广东省揭阳市普宁二中实验学校2022-2023学年高一(下)期末数学试卷
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这是一份广东省揭阳市普宁二中实验学校2022-2023学年高一(下)期末数学试卷,共22页。
2.(5分)在△ABC中,“”是“”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
3.(5分)已知复数z1=(m2﹣1)+(m2+2m﹣3)i,z2=m+i,其中i为虚数单位,m∈R,若z1为纯虚数,则下列说法正确的是( )
A.m=±1
B.复数z2在复平面内对应的点在第一象限
C.|z2|=2
D.|z1|2=|z2|2
4.(5分)在空间中,下列说法正确的是( )
A.垂直于同一直线的两条直线平行
B.垂直于同一直线的两条直线垂直
C.平行于同一平面的两条直线平行
D.垂直于同一平面的两条直线平行
5.(5分)有3位男生和2位女生在周日去参加社区志愿活动,从该5位同学中任取3人,至少有1名女生的概率为( )
A.B.C.D.
6.(5分)如图所示,△ABC中,点D是线段BC的中点,E是线段AD的靠近A的三等分点,则=( )
A.B.C.D.
7.(5分)已知实数a,b∈(1,+∞),且lg2a+lgb3=lg2b+lga2,则( )
A.B.C.D.
8.(5分)如图(1)所示,已知球的体积为36π,底座由边长为12的正三角形铜片ABC沿各边中点的连线垂直向上折叠成直二面角所得,如图(2)所示.则在图(1)所示的几何体中,下列结论中正确的是( )
A.CD与BE是异面直线
B.异面直线AB与CD所成角的大小为45°
C.由A、B、C三点确定的平面截球所得的截面面积为3π
D.球面上的点到底座底面DEF的最大距离为
二.多选题(共4小题,满分20分,每小题5分)
(多选)9.(5分)设复数,则下列命题中正确的是( )
A.的虚部是
B.
C.复平面内z与分别对应的两点之间的距离为1
D.
(多选)10.(5分)广东某高校为传承粤语文化,举办了主题为“粤唱粤美好”的校园粤语歌手比赛在比赛中,由A,B两个评委小组(各9人)给参赛选手打分.根据两个评委小组对同一名选手的打分绘制成如图所示折线图,则下列说法正确的是( )
A.A组打分的众数为47
B.B组打分的中位数为75
C.A组的意见相对一致
D.B组打分的均值小于A组打分的均值
(多选)11.(5分)在正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,M是A1B1的中点,点N在该正方体的棱上运动,则下列说法正确的是( )
A.当N为棱AA1中点时,MN∥B1D
B.当N为棱AA1中点时,MN与平面ABC1D1所成角为30°
C.有且仅有三个点N,使得B1N∥平面AMD1
D.有且仅有四个点N,使得MN与B1C所成角为60°
(多选)12.(5分)设函数,已知f(x)在[0,π]上有且仅有4个零点,则( )
A.ω的取值范围是
B.y=f(x)的图象与直线y=1在(0,π)上的交点恰有2个
C.y=f(x)的图象与直线y=﹣1在(0,π)上的交点恰有2个
D.f(x)在上单调递减
三.填空题(共4小题,满分20分,每小题5分)
13.(5分)某机构组织填写关于环境保护的知识答卷,从中抽取了7份试卷,成绩分别为68,83,81,81,86,90,88,则这7份试卷成绩的第80百分位数为 .
14.(5分)若一个平面图形的斜二测直观图是一个等腰直角三角形,O'A=O'B=2,则原图的面积为 .
15.(5分)已知1+2i是方程x2﹣mx+2n=0(m,n∈R)的一个根,则m+n= .
16.(5分)《易经》是阐述天地世间关于万象变化的古老经典,如图,这是《易经》中记载的几何图形——八卦图.图中正八边形代表八卦,中间的圆代表阴阳太极图,其余八块面积相等的图形代表八卦图.已知正八边形ABCDEFGH的边长为2,P是正八边形ABCDEFGH所在平面内的一点,则(+)•(+)的最小值为 .
四.解答题(共6小题,满分70分)
17.(10分)已知复数z=1+i(i是虚数单位)是方程x2﹣px+q=0的根,其中p,q是实数.
(1)求p和q的值;
(2)若(p+qi)•(m2+2mi)是纯虚数,求实数m的值.
18.(12分)某校组织高一年级1000名学生参加了跳绳比赛活动,以每个学生的跳绳个数作为最终比赛成绩.现从中随机抽取50名学生的比赛成绩作为样本,整理数据并按比赛成绩[80,100),[100,120),[120,140),[140,160),[160,180),[180,200]分组进行统计,得到比赛成绩的频数分布表,记比赛成绩大于或等于160的为“优秀”.
(1)估计该校高一年级学生比赛成绩为“优秀”的人数;
(2)从样本比赛成绩在[120,140)和[160,180)的学生中随机抽取2人,求两人比赛成绩都为“优秀”的概率.
19.(12分)如图,在四边形OBCD中,,,,且.
(1)用,表示;
(2)点P在线段AC上,且,求与的夹角θ的余弦值.
20.(12分)已知函数的部分图像如图所示.
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)将函数f(x)的图像向左平移个单位,再将图像上各点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变)得到函数g(x)的图像,若关于x的方程g(x)﹣m=0在区间上有两个不同的实数解,求实数m的范围.
21.(12分)在△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c.已知c=2b,a=3,D是边BC上一点.
(1)求bcsC+2bcsB的值;
(2)若.
①求证:AD平分∠BAC;
②求△ABC面积的最大值及此时AD的长.
22.(12分)如图,在正四棱锥P﹣ABCD中,PA=AB=2,E、F分别为PB、PD的中点,平面AEF与棱PC的交点为G.
(1)求异面直线AE与PF所成角的大小;
(2)求平面AEGF与平面ABCD所成锐二面角的大小;
(3)求点G的位置.
参考答案与试题解析
一.选择题(共8小题,满分40分,每小题5分)
1.(5分)已知集合A={y|y=2x﹣1,x∈Z},B={x|5x2﹣4x﹣1≤0},则A∩B=( )
A.{1}B.{0,1}C.{0,1,2}D.{1,3,5}
【解答】解:集合A={y|y=2x﹣1,x∈Z},B={x|5x2﹣4x﹣1≤0}=[﹣,1],则A∩B={1}.
故选:A.
2.(5分)在△ABC中,“”是“”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:①在△ABC中,当时,则A=或,∴充分性不成立,
②当时,则,∴必要性成立,
∴是的必要不充分条件,
故选:B.
3.(5分)已知复数z1=(m2﹣1)+(m2+2m﹣3)i,z2=m+i,其中i为虚数单位,m∈R,若z1为纯虚数,则下列说法正确的是( )
A.m=±1
B.复数z2在复平面内对应的点在第一象限
C.|z2|=2
D.|z1|2=|z2|2
【解答】解:∵z1=(m2﹣1)+(m2+2m﹣3)i为纯虚数,
∴,解得m=﹣1,故A错误,
∴z1=﹣4i,z2=﹣1+,
复数z2在复平面内对应的点(﹣1,)在第二象限,故B错误,
|z2|=,故C正确,
,故D错误.
故选:C.
4.(5分)在空间中,下列说法正确的是( )
A.垂直于同一直线的两条直线平行
B.垂直于同一直线的两条直线垂直
C.平行于同一平面的两条直线平行
D.垂直于同一平面的两条直线平行
【解答】解:垂直于同一直线的两条直线的位置关系有:平行、相交和异面,A、B不正确;
平行于同一平面的两条直线的位置关系有:平行、相交和异面,C不正确;
根据线面垂直的性质可知:D正确;
故选:D.
5.(5分)有3位男生和2位女生在周日去参加社区志愿活动,从该5位同学中任取3人,至少有1名女生的概率为( )
A.B.C.D.
【解答】解:有3位男生和2位女生在周日去参加社区志愿活动,从该5位同学中任取3人,
基本事件总数n==10,
至少有1名女生包含的基本事件个数m==9.
∴至少有1名女生的概率为P==.
故选:D.
6.(5分)如图所示,△ABC中,点D是线段BC的中点,E是线段AD的靠近A的三等分点,则=( )
A.B.C.D.
【解答】解:由题意可得:=+,=,=+,=,
∴=+,
故选:A.
7.(5分)已知实数a,b∈(1,+∞),且lg2a+lgb3=lg2b+lga2,则( )
A.B.C.D.
【解答】解:∵lgb2<lgb3,
∴lg2a+lgb2<lg2b+lga2,
即lg2a﹣lga2<lg2b﹣lgb2,
∵函数在(0,+∞)上单调递增,
∴lg2a<lg2b,
即a<b,
故排除选项C、D;
∵lg2b>lg3b,
∴lg2a+lgb3>lg3b+lga2,
即lg2a﹣lga2>lg3b﹣lgb3,
∵函数在(0,+∞)上单调递增,
∴lg2a>lg3b,
又∵,
∴,
即,
故,
故选:B.
8.(5分)如图(1)所示,已知球的体积为36π,底座由边长为12的正三角形铜片ABC沿各边中点的连线垂直向上折叠成直二面角所得,如图(2)所示.则在图(1)所示的几何体中,下列结论中正确的是( )
A.CD与BE是异面直线
B.异面直线AB与CD所成角的大小为45°
C.由A、B、C三点确定的平面截球所得的截面面积为3π
D.球面上的点到底座底面DEF的最大距离为
【解答】解:取DF,EF中点N,M,连接AB,BC,AC,BM,MN,CN,如图,
因△BEF为正三角形,则BM⊥EF,而平面BEF⊥平面DFE,平面BEF∩平面DFE=EF,BM⊂平面BEF,
于是得BM⊥平面DFE,同理CN⊥平面DFE,即BM∥CN,,
因此,四边形BCNM是平行四边形,有BC∥NM∥DE,则直线CD与BE在同一平面内,故A不正确;
由选项A,同理可得AB∥DF,则异面直线AB与CD所成角等于直线DF与CD所成角60°,故B不正确;
由选项A知,,同理可得AB=AC=3,正△ABC外接圆半径,
由A、B、C三点确定的平面截球所得的截面圆是△ABC的外接圆,此截面面积为3π,故C正确;
体积为36π的球半径R,由得R=3,由选项C知,球心到平面ABC的距离,
由选项A,同理可得点A到平面DFE的距离为,即平面ABC与平面DFE的距离为,
所以球面上的点到底座底面DEF的最大距离为,故D不正确.
故选:C.
二.多选题(共4小题,满分20分,每小题5分)
(多选)9.(5分)设复数,则下列命题中正确的是( )
A.的虚部是
B.
C.复平面内z与分别对应的两点之间的距离为1
D.
【解答】解:∵,
∴=﹣i,
故的虚部是﹣,
故选项A错误;
∵z+=1,|z|==1,
∴z+=|z|,
即选项B正确;
复平面内z与分别对应的两点之间的距离为=,
故选项C错误;
z2+=(+i)2+﹣i
=+i﹣+﹣i=0,
故选项D正确;
故选:BD.
(多选)10.(5分)广东某高校为传承粤语文化,举办了主题为“粤唱粤美好”的校园粤语歌手比赛在比赛中,由A,B两个评委小组(各9人)给参赛选手打分.根据两个评委小组对同一名选手的打分绘制成如图所示折线图,则下列说法正确的是( )
A.A组打分的众数为47
B.B组打分的中位数为75
C.A组的意见相对一致
D.B组打分的均值小于A组打分的均值
【解答】解:由折线图可知,小组A打分的分值为:42,47,45,46,50,47,50,47,则小组A打分的分值的众数为47,故选项A正确;
小组B打分的分值按照从小到大排列为:36,55,58,62,66,68,68,70,75中间数为66,故中位数为66,故选项B错误;
小组A的打分成绩比较均匀,波动更小,故A小组意见相对一致,故选项C正确;
小组A的打分分值的均值(42+47+45+46+50+47+50+47 )×=46.7,而小组B的打分分值的均值 (55+36+70+66+75+68+68+62+58)×=62,
所以小组B打分的分值的均值大于小组A打分的分值的均值,故选项D错误.
故选:AC.
(多选)11.(5分)在正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,M是A1B1的中点,点N在该正方体的棱上运动,则下列说法正确的是( )
A.当N为棱AA1中点时,MN∥B1D
B.当N为棱AA1中点时,MN与平面ABC1D1所成角为30°
C.有且仅有三个点N,使得B1N∥平面AMD1
D.有且仅有四个点N,使得MN与B1C所成角为60°
【解答】解:对于A,∵B1D∩平面A1B1BA=B1,MN⊂平面 A1B1BA,且B1∉MN,
∴当N为棱AA1中点时,MN与B1D异面,故A错误;
对于B,如图,以D为坐标原点,建立空间直角坐标系,
设AB=2,则A(2,0,0),B(2,2,0),D1(0,0,2),N(2,0,1),M(2,1,2),
∴=(0,2,0),=(﹣2,0,2),=(0,1,1),
设=(x,y,z)为平面ABC1D1的法向量,
则,取x=1,得=(1,0,1),
记MN与平面ABC1D1所成角为θ,
则sinθ===,
∵θ∈[0,],∴θ=,故B正确;
对于C,记C1D1中点为N,AB中点为P,连接B1N,B1P,ND,DP,
由正方体性质得DN∥PB1∥AD1,MD1∥DP∥NB1,
又B1N∩DN=N,MD1∩AD1=D1,B1N⊂平面B1NDP,DN⊂平面B1NDP,
∴平面B1NDP∥平面AMD1,
∴当点N为C1D1中点或AB中点或与D重合时满足题意,故C正确;
对于D,如图,CD1,B1D1,AC,AB1与B1C的夹角都是60°,
∴当MN与CD1,B1D1,AC,AB1之一平行时,满足题意,
即N为BB1,AA1,A1D1,B1C1中点时,满足题意,故D正确.
故选:BCD.
(多选)12.(5分)设函数,已知f(x)在[0,π]上有且仅有4个零点,则( )
A.ω的取值范围是
B.y=f(x)的图象与直线y=1在(0,π)上的交点恰有2个
C.y=f(x)的图象与直线y=﹣1在(0,π)上的交点恰有2个
D.f(x)在上单调递减
【解答】解:当x∈[0,π]时,ωx﹣∈[﹣,πω﹣],因为f(x)在[0,π]上有且仅有4个零点,
所以,解得,故A正确;
又由以上分析可知,函数y=csx在上有且仅有4个零点,
且,则在上,y=csx出现两次最大值,
此时函数y=csx的大致图象如图示:
即y=f(x)在(0,π)上两次出现最大值1,即ωx﹣取0,2π时,y=f(x)取最大值,
故y=f(x)的图象与直线y=1在(0,π)上的交点恰有2个,故B正确;
由于当x∈(0,π)时,ωx﹣∈[﹣,πω﹣],,
当ωx﹣=﹣π时,y=f(x)取最小值﹣1,由于ωx﹣是否取到3π不确定,
故y=f(x)的图象与直线y=﹣1在(0,π)上的交点可能是1个或2个,故C错误;
当时,,
因为,所以,,
故的值不一定小于π,
所以f(x)在上不一定单调递减.
故选:AB.
三.填空题(共4小题,满分20分,每小题5分)
13.(5分)某机构组织填写关于环境保护的知识答卷,从中抽取了7份试卷,成绩分别为68,83,81,81,86,90,88,则这7份试卷成绩的第80百分位数为 88 .
【解答】解:这组数据为68,81,81,83,86,88,90,
因为7×80%=5.6,所以这7份试卷成绩的第80百分位数为88.
故答案为:88.
14.(5分)若一个平面图形的斜二测直观图是一个等腰直角三角形,O'A=O'B=2,则原图的面积为 .
【解答】解:根据题意,直观图△O'A'B′是一个等腰直角三角形,O'A=O'B=2,
则其面积S′=×2×2=2,
故原图的面积S=2S′=4,
故答案为:4.
15.(5分)已知1+2i是方程x2﹣mx+2n=0(m,n∈R)的一个根,则m+n= .
【解答】解:将x=1+2i代入方程x2﹣mx+2n=0,有(1+2i)2﹣m(1+2i)+2n=0,
即1+4i﹣4﹣m﹣2mi+2n=0,即(﹣3﹣m+2n)+(4﹣2m)i=0,
由复数相等的充要条件,得,解得m=2,n=,
故.
故答案为:.
16.(5分)《易经》是阐述天地世间关于万象变化的古老经典,如图,这是《易经》中记载的几何图形——八卦图.图中正八边形代表八卦,中间的圆代表阴阳太极图,其余八块面积相等的图形代表八卦图.已知正八边形ABCDEFGH的边长为2,P是正八边形ABCDEFGH所在平面内的一点,则(+)•(+)的最小值为 .
【解答】解:如图所示,以该正八边形的中心O为原点,过O与AB平行的直线为x轴,如图建立平面直角坐标系,
再设M,N分别为AB,EF的中点,易知N(),M(0,﹣1),再设P(x,y),
而(+)•(+)==4=4()
=4[],(当且仅当x=y=0取等号),
故所求的最小值为:.
故答案为:.
四.解答题(共6小题,满分70分)
17.(10分)已知复数z=1+i(i是虚数单位)是方程x2﹣px+q=0的根,其中p,q是实数.
(1)求p和q的值;
(2)若(p+qi)•(m2+2mi)是纯虚数,求实数m的值.
【解答】解:(1)∵z=1+i(i是虚数单位)是方程x2﹣px+q=0的根,
∴也是方程x2﹣px+q=0的根,
∴,解得p=q=2.
(2)由(1)可得,(p+qi)•(m2+2mi)=(2+2i)•(m2+2mi)=2m2﹣4m+(4m+2m2)i,
∵(p+qi)•(m2+2mi)是纯虚数,
∴,解得m=2.
18.(12分)某校组织高一年级1000名学生参加了跳绳比赛活动,以每个学生的跳绳个数作为最终比赛成绩.现从中随机抽取50名学生的比赛成绩作为样本,整理数据并按比赛成绩[80,100),[100,120),[120,140),[140,160),[160,180),[180,200]分组进行统计,得到比赛成绩的频数分布表,记比赛成绩大于或等于160的为“优秀”.
(1)估计该校高一年级学生比赛成绩为“优秀”的人数;
(2)从样本比赛成绩在[120,140)和[160,180)的学生中随机抽取2人,求两人比赛成绩都为“优秀”的概率.
【解答】解:(1)由频数分布表可知,样本比赛成绩大于或等于160的学生有3+15=18人,所以估计该校高一年级学生比赛成绩为“优秀”的人数为1000×=360人;
(2)设“两人比赛成绩都为‘优秀’”为事件M,
记比赛成绩在[120,140)的学生为A1,A2,比赛成绩在[160,180)的学生为B1,B2,B3,
则从这5个学生中随机抽取2人的样本空间Ω={(A1,A2),(A1,B1),(A1,B2),(A1,B3),(A2,B1),(A2,B2),(A2,B3),(B1,B2),(B1,B3),(B2,B3)},
M={(B1,B2),(B1,B3),(B2,B3)},
所以,由古典概型得P(M)=;
综上,估计该校高一年级学生比赛成绩为“优秀”的人数为360,两人比赛成绩都为优秀的概率为.
19.(12分)如图,在四边形OBCD中,,,,且.
(1)用,表示;
(2)点P在线段AC上,且,求与的夹角θ的余弦值.
【解答】解:(1)=++=﹣+2+=﹣+2;
(2)=+,==+=+,
=﹣,=+=﹣++=﹣,
•=(﹣+2)•(﹣)=+×4=,
||==,||==.
cs<,>==.
20.(12分)已知函数的部分图像如图所示.
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)将函数f(x)的图像向左平移个单位,再将图像上各点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变)得到函数g(x)的图像,若关于x的方程g(x)﹣m=0在区间上有两个不同的实数解,求实数m的范围.
【解答】解:(1)由已知函数f(x)=(ω>0,|φ|<)的部分图象得,
解得,
∴;
(2)由题意可知,g(x)=,
g(x)﹣m=0在区间上有两个不同的实数解,
则直线y=m与函数g(x)=有两个不同的交点,
令,
则g(x)对称轴为x=,
∵,
∴当k=0,x=符合题意,即两个交点关于x=对称,
∴,g(0)=1,
∴m的取值范围为[1,).
21.(12分)在△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c.已知c=2b,a=3,D是边BC上一点.
(1)求bcsC+2bcsB的值;
(2)若.
①求证:AD平分∠BAC;
②求△ABC面积的最大值及此时AD的长.
【解答】解:(1)因为c=2b,a=3,
所以bcsC+2bcsB=bcsC+ccsB=b•+c•==a=3,
所以bcsC+2bcsB的值为3;
(2)①证明:因为,所以,
由a=3知,BD=2,DC=1,
设∠BAD=α,∠DAC=β,∠ADB=θ,
在△ABD中,由正弦定理得,=,
即=,所以sinα=,
在△ACD中,由正弦定理得,=,
即=,所以sinβ=,
所以sinα=sinβ,即∠BAD=∠DAC,所以AD平分∠BAC,
②在△ABC中,因为c=2b,a=3,
由余弦定理a2=b2+c2﹣2bccsA得,9=b2(5﹣4csA),
而△ABC的面积S=bcsinA=b2sinA;
由9=b2(5﹣4csA)得csA=,
所以S=b2sinA=b2=b2=•,
所以当b2=5即时,面积S最大为3,
此时在△ABC中,a=3,b=,c=2,
所以由余弦定理求得csC==﹣,
,
在△ADC中,由余弦定理得AD2=AC2+DC2﹣2AC•DCcsC=8,
所以此时AD=2.
22.(12分)如图,在正四棱锥P﹣ABCD中,PA=AB=2,E、F分别为PB、PD的中点,平面AEF与棱PC的交点为G.
(1)求异面直线AE与PF所成角的大小;
(2)求平面AEGF与平面ABCD所成锐二面角的大小;
(3)求点G的位置.
【解答】解:(1)连接AC,BD,相交于点O,
因为四边形ABCD是正方形,所以O是正方形的中心,连接PO,
因为四棱锥P﹣ABCD是正四棱锥,则PO⊥底面ABCD,连接OE,
因为E为PB的中点,所以EO是△PBD的中位线,所以EO∥PD,
∠OEA(或补角)即为异面直线AE与PF所成角的大小,
因为正四棱锥P﹣ABCD中,,所以△PAB是等边三角形,
所以,由勾股定理得:,所以AO=2,
因为PO⊥BD,E为PB的中点,所以,
在△AOE中,由余弦定理得:,
所以异面直线AE与PF所成角的大小为.
(2)连接EF,与OP相交于点Q,则Q为OP,EF的中点,
因为EF分别为PBPD的中点,所以EF是三角形PBD的中位线,所以EF∥BD,
因为BD⊂平面ABCD,EF⊄平面ABCD,所以EF∥平面ABCD,
设平面AEGF与平面ABCD相交于直线l,故EF∥l∥DB,连接QA,
则因为AE=AF,所以AQ⊥EF,又因为OA⊥BD,
故∠QAO即为平面AEGF与平面ABCD所成锐二面角,其中,AO=2,
所以,故,
即平面AEGF与平面ABCD所成锐二面角的大小为.
(3)延长AQ,则由两平面相交的性质可得AQ一定过点G,
过点G作GM∥PO交AC于点M,因为PO⊥底面ABCD,所以GM⊥底面ABCD,
设GM=CM=x,则AM=4﹣x,由第二问知:,
所以,即,解得:,
故,所以点G的位置为线段PC靠近P的三等分点.
比赛成绩
[80,100)
[100,120)
[120,140)
[140,160)
[160,180)
[180,200]
人数
4
10
2
16
3
15
比赛成绩
[80,100)
[100,120)
[120,140)
[140,160)
[160,180)
[180,200]
人数
4
10
2
16
3
15
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