
一.選擇題(共8小題,滿分40分,每小題5分)
1.(5分)(2023秋·高二課時(shí)練習(xí))給出下列命題:
①零向量沒有方向;
②若兩個(gè)空間向量相等,則它們的起點(diǎn)相同,終點(diǎn)也相同;
③若空間向量滿足,則;
④若空間向量滿足,則;
⑤空間中任意兩個(gè)單位向量必相等.
其中正確命題的個(gè)數(shù)為( )
A.4B.3
C.2D.1
【解題思路】根據(jù)空間向量的有關(guān)定義判斷可得答案.
【解答過(guò)程】零向量的方向是任意的,但并不是沒有方向,故①錯(cuò)誤;
當(dāng)兩個(gè)空間向量的起點(diǎn)相同,終點(diǎn)也相同時(shí),這兩個(gè)向量必相等.但兩個(gè)向量相等,起點(diǎn)和終點(diǎn)不一定相同,故②錯(cuò)誤;
根據(jù)相等向量的定義,要保證兩個(gè)向量相等,不僅模要相等,而且方向也要相同,但③中向量與的方向不一定相同,故③錯(cuò)誤;
命題④顯然正確;
對(duì)于命題⑤,空間中任意兩個(gè)單位向量的模均為1,但方向不一定相同,故不一定相等,故⑤錯(cuò)誤.
故選:D.
2.(5分)(2023秋·高一單元測(cè)試)在正四面體中,過(guò)點(diǎn)作平面的垂線,垂足為點(diǎn),點(diǎn)滿足,則( )
A.B.
C.D.
【解題思路】根據(jù)已知條件,結(jié)合空間向量的線性運(yùn)算,即可求解.
【解答過(guò)程】由題知,在正四面體中,
因?yàn)槠矫妫?br>所以是的中心,
連接,則,
所以
.
故選:B.
3.(5分)(2023春·上海徐匯·高二??计谀┮阎?,則方程所表示的曲線為,則以下命題中正確的是( )
A.當(dāng)曲線表示雙曲線時(shí),的取值范圍是
B.當(dāng)時(shí),曲線表示一條直線
C.當(dāng)時(shí),曲線表示焦點(diǎn)在軸上的橢圓
D.存在,使得曲線為等軸雙曲線
【解題思路】根據(jù)直線、橢圓以及雙曲線方程的特征逐項(xiàng)分析判斷.
【解答過(guò)程】對(duì)于選項(xiàng)A:曲線表示雙曲線時(shí),則,解得或,
所以的取值范圍是,故A錯(cuò)誤;
對(duì)于選項(xiàng)B:當(dāng)時(shí),則,解得,
所以曲線表示兩條直線,故B錯(cuò)誤;
對(duì)于選項(xiàng)C:當(dāng)時(shí),則,
即,可得,
曲線:表示焦點(diǎn)在軸上的橢圓,故C正確;
對(duì)于選項(xiàng)D:若曲線為等軸雙曲線,且方程可整理為,
可得,則,無(wú)解,
所以不存在,使得曲線為等軸雙曲線,故D錯(cuò)誤;
故選:C.
4.(5分)(2023春·廣西南寧·高二校聯(lián)考開學(xué)考試)直線過(guò)點(diǎn)且與直線垂直,則的方程是( )
A.B.
C.D.
【解題思路】求出直線的斜率,然后利用點(diǎn)斜式可寫出直線的方程,化為一般式可得出答案.
【解答過(guò)程】直線的斜率為,則直線的斜率為,
因此,直線的方程為,即.
故選:C.
5.(5分)(2023春·江西九江·高二??计谥校┰O(shè)直線被圓:所截得弦的中點(diǎn)為,則直線的方程為( )
A. B.
C. D.
【解題思路】求出圓心坐標(biāo),根據(jù)圓的性質(zhì)得到,利用垂直求出直線的斜率,再根據(jù)點(diǎn)斜式可得結(jié)果.
【解答過(guò)程】圓的圓心為,
設(shè)直線的斜率為,
由已知直線與垂直,又,
所以,解得:,
所以的方程為,即.
故選:D.
6.(5分)(2023·河南新鄉(xiāng)·??寄M預(yù)測(cè))已知橢圓的左頂點(diǎn)為,點(diǎn)是橢圓上關(guān)于軸對(duì)稱的兩點(diǎn).若直線的斜率之積為,則的離心率為( )
A.B.C.D.
【解題思路】設(shè),則,得到,由橢圓的方程,得到,結(jié)合,即可求解.
【解答過(guò)程】由題意,橢圓的左頂點(diǎn)為,
因?yàn)辄c(diǎn)是橢圓上關(guān)于軸對(duì)稱的兩點(diǎn),可設(shè),則,
所以,可得,
又因?yàn)椋矗?br>代入可得,所以離心率為.
故選:D.
7.(5分)(2023·吉林通化·??寄M預(yù)測(cè))直三棱柱如圖所示,為棱的中點(diǎn),三棱柱的各頂點(diǎn)在同一球面上,且球的表面積為,則異面直線和所成的角的余弦值為( )
A.B.C.D.
【解題思路】先根據(jù)已知條件求出側(cè)棱長(zhǎng),然后建立空間直角坐標(biāo)系,求出直線和的方向向量,從而可求解.
【解答過(guò)程】因?yàn)樵谥比庵校郧蛐牡降酌娴木嚯x,
又因?yàn)椋?,所以,所以底面外接圓半徑,
又因?yàn)榍虻谋砻娣e為,所以,
而,所以,
以為原點(diǎn),為軸,為軸,為軸建立空間直角坐標(biāo)系,則
,,,,
,
,
設(shè)直線和所成的角為,則
.
故選:A.
8.(5分)(2023秋·廣西河池·高二統(tǒng)考期末)拋物線有如下光學(xué)性質(zhì):過(guò)焦點(diǎn)的光線經(jīng)拋物線反射后得到的光線平行于拋物線的對(duì)稱軸;反之,平行于拋物線對(duì)稱軸的入射光線經(jīng)拋物線反射后必過(guò)拋物線的焦點(diǎn).已知拋物線的焦點(diǎn)為,一條平行于軸的光線從點(diǎn)射出,經(jīng)過(guò)拋物線上的點(diǎn)反射后,再經(jīng)拋物線上的另一點(diǎn)射出,則的面積為( )
A.4B.C.D.
【解題思路】由題意求出點(diǎn)坐標(biāo),根據(jù)直線過(guò)焦點(diǎn)的直線,聯(lián)立拋物線方程求出點(diǎn)的橫坐標(biāo),根據(jù)拋物線的焦點(diǎn)弦的弦長(zhǎng)公式求解即可.
【解答過(guò)程】因?yàn)椋?,所以?br>所以,又,所以4),
即,又,
所以,解得或,所以,
又因?yàn)椋?br>點(diǎn)到直線的距離,
所以的面積.
故選:.
二.多選題(共4小題,滿分20分,每小題5分)
9.(5分)(2023秋·高一單元測(cè)試)已知向量,,則下列結(jié)論正確的是( )
A.若,則B.若,則
C.的最小值為2D.的最大值為4
【解題思路】根據(jù)空間向量共線定理即可判斷A;根據(jù)空間向量垂直的坐標(biāo)表示即可判斷B;根據(jù)向量的模的坐標(biāo)表示結(jié)合二次函數(shù)的性質(zhì)即可判斷CD.
【解答過(guò)程】對(duì)于A,若,且,,
則存在唯一實(shí)數(shù)使得,即,
則,解得,故A正確;
對(duì)于B,若,則,
即,解得,故B正確;
,
故當(dāng)時(shí),取得最小值,無(wú)最大值,故C正確,D錯(cuò)誤.
故選:ABC.
10.(5分)(2023秋·高一單元測(cè)試)點(diǎn)在圓:上,點(diǎn)在圓:上,則( )
A.的最小值為
B.的最大值為
C.兩個(gè)圓心所在的直線斜率為
D.兩個(gè)圓公共弦所在直線的方程為
【解題思路】根據(jù)圓心距結(jié)合兩圓半徑可判斷兩圓的位置關(guān)系,故可判斷D的正誤,求出的最值后可判斷AB的正誤,利用公式可求連心線的斜率,故可判斷C的正誤.
【解答過(guò)程】根據(jù)題意,圓:,其圓心,半徑,
圓:,即,其圓心,半徑,
則圓心距,兩圓外離,不存在公共弦,故D不正確;
的最小值為,最大值為,
故A正確,B不正確;
對(duì)于C,圓心,圓心,
則兩個(gè)圓心所在直線斜率,故C正確,
故選:AC.
11.(5分)(2023春·河南許昌·高二統(tǒng)考期末)橢圓的左、右焦點(diǎn)分別為、,為坐標(biāo)原點(diǎn),以下說(shuō)法正確的是( )
A.橢圓的離心率為
B.過(guò)點(diǎn)的直線與橢圓交于、兩點(diǎn),則的周長(zhǎng)為
C.橢圓上存在點(diǎn),使得的面積為
D.為橢圓上一點(diǎn),為圓上一點(diǎn),則的最大值為
【解題思路】求出橢圓的離心率,可判斷A選項(xiàng);利用橢圓的定義可判斷B選項(xiàng);求出的取值范圍,可判斷C選項(xiàng);利用平面內(nèi)兩點(diǎn)間的距離公式結(jié)合圓的幾何性質(zhì)可判斷D選項(xiàng).
【解答過(guò)程】在橢圓中,,,則,
對(duì)于A選項(xiàng),橢圓的離心率為,A錯(cuò);
對(duì)于B選項(xiàng),的周長(zhǎng)為,B錯(cuò);
對(duì)于C選項(xiàng),當(dāng)點(diǎn)為橢圓短軸的端點(diǎn)時(shí),的面積取最大值,且最大值為,
所以,,故橢圓上不存在點(diǎn),使得的面積為,B錯(cuò);
對(duì)于D選項(xiàng),圓的圓心為坐標(biāo)原點(diǎn),該圓的半徑為,
設(shè)點(diǎn),則,則,
當(dāng)且僅當(dāng)時(shí),等號(hào)成立,
所以,,
當(dāng)且僅當(dāng)、、三點(diǎn)共線,且為線段上的點(diǎn),以及點(diǎn)為橢圓的長(zhǎng)軸端點(diǎn)時(shí),
取最大值,D對(duì).
故選:BD.
12.(5分)(2023·全國(guó)·高二專題練習(xí))布達(dá)佩斯的伊帕姆維澤蒂博物館收藏的達(dá)·芬奇方磚在正六邊形上畫了具有視覺效果的正方體圖案,如圖1,把三片這樣的達(dá)·芬奇方磚拼成圖2的組合,這個(gè)組合再轉(zhuǎn)換成圖3所示的空間幾何體.若圖3中每個(gè)正方體的棱長(zhǎng)為1,則下列結(jié)論正確的是( )
A.點(diǎn)到直線的距離是
B.
C.平面與平面的夾角余弦值為
D.異面直線與所成角的正切值為
【解題思路】通過(guò)空間向量的基底運(yùn)算可得B的正誤,利用空間向量的坐標(biāo)運(yùn)算可得A、C、D的正誤.
【解答過(guò)程】依題意,所以選項(xiàng)B正確;
如圖,以為坐標(biāo)原點(diǎn),所在直線分別為軸,建立空間直角坐標(biāo)系,
則,,,,,
,,,,
對(duì)于A:,,設(shè),
則點(diǎn)到直線CQ的距離,所以A錯(cuò)誤;
對(duì)于B: ,;
設(shè)平面的法向量的一個(gè)法向量為,則,
令可得為,
設(shè)平面的法向量為,則,則
所以,即平面與平面的夾角余弦值為,所以C正確;
對(duì)于D,因?yàn)椋?br>所以,所以,
所以異面直線與所成角的正切值為,所以D正確.
故選:BCD.
三.填空題(共4小題,滿分20分,每小題5分)
13.(5分)(2023·湖南長(zhǎng)沙·周南中學(xué)??级#┤魣A上有四個(gè)點(diǎn)到直線的距離為,則實(shí)數(shù)a的取值范圍是 .
【解題思路】由題意得,圓心到直線的距離,列式求解即可.
【解答過(guò)程】圓的圓心為,半徑為,
因?yàn)閳A上有四個(gè)點(diǎn)到直線的距離為,
所以圓心到直線的距離,
所以,解得.
故答案為:.
14.(5分)(2023春·上海奉賢·高二校考階段練習(xí))已知兩點(diǎn),,直線過(guò)點(diǎn)且與線段相交,則直線斜率的取值范圍是 .
【解題思路】數(shù)形結(jié)合法,討論直線過(guò)A、B時(shí)對(duì)應(yīng)的斜率,進(jìn)而判斷率的范圍.
【解答過(guò)程】如下圖示,
當(dāng)直線過(guò)A時(shí),,
當(dāng)直線過(guò)B時(shí),,
由圖知:.
故答案為:.
15.(5分)(2023春·四川涼山·高二校聯(lián)考期末)已知雙曲線,(,)的左、右焦點(diǎn)分別為,,過(guò)點(diǎn)作一條斜率為的直線與雙曲線在第一象限交于點(diǎn)M,且,則雙曲線C的離心率為 .
【解題思路】由雙曲線的焦半徑公式結(jié)合幾何圖形的性質(zhì)計(jì)算即可.
【解答過(guò)程】
如圖所示,設(shè),則,
所以,
又M在第一象限,即,故,
因?yàn)椋^(guò)M作軸于D,,
故,
即,故,
解之得(負(fù)值舍去).
故答案為:.
16.(5分)(2023春·四川成都·高二校聯(lián)考期中)如圖,正方體的棱長(zhǎng)為,若空間中的動(dòng)點(diǎn)滿足,,則下列命題正確的是 ② .(請(qǐng)用正確命題的序號(hào)作答)
①若,則點(diǎn)到平面的距離為;
②若,則二面角的平面角為;
③若,則三棱錐的體積為.
【解題思路】分別以,,所在直線為,,軸建立空間直角坐標(biāo)系,對(duì)于①:直接應(yīng)用點(diǎn)到平面距離的向量公式,即可判斷;對(duì)于②:直接應(yīng)用面面角的向量公式,即可判斷;對(duì)于③:先求出點(diǎn)到平面的距離,即可計(jì)算出,得出判斷.
【解答過(guò)程】對(duì)于①:由空間向量的正交分解及其坐標(biāo)表示可建立如圖空間直角坐標(biāo)系,
所以,,,,,
向量,設(shè)平面的法向量,
由,,
則即,取則,
則點(diǎn)與平面的距離為,故①錯(cuò)誤;
對(duì)于②:設(shè)平面的法向量,
又,,
即,取,則,
易得平面的一個(gè)法向量,
設(shè)二面角的平面角為,
則,
是銳角,
二面角的平面角為,故②正確;
對(duì)于③:,,,,
,則,
設(shè)平面的法向量為,
由,,
則,取則,
則點(diǎn)到平面的距離為,
由得
易知,
則三棱錐,故③錯(cuò)誤;
故答案為:②.
四.解答題(共6小題,滿分70分)
17.(10分)(2023·江蘇·高二假期作業(yè))根據(jù)條件寫出下列直線的斜截式方程:
(1)斜率為2,在y軸上的截距是5;
(2)傾斜角為150°,在y軸上的截距是-2;
(3)傾斜角為60°,與y軸的交點(diǎn)到坐標(biāo)原點(diǎn)的距離為3.
【解題思路】(1)由直線的斜截式可得直線方程;
(2)由已知求得直線的斜率,再由直線的斜截式可得直線方程.
(3)由已知求得直線的斜率和直線在y軸上的截距,再由直線的斜截式求得直線的方程.
【解答過(guò)程】(1)由直線方程的斜截式可知,所求直線的斜截式方程為y=2x+5.
(2)由于直線的傾斜角為150°,所以斜率k=tan 150°=-,
故所求直線的斜截式方程為y=-x-2.
(3)因?yàn)橹本€的傾斜角為60°,所以斜率k=tan 60°=.
因?yàn)橹本€與y軸的交點(diǎn)到坐標(biāo)原點(diǎn)的距離為3,
所以直線在y軸上的截距b=3或b=-3,
故所求直線的斜截式方程為y=x+3或y=x-3.
18.(12分)(2023春·四川成都·高二校聯(lián)考期中)如圖,在平行六面體中,E,F(xiàn)分別為棱,CD的中點(diǎn),記,,,滿足,,,.
(1)用,,表示;
(2)計(jì)算.
【解題思路】(1)根據(jù)空間向量對(duì)應(yīng)線段的位置關(guān)系,用表示出;
(2)應(yīng)用向量數(shù)量積的運(yùn)算律得 ,結(jié)合已知即可求數(shù)量積.
【解答過(guò)程】(1) ;
(2)
.
19.(12分)(2023秋·高一單元測(cè)試)在平面直角坐標(biāo)系中,已知圓的圓心在直線上,且圓與直線相切于點(diǎn).
(1)求圓的方程;
(2)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線被圓截得的弦長(zhǎng)為,求直線的方程.
【解題思路】(1)求出過(guò)點(diǎn)且與直線垂直的直線方程,與聯(lián)立求出圓心,根據(jù)兩點(diǎn)間的距離求出半徑,即可得圓的方程;
(2)分類討論,利用點(diǎn)到直線的距離公式,結(jié)合過(guò)原點(diǎn)的直線被圓截得的弦長(zhǎng)為,求直線的方程.
【解答過(guò)程】(1)過(guò)點(diǎn)且與直線垂直的直線方程為,
聯(lián)立,解得,所以,
所以圓的半徑為,
所以圓的方程為.
(2)由(1)可知圓的方程為,
因?yàn)橹本€被圓截得的弦長(zhǎng)為,
所以到直線的距離為,
若直線的斜率不存在,則方程為,此時(shí)圓心到直線的距離為,不符合題意;
若直線的斜率存在,設(shè)方程為,
則,即,解得或,
所以直線的方程為或.
20.(12分)(2023春·陜西西安·高二統(tǒng)考期末)已知橢圓的左,右焦點(diǎn)分別為,,垂直于x軸的直線與該橢圓交于P,Q兩點(diǎn),且.
(1)求該橢圓的長(zhǎng)軸長(zhǎng)、短軸長(zhǎng)、焦點(diǎn)坐標(biāo)、離心率;
(2)求的面積及弦長(zhǎng)的值.
【解題思路】(1)由橢圓的方程可得答案;
(2)由、橢圓定義、三角形的面積公式計(jì)算可得答案.
【解答過(guò)程】(1)由橢圓的方程,可得,,
∴該橢圓的長(zhǎng)軸長(zhǎng)為10,短軸長(zhǎng)為6,焦點(diǎn)坐標(biāo)為,離心率;
(2)∵,
∴,
即,
∴,即.
∴的面積為,
設(shè)點(diǎn),則的面積為,可得,
∴.
21.(12分)(2023春·廣東湛江·高一??茧A段練習(xí))如圖所示,在三棱錐中,已知平面ABC,平面平面,點(diǎn)D為線段上一點(diǎn),且,
(1)證明:平面;
(2)若,,且三棱錐的體積為18,求二面角的正切值.
【解題思路】(1)過(guò)點(diǎn)作于點(diǎn),由面面垂直、線面垂直的性質(zhì)定理可得,,再由線面垂直的判定定理可得答案;
(2)由體積求出,以為原點(diǎn),分別以為軸、軸正方向,建立空間直角坐標(biāo)系,求出平面、平面的一個(gè)法向量,由二面角的向量求法可得答案.
【解答過(guò)程】(1)證明:過(guò)點(diǎn)作于點(diǎn),如圖所示,
因?yàn)槠矫嫫矫?,且平面平面,平面?br>所以平面,又平面,所以,
又平面,平面,則,
又因?yàn)?,,平面?br>所以平面;
(2)由(1)知平面,平面,得,
又,,,
所以,解得,
以為原點(diǎn),分別以為軸、軸正方向,建立如圖所示空間直角坐標(biāo)系,
則,,,,
又因?yàn)?,所以?br>則有,,
設(shè)是平面的一個(gè)法向量,
則,令,則,,
所以可取,
設(shè)是平面的一個(gè)法向量,
則,令,則,,,所以可取,
則,所以二面角的余弦值為,
可得二面角的正切值為.
22.(12分)(2023春·貴州遵義·高二統(tǒng)考期中)已知雙曲線:的左、右頂點(diǎn)分別為,,且頂點(diǎn)到漸近線的距離為,點(diǎn)是雙曲線右支上一動(dòng)點(diǎn)(不與重合),且滿足,的斜率之積為.
(1)求雙曲線的方程.
(2)過(guò)點(diǎn)的直線與雙曲線交于軸上方的,兩點(diǎn),若是線段的中點(diǎn),是線段上一點(diǎn),且,為坐標(biāo)原點(diǎn),試判斷直線,的斜率之積是否為定值.若為定值,求出該定值;若不是,請(qǐng)說(shuō)明理由.
【解題思路】(1)由頂點(diǎn)到漸近線的距離為,得,設(shè),則,從而得到,解得,,,即可得出答案.
(2)設(shè)直線的方程為,,,聯(lián)立雙曲線方程,結(jié)合韋達(dá)定理可得,,進(jìn)而可得點(diǎn)坐標(biāo),則,進(jìn)而可得點(diǎn)的坐標(biāo),即可得出答案.
【解答過(guò)程】(1)雙曲線的漸近線方程為,即,
因?yàn)轫旤c(diǎn)到漸近線的距離為,
所以,
設(shè) ,,,則,
所以,
因?yàn)辄c(diǎn)在雙曲線上,所以,所以,
所以,
又
所以,,,
所以雙曲線的方程為.
(2)設(shè)直線的方程為,,,
聯(lián)立,得,
則,
所以,,
因?yàn)橹本€與雙曲線交于軸上方的,兩點(diǎn),
所以,即,解得,
所以,,即,
所以,
又,所以,
所以,
所以,所以,所以,
所以,即直線,的斜率之積為定值.
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這是一份(暑期班)高二數(shù)學(xué)(人教A版選擇性必修第一冊(cè))暑假講義第07講 直線的方程(一)(2份,原卷版+解析版),文件包含暑期班高二數(shù)學(xué)人教A版選擇性必修第一冊(cè)暑假講義第07講直線的方程一直線方程的幾種形式原卷版doc、暑期班高二數(shù)學(xué)人教A版選擇性必修第一冊(cè)暑假講義第07講直線的方程一直線方程的幾種形式解析版doc等2份試卷配套教學(xué)資源,其中試卷共42頁(yè), 歡迎下載使用。
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