1、2016-2017 学年山西省晋中市高二(上)期末数学试卷(理科)一、选择题:本大题共 12 小题,每小题 5 分,共 60 分.在每个小题给出的四个选项中,有且只有一项符合题目要求.1 (5 分)命题“x 0,使 2x3 x”的否定是( )A x0,使 2x3 x B x0,使 2x3 x Cx0,使 2x3 xDx 0,使 2x3 x2 (5 分)双曲线 =1 的渐近线方程为( )Ay= By= xCy= x Dy= x3 (5 分)在正方体 ABCDA1B1C1D1 中,E,F 分别为棱 AB,BB 1 的中点,则直线BC1 与 EF 所成角的余弦值是( )A B C D4 (5 分)已
2、知直线 l1:ax +(a+2)y +1=0,l 2:x+ay +2=0,则“l 1l 2”是“a=1” 的( )A充分不必要条件 B必要不充分条件C充要条件 D既不充分也不必要条件5 (5 分)已知 a、b、c 为三条不重合的直线,下面有三个结论: 若a b,a c 则 bc;若 ab ,a c 则 bc ;若 ab,bc 则 ac其中正确的个数为( )A0 个 B1 个 C2 个 D3 个6 (5 分)设点 P 为椭圆 上一点,F 1,F 2 分别为 C 的左、右焦点,且F 1PF2=60,则PF 1F2 的面积为( )A B C D7 (5 分)已知点 F 为抛物线 y 2=8x 的焦点
3、,O 为原点,点 P 是抛物线准线上一动点,点 A 在抛物线上,且|AF|=4,则|PA|+|PO|的最小值为( )A6 B C D4+28 (5 分)已知圆 O 为 RtABC 的外接圆,AB=AC,BC=4,过圆心 O 的直线 l交圆 O 于 P,Q 两点,则 的取值范围是( )A 8,1 B8,0 C 16,1 D 16,09 (5 分)过双曲线 =1(a0,b0)的右焦点 F 作直线 y= x 的垂线,垂足为 A,交双曲线左支于 B 点,若 =2 ,则该双曲线的离心率为( )A B2 C D10 (5 分)在四面体 SABC 中, ,二面角 SACB的余弦值为 ,则该四面体外接球的表面
4、积是( )A B C24 D611 (5 分)在等腰梯形 ABCD 中,ABCD,且|AB|=2,|AD|=1 ,|CD|=2x 其中x(0,1) ,以 A,B 为焦点且过点 D 的双曲线的离心率为 e1,以 C,D 为焦点且过点 A 的椭圆的离心率为 e2,若对任意 x(0,1)不等式 te 1+e2 恒成立,则 t 的最大值为( )A B C2 D12 (5 分)已知底面为边长为 2 的正方形,侧棱长为 1 的直四棱柱ABCDA1B1C1D1 中,P 是面 A1B1C1D1 上的动点给出以下四个结论中,正确的个数是( )与点 D 距离为 的点 P 形成一条曲线,则该曲线的长度是 ;若 DP
5、面 ACB1,则 DP 与面 ACC1A1 所成角的正切值取值范围是 ;若 ,则 DP 在该四棱柱六个面上的正投影长度之和的最大值为 A0 B1 C2 D3二、填空题:本大题共 4 小题,每小题 5 分,共 20 分.13 (5 分)直线 的倾斜角为 14 (5 分)如图,网格纸上小正方形的边长为 1,粗线画出的是某几何体的三视图,则它的体积为 15 (5 分)已知直线 l:x+y 6=0 和圆 M:x 2+y22x2y2=0,点 A 在直线 l 上,若直线 AC 与圆 M 至少有一个公共点 C,且MAC=30,则点 A 的横坐标的取值范围为 16 (5 分)已知 m,n,s ,t R+,m+
6、n=2, ,其中 m、n 是常数,当s+t 取最小值 时,m 、n 对应的点(m,n)是双曲线 一条弦的中点,则此弦所在的直线方程为 三、解答题:本大题共 6 小题,共 70 分.解答应写出必要的文字说明或推理、验算过程.17 (10 分)已知 p:“ 直线 x+ym=0 与圆(x 1) 2+y2=1 相交”;q:“ 方程mx22x+1=0 有实数解”若“pq” 为真, “q” 为假,则实数 m 的取值范围18 (12 分)已知线段 AB 的端点 B 在圆 C1:x 2+(y 4) 2=16 上运动,端点 A 的坐标为(4,0) ,线段 AB 中点为 M,()试求 M 点的轨 C2 方程;()
7、若圆 C1 与曲线 C2 交于 C,D 两点,试求线段 CD 的长19 (12 分)如图 1 所示,在 RtABC 中,AC=6 ,BC=3,ABC=90,CD 为ACB 的平分线,点 E 在线段 AC 上,CE=4如图 2 所示,将BCD 沿 CD 折起,使得平面 BCD平面 ACD,连接 AB,设点 F 是 AB 的中点(1)求证:DE平面 BCD;(2)若 EF平面 BDG,其中 G 为直线 AC 与平面 BDG 的交点,求三棱锥 BDEG的体积20 (12 分)已知点 F 为抛物线 C:y 2=4x 的焦点,点 P 是准线 l 上的动点,直线 PF 交抛物线 C 于 A,B 两点,若点
8、 P 的纵坐标为 m(m0) ,点 D 为准线 l与 x 轴的交点()求直线 PF 的方程;()求DAB 的面积 S 范围;()设 , ,求证 + 为定值21 (12 分)如图,已知矩形 ABCD 所在平面垂直于直角梯形 ABPE 所在平面,平面 ABCD平面 ABPE=AB,且 AB=BP=2,AD=AE=1,AEAB ,且 AEBP()设点 M 为棱 PD 中点,求证: EM平面 ABCD;()线段 PD 上是否存在一点 N,使得直线 BN 与平面 PCD 所成角的正弦值等于 ?若存在,试确定点 N 的位置;若不存在,请说明理由22 (12 分)在平面直角坐标系 xOy 内,动点 P 到定
9、点 F(1,0)的距离与 P到定直线 x=4 的距离之比为 (1)求动点 P 的轨迹 C 的方程;(2)设点 A、B 是轨迹 C 上两个动点,直线 OA、OB 与轨迹 C 的另一交点分别为 A1、B 1,且直线 OA、OB 的斜率之积等于 ,问四边形 ABA1B1 的面积 S 是否为定值?请说明理由2016-2017 学年晋中市高二(上)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 12 小题,每小题 5 分,共 60 分.在每个小题给出的四个选项中,有且只有一项符合题目要求.1 (5 分)命题“x 0,使 2x3 x”的否定是( )A x0,使 2x3 x B x0,使 2x3
10、 x Cx0,使 2x3 xDx 0,使 2x3 x【解答】解:命题是特称命题,则命题的否定是全称命题,即x 0,使2x3 x,故选:A2 (5 分)双曲线 =1 的渐近线方程为( )Ay= By= xCy= x Dy= x【解答】解:由题意,a=4,b=3 ,渐近线方程为 y= x,故选 C3 (5 分)在正方体 ABCDA1B1C1D1 中,E,F 分别为棱 AB,BB 1 的中点,则直线BC1 与 EF 所成角的余弦值是( )A B C D【解答】解:以 D 为原点,DA 为 x 轴,DC 为 y 轴, DD1 为 z 轴,建立空间直角坐标系,设正方体 ABCDA1B1C1D1 中棱长为
11、 2,则 E(2,1 , 0) ,F(2 , 2,1) ,B(2,2,0) ,C 1(0,2,2) ,=( 2,0,2) , =( 0,1,1) ,设直线 BC1 与 EF 所成角为 ,则 cos=|cos , |= = = 直线 BC1 与 EF 所成角的余弦值是 故选:B4 (5 分)已知直线 l1:ax +(a+2)y +1=0,l 2:x+ay +2=0,则“l 1l 2”是“a=1” 的( )A充分不必要条件 B必要不充分条件C充要条件 D既不充分也不必要条件【解答】解:直线 l1: ax+(a+2)y+1=0 ,l 2:x +ay+2=0,且 l1l 2,a 2a2=0,解得:a=
12、2 或 a=1,故 a=2 或 a=1 是 a=1 的必要不充分条件,故选:B5 (5 分)已知 a、b、c 为三条不重合的直线,下面有三个结论: 若a b,a c 则 bc;若 ab ,a c 则 bc ;若 ab,bc 则 ac其中正确的个数为( )A0 个 B1 个 C2 个 D3 个【解答】解:两条直线都与第三条直线垂直,只两条直线之间的位置关系不能确定,故不正确,若 ab,bc 则 ac,这里符合两条直线的关系,是我们求两条直线的夹角的方法,故正确,综上可知有一个正确的说法,故选 B6 (5 分)设点 P 为椭圆 上一点,F 1,F 2 分别为 C 的左、右焦点,且F 1PF2=60
13、,则PF 1F2 的面积为( )A B C D【解答】解:椭圆 ,b=2,c= 又P 为椭圆上一点, F 1PF2=60,F 1、F 2 为左右焦点,|F 1P|+|PF2|=2a,|F 1F2|=2 ,|F 1F2|2=(|PF 1|+|PF2|) 22|F1P|PF2|2|F1P|PF2|cos60=4a23|F1P|PF2|=4a216,|F 1P|PF2|= = |F1P|PF2|sin60= = 故选:C7 (5 分)已知点 F 为抛物线 y 2=8x 的焦点,O 为原点,点 P 是抛物线准线上一动点,点 A 在抛物线上,且|AF|=4,则|PA|+|PO|的最小值为( )A6 B
14、C D4+2【解答】解:|AF|=4,由抛物线的定义得,A 到准线的距离为 4,即 A 点的横坐标为2,又点 A 在抛物线上,从而点 A 的坐标 A( 2,4) ;坐标原点关于准线的对称点的坐标为 B(4,0)则|PA|+| PO|的最小值为:|AB|= =故选 C8 (5 分)已知圆 O 为 RtABC 的外接圆,AB=AC,BC=4,过圆心 O 的直线 l交圆 O 于 P,Q 两点,则 的取值范围是( )A 8,1 B8,0 C 16,1 D 16,0【解答】解:【解法一】以 O 为坐标原点,BC 所在的直线为 x 轴,BC 的中垂线为 y 轴,建立直角坐标系,如图所示;在 RtABC 中
15、,AB=AC,BC=4 ,所以ABC 的外接圆圆心是 BC 的中点,半径为 r= BC=2,所以 A(0,2) ,B(2 ,0) ,C (2 ,0) ,圆 O 的方程为:x 2+y2=4;当直线 PQ 的斜率不存在时,有 P(0,2) ,Q(0,2) ,=(2,2) , =(2,2) ,则 =44=8;当直线 PQ 的斜率存在时,设直线 l 为:y=kx,代入圆的方程可得 P( , ) ,Q ( , ) ,则 =( 2 , ) , =( 2, ) ,所以 =( 2 ) ( 2)+( )=8+ ,由 1+k21 可得 0 8,所以88 + 0;又题目中没有要求 P、Q 的具体位置,所以 P、Q
16、坐标互换时,比如,当 k=0 时,若 P(2,0) ,Q(2,0) ,则向量 =( 4,0) ,向量 =( 4,0) ,所以 =16故选:D【解法二】以 O 为坐标原点,BC 所在的直线为 x 轴,BC 的中垂线为 y 轴,建立直角坐标系,如图所示;在 RtABC 中,AB=AC,BC=4 ,所以ABC 的外接圆圆心是 BC 的中点,半径为 r= BC=2,所以 A(0,2) ,B(2 ,0) ,C (2 ,0) ,圆 O 的方程为:x 2+y2=4;设 P( 2sin,2cos) ,Q( 2sin,2cos) ,把 转化为三角函数计算更简单9 (5 分)过双曲线 =1(a0,b0)的右焦点
17、F 作直线 y= x 的垂线,垂足为 A,交双曲线左支于 B 点,若 =2 ,则该双曲线的离心率为( )A B2 C D【解答】解:设 F(c,0) ,则直线 AB 的方程为 y= (xc )代入双曲线渐近线方程 y= x 得 A( , ) ,由 =2 ,可得 B( , ) ,把 B 点坐标代入双曲线方程 =1,即 =1,整理可得 c= a,即离心率 e= = 故选:C10 (5 分)在四面体 SABC 中, ,二面角 SACB的余弦值为 ,则该四面体外接球的表面积是( )A B C24 D6【解答】解:取 AC 中点 D,连接 SD,BD,因为 AB=BC= ,所以 BDAC ,因为 SA=
18、SC=2,所以 SDAC,AC平面 SDB所以SDB 为二面角 SACB在ABC 中,AB BC,AB=BC= ,所以 AC=2取等边SAC 的中心 E,作 EO平面 SAC,过 D 作 DO平面 ABC,O 为外接球球心,所以 ED= ,二面角 SACB 的余弦值是 ,所以 cosEDO= ,OD= ,所以 BO= =OA=OS=OC所以 O 点为四面体的外接球球心,其半径为 ,表面积为 6故选:D11 (5 分)在等腰梯形 ABCD 中,ABCD,且|AB|=2,|AD|=1 ,|CD|=2x 其中x(0,1) ,以 A,B 为焦点且过点 D 的双曲线的离心率为 e1,以 C,D 为焦点且
19、过点 A 的椭圆的离心率为 e2,若对任意 x(0,1)不等式 te 1+e2 恒成立,则 t 的最大值为( )A B C2 D【解答】解:在等腰梯形 ABCD 中,BD 2=AD2+AB22ADABcosDAB=1+4212(1x)=1+4x ,由双曲线的定义可得 a1= ,c 1=1,e 1= ,由椭圆的定义可得 a2= ,c 2=x,e 2= ,则 e1+e2= + = + ,令 t= (0, 1) ,则 e1+e2= (t + )在(0, 1)上单调递减,所以 e1+e2 ( 1+ )= ,故选:B12 (5 分)已知底面为边长为 2 的正方形,侧棱长为 1 的直四棱柱ABCDA1B1
20、C1D1 中,P 是面 A1B1C1D1 上的动点给出以下四个结论中,正确的个数是( )与点 D 距离为 的点 P 形成一条曲线,则该曲线的长度是 ;若 DP面 ACB1,则 DP 与面 ACC1A1 所成角的正切值取值范围是 ;若 ,则 DP 在该四棱柱六个面上的正投影长度之和的最大值为 A0 B1 C2 D3【解答】解:如图,错误,与点 D 距离为 的点 P 形成以 D1 为圆心,半径为 的 圆弧 MN,长度为 = ;错误,因为面 A1DC1面 ACB1,所以点 P 必须在面对角线 A1C1 上运动,当 P在 A1(或 C1)时, DP 与面 ACC1A1 所成角DA 1O(或 DC 1O
21、)的正切值为最小,当 P 在 O1 时,DP 与面 ACC1A1 所成角DO 1O 的正切值为 最大,所以正切值取值范围是 ;正确,设 P(x ,y,1) ,则 x2+y2+1=3,即 x2+y2=2,DP 在前后、左右、上下面上的正投影长分别为 ,所以六个面上的正投影长度之和为 ,当且仅当 P 在O1 时取等号故选 B二、填空题:本大题共 4 小题,每小题 5 分,共 20 分.13 (5 分)直线 的倾斜角为 150 【解答】解:由题意化直线的方程为斜截式 y= x ,可得直线的斜率为 ,设直线的倾斜角为 ,则 tan= ,可得 =150故答案为:15014 (5 分)如图,网格纸上小正方
22、形的边长为 1,粗线画出的是某几何体的三视图,则它的体积为 16 【解答】解:根据三视图得出:该几何体是镶嵌在正方体中的四棱锥 OABCD,正方体的棱长为 4,O、A、D 分别为棱的中点,OD=2 ,AB=DC=OC=2 ,做 OECD,垂足是 E,BC 平面 ODC,BC OE、BCCD,则四边形 ABCD 是矩形,CDBC=C,OE平面 ABCD,ODC 的面积 S= =6,6= ,得 OE= ,此四棱锥 OABCD 的体积 V= =16,故答案为 1615 (5 分)已知直线 l:x+y 6=0 和圆 M:x 2+y22x2y2=0,点 A 在直线 l 上,若直线 AC 与圆 M 至少有
23、一个公共点 C,且MAC=30,则点 A 的横坐标的取值范围为 1,5 【解答】解:如图,设点 A 的坐标为(x 0,6 x0) ,圆心 M 到直线 AC 的距离为 d,则 d=|AM|sin30,直线 AC 与 M 有交点,d=|AM|sin302 ,(x 01) 2+(5x 0) 216,1x 05,故答案为1,516 (5 分)已知 m,n,s ,t R+,m+n=2, ,其中 m、n 是常数,当s+t 取最小值 时,m 、n 对应的点(m,n)是双曲线 一条弦的中点,则此弦所在的直线方程为 x2y+1=0 【解答】解:由已知得 =,由于 s+t 的最小值是 ,因此 ,又m+n=2,所以
24、 m=n=1设以点(m,n )为中点的弦的两个端点的坐标分别是(x 1,y 1) , (x 2,y 2) ,则有 又该两点在双曲线上,则有 , ,两式相减得,把代入得 ,即所求直线的斜率是 ,所求直线的方程是 ,即 x2y+1=0故答案为 x2y+1=0三、解答题:本大题共 6 小题,共 70 分.解答应写出必要的文字说明或推理、验算过程.17 (10 分)已知 p:“ 直线 x+ym=0 与圆(x 1) 2+y2=1 相交”;q:“ 方程mx22x+1=0 有实数解”若“pq” 为真, “q” 为假,则实数 m 的取值范围【解答】解:直线 x+ym=0 与圆(x1) 2+y2=1 相交,(1
25、,0)到 x+ym=0 的距离小于 1,即 1,解得:1 1+ ,故 p:m(1 ,1+ ) ;m=0 时,方程 mx22x+1=0 有实数解,m0 时,若方程 mx22x+1=0 有实数解,则=44m 0,解得:m1,故 q:m(,1,若“pq”为真, “q” 为假,则 p 真 q 真或 p 假 q 真,故 m(,118 (12 分)已知线段 AB 的端点 B 在圆 C1:x 2+(y 4) 2=16 上运动,端点 A 的坐标为(4,0) ,线段 AB 中点为 M,()试求 M 点的轨 C2 方程;()若圆 C1 与曲线 C2 交于 C,D 两点,试求线段 CD 的长【解答】解:()设 M(
26、x,y) ,B(x,y) ,则由题意可得: ,解得: ,点 B 在圆 C1:x 2+(y4) 2=16 上,(x) 2+(y4 ) 2=16,(2x4) 2+(2y4) 2=16,即(x2) 2+(y 2) 2=4轨迹 C2 方程为(x2) 2+(y2) 2=4;()由方程组 ,解得直线 CD 的方程为 xy1=0,圆 C1 的圆心 C1(0,4)到直线 CD 的距离为 ,圆 C1 的半径为 4,线段 CD 的长为 19 (12 分)如图 1 所示,在 RtABC 中,AC=6 ,BC=3,ABC=90,CD 为ACB 的平分线,点 E 在线段 AC 上,CE=4如图 2 所示,将BCD 沿
27、CD 折起,使得平面 BCD平面 ACD,连接 AB,设点 F 是 AB 的中点(1)求证:DE平面 BCD;(2)若 EF平面 BDG,其中 G 为直线 AC 与平面 BDG 的交点,求三棱锥 BDEG的体积【解答】解:(1)取 AC 的中点 P,连接 DP,因为在 RtABC 中,AC=6,BC=3 ,ABC=90,CD 为ACB 的平分线,所以A=30,ADC 是等腰三角形,所以 DPAC,DP= ,DCP=30,PDC=60,又点 E 在线段 AC 上,CE=4所以 AE=2,EP=1 ,所以EDP=30,EDC=90,EDDC;将BCD 沿 CD 折起,使得平面 BCD平面 ACD,
28、平面 BDC平面 EDC=DCDE平面 BCD;(2)若 EF平面 BDG,其中 G 为直线 AC 与平面 BDG 的交点,G 为 EC 的中点,此时 AE=EG=GC=2,因为在 RtABC 中,AC=6,BC=3,ABC=90,CD 为ACB 的平分线,所以 BD= ,DC= ,所以 B 到 DC 的距离 h= = = ,因为平面 BCD平面 ACD,平面 BDC平面 EDC=DC,所以 B 到 DC 的距离 h 就是三棱锥 BDEG 的高三棱锥 BDEG 的体积:V= = = 20 (12 分)已知点 F 为抛物线 C:y 2=4x 的焦点,点 P 是准线 l 上的动点,直线 PF 交抛
29、物线 C 于 A,B 两点,若点 P 的纵坐标为 m(m0) ,点 D 为准线 l与 x 轴的交点()求直线 PF 的方程;()求DAB 的面积 S 范围;()设 , ,求证 + 为定值【解答】解:()由题知点 P,F 的坐标分别为( 1,m) , (1,0) ,于是直线 PF 的斜率为 ,所以直线 PF 的方程为 ,即为 mx+2ym=0 (3 分)()设 A,B 两点的坐标分别为(x 1,y 1) , (x 2,y 2) ,由 得 m2x2(2m 2+16)x +m2=0,所以 ,x 1x2=1于是 点 D 到直线 mx+2ym=0 的距离 ,所以 因为 mR 且 m0,于是 S4,所以D
30、AB 的面积 S 范围是(4,+) (9 分)()由()及 , ,得(1x 1,y 1)=(x 21,y 2) ,(1 x1,my 1)=(x 2+1,y 2m) ,于是 , (x 21) 所以 所以 + 为定值 0 (14 分)21 (12 分)如图,已知矩形 ABCD 所在平面垂直于直角梯形 ABPE 所在平面,平面 ABCD平面 ABPE=AB,且 AB=BP=2,AD=AE=1,AEAB ,且 AEBP()设点 M 为棱 PD 中点,求证: EM平面 ABCD;()线段 PD 上是否存在一点 N,使得直线 BN 与平面 PCD 所成角的正弦值等于 ?若存在,试确定点 N 的位置;若不存
31、在,请说明理由【解答】 ()证明:平面 ABCD平面 ABEP,平面 ABCD平面ABEP=AB,BPABBP 平面 ABCD,又 ABBC ,直线 BA,BP,BC 两两垂直,以 B 为原点,分别以 BA,BP,BC 为 x 轴,y 轴,z 轴建立如图所示的空间直角坐标系则 P( 0,2,0) ,B(0,0,0) ,D(2,0,1) ,E(2,1,0) ,C(0,0,1) ,M( 1,1, ) , =( 1,0, ) , =(0,2,0) BP 平面 ABCD, 为平面 ABCD 的一个法向量, =10+02+ =0, 又 EM平面 ABCD,EM平面 ABCD()解:当点 N 与点 D 重
32、合时,直线 BN 与平面 PCD 所成角的正弦值为 理由如下: =( 2,2,1) , =( 2,0,0) ,设平面 PCD 的法向量为 =(x,y ,z) ,则 令 y=1,得 =(0,1 ,2) 假设线段 PD 上存在一点 N,使得直线 BN 与平面 PCD 所成角 的正弦值等于 设 = =( 2,2,) (0 1 ) , = + =(2 ,2 2,) |cos , |= = 9 281=0,解得 =1 或 (舍去) 当 N 点与 D 点重合时,直线 BN 与平面 PCD 所成角的正弦值等于 22 (12 分)在平面直角坐标系 xOy 内,动点 P 到定点 F(1,0)的距离与 P到定直线
33、 x=4 的距离之比为 (1)求动点 P 的轨迹 C 的方程;(2)设点 A、B 是轨迹 C 上两个动点,直线 OA、OB 与轨迹 C 的另一交点分别为 A1、B 1,且直线 OA、OB 的斜率之积等于 ,问四边形 ABA1B1 的面积 S 是否为定值?请说明理由【解答】解:(1)设 P(x ,y) ,由题意可得, ,化简得 3x2+4y2=12,所以,动点 P 的轨迹 C 的方程为 (2)设 A(x 1,y 1) ,B(x 2,y 2) ,由 ,得 ,因为点 A、B 在椭圆 C 上,所以 , ,所以, = ,化简得 当 x1=x2 时,则四边形 ABA1B1 为矩形,y 2=y1,则 ,由 ,得 ,解得 , ,S=|AB|A 1B|=4|x1|y1|= ;当 x1x 2 时,直线 AB 的方向向量为 ,直线 AB 的方程为(y 2y1)x(x 2x1)y +x2y1x1y2=0,原点 O 到直线 AB 的距离为 ,所以AOB 的面积 ,根据椭圆的对称性,四边形 ABA1B1 的面积 S=4SAOB =2|x1y2x2y1|,所以,= ,所以 所以,四边形 ABA1B1 的面积为定值