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    2020-2021学年福建省泉州市高二(上)期中考试数学试卷人教A版

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    这是一份2020-2021学年福建省泉州市高二(上)期中考试数学试卷人教A版,共12页。试卷主要包含了选择题,填空题,解答题等内容,欢迎下载使用。


    1. 直线3x−y−1=0的倾斜角α=( )
    A.30∘B.60∘C.120∘D.150∘

    2. 已知向量a→=1,2,5,b→=3,x,y,且a→//b→,则( )
    A.x=6,y=15B.x=3,y=152C.x=3,y=15D.x=6,y=152

    3. 椭圆x224+y225=1的一个焦点坐标为( )
    A.(7, 0)B.(0, 7)C.(1, 0)D.(0, 1)

    4. 过点1,0且与直线x+2y−1=0垂直的直线方程为( )
    A.x−2y−1=0B.x−2y+1=0C.2x−y−2=0D.2x+y−1=0

    5. 与圆x+12+y−22=1有相同圆心,且过点2,−2的圆的方程为( )
    A.x−22+y+22=25B.x−22+y+22=5
    C.x+12+y−22=25D.x+12+y−22=5

    6. 已知双曲线x28−y2b2=1的焦点到渐近线的距离为2,则渐近线方程是( )
    A.y=±12xB.y=±22xC.y=±2xD.y=±2x

    7. 如图所示,在空间四边形OABC中, OA→=a→,OB→=b→,OC→=C→,点N在AB上,且AN→=2NB→,M为OC中点,则MN→=( )

    A.12a→−23b→−12c→B.−23a→+12b→+12c→
    C.13a→+12b→−12c→D.13a→+23b→−12c→

    8. 椭圆x2a2+y2b2=1的左焦点为F1,点M在椭圆上,线段MF1的中点为N,若ON⊥MF1,且|ON|=b,则该椭圆的离心率为( )
    A.13B.23C.33D.53
    二、填空题

    将圆x2+y2+4x−6y+4=0的周长平分的直线方程是( )
    A.x−y+1=0B.x+y−1=0C.2x−y+1=0D.2x+y+1=0

    顶点在原点,且过点2,−4的抛物线的标准方程是( )
    A.y2=8xB.x2=−8yC.x2=−yD.y2=x

    方程x23−m−y2m−1=1表示的曲线为C,则下列正确的是( )
    A.曲线C可能是圆
    B.若m<1,则曲线C为椭圆
    C.若曲线C为双曲线,则1D.曲线C一定表示焦点在x轴上的椭圆

    如图,等腰直角三角形△ABC中, AC=BC=9, AE:EC=5:4,DE//BC,沿DE将△ADE折起,使点A在平面BCED上的射影是点C,则下列正确的是( )

    A.异面直线AD与BC所成角的大小为45∘
    B.直线AD与平面ABC所成角的正弦值为225
    C.四棱锥A−BCED的体积为28
    D.点B到平面ACD的距离为42
    三、解答题

    若A−1,1,4,B1,2,3,C3,0,3,线段BC的中点为D,则|AD|=________.

    点P是圆x2+y2=8上的动点, Q2,2,则线段PQ的中点的轨迹方程为________.

    已知点M3,m, Nn,−2,若线段MN的垂直平分线的方程是x+2y−2=0,则m=________;n=________.

    过抛物线y2=16x的焦点F的直线交抛物线于A,B两点,点O是原点,若|AF|=5,则|BF|=________,△AOB的面积为________.
    四、解答题

    已知直线l1:2x+y−3=0,直线l2:ax−2y+1=0.
    (1)若直线l1与直线l2平行,求直线l1与l2的距离;

    (2)若直线l1与直线l2垂直,求直线l1与l2的交点坐标.

    已知顶点在原点,焦点在y轴上的抛物线上一点Pm,3到焦点的距离为4.
    (1)求此抛物线的方程;

    (2)若此抛物线方程与直线y=kx−2相交于不同的两点A,B,且AB中点横坐标为2,求k的值.

    如图,底面为正方形的四棱锥P−ABCD中,PD⊥平面ABCD,PD=CD=2,E,F分别是PC,AB的中点.

    (1)求证: EF//平面PAD;

    (2)求直线BE与平面PAD所成角的正弦值.

    P是x轴上的动点,过点P做圆C:x2+y−22=1的切线,切点为A,B.
    (1)求切线长|PA|的最小值;

    (2)求证:直线AB恒过一个定点.

    如图,在三棱柱ABC−A1B1C1中,平面ABB1A1⊥平面ABC,侧面ABB1A1是正方形,AA1=3,AC=4,BC=5.

    (1)求证: AA1⊥平面ABC;

    (2)求二面角A1−BC1−B1的余弦值;

    (3)证明:在线段BC1存在点D,使直线AD⊥A1B,并求BDBC1的值.

    己知椭圆C:x2a2+y2b2=1a>b>0的短轴长为23,右焦点F与抛物线y2=4x的焦点重合,O为坐标原点.
    (1)求椭圆C的方程;

    (2)若直线l:x=my+1m∈R与椭圆C交于两点A,B,在x轴上是否存在点M,使得MA→⋅MB→为定值?若存在,求出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
    参考答案与试题解析
    2020-2021学年福建省泉州市高二(上)期中考试数学试卷
    一、选择题
    1.
    【答案】
    B
    【考点】
    直线的倾斜角
    【解析】
    求出直线的斜率,再求直线的倾斜角,得到选项.
    【解答】
    解:由直线3x−y−1=0可知,
    直线的斜率k=tanα=3,
    解得α=60∘.
    故选B.
    2.
    【答案】
    A
    【考点】
    平行向量的性质
    【解析】
    利用向量共线,得所以a→=λb→,可得解.
    【解答】
    解:∴ a→//b→,
    ∴ a→=λb→,
    即1,2,5=λ3,x,y,
    解得λ=13,x=6,y=15.
    故选A.
    3.
    【答案】
    D
    【考点】
    椭圆的标准方程
    【解析】
    直接利用椭圆方程求解椭圆的焦点坐标即可.
    【解答】
    解:∵ 24<25,
    ∴ 椭圆x224+y225=1的焦点在y轴上,
    ∵ a=5,b=26,
    ∴ c=1,
    ∴ 椭圆的焦点坐标是(0, ±1).
    故选D.
    4.
    【答案】
    C
    【考点】
    直线的点斜式方程
    直线的一般式方程与直线的垂直关系
    【解析】
    利用两直线垂直斜率的关系,解得斜率为k1=2,再代入点斜式得解.
    【解答】
    解:由题意可知,x+2y−1=0的斜率k=−12,
    ∴ 所求直线的斜率k1=2,
    又所求直线过点(1,0),
    ∴ 所求直线y=2x−1,
    即2x−y−2=0.
    故选C.
    5.
    【答案】
    C
    【考点】
    圆的标准方程
    【解析】
    本题考查圆的标准方程,两点间的距离.
    【解答】
    解:由题意,设圆心为C−1,2,A2,−2,
    所以半径CA=2+12+−2−22=5,
    则圆的方程为x+12+y−22=25.
    故选C.
    6.
    【答案】
    B
    【考点】
    点到直线的距离公式
    双曲线的渐近线
    双曲线的标准方程
    【解析】
    利用双曲线方程,解得渐近线与焦点的坐标,再利用距离公式得解.
    【解答】
    解:由题意可知,双曲线的一条渐近线方程为y=b22x,
    即bx−22y=0,
    焦点坐标为8+b2,0.
    又双曲线的焦点到渐近线的距离为2,
    即b8+b2b2+8=2,
    解得b2=4,
    所以渐近线方程为y=±22x.
    故选B.
    7.
    【答案】
    D
    【考点】
    空间向量的加减法
    【解析】
    利用向量的加法,MN→=MO→+OB→+BN→,利用中点公式代入.
    【解答】
    解:MN→ =MO→ +OB→ +BN→,
    MO→ =−12OC→,BN→ = 13BA→ = 13(OA→ −OB→),
    所以MN→=−12OC→ + 23OB→ + 13OA→
    =−12c→+23b→+13a→.
    故选D.
    8.
    【答案】
    D
    【考点】
    椭圆的定义和性质
    椭圆的离心率
    【解析】
    利用椭圆的定义及几何性质,由中位线定理,以及直角三角形得解.
    【解答】
    解:由题意可知,ON//MF2,ON=12MF2,
    又ON=b,
    ∴ MF2=2b.
    由椭圆的定义,得MF1=2a−2b,F1F2=2c,
    且ON⊥MF1,
    ∴ F1F22=MF12+MF22,
    即2c2=2a−2b2+2b2,
    且b2=a2−c2,0解得e=ca=53.
    故选D.
    二、填空题
    【答案】
    B,D
    【考点】
    圆的标准方程
    直线恒过定点
    【解析】
    利用圆的一般方程解得圆心,代入选项得解.
    【解答】
    解:由题意,得x+22+y−32=9,
    则圆心为−2,3.
    又直线平分圆的周长,
    则直线过圆的圆心,将−2,3代入直线方程可验证,
    则x+y−1=0,2x+y+1=0成立.
    故选BD.
    【答案】
    A,C
    【考点】
    抛物线的标准方程
    【解析】
    由于点(2, −4)在第四象限,故抛物线可能开口向右,也可能开口向上.故可设抛物线的标准方程为y2=2px,或x2=−2my,把 点(2, −4)代入方程可得 p,m值,即得抛物线方程.
    【解答】
    解:∵ 点(2, −4)在第四象限,
    ∴ 抛物线可能开口向右,也可能开口向下,
    ∴ 设抛物线的标准方程为y2=2px,p>0或x2=−2my,m>0,
    把点(2, −4)代入方程,得p=4, m=12,
    ∴ 抛物线的标准方程y2=8x或x2=−y.
    故选AC.
    【答案】
    B,C
    【考点】
    双曲线的标准方程
    椭圆的标准方程
    【解析】
    直接利用圆锥曲线标准方程的条件,判断即可.
    【解答】
    解:A,当3−m=1−m时,此时无解,
    故不可能为圆,故A错误;
    B,若m<1,则3−m>0,m−1<0,
    且3−m≠1−m,故曲线为椭圆,故B正确;
    C,若曲线C为双曲线,则3−mm−1>0,
    解得1D,由选项C可知,该曲线还可能表示为双曲线,故D错误.
    故选BC.
    【答案】
    A,B,C
    【考点】
    直线与平面所成的角
    柱体、锥体、台体的体积计算
    异面直线及其所成的角
    点、线、面间的距离计算
    【解析】

    【解答】
    解:如图,以C为原点,
    分别以CE,CB,CA所在直线为x轴,y轴,z轴,
    建立如图所示空间直角坐标系,
    则A0,0,3,B0,9,0,D4,5,0,E4,0,0,
    ∴ AD→=4,5,−3,BC→=0,−9,0,
    ∴ csθ=|cs⟨AD→,BC→⟩|=|AD→⋅BC→||AD→|⋅|BC→|=4552×9=22,
    解得θ=45∘,故A正确;
    B.∵ 平面ABC的一个法向量为n→=1,0,0,
    ∴ sinθ=|cs⟨AD→,n→⟩|=|AD→⋅n→||AD→|⋅|n→|=452×1=225 ,
    故B正确;
    C.四棱锥A−BCED的体积为V=13⋅S梯形BCDE⋅AC
    =13×12×5+9×4×3=28,故C正确;
    D.由三棱锥B−ACD的体积等于三棱锥A−BCD的体积,
    ∴ 13S△ACD⋅d=13S△BCD⋅AC,
    即1241×3⋅d=12×9×4×3,
    解得点B到平面ACD的距离 d=364141,故D错误.
    故选ABC.
    三、解答题
    【答案】
    10
    【考点】
    空间两点间的距离公式
    中点坐标公式
    【解析】
    首先求出中点坐标,再利用两点坐标求距离即可.
    【解答】
    解:由题意,得D2,1,3,
    所以AD=−1−22+1−12+4−32=10.
    故答案为:10.
    【答案】
    (x−1)2+(y−1)2=2
    【考点】
    轨迹方程
    【解析】
    利用代入法求轨迹方程,设出中点坐标,表示出圆上的点,带入得到关系式整理即可.
    【解答】
    解:由题意,设PQ的中点为(x, y),P(a, b),
    ∵ Q(2, 2),
    ∴ a=2x−2,b=2y−2.
    又P为圆x2+y2=8上一动点,
    ∴ (2x−2)2+(2y−2)2=8,
    整理,得(x−1)2+(y−1)2=2,
    ∴ PQ的中点的轨迹方程为(x−1)2+(y−1)2=2.
    故答案为:(x−1)2+(y−1)2=2.
    【答案】
    2,1
    【考点】
    两条直线垂直与倾斜角、斜率的关系
    斜率的计算公式
    中点坐标公式
    【解析】
    由垂直平分线的性质可知线段MN的斜率,且中点在直线x+2y−2=0,即可构造方程,解出即可.
    【解答】
    解:由题意,得m+23−n=2,3+n2+2×m−22−2=0,
    解得m=2,n=1.
    故答案为:2;1.
    【答案】
    20,40
    【考点】
    三角形的面积公式
    抛物线的应用
    【解析】
    求出A点坐标,即可求出直线AB的方程,与抛物线方程联立求出B点坐标,即可求出结果.
    【解答】
    解:如图所示:
    由题意可知,抛物线的焦点F的坐标为4,0,
    设Ax1,y1,Bx2,y2.
    ∵ |AF|=5,
    ∴ x1+4=5,
    解得x1=1,
    代入y2=16x中,得y2=16,
    由图可知,A点的坐标为1,−4,
    ∴ kAF=0−−44−1=43,
    ∴ 直线AB的方程为y=43x−4.
    由y=43x−4,y2=16x,
    解得x=16,y=16,或x=1,y=−4,(舍去)
    ∴ B16,16,
    ∴ |BF|=x2+p2=16+4=20,
    ∴ S△AOB=12|OF||y1−y2|=12×4×20=40.
    故答案为:20;40.
    四、解答题
    【答案】
    解:(1)若直线l1与直线l2平行,
    则有a2=−21≠1−3,
    解得a=−4,
    直线l2:4x+2y−1=0,直线l1:4x+2y−6=0,
    直线l1与l2的距离为d=|−6−−1|42+22=525=52 .
    (2)若直线l1与直线l2垂直,
    则有−2⋅a2=−1,
    解得a=1 ,
    即直线l2:x−2y+1=0,
    直线l1:2x+y−3=0,
    由题意得2x+y−3=0,x−2y+1=0,
    解得x=1,y=1,
    ∴ 直线l1与l2的交点坐标为1,1 .
    【考点】
    两条平行直线间的距离
    直线的一般式方程与直线的平行关系
    两条直线垂直与倾斜角、斜率的关系
    两条直线的交点坐标
    【解析】
    (1)若直线l1与直线l2平行,则有a2=−21≠13,求得a=−4,
    直线l1:4x+2y−6=0,直线l2:4x+2y−1=0,
    直线l1与l2的距离为d=|−6−−1|42+22=525=52 .

    【解答】
    解:(1)若直线l1与直线l2平行,
    则有a2=−21≠1−3,
    解得a=−4,
    直线l2:4x+2y−1=0,直线l1:4x+2y−6=0,
    直线l1与l2的距离为d=|−6−−1|42+22=525=52 .
    (2)若直线l1与直线l2垂直,
    则有−2⋅a2=−1,
    解得a=1 ,
    即直线l2:x−2y+1=0,
    直线l1:2x+y−3=0,
    由题意得2x+y−3=0,x−2y+1=0,
    解得x=1,y=1,
    ∴ 直线l1与l2的交点坐标为1,1 .
    【答案】
    解:(1)由题意,设抛物线方程为x2=2pyp>0,
    则其准线方程为y=−p2.
    ∵ Pm,3到焦点的距离等于到准线的距离,
    ∴ 3+p2=4,
    解得p=2,
    ∴ 抛物线的方程为x2=4y .
    (2)由题意,联立y=kx−2,x2=4y,
    消去y,得x2−4kx+8=0 .
    ∵ 直线y=kx−2与抛物线相交于不同的两点,
    ∴ Δ>0,即16k2−32>0,
    解得k>2或k<−2.
    设Ax2,y1,Bx2,y2,
    由韦达定理,得x1+x2=4k,
    ∵ AB中点横坐标为2,
    ∴ x1+x22=2k=2,
    解得k=1,
    当k=1时,Δ=16−32=−16<0,
    ∴ k的值不存在.
    【考点】
    抛物线的标准方程
    与抛物线有关的中点弦及弦长问题
    【解析】
    (1)由题意设抛物线方程为x2=2pp>0,其准线方程为y=−p2,
    ∵ Pm,3到焦点的距离等于到准线的距离,∴ 3+p2=4,即p=2,
    ∴ 此抛物线的方程为x2=4y .
    (2)由y=kx−2x2=4y,消去y得x2−4x+8=0 ,
    ∵ 直线y=kx−2与抛物线相交于不同两点,则有Δ>0,即16k2−32>0,
    解得k>2,或k<−2,
    设Ax2,y1,Bx2,y2,则由韦达定理得x1+x2=4k,
    ∵ AB中点横坐标为2,则有x1+x22=2k=2,即k=1,
    ∵ k=1不满足Δ>0,∴ 所求k的值不存在.
    【解答】
    解:(1)由题意,设抛物线方程为x2=2pyp>0,
    则其准线方程为y=−p2.
    ∵ Pm,3到焦点的距离等于到准线的距离,
    ∴ 3+p2=4,
    解得p=2,
    ∴ 抛物线的方程为x2=4y .
    (2)由题意,联立y=kx−2,x2=4y,
    消去y,得x2−4kx+8=0 .
    ∵ 直线y=kx−2与抛物线相交于不同的两点,
    ∴ Δ>0,即16k2−32>0,
    解得k>2或k<−2.
    设Ax2,y1,Bx2,y2,
    由韦达定理,得x1+x2=4k,
    ∵ AB中点横坐标为2,
    ∴ x1+x22=2k=2,
    解得k=1,
    当k=1时,Δ=16−32=−16<0,
    ∴ k的值不存在.
    【答案】
    (1)证明:由题意可知,PD,CD,AD两两垂直,
    分别以DA,DC,DP所在直线为x轴,y轴,z轴,
    建立如图所示的空间直角坐标系,
    则A2,0,0,B2,2,0,P0,0,2,C0,2,0,
    E0,1,1,F2,1,0,
    ∴ E→F=2,0,−1,
    又平面PAD的一个法向量为n→=0,1,0,
    ∴ EF→⋅n→=0,
    ∴ EF→⊥n→,
    ∴ EF//平面PAD.
    (2)解:由(1)可知,B2,2,0,E0,1,1,
    则BE→=−2,−1,1.
    设直线BE与平面PAD所成的角为θ,
    又平面PAD的一个法向量为n→=0,1,0,
    则sinθ=|cs⟨BE→,n→⟩|=|BE→⋅n→||BE→|⋅|n→|=16×1=66,
    所以直线BE与平面PAD所成角的正弦值为66.
    【考点】
    直线与平面平行的判定
    直线与平面所成的角
    用空间向量求平面间的夹角
    【解析】


    【解答】
    (1)证明:由题意可知,PD,CD,AD两两垂直,
    分别以DA,DC,DP所在直线为x轴,y轴,z轴,
    建立如图所示的空间直角坐标系,
    则A2,0,0,B2,2,0,P0,0,2,C0,2,0,
    E0,1,1,F2,1,0,
    ∴ E→F=2,0,−1,
    又平面PAD的一个法向量为n→=0,1,0,
    ∴ EF→⋅n→=0,
    ∴ EF→⊥n→,
    ∴ EF//平面PAD.
    (2)解:由(1)可知,B2,2,0,E0,1,1,
    则BE→=−2,−1,1.
    设直线BE与平面PAD所成的角为θ,
    又平面PAD的一个法向量为n→=0,1,0,
    则sinθ=|cs⟨BE→,n→⟩|=|BE→⋅n→||BE→|⋅|n→|=16×1=66,
    所以直线BE与平面PAD所成角的正弦值为66.
    【答案】
    (1)解:由题意可知,圆C的圆心C0,2,半径r=1,
    ∵ |PA|=|PC|2−r2=|PC|2−1,
    则当|PC|最小时,|PA|最小,
    又|PC|的最小值为点C到x轴的距离,且距离为2,
    此时|PA|=3,
    ∴ |PA|的最小值为3.
    (2)证明:由题意,设Pa,0,Ax1,y1,Bx2,y2.
    ∵ |PA|2=|PC|2−r2,
    即x1−a2+y12=a2+4−1,
    整理,得x12+y12−2ax1−3=0,
    同理可得,x22+y22−2ax2−3=0,
    ∴ A,B两点在圆x2+y2−2ax−3=0上,
    又A,B两点在圆C:x2+y2−4y+3=0上,
    即直线AB为两圆公共弦所在直线,
    ∴ 直线AB的方程为2ax−4y+6=0,
    ∴ 直线AB恒过一个定点0,32.
    【考点】
    圆的切线方程
    与圆有关的最值问题
    直线和圆的方程的应用
    相交弦所在直线的方程
    【解析】


    【解答】
    (1)解:由题意可知,圆C的圆心C0,2,半径r=1,
    ∵ |PA|=|PC|2−r2=|PC|2−1,
    则当|PC|最小时,|PA|最小,
    又|PC|的最小值为点C到x轴的距离,且距离为2,
    此时|PA|=3,
    ∴ |PA|的最小值为3.
    (2)证明:由题意,设Pa,0,Ax1,y1,Bx2,y2.
    ∵ |PA|2=|PC|2−r2,
    即x1−a2+y12=a2+4−1,
    整理,得x12+y12−2ax1−3=0,
    同理可得,x22+y22−2ax2−3=0,
    ∴ A,B两点在圆x2+y2−2ax−3=0上,
    又A,B两点在圆C:x2+y2−4y+3=0上,
    即直线AB为两圆公共弦所在直线,
    ∴ 直线AB的方程为2ax−4y+6=0,
    ∴ 直线AB恒过一个定点0,32.
    【答案】
    (1)证明:因为四边形ABB1A1是正方形,
    所以AA1⊥AB,
    又因为平面ABB1A1⊥平面 ABC,且平面ABB1A1∩平面ABC=AB,
    所以AA1⊥平面 ABC.
    (2)解:因为AB=3,AC=4,BC=5,
    所以AB⊥AC,
    分别以AC,AB,AA1所在直线为x轴,y轴,z轴,
    建立如图所示的空间直角坐标系,
    则A10,0,3,B10,3,3,C14,0,3,B0,3,0,
    所以A1C1→=4,0,0,A1B→=0,3,−3,
    B1C1→=4,−3,0,B1B→=0,0,−3.
    设平面A1BC1的一个法向量为n→=x,y,z,
    则n→⊥A1C1→,n→⊥A1B→,
    即n→⋅A1C1→=4x=0,n→⋅A1B→=3y−3z=0,
    取y=1,则n→=0,1,1.
    设平面BC1B1的法向量为m→=x,y,z,
    则m→⊥B1C1→,m→⊥B1B→,
    即m→⋅B1C1→=4x−3y=0,m→⋅B1B→=−3z=0,
    取x=3,则m→=3,4,0,
    所以cs⟨n→,m→⟩=n→⋅m→|n→|⋅|m→|=42×5=225,
    由图可知,二面角A1−BC1−B1为锐角,
    所以二面角A1−BC1−B1的余弦值为225.
    (3)证明:设点D的纵坐标为t(0在平面BCC1B1中作DE⊥BC于点E.
    根据比例关系可知D43t,3−t,t,
    所以AD→=43t,3−t,t,A1B→=0,3,−3,
    因为AD⊥A1B,
    所以AD→⋅A1B→=9−3t−3t=0,
    解得t=32,
    所以存在符合题意的点D,且BDBC1=DECC1=t3=12.
    【考点】
    直线与平面垂直的判定
    用空间向量求平面间的夹角
    数量积判断两个平面向量的垂直关系
    【解析】



    【解答】
    (1)证明:因为四边形ABB1A1是正方形,
    所以AA1⊥AB,
    又因为平面ABB1A1⊥平面 ABC,且平面ABB1A1∩平面ABC=AB,
    所以AA1⊥平面 ABC.
    (2)解:因为AB=3,AC=4,BC=5,
    所以AB⊥AC,
    分别以AC,AB,AA1所在直线为x轴,y轴,z轴,
    建立如图所示的空间直角坐标系,
    则A10,0,3,B10,3,3,C14,0,3,B0,3,0,
    所以A1C1→=4,0,0,A1B→=0,3,−3,
    B1C1→=4,−3,0,B1B→=0,0,−3.
    设平面A1BC1的一个法向量为n→=x,y,z,
    则n→⊥A1C1→,n→⊥A1B→,
    即n→⋅A1C1→=4x=0,n→⋅A1B→=3y−3z=0,
    取y=1,则n→=0,1,1.
    设平面BC1B1的法向量为m→=x,y,z,
    则m→⊥B1C1→,m→⊥B1B→,
    即m→⋅B1C1→=4x−3y=0,m→⋅B1B→=−3z=0,
    取x=3,则m→=3,4,0,
    所以cs⟨n→,m→⟩=n→⋅m→|n→|⋅|m→|=42×5=225,
    由图可知,二面角A1−BC1−B1为锐角,
    所以二面角A1−BC1−B1的余弦值为225.
    (3)证明:设点D的纵坐标为t(0在平面BCC1B1中作DE⊥BC于点E.
    根据比例关系可知D43t,3−t,t,
    所以AD→=43t,3−t,t,A1B→=0,3,−3,
    因为AD⊥A1B,
    所以AD→⋅A1B→=9−3t−3t=0,
    解得t=32,
    所以存在符合题意的点D,且BDBC1=DECC1=t3=12.
    【答案】
    解:(1)由题意,得b=3,c=1.
    ∵ a2=b2+c2,
    ∴ a=2,
    ∴ 椭圆C的方程为x24+y23=1.
    (2)假设满足条件的点M存在,设其坐标为x0,0,
    ∵ 直线l的方程为x=my+1,
    则x24+y23=1,x=my+1,
    整理,得3m2+4y2+6my−9=0.
    设Ax1,y1,Bx2,y2,
    由韦达定理,得y1+y2=−6m3m2+4,y1y2=−93m2+4.
    ∵ MA→=x1−x0,y1,MB→=x2−x0,y2,
    ∴ MA→⋅MB→=(x1−x0)(x2−x0)+y1y2
    =(m2+1)y1y2+m(1−x0)(y1+y2)+(1−x0)2
    =−9m2+13m2+4−6m⋅m1−x03m2+4+1−x02
    =6x0−5m2−93m2+4+1−x02.
    要使上式为定值,即与m无关,
    则有6x0−153=−94,
    解得x0=118,
    此时,MA→⋅MB→=−13564,
    ∴ 存在点M118,0,使得MA→⋅MB→=−13564.
    【考点】
    椭圆的标准方程
    圆锥曲线中的定点与定值问题
    【解析】
    (1)先由短轴长为23求出b,再由右焦点F与抛物线y2=4x的焦点重合c,从而得到长半半轴长a,写出椭圆的标准方程.
    (2)设点Ax1,y1,Bx2,y2,将直线1的方程与椭圆的方程联立,并列出韦达定理,利用向量的坐标运算计算MA→⋅MB→并代入韦达定理进行化简,并结合该数量积为定值,求出x0的值,从而得出M的坐标;
    【解答】
    解:(1)由题意,得b=3,c=1.
    ∵ a2=b2+c2,
    ∴ a=2,
    ∴ 椭圆C的方程为x24+y23=1.
    (2)假设满足条件的点M存在,设其坐标为x0,0,
    ∵ 直线l的方程为x=my+1,
    则x24+y23=1,x=my+1,
    整理,得3m2+4y2+6my−9=0.
    设Ax1,y1,Bx2,y2,
    由韦达定理,得y1+y2=−6m3m2+4,y1y2=−93m2+4.
    ∵ MA→=x1−x0,y1,MB→=x2−x0,y2,
    ∴ MA→⋅MB→=(x1−x0)(x2−x0)+y1y2
    =(m2+1)y1y2+m(1−x0)(y1+y2)+(1−x0)2
    =−9m2+13m2+4−6m⋅m1−x03m2+4+1−x02
    =6x0−5m2−93m2+4+1−x02.
    要使上式为定值,即与m无关,
    则有6x0−153=−94,
    解得x0=118,
    此时,MA→⋅MB→=−13564,
    ∴ 存在点M118,0,使得MA→⋅MB→=−13564.
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