率分別為,的兩條直線,與分別交于兩點(diǎn)(異于點(diǎn)),則( )
A. 過(guò)點(diǎn)與相切的直線方程為
B. 若點(diǎn),關(guān)于軸對(duì)稱,則為定值
C. 若,則直線經(jīng)過(guò)定點(diǎn)
D. 分別以,,為切點(diǎn)作拋物線的三條切線,,,若,兩點(diǎn)的橫坐標(biāo)相等,則
【答案】ABD
【解析】因?yàn)辄c(diǎn)在拋物線上,所以,所以,
所以拋物線的方程為.
對(duì)于A,設(shè)過(guò)點(diǎn)的切線方程為,
聯(lián)立,得,
所以,所以,
所以切線方程為,故A正確;
對(duì)于B,由題意設(shè),,則
,
又因?yàn)椋?br>于為定值,故B正確;
對(duì)于C,設(shè),,由題意可知,直線斜率存在且不為0,
故可設(shè)直線的方程為,
聯(lián)立,得,所以,,,
所以,,
所以,
所以,所以直線的方程為,
所以直線恒過(guò)定點(diǎn),故C錯(cuò)誤;
對(duì)于D,設(shè),,以為切點(diǎn)的切線方程為,
則,
令,得,
所以切線方程為,
同理可得以為切點(diǎn)的切線方程為:,
以為切點(diǎn)的切線方程為,
聯(lián)立與的方程可得,
即點(diǎn)的橫坐標(biāo)為,由題意,
則切線的斜率,
又直線的斜率,即,
所以,故D正確.
故選:A B D.
三、填空題:本題共3小題,每小題5分,共15分.
12. 拋物線的焦點(diǎn)坐標(biāo)是______.
【答案】
【解析】由題意知化簡(jiǎn)為,所以焦點(diǎn)坐標(biāo)為.
故答案為:
13. 蓄有水的圓柱體茶杯,適當(dāng)傾斜能得到橢圓形水面,當(dāng)橢圓形水面與圓柱底面所成的二面角為30°時(shí),則水面橢圓的離心率為_(kāi)____________.
【答案】
【解析】設(shè)圓柱形杯子的底面半徑為,畫(huà)示意圖如圖所示:
則是橢圓的長(zhǎng)半軸長(zhǎng),等于橢圓的短半軸長(zhǎng),則,
又,則
故答案為:.
14. 如圖,在正方體中,,分別為棱和上的點(diǎn),則與所成角的余弦值范圍為_(kāi)____________.
【答案】
【解析】以為空間直角坐標(biāo)原點(diǎn),分別以為,,軸建系如圖,
設(shè),,
設(shè),則,
①當(dāng)或時(shí),;
②當(dāng)且時(shí),令,(當(dāng)且僅當(dāng)取等號(hào)),令,函數(shù)在為增函數(shù),故.故,所以.
綜上:.
故答案為:.
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. 已知圓的圓心在直線上,且經(jīng)過(guò),兩點(diǎn).過(guò)定點(diǎn)的動(dòng)直線與圓交于,兩點(diǎn),為坐標(biāo)原點(diǎn).
(1)求圓的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)求的最大值.
解:(1)中點(diǎn)坐標(biāo)為,,
故中垂線為,即,
與聯(lián)立,解得圓心點(diǎn)坐標(biāo)為,
圓的半徑,故圓
(2)法一:設(shè)中點(diǎn)坐標(biāo)為,,故點(diǎn)在為直徑的圓上,
設(shè)中點(diǎn),,,則
,所以,
以為直徑的圓的方程:,
故,
當(dāng)且僅當(dāng)三點(diǎn)共線時(shí)取等號(hào),故.
法二:①當(dāng)直線的斜率不存在時(shí),中點(diǎn)坐標(biāo),
;
②當(dāng)直線斜率存在時(shí),設(shè)直線:代入整理得:
,
設(shè),則,,
,
,
因?yàn)榍蟮淖畲笾?,可令,代入上式可得?br>,
當(dāng)且僅當(dāng),即時(shí)取等號(hào).
易求,故.
16. 已知雙曲線C:x2a2-y2b2=1a>0,b>0的離心率,左、右焦點(diǎn)分別為,,為雙曲線右支上一點(diǎn),與軸交于點(diǎn),且,.
(1)求雙曲線方程;
(2)過(guò)右焦點(diǎn)且傾斜角為的直線交雙曲線于,兩點(diǎn),若的中點(diǎn)為,為坐標(biāo)原點(diǎn),直線交直線于點(diǎn),求的最小值.
解:(1)由題意結(jié)合雙曲線的對(duì)稱性可知,得,即軸,把
代入方程,可得,
又,
即,又,解得,,
雙曲線的方程為:.
(2)設(shè)直線的方程為:,聯(lián)立方程,
化簡(jiǎn)得,
設(shè),則,,結(jié)合直線的方程得,
即中點(diǎn)坐標(biāo)為.
于是,(傾斜角,或)
當(dāng)或時(shí),,直線方程為:,令得,此時(shí),
于是,令,
則,
由知,當(dāng)時(shí),,
故的最小值為.
17. 如圖,在四棱錐中,底面為正方形,平面底面,是邊長(zhǎng)為6的正三角形,,分別是線段和上的點(diǎn),.
(1)試確定點(diǎn)的位置,使得平面,并證明;
(2)若直線與平面所成角的正切值為,求平面與平面夾角的余弦值.
解:(1)取為三等分點(diǎn),且,過(guò)作,
則,所以為平行四邊形,所以,
又,,
所以平面.
(2)由題意平面底面,平面底面,,
平面,所以,所以直線與平面所成角的平面角為,在中,由,得.
設(shè)中點(diǎn)為,設(shè)中點(diǎn)為,分別以,,為,,軸建立空間直角坐標(biāo)系,
則, ,
設(shè)平面的一個(gè)法向量為m=x,y,z,
由,取,可得,
易求平面法向量,設(shè)平面與平面夾角為,
則,
故平面與平面夾角的余弦值為 .
18. 如圖,已知橢圓與橢圓有相同的離心率,在上,過(guò)點(diǎn)的兩條不重合的直線,與橢圓相交于,兩點(diǎn),與橢圓相交于,和,四點(diǎn).
(1)求橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)求證:;
(3)設(shè)直線,的傾斜角互補(bǔ),求證:.
解:(1)橢圓的離心率,令橢圓的半焦距為c,
則,橢圓,又點(diǎn)在上,
于是,
解得,
所以橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程.
(2)若斜率不存在或?yàn)?,由對(duì)稱性知:;
若斜率存在且不為0,設(shè)中點(diǎn)為,,
則,,兩式相減得,
,直線的斜率分別為,于是,
設(shè)中點(diǎn)為,直線的斜率為,同理,
則,
而點(diǎn)與都在直線,則有點(diǎn)與重合,
即,
所以.
(3)由(2)知,,
同理,
依題意,直線斜率存在,設(shè)直線,
由
消去得,
設(shè),
則,,
,
由直線的傾斜角互補(bǔ),則的斜率為,同理,
因此,所以.
19. 設(shè)和是空間中的兩個(gè)不同點(diǎn),則,,三點(diǎn)共線的充要條件是存在實(shí)數(shù),使得,并且每個(gè)實(shí)數(shù)唯一對(duì)應(yīng)直線上的點(diǎn).仿照上面定義,設(shè),,是共線的三個(gè)不同點(diǎn),定義點(diǎn)關(guān)于,的分比為.
(1)設(shè),為空間中任意取定的一點(diǎn),求證:;
(2)若,,,是共線的四個(gè)不同點(diǎn),滿足,求的值;
(3)如圖,設(shè),和分別是的邊,和上的點(diǎn),若三條直線,和交于一點(diǎn),求證:.
解:(1)由題意得,故,
,故;
(2)設(shè),則,因?yàn)槭枪簿€的三個(gè)不同點(diǎn),故,
所以,,
,即,
,故,因?yàn)槭枪簿€的三個(gè)不同點(diǎn),故
所以,,,
故.
(3)設(shè),
因?yàn)楹腿c(diǎn)共線,,參照(1)證明可得:
①,
又因?yàn)槿c(diǎn)共線,所以存在,使得,代入①式可得:
②,
同理,利用,可以找到實(shí)數(shù)和,使得
③,
④,
聯(lián)立②③消去,聯(lián)立②④消去,可得:
,,
又因,和中任意兩個(gè)向量互不共線,
故有,
由得,由得,
又,故,即,
所以.得證.
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