沧州市2027年高考数学四模试卷（含答案解析）

这是一份沧州市2027年高考数学四模试卷（含答案解析），共11页。试卷主要包含了考生必须保证答题卡的整洁，设点，，不共线，则“”是“”，已知集合，，，则的子集共有等内容，欢迎下载使用。
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号、考场号和座位号填写在试题卷和答题卡上。用2B铅笔将试卷类型（B）填涂在答题卡相应位置上。将条形码粘贴在答题卡右上角"条形码粘贴处"。
2．作答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目选项的答案信息点涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案。答案不能答在试题卷上。
3．非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新答案；不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答无效。
4．考生必须保证答题卡的整洁。考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。
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．将函数的图象分别向右平移个单位长度与向左平移(>0)个单位长度，若所得到的两个图象重合，则的最小值为( )
A．B．C．D．
2．已知函数在区间有三个零点，，，且，若，则的最小正周期为（ ）
A．B．C．D．
3．是定义在上的增函数，且满足：的导函数存在，且，则下列不等式成立的是（ ）
A．B．
C．D．
4．在三棱锥中，，，P在底面ABC内的射影D位于直线AC上，且，.设三棱锥的每个顶点都在球Q的球面上，则球Q的半径为（ ）
A．B．C．D．
5．设函数的定义域为，满足，且当时，.若对任意，都有，则的取值范围是（ ）.
A．B．C．D．
6．设点，，不共线，则“”是“”（ ）
A．充分不必要条件B．必要不充分条件
C．充分必要条件D．既不充分又不必要条件
7．在边长为的菱形中，，沿对角线折成二面角为的四面体（如图），则此四面体的外接球表面积为（ ）
A．B．
C．D．
8．如图，网格纸上小正方形的边长为，粗实线画出的是某几何体的三视图，则该几何体的体积为（ ）
A．B．C．D．
9．已知函数，若，使得，则实数的取值范围是（ ）
A．B．
C．D．
10．已知集合，，，则的子集共有（ ）
A．个B．个C．个D．个
11．已知集合,，则
A．B．
C．D．
12．函数的一个单调递增区间是（ ）
A．B．C．D．
二、填空题：本题共4小题，每小题5分，共20分。
13．已知椭圆的左、右焦点分别为、，过椭圆的右焦点作一条直线交椭圆于点、.则内切圆面积的最大值是_________.
14．如图所示梯子结构的点数依次构成数列，则________.
15．已知正数a，b满足a+b=1，则的最小值等于__________ ，此时a=____________.
16．在编号为1，2，3，4，5且大小和形状均相同的五张卡片中，一次随机抽取其中的三张，则抽取的三张卡片编号之和是偶数的概率为________.
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。
17．（12分）在中，角、、所对的边分别为、、，且.
（1）求角的大小；
（2）若，的面积为，求及的值.
18．（12分）如图，在四面体中，.
（1）求证:平面平面；
（2）若，二面角为，求异面直线与所成角的余弦值.
19．（12分）已知，求的最小值.
20．（12分）如图所示，在四棱锥中，平面，底面ABCD满足AD∥BC，，，E为AD的中点，AC与BE的交点为O.
（1）设H是线段BE上的动点，证明：三棱锥的体积是定值；
（2）求四棱锥的体积；
（3）求直线BC与平面PBD所成角的余弦值．
21．（12分）已知为椭圆的左、右焦点，离心率为，点在椭圆上.
（1）求椭圆的方程；
（2）过的直线分别交椭圆于和，且，问是否存在常数，使得成等差数列？若存在，求出的值；若不存在，请说明理由.
22．（10分）已知函数,其中,.
(1)函数的图象能否与x轴相切?若能,求出实数a;若不能,请说明理由.
(2)若在处取得极大值,求实数a的取值范围.
参考答案
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、B
【解析】
首先根据函数的图象分别向左与向右平移m,n个单位长度后，所得的两个图像重合，
那么，利用的最小正周期为，从而求得结果.
【详解】
的最小正周期为，
那么(∈)，
于是，
于是当时，最小值为，
故选B.
该题考查的是有关三角函数的周期与函数图象平移之间的关系，属于简单题目.
2、C
【解析】
根据题意，知当时，，由对称轴的性质可知和，即可求出，即可求出的最小正周期.
【详解】
解：由于在区间有三个零点，，，
当时，，
∴由对称轴可知，满足，
即.
同理，满足，即，
∴，，
所以最小正周期为：.
故选：C.
本题考查正弦型函数的最小正周期，涉及函数的对称性的应用，考查计算能力.
3、D
【解析】
根据是定义在上的增函数及有意义可得，构建新函数，利用导数可得为上的增函数，从而可得正确的选项.
【详解】
因为是定义在上的增函数，故.
又有意义，故，故，所以.
令，则，
故在上为增函数，所以即，
整理得到.
故选：D.
本题考查导数在函数单调性中的应用，一般地，数的大小比较，可根据数的特点和题设中给出的原函数与导数的关系构建新函数，本题属于中档题.
4、A
【解析】
设的中点为O先求出外接圆的半径，设，利用平面ABC，得 ，在 及中利用勾股定理构造方程求得球的半径即可
【详解】
设的中点为O,因为，所以外接圆的圆心M在BO上.设此圆的半径为r.
因为，所以，解得.
因为，所以.
设，易知平面ABC，则.
因为，所以，
即，解得.所以球Q的半径.
故选：A
本题考查球的组合体，考查空间想象能力，考查计算求解能力，是中档题
5、B
【解析】
求出在的解析式，作出函数图象，数形结合即可得到答案.
【详解】
当时，，，
，又，所以至少小于7，此时，
令，得，解得或，结合图象，故.
故选：B.
本题考查不等式恒成立求参数的范围，考查学生数形结合的思想，是一道中档题.
6、C
【解析】
利用向量垂直的表示、向量数量积的运算，结合充分必要条件的定义判断即可.
【详解】
由于点，，不共线，则“”；
故“”是“”的充分必要条件.
故选：C.
本小题主要考查充分、必要条件的判断，考查向量垂直的表示，考查向量数量积的运算，属于基础题.
7、A
【解析】
画图取的中点M，法一：四边形的外接圆直径为OM，即可求半径从而求外接球表面积；法二：根据，即可求半径从而求外接球表面积；法三：作出的外接圆直径，求出和，即可求半径从而求外接球表面积；
【详解】
如图，取的中点M，和的外接圆半径为，和的外心，到弦的距离（弦心距）为.
法一：四边形的外接圆直径，，
；
法二：，，；
法三：作出的外接圆直径，则，，，
，，，
，，，.
故选：A
此题考查三棱锥的外接球表面积，关键点是通过几何关系求得球心位置和球半径，方法较多，属于较易题目.
8、D
【解析】
根据三视图判断出几何体是由一个三棱锥和一个三棱柱构成，利用锥体和柱体的体积公式计算出体积并相加求得几何体的体积.
【详解】
由三视图可知该几何体的直观图是由一个三棱锥和三棱柱构成，该多面体体积为.故选D.
本小题主要考查三视图还原为原图，考查柱体和锥体的体积公式，属于基础题.
9、C
【解析】
试题分析：由题意知，当时，由，当且仅当时，即等号是成立，所以函数的最小值为，当时，为单调递增函数，所以，又因为，使得，即在的最小值不小于在上的最小值，即，解得，故选C．
考点：函数的综合问题．
【方法点晴】本题主要考查了函数的综合问题，其中解答中涉及到基本不等式求最值、函数的单调性及其应用、全称命题与存在命题的应用等知识点的综合考查，试题思维量大，属于中档试题，着重考查了学生分析问题和解答问题的能力，以及转化与化归思想的应用，其中解答中转化为在的最小值不小于在上的最小值是解答的关键．
10、B
【解析】
根据集合中的元素，可得集合，然后根据交集的概念，可得，最后根据子集的概念，利用计算，可得结果.
【详解】
由题可知：，
当时，
当时，
当时，
当时，
所以集合
则
所以的子集共有
故选：B
本题考查集合的运算以及集合子集个数的计算，当集合中有元素时，集合子集的个数为，真子集个数为，非空子集为，非空真子集为，属基础题.
11、D
【解析】
因为,,所以,,故选D．
12、D
【解析】
利用同角三角函数的基本关系式、二倍角公式和辅助角公式化简表达式，再根据三角函数单调区间的求法，求得的单调区间，由此确定正确选项.
【详解】
因为
，由单调递增，则（），解得（），当时，D选项正确.C选项是递减区间，A，B选项中有部分增区间部分减区间.
故选：D
本小题考查三角函数的恒等变换，三角函数的图象与性质等基础知识；考查运算求解能力，推理论证能力，数形结合思想，应用意识.
二、填空题：本题共4小题，每小题5分，共20分。
13、
【解析】
令直线：，与椭圆方程联立消去得，可设，则，．可知，又，故．三角形周长与三角形内切圆的半径的积是三角形面积的二倍，则内切圆半径，其面积最大值为．故本题应填．
点睛：圆锥曲线中最值与范围的求法有两种：(１)几何法：若题目的条件和结论能明显体现几何特征及意义，则考虑利用图形性质来解决，这就是几何法．(２)代数法：若题目的条件和结论能体现一种明确的函数，则可首先建立起目标函数，再求这个函数的最值，求函数最值的常用方法有配方法，判别式法，重要不等式及函数的单调性法等．
14、
【解析】
根据图像归纳，根据等差数列求和公式得到答案.
【详解】
根据图像：，，故，
故.
故答案为：.
本题考查了等差数列的应用，意在考查学生的计算能力和应用能力.
15、3
【解析】
根据题意，分析可得，由基本不等式的性质可得最小值，进而分析基本不等式成立的条件可得a的值，即可得答案．
【详解】
根据题意，正数a、b满足，
则，
当且仅当时，等号成立，
故的最小值为3，此时.
故答案为：3；.
本题考查基本不等式及其应用，考查转化与化归能力，属于基础题.
16、
【解析】
先求出所有的基本事件个数，再求出“抽取的三张卡片编号之和是偶数”这一事件包含的基本事件个数，利用古典概型的概率计算公式即可算出结果.
【详解】
一次随机抽取其中的三张，所有基本事件为：
1，2，3；1，2，4；1，2，5；1，3，4；1，3，5；1，4，5；2，3，4；2，3，5；2，4，5；3，4，5；共有10个，
其中“抽取的三张卡片编号之和是偶数”包含6个基本事件，
因此“抽取的三张卡片编号之和是偶数”的概率为：.
故答案为：.
本题考查了古典概型及其概率计算公式，属于基础题.
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。
17、（1）（2）；
【解析】
（1）由代入中计算即可；
（2）由余弦定理可得，所以，由，变形即可得到答案.
【详解】
（1）因为，可得：，
∴，或（舍），∵，
∴.
（2）由余弦定理，
得
所以，
故，
又，
所以，
所以.
本题考查二倍角公式以及正余弦定理解三角形，考查学生的运算求解能力，是一道容易题.
18、（1）证明见解析
（2）
【解析】
（1）取中点连接，得，可得，
可证，可得，进而平面，即可证明结论；
（2）设分别为边的中点，连，可得，，可得（或补角）是异面直线与所成的角，，可得，为二面角的平面角，即，设，求解，即可得出结论.
【详解】
（1）证明:取中点连接，
由则
，则，
故，，
平面，又平面，
故平面平面
（2）解法一:设分别为边的中点，
则，
（或补角）是异面直线与所成的角.
设为边的中点，则，
由知.
又由（1）有平面，
平面，
所以为二面角的平面角，，
设则
在中，
从而
在中，，
又，
从而在中，因，
，
因此，异面直线与所成角的余弦值为.
解法二:过点作交于点
由（1）易知两两垂直，
以为原点，射线分别为轴，
轴，轴的正半轴，建立空间直角坐标系.
不妨设，由，
易知点的坐标分别为
则
显然向量是平面的法向量
已知二面角为，
设，则
设平面的法向量为，
则
令，则
由
由上式整理得，
解之得(舍)或
，
因此，异面直线与所成角的余弦值为.
本题考查空间点、线、面位置关系，证明平面与平面垂直，考查空间角，涉及到二面角、异面直线所成的角，做出空间角对应的平面角是解题的关键，或用空间向量法求角，意在考查直观想象、逻辑推理、数学计算能力，属于中档题.
19、
【解析】
讨论和的情况，然后再分对称轴和区间之间的关系，最后求出最小值
【详解】
当时，，它在上是减函数
故函数的最小值为
当时，函数的图象思维对称轴方程为
当时，，函数的最小值为
当时，，函数的最小值为
当时，，函数的最小值为
综上，
本题主要考查了二次函数在闭区间上的最值，二次函数的性质的应用，体现了分类讨论的数学思想，属于中档题。
20、（1）证明见解析 （2） （3）
【解析】
（1）因为底面ABCD为梯形，且，所以四边形BCDE为平行四边形，则BE∥CD，
又平面，平面，所以平面，
又因为H为线段BE上的动点，的面积是定值，从而三棱锥的体积是定值.
（2）因为平面，所以，结合BE∥CD，所以，
又因为，，且E为AD的中点，所以四边形ABCE为正方形，所以，结合，则平面，连接，则，
因为平面，所以，
因为，所以是等腰直角三角形，O为斜边AC上的中点，
所以，且，所以平面，所以PO是四棱锥的高，
又因为梯形ABCD的面积为，
在中，，所以.
（3）以O为坐标原点，建立空间直角坐标系，如图所示，
则B（，0，0），C（0，，0），D（，，0），P（0，0，），
则，
设平面PBD的法向量为，则即则，
令，得到，
设BC与平面PBD所成的角为，则，
所以，
所以直线BC与平面PBD所成角的余弦值为．
21、（1）；（2）存在，.
【解析】
（1）由条件建立关于的方程组，可求得，得出椭圆的方程；
（2）①当直线的斜率不存在时，可求得，求得，②当直线的斜率存在且不为0时，设 联立直线与椭圆的方程，求出线段，再由得出线段，根据等差中项可求得，得出结论.
【详解】
（1）由条件得，所以椭圆的方程为：；
（2），
①当直线的斜率不存在时，，此时,
②当直线的斜率存在且不为0时，设,联立 消元得，
设，
，
直线的斜率为，同理可得
，
所以，
综合①②，存在常数，使得成等差数列.
本题考查利用椭圆的离心率求椭圆的标准方程，直线与椭圆的位置关系中的弦长公式的相关问题，当两直线的斜率具有关系时，可能通过斜率的代换得出另一条线段的弦长，属于中档题.
22、 (1) 答案见解析(2)
【解析】
（1）假设函数的图象与x轴相切于，根据相切可得方程组，看方程是否有解即可；（2）求出的导数，设()，根据函数的单调性及在处取得极大值求出a的范围即可.
【详解】
(1)函数的图象不能与x轴相切,理由若下:
.假设函数的图象与x轴相切于
则即
显然,,代入中得,无实数解.
故函数的图象不能与x轴相切.
(2)()
,,
设(),
恒大于零.
在上单调递增.
又,,,
∴存在唯一,使,且
时,时,
①当时,恒成立,在单调递增,
无极值,不合题意.
②当时,可得当时,,当时,.
所以在内单调递减,在内单调递增,
所以在处取得极小值,不合题意.
③当时,可得当时,,当时,.
所以在内单调递增,在内单调递减,
所以在处取得极大值,符合题意.
此时由得即,
综上可知,实数a的取值范围为.
本题考查了函数的单调性，最值问题，考查导数的应用以及分类讨论思想，转化思想，属于难题．