2021年高考数学新高考全国2卷真题与深度解析

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2021年高考数学新高考全国2卷真题与深度解析
本资料分试卷使用地区、试卷总评、考点分布细目表、试题深度解读四个模块,其中试题深度解读模块又分为【命题意图】【答案】【解析】【点评】【知识链接】等栏目,其中【解析】中尽可能提供多种解法供参考.本资料部分内容来源于网络
一、 试卷使用地区
海南、辽宁、重庆
二、试卷总评
2021年新高考数学全国2卷命题,坚持思想性与科学性的高度统一,发挥数学应用广泛、联系实际的学科特点,命制具有教育意义的试题,试题运用我国社会主义建设和科技发展的重大成就作为情境,深入挖掘我国社会经济建设和科技发展等方面的学科素材,引导考生关注我国社会现实与经济、科技进步与发展,增强民族自豪感与自信心,增强国家认同,增强理想信念与爱国情怀.如本卷第4题以我国航天事业的重要成果北斗三号全球卫星导航系统为试题情境设计立体几何问题,考查考生的空间想象能力和阅读理解、数学建模的素养；本卷第21题取材于生命科学中的真实问题,考查数学抽象、直观想象、逻辑推理等数学核心素养,体现了基础性、综合性、应用性、创新性的考查要求；本卷第6题,以某物理量的测量为背景,考查正态分布基本知识的理解与应用,引导考生重视数学实验,重视数学的应用.《深化新时代教育评价改革总体方案》提出,构建引导考生德智体美劳全面发展的考试内容体系,改变相对固化的试题形式,增强试题开放性,减少死记硬背和“机械刷题”现象.2本卷命题积极贯彻《总体方案》要求,加大开放题的创新力度,利用开放题考查考生数学学科核心素养和关键能力,发挥数学科的选拔功能.如本卷第14题的答案是开放的,给不同水平的考生提供充分发挥数学能力的空间,在考查思维的灵活性方面起到了很好的作用；本卷第18题基于课程标准,重点考查考生的逻辑推理能力和运算求解题能力,在体现开放性的同时,也考查了考生思维的准确性与有序性；本卷第22题第（2）问是一道“结构不良问题”,对考生的逻辑推理能力、数学抽象能力、直观想象能力等有很深入的考查,体现了素养导向、能力为重的命题原则.总之,2021年高考数学全国卷试题很好地落实了立德树人、服务选才、引导教学的高考核心功能,同时突出数学学科特色,发挥了高考数学科的选拔功能,对深化中学数学教学改革发挥了积极的导向作用.
三、考点分布细目表
题号
命题点
模块（题目数）
1
复数的除法运算
复数（共1题）
2
集合的交集与补集运算
集合（共1题）
3
抛物线的方程与几何性质
解析几何（共4题）
4
球的实际应用
立体几何（共4题）
5
棱台的体积
立体几何（共4题）
6
正态分布
概率统计（共3题）
7
对数式大小的比较
函数（共4题）
8
函数的奇偶性
函数（共4题）
9
样本的数字特征
概率与统计（共3题）
10
空间几何体中的线面位置关系
立体几何（共4题）
11
直线与圆
解析几何（共4题）
12
数列
数列（共2题）
13
双曲线的几何性质
解析几何（共4题）
14
函数与导数
1.函数（共4题）
2.导数（共3题）
15
平面向量的数量积
平面向量（共3题）
16
导数的几何意义
导数（共3题）
17
数列的通项与求和
数列（共2题）
18
解三角形
三角函数与解三角形（共题）
19
线面位置关系的证明及空间角的计算
立体几何（共4题）
20
圆与椭圆
解析几何（共4题）
21
概率的应用
1.概率统计（共3题）
2. 不等式（共2题）
22
用导数研究函数单调性、不等式证明
1.导数（共3题）
2.函数（共4题）
3.不等式（共2题）
四、试题深度解读
1. 在复平面内,复数对应的点位于（ ）
A.第一象限 B.第二象限 C.第三象限 D.第四象限
【命题意图】本题考查复数的除法运算及复数的几何意义,考查数学运算与数学抽象的核心素养.难度：容易
【答案】
【解析】因为,所以该复数在复平面内对应的点为,在第一象限,故选A.
【点评】复数是高考每年必考知识点,一般以容易题面目呈现,位于选择题的前3题的位置上,考查热点一是复数的概念与复数的几何意义,如复数的模、共轭复数、纯虚数、复数的几何意义等,二是复数的加减乘除运算.
【知识链接】
解复数运算问题的常见类型及解题策略
(1)复数的乘法．复数的乘法类似于多项式的四则运算,可将含有虚数单位i的看作一类同类项,不含i的看作另一类同类项,分别合并即可．
(2)复数的除法．除法的关键是分子分母同乘以分母的共轭复数,解题中要注意把i的幂写成最简形式.
(3)复数的运算与复数概念的综合题．先利用复数的运算法则化简,一般化为a＋bi(a,b∈R)的形式,再结合相关定义解答．
(4)复数的运算与复数几何意义的综合题．先利用复数的运算法则化简,一般化为a＋bi(a,b∈R)的形式,再结合复数的几何意义解答．
2. 若全集,集合,则（ ）
A. B. C. D.
【命题意图】本题考查集合的交集与补集运算,考查数学运算与数学抽象的核心素养.难度：容易
【答案】B
【解析】因为,所以,因为,所以,故选B.
【点评】集合是高考每年必考知识点,一般以容易题面目呈现,位于选择题的前3题的位置上,考查热点一是集合的并集、交集、补集运算,二是集合之间的关系,这种考查方式多年来保持稳定.本题所给两个集合,都是离散的数集,无需化简,足见命题者有意降低试题难度,突出对交集与补集概念的考查.
【知识链接】求解集合的运算问题的三个步骤：
(1)看元素构成,集合是由元素组成的,从研究集合中元素的构成入手是解决集合运算问题的关键,即辨清是数集、点集还是图形集等,如{x|y＝f(x)},{y|y＝f(x)},{(x,y)|y＝f(x)}三者是不同的．；
(2)对集合化简,有些集合是可以化简的,先化简再研究其关系并进行运算,可使问题简单明了、易于解决；
(3)应用数形结合进行交、并、补等运算,常用的数形结合形式有数轴、坐标系和韦恩图(Venn).
3. 若抛物线焦点到直线的距离为,则（ ）
A.1 B.2 C.3 D.4
【命题意图】本题考查抛物线的方程与几何性质及点到直线距离公式,考查数学运算的核心素养.难度：容易.
【答案】B
【解析】抛物线的焦点坐标到直线的距离 ,所以,故选B.
【点评】解析几何中抛物线是必考知识点,或在客观题中,或在解答题中.
【知识链接】
(1)设AB是过抛物线y2＝2px(p>0)焦点F的弦,若A(x1,y1),B(x2,y2),则
①x1x2＝,y1y2＝－p2.
②弦长|AB|＝x1＋x2＋p＝(α为弦AB的倾斜角)．
③以弦AB为直径的圆与准线相切．
④通径：过焦点垂直于对称轴的弦,长等于2p,通径是过焦点最短的弦．
(2)在解决与抛物线的性质有关的问题时,要注意利用几何图形的形象、直观的特点来解题,特别是涉及焦点、顶点、准线的问题更是如此．
4. 卫星导航系统中,地球静止同步轨道卫星的轨道位于地球赤道所在平面,轨迹高度为（轨道高度指卫星到地球表面的最短距离）,把地球看成一个球心为半径为的球,其上点的纬度是指与赤道所在平面所成角的度数,地球表面能直接观测到的一颗地球静止同步卫星的点的纬度的最大值记为,该卫星信号覆盖的地球表面面积（单位：）,则占地球表面积的百分比为（ ）
A.26% B.34% C.42% D.50%
【命题意图】本题考查与求有关的计算问题,考查直观想象与数学建模的核心素养.难度：容易
【答案】C
【解析】由题意可得,
所以占地球表面积的百分比为42%,故选C.
【点评】本题以我国航天事业的重要成果北斗三号全球卫星导航系统为试题情境设计立体几何问题,考查考生的空间想象能力和阅读理解、数学建模的素养,同时又能引导考生关注我国社会现实与经济、科技进步与发展,增强民族自豪感与自信心,增强国家认同,增强理想信念与爱国情怀.
【知识素养】球的表面积与体积公式：
5. 正四棱台的上、下底面边长为2,4,侧棱长为2,则四棱台的体积为（ ）
A. B. C. D.
【命题意图】本题考查棱台的体积,考查直观想象与数学运算的核心素养.难度：容易.
【答案】C
【解析】如图,设上下底面的中心分别为,过作,垂足为M,则,所以该棱台的高 ,所以该四棱台的体积为
=,故选C.

【点评】往年立体几何在高考中一般有2道客观题,1道解答题,本题试卷除了第4题的实际应用,也恰好符合这一规律,客观题中立体几何考查的热点是几何体中元素的位置关系与数量关系、几何体的表面积与体积、球与几何体的切接等.
【知识链接】空间几何体的体积的计算方法
(1)计算柱、锥、台体的体积,关键是根据条件找出相应的底面面积和高,应注意充分利用多面体的截面,特别是轴截面,将空间问题转化为平面问题求解．
(2)注意求体积的一些特殊方法：分割法、补体法、还台为锥法、等积变换法(如求三棱锥的体积可灵活变换顶点与底面)等,它们是计算一些不规则几何体体积常用的方法,应熟练掌握．
(3)利用三棱锥的“等体积性”可以解决一些点到平面的距离问题,即将点到平面的距离视为一个三棱锥的高,通过将其顶点和底面进行转化,借助体积的不变性解决问题．
6. 某物理量的测量结果服从正态分布,则下列结论中不正确的是（ ）
A． 越小,该物理量一次测量结果落在内的概率越大.
B．越小,该物理量一次测量结果大于的概率为.
C．越小,该物理量一次测量结果大于的概率与小于的概率相等.
D．越小,该物理量一次测量结果落在内的概率与落在内的概率相等.
【命题意图】本题考查正态分布,考生数学建模与逻辑推理的核心素养.难度：中等偏易
【答案】D
【解析】正态曲线的对称轴为,B,C正确, 越小,正态曲线越瘦高,总体分布也集中在对称轴附近,A正确；与不关于对称轴对称,D错误,故选D.
【点评】注意本题是判断：“结论中不正确的是”.
【知识链接】
1.能熟练应用正态曲线的对称性解题,并注意以下几点：
(1)正态曲线与x轴之间的面积为1；
(2)正态曲线关于直线x＝μ对称,从而在关于x＝μ对称的区间上概率相等；
(3)几个常用公式：
①P(X0)中,离心率e与双曲线的渐近线的斜率k＝±满足关系式e2＝1＋k2.
14.写出一个同时具有下列性质①②③的函数
① ②当时,；③是奇函数.
【命题意图】本题考查幂函数的运算法则及奇偶性、单调性.难度：容易.
【答案】 （答案不唯一）
【解析】幂函数满足①,满足②, 在是增函数 ,满足③,是偶函数,所以符合条件的一个函数是 （答案不唯一）.
【点评】本题答案是开放的,给不同水平的考生提供充分发挥数学能力的空间,在考查思维的灵活性方面起到了很好的作用.
【知识链接】若分别是幂函数、指数函数、对数函数,则：.
15. 已知向量则
【命题意图】本题考查平面向量的数量积,考查数学运算与逻辑推理的核心素养.难度：中等偏易
【答案】
【解析】
解法一：因为所以 ,所以.
解法二：因为所以,所以,所以.
【点评】平面向量是高考数学必考知识点,一般以客观题形式考查,热点是平面向量的线性运算及平面向量的数量积,可以是容易题,也可以是中等难度题,中等难度题常用平面几何、不等式等知识交汇考查.
【知识链接】平面向量数量积求解问题的策略
①求两向量的夹角：cosθ＝,要注意θ∈[0,π]．
②两向量垂直的应用：两非零向量垂直的充要条件是：a⊥b⇔a·b＝0⇔|a－b|＝|a＋b|.
③求向量的模：利用数量积求解长度问题的处理方法有：a2＝a·a＝|a|2或|a|＝;|a±b|＝;若a＝(x,y),则|a|＝.
16. 已知函数函数的图像在点和点的两条
切线互相垂直,且分别交轴于两点,则的取值范围是
【命题意图】本题考查导数几何意义的应用,考查直观想象与逻辑推理的核心素养.难度：中等偏难.
【答案】
【解析】当时,所以,同理可得,因为两条切线互相垂直,所以,所以,因为,所以,即的取值范围是.
【点评】导数的几何意义是高考热点,考查方式主要有：求曲线在某点处的切线方程,确定曲线的条数,求公切线,根据曲线满足条件求参数范围.
【知识链接】
(1) 导数的几何意义是研究曲线的切线的基石,函数y＝f(x)在点x0处的导数的几何意义,就是曲线y＝f(x)在点P(x0,f(x0))处的切线的斜率．也就是说,曲线y＝f(x)在点P(x0,f(x0))处的切线的斜率是.求以曲线上的点(x0,f(x0))为切点的切线方程的求解步骤：①求出函数f(x)的导数f′(x)；
②求切线的斜率f′(x0)；③写出切线方程y－f(x0)＝f′(x0)(x－x0),并化简．
(2) 研究曲线的公切线,一般是分别设出两切点,写出两切线方程,然后再使这两个方程表示同一条直线.
(3) 求曲线切线的条数一般是设出切点,由已知条件整理出关于t的方程,把切线条数问题转化为关于t的方程的实根个数问题.
17. 记是公差不为的等差数列的前项和,若
（1）求数列的通项公式；
（2）求成立的的最小值.
【命题意图】本题考查等差数列的通项与求和,考查数学运算与逻辑推理的核心素养,试题难度：中等偏易.
【解析】(1)设等差数列的公差为d ,由得
,解得
所以.
（2）解法一：由（1）知,
所以由得,解得,所以n的最小值为7.
解法二：由得,即 ,
所以,解得,所以n的最小值为7.
【点评】数列解答题是新高考必考题.通常考查数列的通项与求和,难度一般为中等偏易或中等.
【知识链接】等差数列运算问题的一般求法是设出首项a1和公差d,然后由通项公式或前n项和公式转化为方程(组)求解．②等差数列的通项公式及前n项和公式,共涉及五个量a1,an,d,n,Sn,知其中三个就能求另外两个,体现了用方程的思想解决问题．
18.在中,角所对的边长为,
（1）若求的面积；
（2）是否存在正整数,使得为钝角三角形？若存在,求出的值；若不存在,说明理由.

【命题意图】本题考查三角形面积公式、正弦定理及余弦定理的应用,考查数学运算与逻辑推理的核心素养.难度：中等偏易.
【解析】由及正弦定理得,
由可得,
所以,
所以,
所以的面积.
（2）由,可得,所有,
若为钝角三角形,则 ,
整理得,解得,
又,所以,
因为a为正整数,所以a=2.
所以a=2使得为钝角三角形.
【点评】解三角形是高考必考题,今年的解三角形题难度比较小,只相当于课本习题难度,属于得分题.
【知识链接】正、余弦定理是应用极为广泛的两个定理,它将三角形的边和角有机地联系起来,从而使三角与几何产生联系,为求与三角形有关的量(如面积、外接圆与内切圆半径和面积等)提供了理论依据,也是判断三角形形状、证明三角形中有关等式的重要依据．其主要方法有：化角法,化边法,面积法,运用初等几何法．注意体会其中蕴涵的函数与方程思想、等价转化思想及分类与整合思想．
19. 在四棱锥中,底面是正方形,若
（1）求证：平面平面；
（2）求二面角的平面角的余弦值.

【命题意图】本题考查线面位置关系的证明及二面角的计算,考查直观想象及逻辑推理的核心素养
【解析】(1)因为,
所以,所以,
因为底面是正方形,所以,
因为,所以,
因为,所以平面平面.
(2)解法一：由及底面是正方形,
可得,
作AMDQ,垂足为M,连接BM,
则就是二面角的平面角,
由,可得,,
,,
所以二面角的平面角的余弦值为.

解法二：以AD中点E为原点,建立如图所示的空间直角坐标系,则
,
平面QDA的一个法向量,
设平面BQD的一个法向量,
则,即,取得,
所以 二面角的平面角的余弦值为.

【点评】立体几何解答题在高考中难度一般低于解析几何题,属于得分题,第1问一般为线面位置关系的证明,书写时要注意步骤的规范,第2问一般用空间向量求空间角,运算失误是失分主要原因.
【知识链接】
1.证明线面位置关系应注意的问题
(1)线面平行、垂直关系的证明问题的指导思想是线线、线面、面面关系的相互转化,交替使用平行、垂直的判定定理和性质定理；
(2)线线关系是线面关系、面面关系的基础．证明过程中要注意利用平面几何中的结论,如证明平行时常用的中位线、平行线分线段成比例；证明垂直时常用的等腰三角形的中线等；
(3)证明过程一定要严谨,使用定理时要对照条件、步骤书写要规范．
2.利用向量法计算二面角大小的常用方法
(1)找法向量法：分别求出二面角的两个半平面所在平面的法向量,然后通过两个平面的法向量的夹角得到二面角的大小,但要注意结合实际图形判断所求角的大小．
(2)找与棱垂直的方向向量法：分别在二面角的两个半平面内找到与棱垂直且以垂足为起点的两个向量,则这两个向量的夹角的大小就是二面角的大小．
20. 已知椭圆的方程为右焦点为,且离心率为.
（1）求椭圆的方程；
（2）设点是椭圆上的两点,直线与曲线相切.证明：三点共线的充要条件是.
【命题立意】本题考查椭圆的方程直线与圆锥曲线的位置关系,考查数学运算与逻辑推理的核心素养
【解析】(1)设,由右焦点为,得,
由离心率为得,所以,,
所以椭圆C的方程为.
(2)先证明必要性.若三点共线,则直线MN的斜率不为零,可设直线MN的方程为,
因为直线MN与曲线相切,
所以圆心到直线MN的距离 ,所以,
由椭圆与曲线相切都关于x轴对称,不妨假设
由 得,
设,则,
所以.
再证明充分性.若,设直线MN的方程为,
因为直线MN与曲线相切,
所以圆心到直线MN的距离 ,所以,
由 得,
设,则,
所以
===,解得,
所以直线MN过点,即三点共线.
【点评】解析几何解答题是每年必考题,该题一般分2问,第1问一般考查曲线的方程,第2问一般考查弦长、三角形面积、定点、定值及最值问题.
【知识链接】本题第2问实质是证明直线MN过定点F.下面给出圆锥曲线中定点问题的两种解法
(1)引进参数法：引进动点的坐标或动线中系数为参数表示变化量,再研究变化的量与参数何时没有关系,找到定点．
(2)特殊到一般法：根据动点或动线的特殊情况探索出定点,再证明该定点与变量无关．
21.一种微生物群体可以经过自身繁殖不断生存下来,设一个这种微生物为第代,经过一次繁殖后为第1代,再经过一次繁殖后为第2代,该微生物每代繁殖的个数是相互独立的且有相同的分布列,设表示个微生物个体繁殖下一代的个数,
（1）已知,求；
（2）设表示该微生物经过多代繁殖后临近灭绝的概率,是关于的方程：
的一个最小正实根,求证：当时,,当时,；
(3)根据你的理解说明（2）问结论的实际含义.
【命题意图】本题考查随机变量的分布列及不等式证明,考查数学建模及逻辑推理的核心素养.难度：难
【解析】(1)因为,
所以.
(2),
设,则在上是增函数,
且,
若,则,在上是减函数,且,所以.
若,则,且 （若,则与矛盾,所以）,
所以存在唯一使得,且时,递减,时,递增,所以,
因为,所以在上有唯一零点 ,所以.
在上是减函数,且,所以.
（3）当1个微生物个体繁殖下一代的期望时,该微生物经过多代繁殖后临近灭绝的概率p=1,即经过多代繁殖后临近灭绝；当1个微生物个体繁殖下一代的期望时,该微生物经过多代繁殖后临近灭绝的概率p