云浮市2014-2015高二数学第一学期期末试题(理科有解析)
一、选择题:本大题共有8个小题,每小题5分,共40分,在每小题给出的四个选项中,只有一个是符合要求的。
1.(5分)命题“若x>2,则x2﹣3x+2>0”的逆否命题是()
A. 若x2﹣3x+2<0,则x≥2 B. 若x≤2,则x2﹣3x+2≤0
C. 若x2﹣3x+2≤0,则x≥2 D. 若x2﹣3x+2≤0,则x≤2
2.(5分)已知直线ax+y+2=0的倾斜角为,则a等于()
A. 1 B. ﹣1 C. D. ﹣2
3.(5分)已知椭圆+=1(b>0)的一个焦点为(2,0),则椭圆的短轴长为()
A. 2 B. 4 C. 6 D. 4
4.(5分)已知向量,则与的夹角为()
A. 0° B. 45° C. 90° D. 180°
5.(5分)直线l过圆x2+y2﹣2x+4y﹣4=0的圆心,且在y轴上的截距等于圆的半径,则直线l的方程为()
A. 5x+y﹣3=0 B. 5x﹣y﹣3=0 C. 4x+y﹣3=0 D. 3x+2y﹣6=0
6.(5分)已知直线a,平面α,β,且a⊂α,则“a⊥β”是“α⊥β”的()
A. 充要条件 B. 充分不必要条件
C. 必要不充分条件 D. 既不充分也不必要条件
7.(5分)某几何体的三视图(单位:cm)如图所示,则该几何体的体积是()
A. 90cm3 B. 95.5cm3 C. 102cm3 D. 104cm3
8.(5分)过抛物线y2=2px(p>0)的焦点作倾斜角为30°的直线l与抛物线交于P、Q两点,分别过P、Q两点作PP1,QQ1垂直于抛物线的准线于P1、Q1,若|PQ|=2,则四边形PP1Q1Q的面积是()
A. B. 2 C. 3 D. 1
- 15 -
二、填空题:本大题共有6个小题,每小题5分,共30分
9.(5分)命题“∃x∈Z,x2+2x+m≤0”的否定是.
10.(5分)已知双曲线x2﹣=1(b>0)的离心率为,则b=.
11.(5分)已知球O的表面积是其半径的6π倍,则该球的体积为.
12.(5分)已知抛物线y2=2px(p>0)的准线与直线x+y﹣3=0以及x轴围成三角形面积为8,则p=.
13.(5分)已知圆C:x2+y2﹣4x+m=0与圆(x﹣3)2+(y+2)2=4外切,点是圆C一动点,则点P到直线mx﹣4y+4=0的距离的最大值为.
14.(5分)如图,在棱长为1的正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,M、N分别是A1B1和BB1的中点,那么直线AM和CN所成角的余弦值为.
三、解答题:本大题共有6个小题,共80分,解答须写出文字说明,证明过程和演算步骤.
15.(12分)已知直线l:x﹣2y﹣1=0,直线l1过点(﹣1,2).
(1)若l1⊥l,求直线l1与l的交点坐标;
(2)若l1∥l,求直线l1的方程.
16.(13分)设条件p:x2﹣6x+8≤0,条件q:(x﹣a)(x﹣a﹣1)≤0,若p是q的必要不充分条件,求实数a的取值范围.
17.(13分)如图,在直三棱柱ABC﹣A1B1C1中,AB=AC=5,BB1=BC=6,D,E分别是AA1和B1C的中点
(1)求证:DE∥平面ABC;
(2)求三棱锥E﹣BCD的体积.
- 15 -
18.(14分)已知圆C:x2+y2+Dx+Ey+3=0,圆C关于直线x+y﹣1=0对称,圆心在第二象限,半径为
(Ⅰ)求圆C的方程;
(Ⅱ)已知不过原点的直线l与圆C相切,且在x轴、y轴上的截距相等,求直线l的方程.
19.(14分)在如图所示的几何体中,AE⊥平面ABC,CD∥AE,F是BE的中点,AC=BC=1,∠ACB=90°,AE=2CD=2.
(Ⅰ)证明DF⊥平面ABE;
(Ⅱ)求二面角A﹣BD﹣E的余弦值.
20.(14分)在直角坐标平面内,已知点A(2,0),B(﹣2,0),P是平面内一动点,直线PA、PB斜率之积为﹣.
(Ⅰ)求动点P的轨迹C的方程;
(Ⅱ)过点(,0)作直线l与轨迹C交于E、F两点,线段EF的中点为M,求直线MA的斜率k的取值范围.
广东省云浮市2014-2015学年高二上学期期末数学试卷(理科)
参考答案与试题解析
一、选择题:本大题共有8个小题,每小题5分,共40分,在每小题给出的四个选项中,只有一个是符合要求的。
- 15 -
1.(5分)命题“若x>2,则x2﹣3x+2>0”的逆否命题是()
A. 若x2﹣3x+2<0,则x≥2 B. 若x≤2,则x2﹣3x+2≤0
C. 若x2﹣3x+2≤0,则x≥2 D. 若x2﹣3x+2≤0,则x≤2
考点: 四种命题.
专题: 简易逻辑.
分析: 根据逆否命题的定义写出命题的逆否命题即可.
解答: 解:命题“若x>2,则x2﹣3x+2>0”的逆否命题是:
若x2﹣3x+2≤0,则x≤2,
故选:D.
点评: 本题考查了四种命题之间的关系,是一道基础题.
2.(5分)已知直线ax+y+2=0的倾斜角为,则a等于()
A. 1 B. ﹣1 C. D. ﹣2
考点: 直线的倾斜角.
专题: 直线与圆.
分析: 利用直线的斜率与倾斜角的关系即可得出.
解答: 解:∵直线ax+y+2=0的倾斜角为,
∴﹣a=,
∴a=1.
点评: 本题考查了直线的斜率与倾斜角的关系,属于基础题.
3.(5分)已知椭圆+=1(b>0)的一个焦点为(2,0),则椭圆的短轴长为()
A. 2 B. 4 C. 6 D. 4
考点: 椭圆的简单性质.
专题: 计算题;圆锥曲线的定义、性质与方程.
分析: 利用椭圆+=1(b>0)的一个焦点为(2,0),可得8﹣b2=4,求出b,即可求出椭圆的短轴长.
解答: 解:因为椭圆+=1(b>0)的一个焦点为(2,0),
所以8﹣b2=4,
所以b=2,
所以2b=4,
故选:B.
- 15 -
点评: 本题考查椭圆的方程与性质,考查学生的计算能力,比较基础.
4.(5分)已知向量,则与的夹角为()
A. 0° B. 45° C. 90° D. 180°
考点: 数量积表示两个向量的夹角.
专题: 计算题.
分析: 设则与的夹角为θ由向量夹角的定义可得,0°≤θ≤180°可得θ=90°
解答: 解:设则与的夹角为θ
由向量夹角的定义可得,
∵0°≤θ≤180°
∴θ=90°
故选C
点评: 解决本题的关键需掌握:向量数量积的坐标表示,还要知道向量的夹角的范围,只有数列掌握基础知识,才能在解题时灵活应用.
5.(5分)直线l过圆x2+y2﹣2x+4y﹣4=0的圆心,且在y轴上的截距等于圆的半径,则直线l的方程为()
A. 5x+y﹣3=0 B. 5x﹣y﹣3=0 C. 4x+y﹣3=0 D. 3x+2y﹣6=0
考点: 直线与圆的位置关系.
专题: 直线与圆.
分析: 首先将圆的方程化为标准方程,明确圆心即半径,利用两点式求出直线方程.
解答: 解:由已知得圆的方程为(x﹣1)2+(y+2)2=9,
所以圆心为(1,﹣2),半径为3,
由两点式导弹直线方程为:,
化简得5x+y﹣3=0.
故选A.
点评: 本题考查了直线与圆的位置关系以及两点式求直线方程,属于基础题目.
6.(5分)已知直线a,平面α,β,且a⊂α,则“a⊥β”是“α⊥β”的()
A. 充要条件 B. 充分不必要条件
C. 必要不充分条件 D. 既不充分也不必要条件
考点: 必要条件、充分条件与充要条件的判断.
专题: 空间位置关系与距离;简易逻辑.
- 15 -
分析: 根据线面垂直和面面垂直之间的关系,结合充分条件和必要条件的定义进行判断即可.
解答: 解:由面面垂直的判定定理得,若a⊥β,∵a⊂α,∴α⊥β成立,
反之,若α⊥β,则a与β位置关系不确定,
故“a⊥β”是“α⊥β”的充分不必要条件,
故选:B.
点评: 本题主要考查充分条件和必要条件的判断,根据线面垂直和面面垂直之间的关系是解决本题的关键.
7.(5分)某几何体的三视图(单位:cm)如图所示,则该几何体的体积是()
A. 90cm3 B. 95.5cm3 C. 102cm3 D. 104cm3
考点: 由三视图求面积、体积.
专题: 计算题;空间位置关系与距离.
分析: 原几何体为:一个长宽高分别为6,3,6的长方体砍去一个三棱锥,底面为直角边分别为3,5直角三角形,高为5.利用长方体与三棱锥的体积计算公式就可得出.
解答: 解:由题意,原几何体是一个长宽高分别为6,3,6的长方体砍去一个三棱锥,底面为直角边分别为3,5直角三角形,高为5.
因此该几何体的体积=3×6×6﹣
=108﹣12.5=95.5.
故选:B.
点评: 本题考查了三视图、长方体与三棱锥的体积计算公式,属于基础题.
8.(5分)过抛物线y2=2px(p>0)的焦点作倾斜角为30°的直线l与抛物线交于P、Q两点,分别过P、Q两点作PP1,QQ1垂直于抛物线的准线于P1、Q1,若|PQ|=2,则四边形PP1Q1Q的面积是()
A. B. 2 C. 3 D. 1
考点: 直线与圆锥曲线的关系;抛物线的简单性质.
专题: 数形结合;转化思想;圆锥曲线的定义、性质与方程.
分析: 分析:这是一个抛物线的焦点弦问题,所以要尽可能的利用抛物线的定义、性质结合图象将问题合理转化后求解.
解答: 解:如图所示:由已知得|PP1|+|QQ1|=|PQ|=2,
所以直角梯形PP1QQ1 的面积S==|P1Q1|,
又因为∠QPP1=30°,所以在直角梯形PP1QQ1中,|P1Q1|=|PQ|sin∠QPP1=2sin30°=1.
所求四边形PP1Q1Q的面积为1.
- 15 -
故选D
点评: 抛物线的焦点弦问题常从定义出发,将抛物线上的点到焦点的距离和到准线的距离相互转换,将所求的问题转化为我们所熟知的问题解决;同时要强化解析几何问题做题先画图的思想意识,充分利用数形结合的思想解题.
另外,本题也可以借助于方程的思想求解,即先利用直线与抛物线方程联立消元,利用韦达定理、弦长公式求出p的值,再将所求的面积用P、Q的坐标表示,最后利用韦达定理采用“设而不求”的方法将面积表示并求出来.
二、填空题:本大题共有6个小题,每小题5分,共30分
9.(5分)命题“∃x∈Z,x2+2x+m≤0”的否定是“∀x∈Z,x2+2x+m>0.
考点: 命题的否定.
专题: 简易逻辑.
分析: 根据特称命题的否定是全称命题即可得到结论.
解答: 解:命题为特称命题,
则命题“∃x∈Z,x2+2x+m≤0”的否定是:“∀x∈Z,x2+2x+m>0”
故答案为:∀x∈Z,x2+2x+m>0
点评: 本题主要考查含有量词的命题的否定,比较基础.
10.(5分)已知双曲线x2﹣=1(b>0)的离心率为,则b=3.
考点: 双曲线的简单性质.
专题: 计算题;圆锥曲线的定义、性质与方程.
分析: 由双曲线x2﹣=1(b>0)的离心率,可得a=1,c=,求出b,即可求出b的值.
解答: 解:∵双曲线x2﹣=1(b>0)的离心率为,
∴a=1,c=,
- 15 -
∴b==3,
故答案为:3
点评: 本题主要考查双曲线的简单性质的应用,属于基础题.
11.(5分)已知球O的表面积是其半径的6π倍,则该球的体积为π.
考点: 球的体积和表面积.
专题: 计算题;球.
分析: 设球O的半径为r,由球的表面积公式,解方程求得r,再由球的体积公式,计算即可得到.
解答: 解:设球O的半径为r,
则4πr2=6πr,
解得r=,
则球的体积为V=πr3=π×
=π.
故答案为:π.
点评: 本题考查球的表面积和体积的公式的运用,考查运算能力,属于基础题.
12.(5分)已知抛物线y2=2px(p>0)的准线与直线x+y﹣3=0以及x轴围成三角形面积为8,则p=2.
考点: 抛物线的简单性质.
专题: 圆锥曲线的定义、性质与方程.
分析: 由抛物线方程得到其准线方程,求出直线和准线的交点,直线在x轴上的截距,代入三角形面积公式求得p.
解答: 解:抛物线的准线方程为 x=﹣,
联立,解得y=3+,
在直线x+y﹣3=0中取y=0,得x=3,
∴抛物线y2=2px(p>0)的准线与直线x+y﹣3=0以及x轴围成三角形面积S=,
解得:p=2.
故答案为:2.
点评: 本题考查了抛物线的简单几何性质,考查了三角形面积公式的应用,是基础题.
- 15 -
13.(5分)已知圆C:x2+y2﹣4x+m=0与圆(x﹣3)2+(y+2)2=4外切,点是圆C一动点,则点P到直线mx﹣4y+4=0的距离的最大值为3.
考点: 圆与圆的位置关系及其判定.
专题: 直线与圆.
分析: 根据两圆外切求出m的值,利用直线和圆的位置关系即可得到结论.
解答: 解:圆C的标准方程为(x﹣2)2+y2=4﹣m,
∵两圆相外切,
∴,解得m=3,
∵圆心C(2,0)到3x﹣4y+4=0的距离d=0,
∴点P到直线3x﹣4y+4=0的距离的最大值为2+1=3,
故答案为:3
点评: 本题主要考查点到直线距离的求解,根据圆与圆的位置关系求出m是解决本题的关键.
14.(5分)如图,在棱长为1的正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,M、N分别是A1B1和BB1的中点,那么直线AM和CN所成角的余弦值为.
考点: 异面直线及其所成的角.
专题: 计算题.
分析: 先通过平移将两条异面直线平移到同一个起点B1,得到的锐角或直角就是异面直线所成的角,在三角形中再利用余弦定理求出此角即可.
解答: 解:如图,将AM平移到B1E,NC平移到B1F,则∠EB1F为直线AM与CN所成角
设边长为1,则B1E=B1F=,EF=
∴cos∠EB1F=,
故答案为
- 15 -
点评: 本小题主要考查异面直线所成的角,考查空间想象能力、运算能力和推理论证能力,属于基础题.
三、解答题:本大题共有6个小题,共80分,解答须写出文字说明,证明过程和演算步骤.
15.(12分)已知直线l:x﹣2y﹣1=0,直线l1过点(﹣1,2).
(1)若l1⊥l,求直线l1与l的交点坐标;
(2)若l1∥l,求直线l1的方程.
考点: 直线的一般式方程与直线的垂直关系;直线的一般式方程与直线的平行关系.
专题: 直线与圆.
分析: (1)由l1⊥l,可设直线l1的方程为2x+y+m=0,把点(﹣1,2)代入可得﹣2+2+m=0,解得m,联立直线方程即可得出交点.
(2)由l1∥l,直线l1的方程为x﹣2y+n=0,把点(﹣1,2)代入即可得出.
解答: 解:(1)∵l1⊥l,∴可设直线l1的方程为2x+y+m=0,把点(﹣1,2)代入可得﹣2+2+m=0,解得m=0.∴直线l1的方程为2x+y=0.
联立,解得,∴交点为.
(2)∵l1∥l,∴直线l1的方程为x﹣2y+n=0,
把点(﹣1,2)代入可得﹣1﹣4+n=0,解得n=5.
∴直线l1的方程为x﹣2y+5=0.
点评: 本题考查了相互垂直、平行的直线斜率之间的关系、直线的交点,属于基础题.
16.(13分)设条件p:x2﹣6x+8≤0,条件q:(x﹣a)(x﹣a﹣1)≤0,若p是q的必要不充分条件,求实数a的取值范围.
考点: 必要条件、充分条件与充要条件的判断.
专题: 简易逻辑.
分析: 分别求出关于p,q的x的范围,根据p是q的必要不充分条件,得到不等式,解出即可.
- 15 -
解答: 解:设集合A={x|x2﹣6x+8≤0},B={x|(x﹣a)(x﹣a﹣1)≤0},
则A={x|2≤x≤4},B={x|a≤x≤a+1},
∵p是q的必要不充分条件,∴B⊊A,
∴,解得:2<a<3,
又当a=2或a=3时,B⊊A,
∴a∈.
点评: 本题考查了充分必要条件,考查了集合之间的关系,是一道基础题.
17.(13分)如图,在直三棱柱ABC﹣A1B1C1中,AB=AC=5,BB1=BC=6,D,E分别是AA1和B1C的中点
(1)求证:DE∥平面ABC;
(2)求三棱锥E﹣BCD的体积.
考点: 直线与平面平行的判定;棱柱、棱锥、棱台的体积.
专题: 计算题;证明题.
分析: (1)取BC中点G,连接AG,EG,通过证明四边形EGAD是平行四边形,推出ED∥AG,然后证明DE∥平面ABC.
(2)证明AD∥平面BCE,利用VE﹣BCD=VD﹣BCE=VA﹣BCE=VE﹣ABC,然后求解几何体的体积.
解答: 解:(1)证明:取BC中点G,连接AG,EG,
因为E是B1C的中点,所以EG∥BB1,
且.
由直棱柱知,AA1∥BB1,AA1=BB1,而D是AA1的中点,
所以EG∥AD,EG=AD(4分)
所以四边形EGAD是平行四边形,
所以ED∥AG,又DE⊄平面ABC,AG⊂平面ABC
所以DE∥平面ABC. (7分)
(2)解:因为AD∥BB1,所以AD∥平面BCE,
所以VE﹣BCD=VD﹣BCE=VA﹣BCE=VE﹣ABC,(10分)
由(1)知,DE∥平面ABC,
所以.(14分)
- 15 -
点评: 本题考查直线与平面平行的判定,棱柱、棱锥、棱台的体积的求法,考查空间想象能力,计算能力.
18.(14分)已知圆C:x2+y2+Dx+Ey+3=0,圆C关于直线x+y﹣1=0对称,圆心在第二象限,半径为
(Ⅰ)求圆C的方程;
(Ⅱ)已知不过原点的直线l与圆C相切,且在x轴、y轴上的截距相等,求直线l的方程.
考点: 圆的标准方程;圆的切线方程.
分析: (Ⅰ)由圆的方程写出圆心坐标,因为圆C关于直线x+y﹣1=0对称,得到圆心在直线上代入得到①,把圆的方程变成标准方程得到半径的式子等于得到②,①②联立求出D和E,即可写出圆的方程;
(Ⅱ)设l:x+y=a,根据圆心到切线的距离等于半径列出式子求出a即可.
解答: 解:(Ⅰ)由x2+y2+Dx+Ey+3=0知圆心C的坐标为(﹣,﹣)
∵圆C关于直线x+y﹣1=0对称
∴点(﹣,﹣)在直线x+y﹣1=0上
即D+E=﹣2,①且=2②
又∵圆心C在第二象限∴D>0,E<0
由①②解得D=2,E=﹣4
∴所求圆C的方程为:x2+y2+2x﹣4y+3=0
(Ⅱ)∵切线在两坐标轴上的截距相等且不为零,设l:x+y=a
∵圆C:(x+1)2+(y﹣2)2=2
∴圆心C(﹣1,2)到切线的距离等于半径,
即||=,∴a=﹣1或a=3
所求切线方程x+y=﹣1或x+y=3
点评: 考查学生会把圆的方程变为标准方程的能力,理解直线与圆相切即为圆心到直线的距离等于半径.
- 15 -
19.(14分)在如图所示的几何体中,AE⊥平面ABC,CD∥AE,F是BE的中点,AC=BC=1,∠ACB=90°,AE=2CD=2.
(Ⅰ)证明DF⊥平面ABE;
(Ⅱ)求二面角A﹣BD﹣E的余弦值.
考点: 平面与平面之间的位置关系;直线与平面垂直的判定.
分析: (1)将DF平移到CG的位置,欲证DF⊥平面ABE,即证CG⊥平面ABE,根据线面垂直的判定定理可知,只需证CG与平面ABE内的两相交直线垂直即可;
(2)过点A作AM⊥BE于M,过点M作MN⊥BD于N,连接AN,∠ANM是二面角A﹣BD﹣E的平面角,在Rt△AMN中利用余弦定理求出此角.
解答: 解:(Ⅰ)取AB的中点G,连接CG、FG.
因为CD∥AE,GF∥AE,所以CD∥GF.
又因为CD=1,,所以CD=GF.
所以四边形CDFG是平行四边形,DF∥CG.(2分)
在等腰Rt△ACB中,G是AB的中点,所以CG⊥AB.
因为EA⊥平面ABC,CG⊂平面ABC,所以EA⊥CG.
而AB∩EA=A,所以CG⊥平面ABE.
又因为DF∥CG,所以DF⊥平面ABE.(6分)
(Ⅱ)因为DF⊥平面ABE,DF⊂平面BDE,所以平面BDE⊥平面ABE.
过点A作AM⊥BE于M,则AM⊥平面BDE,所以AM⊥BD.
过点M作MN⊥BD于N,连接AN,则BD⊥平面AMN,所以BD⊥AN.
所以∠ANM是二面角A﹣BD﹣E的平面角.(10分)
在Rt△ABE中,.
因为,所以△ABD是等边三角形.又AN⊥BD,所以,NM=.
在Rt△AMN中,.
所以二面角A﹣BD﹣E的余弦值是.(12分)
- 15 -
点评: 本题主要考查线面关系及面面关系的基础知识,同时考查空间想象能力和逻辑推理能力.
20.(14分)在直角坐标平面内,已知点A(2,0),B(﹣2,0),P是平面内一动点,直线PA、PB斜率之积为﹣.
(Ⅰ)求动点P的轨迹C的方程;
(Ⅱ)过点(,0)作直线l与轨迹C交于E、F两点,线段EF的中点为M,求直线MA的斜率k的取值范围.
考点: 轨迹方程;直线与圆锥曲线的综合问题.
专题: 计算题.
分析: (Ⅰ)设P点的坐标为(x,y),依题意,有.由此可知动点P的轨迹C的方程.
(Ⅱ)依题意,可设直线l的方程为,由方程组消去x,并整理得4(3m2+4)y2+12my﹣45=0,由此入手可推导出直线MA的斜率k的取值范围.
解答: 解:(Ⅰ)设P点的坐标为(x,y),
依题意,有
.(3分)
化简并整理,得.
∴动点P的轨迹C的方程是.(4分)
(Ⅱ)依题意,直线l过点且斜率不为零,故可设其方程为
,(5分)
- 15 -
由方程组消去x,并整理得
4(3m2+4)y2+12my﹣45=0(6分)
设E(x1,y1),F(x2,y2),M(x0,y0),则
∴,(7分)
∴
∴,
∴,(9分)
①当m=0时,k=0;(10分)
②当m≠0时,
∵,∴0.
∴.∴且k≠0.(11分)
综合①②可知直线MA的斜率k的取值范围是:﹣.(12分)
点评: 本题考查轨迹方程的求法和直线方程的知识,解题时要认真审题,注意公式的灵活运用.
- 15 -