【最新版】高中数学高三培优小题练阶段滚动检测(六)
展开一、选择题(本大题共12题,每小题5分,共60分)
1.已知集合A={x|x2+2x-3≤0},B={x|eq \r(x)<2},则A∩B等于( )
A.{x|-3≤x≤1} B.{x|0≤x≤1}
C.{x|-3≤x<1} D.{x|-1≤x≤0}
答案 B
解析 A={x|-3≤x≤1},B={x|0≤x<4},所以A∩B={x|0≤x≤1}.
2.(2022·黄冈调研)已知复数z=eq \f(1,2)+eq \f(\r(3),2)i(i为虚数单位),则eq \x\t(z)+|z|等于( )
A.eq \f(1,2)-eq \f(\r(3),2)i B.eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(-\f(1,2)))-eq \f(\r(3),2)i
C.eq \f(3,2)-eq \f(\r(3),2)i D.eq \f(3,2)+eq \f(\r(3),2)i
答案 C
解析 因为复数z=eq \f(1,2)+eq \f(\r(3),2)i,
所以复数z的共轭复数eq \x\t(z)=eq \f(1,2)-eq \f(\r(3),2)i,|z|=eq \r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))2+\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(3),2)))2)=1,
所以eq \x\t(z)+|z|=eq \f(1,2)-eq \f(\r(3),2)i+1=eq \f(3,2)-eq \f(\r(3),2)i.
3.已知sin x=eq \f(1,4),x为第二象限角,则sin 2x等于( )
A.eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(-\f(3,16))) B.eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(-\f(\r(15),8)))
C.eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(±\f(\r(15),8))) D.eq \f(\r(15),8)
答案 B
解析 因为sin x=eq \f(1,4),x为第二象限角,
所以cs x=-eq \r(1-sin2x)=-eq \r(1-\f(1,16))=eq \a\vs4\al\c1(-\f(\r(15),4)),
所以sin 2x=2sin xcs x=2×eq \f(1,4)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(\r(15),4)))=eq \a\vs4\al\c1(-\f(\r(15),8)).
4.在等比数列{an}中,若a2,a9是方程x2-x-6=0的两根,则a5·a6的值为( )
A.6 B.-6 C.-1 D.1
答案 B
解析 因为a2,a9是方程x2-x-6=0的两根,所以根据根与系数的关系可知a2·a9=-6,因为数列{an}是等比数列,所以a5·a6=a2·a9=-6.
5.命题“∀x∈[1,2],2x2-a≥0”为真命题的一个充分不必要条件是( )
A.a≤1 B.a≤2
C.a≤3 D.a≤4
答案 A
解析 ∀x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(1,2)),2x2-a≥0,所以a≤2x2,又2≤2x2≤8,所以a≤2,因为{a|a≤1}是{a|a≤2}的真子集,故选A.
6.函数f(x)=|x|-eq \f(ln|x|,x2)的图象大致为( )
答案 A
解析 因为函数f(x)定义域为{x|x≠0},f(-x)=f(x),所以f(x)是偶函数,排除C和D;
当x>0时,f(x)=x-eq \f(ln x,x2),f′(x)=eq \f(x3+2ln x-1,x3),
令f′(x)<0,得0
所以f(x)在x=1处取得极小值,且在(0,+∞)上无极大值,排除B.
7.设函数f(x)=eq \f(sin x+xcs x,ax2)(a∈R,a≠0),若f(-2 023)=2,则f(2 023)等于( )
A.2 B.-2
C.2 020 D.-2 020
答案 B
解析 因为f(x)=eq \f(sin x+xcs x,ax2)的定义域为{x|x≠0},
所以f(-x)=eq \f(sin-x-xcs-x,ax2)
=-eq \f(sin x+xcs x,ax2)=-f(x),
因此函数f(x)为奇函数,
又f(-2 023)=2,
所以f(2 023)=-f(-2 023)=-2.
8.我国古代《九章算术》将上下两个平行平面为矩形的六面体称为刍童.如图是一个刍童的三视图,其中正视图及侧视图为全等的等腰梯形,高为2,则该刍童的体积为( )
A.eq \f(100,3) B.eq \f(104,3) C.27 D.18
答案 B
解析 由题意知几何体原图为正四棱台,两个底面的边长分别为2和6,高为2,
所以几何体体积V=eq \f(1,3)(4+36+eq \r(4×36))×2=eq \f(104,3).
9.(2022·广州模拟)如图,在正三棱柱ABC-A1B1C1中,若AB=eq \r(2)BB1,则AB1与BC1所成角的大小为( )
A.60° B.90°
C.105° D.75°
答案 B
解析 在正三棱柱ABC-A1B1C1中,向量eq \(BA,\s\up6(→)),eq \(BC,\s\up6(→)),eq \(BB1,\s\up6(—→))不共面,eq \(AB1,\s\up6(—→))=eq \(BB1,\s\up6(—→))-eq \(BA,\s\up6(→)),eq \(BC1,\s\up6(—→))=eq \(BC,\s\up6(→))+eq \(BB1,\s\up6(—→)),令|eq \(BB1,\s\up6(—→))|=a,则|eq \(BA,\s\up6(→))|=|eq \(BC,\s\up6(→))|=eq \r(2)a,而eq \(BB1,\s\up6(—→))⊥eq \(BA,\s\up6(→)),eq \(BC,\s\up6(→))⊥eq \(BB1,\s\up6(→)),于是得eq \(AB1,\s\up6(→))·eq \(BC1,\s\up6(—→))=(eq \(BB1,\s\up6(—→))-eq \(BA,\s\up6(→)))·(eq \(BC,\s\up6(→))+eq \(BB1,\s\up6(→)))=eq \(BB1,\s\up6(—→))·eq \(BC,\s\up6(→))+eq \(BB12,\s\up6(—→))-eq \(BA,\s\up6(→))·eq \(BC,\s\up6(→))-eq \(BA,\s\up6(→))·eq \(BB1,\s\up6(—→))=a2-eq \r(2)a·eq \r(2)acs 60°=0,因此,eq \(AB1,\s\up6(—→))⊥eq \(BC1,\s\up6(—→)),所以AB1与BC1所成角的大小为90°.
10.已知直线l:3x+4y+m=0(m>0)被圆C:x2+y2+2x-2y-6=0截得的弦长是圆心C到直线l的距离的2倍,则m等于( )
A.6 B.8 C.11 D.9
答案 D
解析 圆C:x2+y2+2x-2y-6=0可化为
(x+1)2+(y-1)2=8,
圆心坐标为(-1,1),半径为2eq \r(2),
由题意可知,圆心到直线的距离d=eq \f(|1+m|,5)=2.
∵m>0,∴m=9.
11.(2022·西安模拟)已知双曲线M:eq \f(x2,a)-eq \f(y2,a+8)=1(a>0)的离心率为2,则双曲线M的渐近线方程是( )
A.y=±eq \r(3)x B.y=±eq \f(\r(3),3)x
C.y=±3x D.y=±eq \r(2)x
答案 A
解析 因为双曲线的离心率为2,所以eq \f(a+a+8,a)=4,解得a=4,所以双曲线方程为eq \f(x2,4)-eq \f(y2,12)=1,由eq \f(x2,4)-eq \f(y2,12)=0,得y=±eq \r(3)x,所以双曲线的渐近线方程为y=±eq \r(3)x.
12.(2022·德州模拟)已知f(x)为定义在R上的奇函数,当x≥0时,有f(x+1)=-f(x),且当x∈[0,1)时,f(x)=lg2(x+1),下列命题正确的是( )
A.函数f(x)在定义域上是周期为2的函数
B.直线y=x与函数f(x)的图象有2个交点
C.函数f(x)的值域为[-1,1]
D.f(2 020)+f(-2 021)=0
答案 D
解析 当x≥0时,f(x+1)=-f(x),
则f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(6,5)))=-f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,5)))=-lg2eq \f(6,5),
f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(4,5)))=-f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(4,5)))=-lg2eq \f(9,5),
所以f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(4,5)))≠f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(4,5)+2))=f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(6,5))),
则函数y=f(x)不是R上周期为2的函数,A选项错误;
若x为奇数,f(x)=f(1)=0;
若x为偶数,则f(x)=f(0)=0,
即当x∈Z时,f(x)=0,
当x≥0时,f(x+2)=f(x),若n∈N,且当x∈(2n,2n+1)时,x-2n∈(0,1),f(x)=f(x-2n)∈(0,1),
当x∈(1,2)时,则x-1∈(0,1),
所以f(x)=-f(x-1)∈(-1,0),
当x∈(2n+1,2n+2)时,x-2n∈(1,2),
则f(x)=f(x-2n)∈(-1,0),
所以函数y=f(x)在[0,+∞)上的值域为(-1,1),
由奇函数的性质可知,函数y=f(x)在(-∞,0)上的值域为(-1,1),
由此可知,函数y=f(x)在R上的值域为(-1,1),C选项错误;
如图所示,
由图象可知,当-1
则直线y=x与函数y=f(x)的图象有且只有一个交点,B选项错误;
因为函数y=f(x)是R上的奇函数,
所以f(0)=0,由题意可得f(1)=-f(0)=0,
当x≥0时,f(x+2)=-f(x+1)=f(x),
所以f(2 020)+f(-2 021)=f(2 020)-f(2 021)=f(0)-f(1)=0,D选项正确.
二、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分)
13.已知a=(1,1),b=(2,m),a⊥(a-b),则|b|=______.
答案 2
解析 a-b=(-1,1-m),
∵a⊥(a-b),
∴a·(a-b)=-1+1-m=0,
∴m=0,
∴b=(2,0),
∴|b|=2.
14.设x,y满足约束条件eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x-y+2≤0,,x≥1,,x+y-7≤0,))则z=2x-4y的最小值是________.
答案 -22
解析 由x,y满足约束条件eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x-y+2≤0,,x≥1,,x+y-7≤0,))
作出可行域如图(阴影部分含边界)所示,
联立eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x=1,,x+y-7=0,))解得A(1,6),
化目标函数z=2x-4y为y=eq \f(1,2)x-eq \f(z,4),
由图可得,当直线y=eq \f(1,2)x-eq \f(z,4)过点A(1,6)时,
直线在y轴上的截距最大,z有最小值为-22.
15.如图所示,过抛物线y2=2px(p>0)的顶点O作两条互相垂直的弦,交抛物线于A,B两点.则△AOB面积的最小值为________.
答案 4p2
解析 设A(x1,y1),B(x2,y2),
设直线AB的方程为x=ay+b,
联立eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(y2=2px,,x=ay+b,))
得y2-2pay-2pb=0,
由根与系数的关系得y1+y2=2pa,y1y2=-2pb,又x1=ay1+b,x2=ay2+b,
所以x1x2=a2y1y2+ab(y1+y2)+b2,
因为OA⊥OB,
所以x1x2+y1y2=0,
所以-2pb+a2(-2pb)+ab(2pa)+b2=0,得b=2p.
所以直线AB的方程x=ay+2p恒过(2p,0).
如图,AB恒过定点M(2p,0).所以S△AOB=S△AOM+S△BOM=eq \f(1,2)|OM|(|y1|+|y2|)
≥p·2eq \r(|y1y2|),
又yeq \\al(2,1)=2px1,yeq \\al(2,2)=2px2,
所以(y1y2)2=4p2x1x2 ,
因为y1y2=-x1x2 ,
于是|y1y2|=4p2.
故S△AOB的最小值为4p2.
16.如图,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,2BC=2BB1=AB=2,点P在线段AD1上运动,则下列命题正确的是________.(填序号)
①直线B1C与平面BPC1所成的角为eq \f(π,3);
②直线A1B1和平面BPC1平行;
③三棱锥B1-BPC1的体积为eq \f(1,6);
④二面角P-BC1-D所成的角为定值.
答案 ②④
解析 对于①,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,B1C⊥BC1,B1C⊥C1D1,
又BC1∩C1D1=C1,BC1,C1D1⊂平面ABC1D1,
所以B1C⊥平面ABC1D1,即B1C⊥平面BPC1,所以①不正确;
对于②,因为平面BPC1与平面ABC1D1是同一平面,
A1B1∥AB,AB⊂平面ABC1D1, A1B1⊄平面ABC1D1,
所以A1B1∥平面BPC1,故②正确;
对于③,三棱锥B1-BPC1的体积等于三棱锥P-BB1C1的体积,
又因为P∈AD1,且AD1∥BC1,AD1⊄平面BB1C1,BC1⊂平面BB1C1,
所以AD1∥平面BB1C1,所以点A到平面BB1C1的距离即为点P到该平面的距离,所以体积为定值eq \f(1,3),故③不正确;
对于④,二面角P-BC1-D所成的角就是二面角D1-BC1-D所成的角,所以④正确.
三、解答题(本大题共6小题,共70分)
17.(10分)(2022·呼和浩特模拟)在△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c,且a-2bsin A=0.
(1)求角B的大小;
(2)若C=eq \f(2π,3),△ABC的周长为4+2eq \r(3),求BC边上的中线AD的长.
解 (1)∵a-2bsin A=0,又由正弦定理得b=eq \f(asin B,sin A),
∴a-2·eq \f(asin B,sin A)sin A=0,
则a-2asin B=0,
∵a>0,
∴1-2sin B=0,sin B=eq \f(1,2),
∵0∴B=eq \f(π,6)或eq \f(5π,6).
(2)∵C=eq \f(2π,3),
∴B=eq \f(π,6),
∴A=π-B-C=eq \f(π,6),
作CH⊥AB于H,如图所示.
∵△ABC是等腰三角形,
∴H为AB的中点,CH为∠ACB的角平分线,
∴∠ACH=eq \f(π,3),设|CH|=x,|AC|=2x,|AH|=eq \r(3)x,|AB|=2eq \r(3)x,
∴|AC|+|BC|+|AB|=2x+2x+2eq \r(3)x=4+2eq \r(3),
∴x=1,|AC|=|BC|=2,
取BC的中点D,连接AD,在△ACD中,由余弦定理得
cs∠ACD=eq \f(|AC|2+|CD|2-|AD|2,2|AC||CD|),
即cseq \f(2π,3)=eq \f(4+1-|AD|2,2×2×1)=-eq \f(1,2),
解得|AD|=eq \r(7),
∴BC边上的中线AD的长为eq \r(7)﹒
18.(12分)已知等比数列{an}的前n项和为Sn,且6Sn=3n+1+a(n∈N*).
(1)求a的值及数列{an}的通项公式;
(2)若bn=(1-an)lg3(aeq \\al(2,n)·an+1),求数列eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(\f(1,bn)))的前n项和Tn.
解 (1)因为6Sn=3n+1+a(n∈N*),
所以当n=1时,6S1=6a1=9+a,
当n≥2时,6Sn-1=3n+a,6an=6(Sn-Sn-1)=2×3n,
即an=3n-1,
因为{an}是等比数列,所以a1=1,
则9+a=6,得a=-3,
所以数列{an}的通项公式为an=3n-1(n∈N*).
(2)由(1)得bn=(1-an)lg3(aeq \\al(2,n)·an+1)=(3n-2)(3n+1),
eq \f(1,bn)=eq \f(1,3n-23n+1)
=eq \f(1,3)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,3n-2)-\f(1,3n+1))),
所以Tn=eq \f(1,b1)+eq \f(1,b2)+…+eq \f(1,bn)
=eq \f(1,1×4)+eq \f(1,4×7)+…+eq \f(1,3n-23n+1)=
eq \f(1,3)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1-\f(1,4)+\f(1,4)-\f(1,7)+…+\f(1,3n-2)-\f(1,3n+1)))
=eq \f(n,3n+1)(n∈N*).
19.(12分)已知圆C经过点A(2,-1),和直线x+y=1相切,且圆心在直线y=-2x上.
(1)求圆C的方程;
(2)已知直线l经过原点,并且被圆C截得的弦长为2,求直线l的方程.
解 (1)设圆心的坐标为C(a,-2a),
则eq \r(a-22+-2a+12)
=eq \f(|a-2a-1|,\r(2)).
化简,得a2-2a+1=0,解得a=1.
所以C(1,-2),
|AC|=eq \r(1-22+-2+12)=eq \r(2).
所以圆C的方程为(x-1)2+(y+2)2=2.
(2)①当直线l的斜率不存在时,直线l的方程为x=0,此时直线l被圆C截得的弦长为2,满足条件.
②当直线l的斜率存在时,设直线l的方程为y=kx,
由题意得eq \f(|k+2|,\r(1+k2))=1,
解得k=-eq \f(3,4),
所以直线l的方程为y=-eq \f(3,4)x.
综上所述,直线l的方程为x=0或3x+4y=0.
20.(12分)如图,四棱锥P-ABCD的一个侧面PAD为等边三角形,且平面PAD⊥平面ABCD,四边形ABCD是平行四边形,AD=2,BD=2eq \r(3),∠BAD=eq \f(π,3).
(1)求证:BD⊥PD;
(2)求二面角D-BC-P的余弦值.
(1)证明 在△ABD中,AD=2,BD=2eq \r(3),∠BAD=eq \f(π,3),
∴AD⊥BD.
又平面PAD⊥平面ABCD,平面PAD∩平面ABCD=AD,BD⊂平面ABCD,
∴BD⊥平面PAD,
又PD⊂平面PAD,∴BD⊥PD.
(2)解 如图,作PO⊥AD于点O,
则PO⊥平面ABCD.
过点O作OE⊥BC交CB的延长线于点E,连接PE,
以O为坐标原点,以OA,OE,OP所在直线为x轴,
y轴,z轴建立空间直角坐标系,
则Deq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-1,0,0)),Beq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-1,2\r(3),0)),Peq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,0,\r(3))),
Ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-3,2\r(3),0)),
eq \(BP,\s\up6(→))=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1,-2\r(3),\r(3))),eq \(BC,\s\up6(→))=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-2,0,0)).
平面DBC的一个法向量为m=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,0,1)),
设平面PBC的一个法向量为n=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x,y,z)),
则eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(n·\(BC,\s\up6(→))=0,,n·\(BP,\s\up6(→))=0,))
即eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(-2x=0,,x-2\r(3)y+\r(3)z=0.))
取y=1,则n=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,1,2)),
设二面角D-BC-P的平面角为θ,
则cs θ=eq \f(n·m,|n||m|)=eq \f(2\r(5),5).
由图可知,二面角D-BC-P为锐角,
所以二面角D-BC-P的余弦值为eq \f(2\r(5),5).
21.(12分)(2022·南昌模拟)已知椭圆C′:eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的离心率为e=eq \f(\r(3),2),且过点(2,eq \r(3)).
(1)求椭圆C′的方程;
(2)如图,过椭圆C′的左半个椭圆上(含短轴顶点)上一点P作圆C:(x-2)2+y2=1的两条切线,分别交椭圆于A,B两点,记直线PA,PB的斜率分别为k1,k2,求k1·k2的取值范围.
解 (1)由题意可得e=eq \f(c,a)=eq \r(1-\f(b2,a2))=eq \f(\r(3),2),即eq \f(b,a)=eq \f(1,2),
又eq \f(4,a2)+eq \f(3,b2)=1,解得a=4,b=2,
所以椭圆C′的方程为eq \f(x2,16)+eq \f(y2,4)=1.
(2)设P(m,n)(-4≤m≤0),
则eq \f(m2,16)+eq \f(n2,4)=1,即n2=4-eq \f(m2,4),
设过P的切线方程为y=kx+n-km,圆C:(x-2)2+y2=1的圆心为(2,0),半径为1,
由直线和圆相切的条件可得eq \f(|2k+n-km|,\r(1+k2))=1,
化为(m2-4m+3)k2+2kn(2-m)+n2-1=0,
由k1,k2为上面方程的两根,可得k1k2=eq \f(n2-1,m2-4m+3)=eq \f(3-\f(m2,4),m2-4m+3)
=-eq \f(1,4)-eq \f(1,4)·eq \f(4m-15,m2-4m+3)(-4≤m≤0),
令4m-15=t(-31≤t≤-15),
则m=eq \f(t+15,4),
则k1k2=-eq \f(1,4)-eq \f(1,4)·eq \f(t,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(t+15,4)))2-t-15+3)=-eq \f(1,4)-eq \f(4,t+\f(33,t)+14)在-31≤t≤-15上单调递增,
所以k1k2的取值范围是eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(1,35),1)).
22.(12分)已知函数f(x)=xex-1-ax+1,其中a∈R.
(1)当a=0时,证明:f(x)>0;
(2)当a>0时,讨论f(x)的零点个数.
(1)证明 当a=0时,f(x)=xex-1+1,
f′(x)=(x+1)ex-1.
∴当x∈(-∞,-1)时,f′(x)<0,函数f(x)单调递减;当x∈(-1,+∞)时,f′(x)>0,函数f(x)单调递增.
∴当x=-1时,函数f(x)取得极小值,也为最小值,
∴f(x)min=f(-1)=1-eq \f(1,e2)>0.
∴当a=0时,f(x)>0.
(2)解 由(1)可得xex-1+1>0.
∴当a>0时,∀x∈(-∞,0]时,f(x)>0,即函数f(x)在x∈(-∞,0]时,f(x)无零点,故只需要研究函数f(x)在(0,+∞)上零点的情况.
由xex-1-ax+1=0,变形为a=ex-1+eq \f(1,x)(x>0).
令g(x)=ex-1+eq \f(1,x)(x>0),
则g′(x)=ex-1-eq \f(1,x2)在(0,+∞)上单调递增,且g′(1)=0,
∴函数g(x)在(0,1)上单调递减,
在(1,+∞)上单调递增.
∴g(x)min=g(1)=2,当x→0时,g(x)→+∞,当x→+∞时,g(x)→+∞,
当0当a=2时,y=a与函数g(x)的图象在(0,+∞)上有唯一交点,即函数f(x)有唯一零点;
当a>2时,y=a与函数g(x)的图象在(0,+∞)上有两个交点,即函数f(x)有两个零点.
综上可得,当0当a=2时,函数f(x)有唯一零点.
当a>2时,函数f(x)有两个零点.
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