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2021 年安庆市高三模拟考试(二模)
数学试题(理)
本试卷分为第 I 卷(选择题)和第 II 卷(非选择题)两部分。考试时间 120 分钟。
第Ⅰ卷
一、 选择题:本题共 12 小题,每小题 5 分,共 60 分. 在每小题给出的四个选项中,只有一
项是符合题目要求的.
1.已知集合 <42 xxA ≤ , 3≤ axaxB < ,若 A B A ,则 a 取值范围是
A. ( 2, ) B. ( , 1 C. 1, ) D. (2, )
2.设复数 1 iz (i 是虚数单位),则 2 2z z
A.1 B. 2 C. 3 D. 2
3.从 4 位男生,2 位女生中选 3 人组队参加学习强国答题比赛,且至少有 1 位女生入选,则不
同的选法种数共有
A.8 B. 12 C. 16 D. 20
4.设函数 32 2x xf x x ,则使得不等式 2 1 3 0f x f 成立的实数 x 的取值范围
是
A. , 1 B. ,2 C. 1, D. 2,
5.已知实数 x , y 满足
0≤
≤
33
01
3
yx
yx
x
≥ ,则 yxz 2 的最大值为
A. 5 B. 1 C. 2 D.3
6.已知 π2 sin sin tan 14 2
,则 tan
A. 2 B. 2 C. 1
2
D. 1
2
7.设 na 是等比数列,前 n 项和为 nS ,若 2
2 4
1
5
S
S S
则 2
2 4
a
a a
A. 1
5 B. 1
4 C. 1
3 D. 1
2
8.已知函数 )cos( xy 的图象如图所示,其中 为正整数,
<2 ,则
A. 1 , 2π B. 1 , π2
C. 2 , 4π D. 2 , π4
9.设抛物线 2 2y px= ( 0p > )的焦点为 F ,过点 F 作倾斜角为 60 的直线交抛物线于点 A ,
B (点 A 位于 x 轴上方), O 是坐标原点,记△ AOF 和△ BOF 的面积分别为 1S , 2S ,
则 1
2
S
S
=
A. 9 B. 4 C. 3 D. 2
10.《九章算术》卷五《商功》中,把正四棱台形状的建筑物称为“方亭”.沿“方亭”上底面的一
组对边作垂直于底面的两截面,去掉截面之间的几何体,将“方亭”的两个边角块合在一起
组成的几何体称为“刍甍”.现记截面之间几何体体积为 1V ,“刍甍”的体积为 2V ,若
3
1
1
2
V
V ,
台体的体积公式为 ''3
1 SSSShV ,其中 'SS, 分别为台体的上、下底面的面积.
则“方亭”的上、下底面边长之比为
A. 5 1
2
B. 5 1
4
C. 5 1
2
D. 5 1
4
11.已知 2 ba ,且 a ,b 的夹角为 60 ,若向量 1≤ac ,则 cb 的取值范围是
A. ]44[ , B. ]3232[ , C. ]320[ , D. ]40[ ,
12.对任意
2ee
1,x ,使得不等式 (ln ) 3lnx k x x 成立的最大整数 k 为
A. 2 B. 1 C. 0 D. 1
第Ⅱ卷
二、填空题:本题共 4 小题,每小题 5 分,共 20 分.
13.已知函数 x
xxf e
sin)( ,则曲线 )(xfy 在 00, 处的切线方程为 .
14.某市倡导高中学生暑假期间参加社会公益活动.据调查统计,全市高中学生参加该活动的累
计时长 X (小时)近似服从正态分布,人均活动时间约 40 小时.若某高中学校 1000 学生中参
加该活动时间在 30 至 50 小时之间的同学约有 300 人.据此,可推测全市 n 名学生中,累计
时长超过 50 小时的人数大约为 .
15.已知 1F , 2F 分别为双曲线 :C 12
2
2
2
b
y
a
x ( 0a > , 0b > )的左、右焦点,过点 2F 作C 的
一条渐近线的垂线,垂足为G . 连接 1FG ,设直线 1FG , 2F G 的斜率分别为 1k , 2k ,若
3
1
21 kk ,则双曲线C 的离心率为 .
16.钝角 ABC 的面积是
4
153 , 2AC , 3BC ,角 A 的平分线交 BC 于点 D ,则
AD .
三、解答题:共 70 分. 解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.第 17-21 题为必考题,
每个试题考生都必须作答. 第 22,23 题为选考题,考生根据要求作答.
(一)必考题:共 60 分.
17.(本小题满分 12 分)
已知数列 na 满足
2
1
1 a , 011 11 nnnn naanaann , Nnn ,2≥ .
(Ⅰ)求证:数列
nan 1
1 为等差数列;
(Ⅱ)设数列 212 nan 的前 n 项和 nS .证明: 1<
4
3
nS≤ .
18.(本小题满分 12 分)
如图,三棱柱 111 CBAABC 中,底面△ ABC 是正三角形, 1O 是其中心,侧面 1 1BCC B 是
正方形, 2O 是其中心.
(Ⅰ)判断直线 1 2O O 与直线 1AA 的位置关系,并说明理由;
(Ⅱ)若四面体 1A ABC 是正四面体,求平面 1 1BCC B 与平面 ABC 所成锐二面角的余弦值.
19.(本小题满分 12 分)
某学校举行诗词知识选拔赛,通过微信小程序自行注册并登录进行作答,选拔赛一共设置
了由易到难的 A、B、C、D 四道题,答题规则如下:每次作答一题,按问题 A、B、C、D
顺序作答;每位同学初始得分均为 10 分,答对问题 A、B、C、D 分别加 1 分、2 分、3 分、
6 分,答错任一题减 2 分;每作答完一题,小程序自动累计分数,当累计分数小于 8 分时,
答题结束;当累计分数大于或等于 14 分时,答题结束,通过比赛;当作答完四题,累计分
数仍不足 14 分时,答题结束;假设小强同学对问题 A、B、C、D 回答正确的概率依次为 2
3
、
1
2
、 1
3
、 1
4
,且各题回答正确与否相互之间没有影响。
(Ⅰ)求小强同学前三道题都答对的概率;
(Ⅱ)用 X 表示小强同学答题结束时的得分,求 X 的分布列;
(Ⅲ)求小强同学能通过比赛的概率.
20.(本小题满分 12 分)
设 1F , 2F 分别为椭圆 :C 12
2
2
2
b
y
a
x ( >0>ba )的左、右焦点, P 是椭圆C 的短轴的
一个端点,已知△ 1 2PF F 的面积为 2 ,
3
1cos 21 PFF .
(Ⅰ)求椭圆C 的标准方程;
(Ⅱ)是否存在与 2PF 平行的直线l ,满足:直线l 与椭圆C 交于两点 M ,N ,且以线段 MN
为直径的圆经过坐标原点?若存在,求直线l 的方程;若不存在,请说明理由.
21.(本小题满分 12 分)
已知函数 baxxxxf ln2 , Ra , 0≠a .
(Ⅰ)当 1a = , 0b = 时,求证:
4
5>xf ;
(Ⅱ)若 2xxf ≥ 恒成立,求 ab 的最大值.
(二)选考题:共 10 分.请考生从第 22,23 题中任选一题作答,如果多做,则按所做的第一
题目计分.
22. [选修 4—4:坐标系与参数方程] (本小题满分 10 分)
在直角坐标系 xOy 中,曲线 1C :
sin
cos
ry
rx ( 为参数,常数 >0r ),以坐标原点为
极点, x 轴非负半轴为极轴建立极坐标系,并在两坐标系中取相同的长度单位曲线 2C 的极坐
标方程为 015sin82 .
(Ⅰ)若曲线 1C 与 2C 有公共点,求 r 的取值范围;
(Ⅱ)若 1r ,过曲线 1C 上任意一点 P 作曲线 2C 的切线,切点为Q ,求 PQ 的最小值.
23. [选修 4-5:不等式选讲](本小题满分 10 分)
已知函数 213)( xxxf
(Ⅰ)解不等式: 5>xf ;
(Ⅱ)若关于 x 的不等式 mxxf 2≥ 在 0,3 上恒成立,求实数 m 的取值范围.
2021 年安庆市高三模拟考试(二模)
数学试题(理科)参考答案
第Ⅰ卷
二、 选择题:本题共 12 小题,每小题 5 分,共 60 分. 在每小题给出的四个选项中,只有一
项是符合题目要求的.
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
答案 C B C A D A B C C A D B
1.【解析】由 ABA 知 BA ,故
43
2<
≥a
a ,得 1≥a .故选 C.
2.【解析】 2 22 2(1 i) 2i+1 i 1 i1 iz z
, 2 2 2z z
.故选 B.
3.【解析】可分两种情况:第一种情况,只有 1 位女生入选,不同的选法有 1 2
2 4C C 12 (种);
第二种情况,有 2 位女生入选,不同的选法有 2 1
2 4C C 4 (种).根据分类加法计数原理知,
至少有 l 位女生人选的不同的选法有 16 种.故选 C.
4.【解析】由函数解析式知函数 f x 是定义在 R 上的奇函数和单调递增函数,于是原不等
式可化为 2 1 3f x f ,所以 2 1 3x ,解得 , 1x .故选 A.
5.【解析】画出线性约束区域,所以当直线 zxy 2
1
2
1 经过 0.3 点时,目标函数 yxz 2
有最大值, 最大值为 3.故选 D.
6.【解析】由 π2 sin sin tan 14 2
,得 2sin cos 2sin 12
.
因为 2cos 1 2sin 2
,所以sin cos cos ,即sin 2cos ,所以
tan 2 ,故选 A.
7.【解析】设 na 是等比数列的公比为 q ,
5
1
42
2 SS
S ,故 24 4SS ,从而
2143 3 aaaa ,即 21
2
21 3 aaqaa ,解得 32 q ,
2 1
3 2
2 4 1 1
1 1
1 4
a a q
a a a q a q q
,故选 B.
8.【解析】由图象可知
4
3<2<
2
TT ,即
2
π3<2<π ,得
4
π3<<
2
π . 因为 为正整数,
所以 2 . 又 2x = 时, 1min y ,所以 ππ24 k ,即 4ππ2 k , Zk ,
已知 <2 ,所以 4π . 故选 C.
9.【解析】由题意可知,直线 AB 的方程为 )(
23 pxy ,代入 2 2y px= ,整理得
04
1
3
5 22 ppxx .设点 A 、 B 的坐标分别为( )1 1x y, ,( )2 2x y, ,因为点 A 位于 x 轴上
方,所以 1
3
2x p= , 2
1
6x p= ,所以 1 11 1
2 2 22
2 3
2
y pxS x
S y xpx
= = = = ,故选 C.
10.【解析】设“方亭”的上底面边长为 a ,下底面边长为b ,高为 h,则 2 21
3V h a ab b ,
2
1
1 1
2 2V ha a b h a ab
2 2 2 2 2
2 1
1 1 1 23 2 6V V V h a ab b h a ab h a ab b
∴
2
2 2
2
2
21
1 22 1 1 5 16
1 3 3 2
2
a a
h b a abV ab b
V ba ah a ab
b b
.故选A.
11.【解析】解法 1:取 cOCbOBaOA ,, ,则点C 在以 A 为
圆心,半径为 1 的圆面上(包括边界),设向量 cb,的夹角为 ,
由图可知, 取值范围为 ]2
π
6
π[ , ; cos2cos ccbcb ,
由于 cosc 为向量 c 在向量b 上的投影,且 2≤≤ cos0 c .故
cb 的取值范围是 ]40[ , .选 D.
解法 2:不妨设 2 0a , , 31,b , c x y , . 因为 1≤ac ,所以 12 22 ≤yx ,
设 cos2 rx , sinry , 10 ≤≤r , R ,
所以
6
πsin22sin3cos23 rrryxcb ,
由于 16
πsin1 ≤≤≤≤ rrr
,故 40,cb . 故选 D.
12. 【解析】由题意知 x ln3>ln ,有
min
ln3<
x
,
2ee
1,x
令
x
xxxg ln3 ,则 2
3ln3' x
xxxg . 令 3ln3 xxx ,
易知其单调递增,因为 >012ln32 , <0
e2
33ln2
3
2
3ln32
3
,所以存在
2,2
3
0x ,使得 03ln3 000 xxx ,
因此
x
xxxg ln3 在
0e
1 x, 单调递减, 2
0 e,x 单调递增,
0
00
min
ln3
x
xxxg
6
1
2
19
3
12
0
0 ,
xx ,所以最大整数 k 为 1 ,故选 B.
第Ⅱ卷
二、填空题:本题共 4 小题,每小题 5 分,共 20 分.
13.【解析】因为 x
xxxf e
sincos' , 10' f , 00 f ,所以切线方程为 xy .
14. 【 解 析 】 由 题 意 , 40 , 则 240~ ,NX , 由 3.0)50<30( XP ≤ , 可 得
35.0)50>( XP ,故累计时长超过 50 小时的人数大约有 n0.35 人.
15.【解析】已知焦点 1F , 2F 的坐标分别为 0,c , 0,c ,其中 2 2c a b= + .根据对称性,
不妨设点G 在渐近线 by xa
= 上,则直线 2F G 的方程为 cxb
ay ,与 by xa
= 联立,
得
c
ab
c
aG ,
2
,所以 1 2 2 2
ab
abck a a ccc
= = ++
,由
3
1
21 kk ,
得
3
1
22
b
a
ca
ab ,化简得 2 22c a= ,故 2e .
16.【解析】由
4
153sin2
1 CBCACS ABC ,得
4
15sin C ,若角C 为锐角,则
4
1cos C ,此时 10cos2222 CBCACBCACAB ,即 10AB ,由于
ACBCAB >> ,则 ABC 为锐角三角形,不符合题意.故C 为钝角,此时
4
1cos C ,
16cos2222 CBCACBCACAB ,故 4AB .在 ACD 中,由正弦定理得
CAD
CD
ACD
AD
sinsin
,同理,在 ABD 中,
BAD
BD
BD
AD
sinAsin
,而在 ABC 中,
ACD
AB
BD
AC
sinAsin
,由于 BADCAD ,故
2
1
AB
AC
BD
CD ,由于 3BC ,故
1CD ,所以 6cos2222 CCDACCDACAD ,所以 6AD .
三、解答题:共 70 分. 解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤. 第 17~21 题为必考题,
每个试题考生都必须作答. 第 22、23 题为选考题,考生根据要求作答.
(一)必考题:60 分.
17.(本小题满分 12 分)
【解析】(Ⅰ)∵ 1
1
1 1
n
n
n
nan a na
, 1
1 11 1 a
,
∴
1
1 1
11 1 11
n
n n n
na
n a na na
,
∴ 1
1 1 11 n nn a na
,
∴数列
1
1 nn a
是首项为 1,公差为 1 的等差数列; …………… 6 分
(Ⅱ)由(Ⅰ)知:
1
1 n
nn a
,∴
1
1na n n
2 2
2
2 2 222 2
12 1 1 12 1
1 1 1n
n nnn a nn n n n n
∴
2 22 2 2 2 2
1 1 1 1 1 1 111 2 2 3 1 1nS n n n
.
所以 1<
4
3
nS≤ . ……………12 分
18.(本小题满分 12 分)
【解析】(Ⅰ)如图 1,取 BC 的中点 D , 1 1B C 的中点 1D ,连接 AD , 1 1A D , 1DD ,根据
棱柱的性质可得, 1 1
//DD BB , 1 1
//AA BB ,所以 1 1
//AA DD ,
所以四边形 1 1ADD A 是平行四边形,
所以 21OO 平面 11AADD .
因为 1 2O O 与 1DD 相交,
所以 1 2O O 与 1AA 相交. …………… 5 分
(Ⅱ)因为四面体 1A ABC 是正四面体, 1O 是△ ABC 的中心,所以 11OA 平面 ABC ,
BCAO 1 . 所以以 1O 为坐标原点, 1O A
, 1 1O A
方向分别为 x 轴, z 轴正方向, AB 为单
位长度,建立空间直角坐标系 xyzO 1 .
易 得
0,03
3 ,A , B
02
1
6
3 ,, , C
02
1
6
3 ,, , 1A
3
600 ,, ,
1B
3
6
2
1
2
3 ,, , 1C
3
6
2
1
2
3 ,, , 2O
6
603
3 ,, .
所以
6
603
3
21 ,,OA , 0,10 ,BC ,
3
603
3
1 ,,BB ,
所以 021 BCOA , 0121 BBOA ,故 1 2AO
是平面 1 1BCC B 的法向量.
又 1 1AO
是平面 ABC 的法向量,
3
60011 ,,OA ,设平面 1 1BCC B 与平面 ABC 所成
的锐二面角为 ,则
3
3
3
6
6
6
3
3
3
6
6
6
cos 22
1121
1121
OAOA
OAOA . …………… 12 分
19.(本小题满分 12 分)
【解析】(Ⅰ)小强同学前三道题都答对的概率 2 1 1 1
3 2 3 9P . …………… 3 分
(Ⅱ)X 可能取 6,7,9,10,11,14,16,17,18,19.随机变量 X 的分布列为
X 6 7 9 10 11 14 16 17 18 19
P 1
4
2
9
1
6
1
12
1
24
1
36
1
9
1
18
1
36
1
72
…………… 7 分
(Ⅲ)小强同学能通过比赛的概率
2 1 1 2 1 2 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 17
3 2 3 3 2 3 4 3 2 3 4 3 2 3 4 3 2 3 4 72P
…………… 12 分
注:答题得分情况如下
初始
分
A B C D 累计
得分
能否通
过比赛对错 得分 1 分 对错 得分 2 分 对错 得分 3 分 对错 得分 6 分
10 √ 11 √ 13 √ 16 16 能
10 √ 11 √ 13 × 11 √ 17 17 能
10 √ 11 √ 13 × 11 × 9 9 否
10 √ 11 × 9 √ 12 √ 18 18 能
10 √ 11 × 9 √ 12 × 10 10 否
10 √ 11 × 9 × 7 7 否
10 × 8 √ 10 √ 13 √ 19 19 能
10 × 8 √ 10 √ 13 × 11 11 否
10 × 8 √ 10 × 8 √ 14 14 能
10 × 8 √ 10 × 8 × 6 6 否
10 × 8 × 6 6 否
20.(本小题满分 12 分)
【解析】(Ⅰ)设 1 2 2FF c= ,则△ 1 2PF F 的面积等于 1 2
1
2 F F OP cb= ,所以 2cb = .①
由 22cos OPF
3
1cos 21 PFF ,即
3
11cos2 2
2 OPF ,
得
3
3cos 2 OPF .
因为在直角△ 2OPF 中, OP b= , 2OF c= , 2 2 2 2
2 2PF OP OF b c a= + = + = ,
所以
a
bOPF 2cos ,所以 3
3
b
a
= . ②
由①②及 2 2 2a b c= + ,得 3a = , 1b = , 2c = ,
所以椭圆C 的标准方程为
2
2 13
x y+ = . …………… 5 分
(Ⅱ)因为直线 2PF 的斜率为
2
2 ,所以可设直线 l 的方程为 mxy
2
2 ,代入
2
2 13
x y+ = ,整理得 0126
5 22 mmxx .
由 >016
542 22 mm ,得
2
5<2m .
设
mxxM 11 2
2, ,
mxxN 22 2
2, ,
则 1 2
6 2
5
mx x+ = ,
5
16 2
21
mxx .
若以线段 MN 为直径的圆经过坐标原点O ,则 0ONOM ,即
02
2
2
2
2121
mxmxxx ,得 02
2
2
3 2
2121 mxxmxx ,
所以 05
26
2
2
5
16
2
3 2
2
mmmm ,得 2 9
8m = .
因为
8
9 <
2
5 ,所以
4
23m .
所以存在满足条件的直线l ,方程为
4
23
2
2 xy 或
4
23
2
2 xy .
…………… 12 分
21.(本小题满分 12 分)
【解析】(Ⅰ)当 1a = , 0b = 时, xxxxf ln2 ,
所以
x
xx
xxxf 112112' , 0>x ,
所以当
2
1>x 时, >0' xf ;当
2
1<<0 x 时, <0' xf ,所以当且仅当 1
2x = 时, ( )f x
有最小值. 因为 2ln4
3
2
1
f , >014ln2
12ln2
1
4
5
2
1
f ,
所以
4
5>xf . …………… 5 分
(Ⅱ)解法 1: 2f x x≥ 恒成立,即 ln 0x ax b ≥ ,且要求 0ax b ,
所以 ex ax b ≥ ,
①若 0a ,对任意的实数b ,当 0x 且 1 bx a
时,由于 <1e<0 x , 1>bax ,
故不等式 ex ax b ≥ 不成立.
②若 0a ,设 axxg x e ,则 axg x e' .
当 ( ,ln )x a , <0' xg ,当 (ln , )x a , >0' xg ,
从而 ( ) xg x e ax 在 ( ,ln )a 上单调递减,在 (ln , )a 单调递增;
故 axxg x e 有最小值 (ln ) lng a a a a
因此 lnb a a a≤ ,所以 2 2 lnab a a a≤ .
设 2 2( ) lnh a a a a ( 0a )则 ' ( ) (1 2ln )h a a a
所以 2 2( ) lnh a a a a 在
2
1
e0, 上单调递增,在
,2
1
e 上单调递减.
从而 2 2( ) lnh a a a a 的最大值为
2
eelneee 2
1
2
1
h .
当 2
1
ea ,
2
e 2
1
b 时,取等号,故 ab 的最大值为
2
e . ………… 12 分
解法 2: 2f x x≥ 恒成立,即 ln 0x ax b ≥ 恒成立.
若 0a ,对任意的实数b ,当 0x 且 1 bx a
时, ln 0ax b ,不等式
ln 0x ax b ≥ 不成立,所以 0a .
令 ( ) lng x x ax b ,则
a
baxbax
a
bax
axg 1' ,由于 0ax b ,
当 b a bxa a
时, ( ) 0g x ,当 a bx a
时, ( ) 0g x ,所以 ( ) lng x x ax b
在 b
a
, 上有最小值,最小值为 lna b a bg aa a
.
由 ln 0x ax b ≥ 恒成立,得 0≥aa
ba
a
bag ln
,
所以 lnb a a a≤ (以下同解法一)
解法 3: 2( )f x x≥ 恒成立,即 0ln ≥baxx ,从而 baxx ≥e ,曲线 exy = 不在直线
y ax b= + 的下方.
设与 直线 y ax b= + 平行 且与 曲线 exy = 相切 的直 线与 曲线 exy = 相切 的切 点为
( )0
0 exx , ,则该切线方程为 00 ee 0
xx xxy ,所以 0exa = .
要使曲线 exy = 不在直线 y ax b= + 的下方,必须 00 ee0
xxxb ≤
因为 0e 0xa = > ,所以 0
2
0 1eeee 0000 xxab xxxx ≤ ,
令 )1(e)(g 2 xx x ,则 )21(e)('g 2 xx x ,所以函数 ( )g x 在 ),(
2
1 上单调递增,
在 ),(
2
1 上单调递减,所以 2
e)2
1()(g min gx ,即
2
e≤ab
故 ab 的最大值为 e
2
.
(二)选考题:共 10 分.请考生在第 22、23 题中任选一题作答,如果多做,则按所做的第一
题计分.
22.[选修 4—4:坐标系与参数方程] (本小题满分 10 分)
【解析】(Ⅰ)曲线 1C 的普通方程为 2 2 2 ( 0)x y r r ,
曲线 2C 的普通方程为 22 4 1x y
若 1C 与 2C 有公共点,则 104001 22 rr ≤≤ ,所以 53 ≤≤r .
…………… 5 分
(Ⅱ)设 cos ,sinP ,由 2 2 2 2
2 2 2 1PQ PC C Q PC ,
得 8816sin81614sincos 222 ≥PQ .
当且仅当 sin 1 时取最大值,故 PQ 的最小值为 2 2 . …………… 10 分
23. [选修 4- 5:不等式选讲](本小题满分 10 分)
【解析】(Ⅰ)由 5>213 xx 得
5>213
3
1<
xx
x 或
5>213
2<
3
1
xx
x≤ 或
5>213
2
xx
x≥
,
解得 1<x 或 2<<1 x 或 2≥x .
故不等式 >5xf 的解集为 ),1()1,( . …………5 分
(Ⅱ)由题意知,当 0,3x 时, mxxx 2213 ≥ 恒成立.
若 <20 x≤ ,则 mxxx 2213 ≥ , 332 min
2 xxm≤ .…………7 分
若 3≤≤ x2 ,则 mxxx 2213 ≥ , 214 min
2 xxm≤ .
综上可知,实数 m 的取值范围是 ( ,2] . …………10 分