2022-2023学年广东省广州市秀全中学高二上学期期末数学试题(解析版)
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一、单选题
1.直线的倾斜角为
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据直线方程求出斜率,利用倾斜角的正切值为斜率,可得结果.
【详解】设直线的倾斜角为θ,θ∈[0,π).
直线化为y=,斜率k=tanθ=-,
∴θ=150°,
故选D.
【点睛】本题考查直线的倾斜角与斜率的关系,属于基础题.
2.在数列中,若,,则( )
A.16 B.32 C.64 D.128
【答案】C
【分析】根据题意,为等比数列,用基本量求解即可.
【详解】因为,故是首项为2,公比为2的等比数列,
故.
故选:C
3.在等差数列中,已知,则数列的前6项之和为( )
A.12 B.32 C.36 D.37
【答案】C
【分析】直接按照等差数列项数的性质求解即可.
【详解】数列的前6项之和为.
故选:C.
4.圆与圆的位置关系为( )
A.外离 B.内切 C.相交 D.外切
【答案】D
【分析】根据题意,求出两圆的圆心距,再结合圆与圆位置关系的判断方法,即可求解.
【详解】因为圆的圆心为,圆的圆心为,所以两圆的圆心距为.因为圆的半径为,圆的半径为,所以圆心距等于两圆的半径和,故两圆外切.
故选:D.
5.已知,,则在上的投影向量为( )
A.1 B. C. D.
【答案】C
【分析】根据题意得,进而根据投影向量的概念求解即可.
【详解】解:因为,,所以,
所以,
所以在上的投影向量为
故选:C
6.△ABC的周长是8,B(﹣1,0),C(1,0),则顶点A的轨迹方程是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】由周长得AB+AC=6,从而知A的轨迹是以B,C为焦点的椭圆,再根据已知条件可求得轨迹方程.注意范围.
【详解】解:∵△ABC的两顶点B(﹣1,0),C(1,0),周长为8,∴BC=2,AB+AC=6,
∵6>2,∴点A到两个定点的距离之和等于定值,
∴点A的轨迹是以B,C为焦点的椭圆,且2a=6,c=1,b=2,
所以椭圆的标准方程是.
故选:A.
【点睛】结论点睛:本题考查求轨迹方程,解题方法是定义法,根据恬条件确定轨迹是椭圆,由已知确定焦距和实轴长,由此易得方程,解题还要注意隐藏条件,因此要去掉直线上的两点.否则出错.
7.我国古代数学名著《算法统宗》是明代数学家程大位(1533-1606年)所著.该书中有如下问题:“远望巍巍塔七层,红光点点倍加增,共灯三百八十一,请问尖头几盏灯?”.其意思是:“一座7层塔共挂了381盏灯,且下一层灯数是上一层的2倍,则可得塔的最顶层共有灯几盏?”.若改为 “求塔的最底层几盏灯?”,则最底层有( )盏.
A.192 B.128 C.3 D.1
【答案】A
【分析】根据题意,转化为等比数列,利用通项公式和求和公式进行求解.
【详解】设这个塔顶层有盏灯,则问题等价于一个首项为,公比为2的等比数列的前7项和为381,
所以,解得,
所以这个塔的最底层有盏灯.
故选:A.
8.过双曲线的左焦点作x轴的垂线交曲线C于点P,为右焦点,若,则双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】由题知是等腰直角三角形,,又根据通径的结论知,结合可列出关于的二次齐次式,即可求解离心率.
【详解】由题知是等腰直角三角形,且,
,
又,,即,
,,即,
解得,
,.
故选:D.
二、多选题
9.若构成空间的一个基底,则下列向量共面的是( )
A.,, B.,, C.,, D.,,
【答案】ABD
【分析】逐项判断各选项的向量是否不共面,从而可得正确的选项.
【详解】对于A,因为,故,,共面;
对于B,因为,故,,共面;
对于D,因为,故,,共面;
对于C,若,,共面,则存在实数,使得:,
,故共面,
这与构成空间的一个基底矛盾,
故选:ABD
10.已知曲线C的方程为(,且,),则下列结论正确的是( )
A.当时,曲线C为圆 B.若曲线C为椭圆,且焦距为,则
C.当或时,曲线C为双曲线 D.当曲线C为双曲线时,焦距等于4
【答案】AC
【分析】写出当时的曲线方程,即可判断A;分情况求出当曲线表示椭圆时k的值,可判断B;当或时,判断的正负,即可判断C; 当曲线C为双曲线时,确定k的范围,求得焦距,可判断D.
【详解】当时,方程为,即,表示圆,故A正确;
若曲线C为椭圆,且焦距为,
则当焦点在x轴上, 且 ,解得 ;
当焦点在y轴上, 且 ,解得 ,
故此时或,故B错误;
当时, ,曲线表示的是焦点位于y轴上的双曲线;
当时, ,曲线表示的是焦点位于x轴上的双曲线;故C正确;
当曲线C为双曲线时, ,即或,
当时,,焦距 ,
当时,,焦距 ,
故D错误,
故选:AC
11.如图,正方体的棱长为,,,分别为,,的中点,则( )
A.直线与直线垂直
B.直线与平面平行
C.平面截正方体所得的截面面积为
D.点与点到平面的距离相等
【答案】BC
【分析】(1)利用空间向量的坐标运算确定直线与直线的位置关系;(2)根据面面平行来证明线面平行;(3)先根据四点共面确定截面,进而算截面面积;(4)利用等体积法思想证明求解.
【详解】对于选项A,以点为坐标原点,
,,所在的直线分别为,,轴,建立空间直角坐标系,
则,,,.
从而,,
从而,所以直线与直线不垂直,选项错误;
对于选项,取的中点为,连接,,则易知,
又平面,平面,故平面,
又,平面,平面,
所以平面,
又,,平面,
故平面平面,
又平面,从而平面,选项正确;
对于选项C,连接,,如图所示,
∵正方体中,∴,,,四点共面,
∴四边形为平面截正方体所得的截面四边形,且截面四边形为梯形,
又由勾股定理可得,,,
∴梯形为等腰梯形,高为,
∴,选项C正确;
对于选项D,由于,,
而,,
∴,即,
点到平面的距离为点到平面的距离的2倍,选项错误.
故选:BC.
12.如图的形状出现在南宋数学家杨辉所著的《详解九章算法商功》中,后人称为“三角垛”“三角垛”最上层有1个球,第二层有3个球,第三层有6个球,…设第n层有个球,从上往下n层球的总数为,则( )
A. B.
C. D.
【答案】ABC
【分析】由题可得,利用累加法可得,由递推公式即可判断A,计算前5项的和可判断B,由即可判断C,利用裂项相消求和法可判断D.
【详解】因为,
,
,
……,
,
以上个式子累加可得,,
时也满足上式,故,
所以,故B正确;
由递推关系可知,故A正确;
当,,故C正确;
因为,
所以,故D错误.
故选:ABC.
三、填空题
13.为和的等差中项,则_____________.
【答案】
【分析】利用等差中项的定义可求得结果.
【详解】由等差中项的定义可得.
故答案为:.
14.如图,已知平行六面体中,底面是边长为1的正方形,,设.则______________.
【答案】
【分析】利用空间向量的运算法则,将表示成,两边平方利用向量数量积即可求得.
【详解】由题意可知,
又,所以,
易知,所以
因为底面是正方形,所以,即
又,所以,
即,所以
故答案为:
15.已知点F是抛物线的焦点,点,点P为抛物线上的任意一点,则的最小值为_________.
【答案】3
【分析】根据抛物线的定义可求最小值.
【详解】如图,过作抛物线准线的垂线,垂足为,连接,
则,当且仅当共线时等号成立,
故的最小值为3,
故答案为:3.
16.设椭圆的左、右焦点分别为,则下列说法中正确的有_____________(填序号,漏填或错填都没有分)
(1)离心率
(2)过点的直线与椭圆交于A,B两点,则的周长为
(3)若P是椭圆C上的一点,则面积的最大值为1
(4)若P是椭圆C上的一点,且,则面积为
【答案】(2)(3)(4)
【分析】对于(1),由椭圆方程求出a、b、c的值,求得椭圆离心率即可判断;
对于(2),求出的周长即可判断;
对于(3),由三角形面积公式求出面积的最大值即可判断;
对于(4),方法1:直接应用椭圆中焦点三角形的面积公式:,(其中b为椭圆的短半轴长,为);
方法2:由椭圆定义、余弦定理以及三角形面积公式可得的面积即可判断.
【详解】对于(1),由题意知,,,∴,
∴,故(1)错误;
对于(2),,故(2)正确;
对于(3),,当点P在短轴端点时取最大值,故(3)正确;
对于(4),方法1:;
方法2:∵,
∴在中,由余弦定理得:
解得:,
∴,故(4)正确.
故答案为:(2)(3)(4).
四、解答题
17.在①,②,③这三个条件中任选一个,补充在下面问题的题设条件中.
问题:等差数列的公差为,满足,________?
(1)求数列的通项公式;
(2)求数列的前项和得到最小值时的值.
【答案】(1)选择条件见解析,
(2)
【分析】(1)设等差数列的公差为,由,得到,选①,联立求解;选②,联立求解;选③,联立求解;
(2)由(1)知,令求解.
【详解】(1)解:设等差数列的公差为,
得,
选①,
得,
故,
∴.
选②,
得,得,
故,
∴.
选③,
,得,
故,
∴;
(2)由(1)知,,,
∴数列是递增等差数列.
由,得,
∴时,,
时,,
∴时,得到最小值.
18.如图,在棱长为2的正方体中,E,F分别为AB,BC上的动点,且.
(1)求证:;
(2)当时,求点A到平面的距离.
【答案】(1)证明见解析
(2)
【分析】(1)如图,以为轴,为轴,为轴建立空间直角坐标系,利用空间向量法分别求出和,再证明即可;
(2)利用空间向量的数量积求出平面的法向量,结合求点到面距离的向量法即可得出结果.
【详解】(1)证明:如图,以为轴,为轴,为轴,建立空间直角坐标系,
则,,,,
所以,,
所以,
故,所以;
(2)当时,,,,,
则,,,
设是平面的法向量,则
由,解得,取,得,
设点A到平面的距离为,则,
所以点A到平面的距离为.
19.已知圆C过两点,,且圆心C在直线上.
(1)求圆C的方程;
(2)过点作圆C的切线,求切线方程.
【答案】(1).(或标准形式)
(2)或
【分析】(1)根据题意,求出的中垂线方程,与直线联立,可得圆心的坐标,求出圆的半径,即可得答案;
(2)分切线的斜率存在与不存在两种情况讨论,求出切线的方程,综合可得答案.
【详解】(1)解:根据题意,因为圆过两点,,
设的中点为,则,
因为,所以的中垂线方程为,即
又因为圆心在直线上,联立,解得,所以圆心,半径,故圆的方程为,
(2)解:当过点P的切线的斜率不存在时,此时直线与圆C相切
当过点P的切线斜率k存在时,设切线方程为即(*)
由圆心C到切线的距离,可得
将代入(*),得切线方程为
综上,所求切线方程为或
20.已知数列的前项和为,,.
(1)证明:数列是等比数列;
(2)若,求数列的前项和.
【答案】(1)证明见解析
(2)
【分析】(1)中令和结合求得,然后中利用得数列的递推关系得数列为等比数列;
(2)由(1)求得再得出,利用裂项相消法求得和.
【详解】(1)因为,所以,
因为,所以,,即,,
解得,,当时,,与联立,
得,所以.
又因为,所以是以1为首项,3为公比的等比数列.
(2)由(1)得,所以,,
所以,
所以.
21.如图,在四棱锥中,底面,底面是矩形,,且,点E在上.
(1)求证:平面;
(2)若E为的中点,求直线与平面所成的角的正弦值.
【答案】(1)证明见解析;
(2).
【分析】(1)由条件可得,,然后算出的长度可得矩形是正方形,然后可得,即可证明;
(2)、、两两垂直,建立空间直角坐标系,利用向量求解即可.
【详解】(1)因为底面,、底面,所以,,
所以,,
所以矩形是正方形,所以,
因为,所以平面
(2)由(1)知、、两两垂直,建系如图,
,0,,,2,,,0,,,2,,,1,,
,,,,1,,,2,,
设平面的法向量为,
则,,即
所以可取,0,,
所以直线与平面所成的角的正弦值为.
22.如图,是过抛物线焦点F的弦,M是的中点,是抛物线的准线,为垂足,点N坐标为.
(1)求抛物线的方程;
(2)求的面积(O为坐标系原点).
【答案】(1).
(2).
【分析】(1)由已知得准线方程为:,由此可求得抛物线的方程;
(2)设,代入抛物线的方程作差得,再由M是的中点,求得,由此求得直线的方程,与抛物线的方程联立可求得弦长AB,由三角形的面积公式可求得答案.
【详解】(1)解:点在准线上,所以准线方程为:,
则,解得,所以抛物线的方程为:;
(2)解:设,由在抛物线上,
所以,则,
又,所以点M纵坐标为是的中点,所以,
所以,即,又知焦点F坐标为,则直线的方程为:,
联立抛物线的方程,得,解得或,所以,
所以.
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