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焦作市博爱一中2023—2024学年(上)高二期末考试
数 学
考生注意:
1.答题前,考生务必用黑色签字笔将自己的姓名、准考证号、座位号在答题卡上填写清楚;
2.每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑,在试卷上作答无效;
3.考试结束后,请将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题:本题共8小题,每小题5分,共40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.已知定义在上的偶函数的图像是连续的,,在区间上是增函数,则下列结论正确的是( )
A.的一个周期为6 B.在区间上单调递增
C.的图像关于直线对称 D.在区间上共有100个零点
2.若,则的最小值是( )
A. B. C. D.
3.如图,中,为边上的中线,为的中点,若,则实数对( )
A. B. C. D.
4.已知圆上两个不同的点,,若直线的斜率为,则( )
A. B.1 C. D.2
5.已知是椭圆的上顶点,点是椭圆上的任意一点,则的最大值为( )
A.2 B. C. D.
6.有很多立体图形都体现了数学的对称美,其中半正多面体是由两种或两种以上的正多边形围成的多面体,半正多面体因其最早由阿基米德研究发现,故也被称作阿基米德体.如图,这是一个棱数为24,棱长都相等的半正多面体,它的所有顶点都在同一个正方体的表面上,可以看成是由一个正方体截去八个一样的四面体所得.已知点为线段上一点且,若直线与直线所成角的余弦值为,则 ( )
A. B. C. D.
7.2023杭州亚运会于9月23日至10月8日举办,组委会将6名志愿者随机派往黄龙体育中心,杭州奥体中心,浙江大学紫金港校区三座体育馆工作,若每名志愿者只去一座体育馆工作,每座体育馆至少派1名志愿者,其中志愿者甲不去黄龙体育中心,则不同的分配方案种数为( )
A.180 B.300 C.360 D.380
8.我们把平面内与直线垂直的非零向量称为直线的法向量,在平面直角坐标系中,过点的直线的一个法向量为,则直线的点法式方程为:,化简得.类比以上做法,在空间直角坐标系中,经过点的平面的一个法向量为,则该平面的方程为( )
A. B.
C. D.
二、多项选择题:本题共4小题,每小题5分,共20分.在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得5分,有选错的得0分,部分选对的得2分.
9.已知抛物线C:的焦点为F,点A,B是抛物线C上不同两点,下列说法正确的是( )
A.若AB中点M的横坐标为3,则的最大值为8
B.若AB中点M的纵坐标为2,则直线AB的倾斜角为
C.设,则的最小值为
D.若,则直线AB过定点
10.已知圆,直线l过点,若将圆C向上平移4个单位长度,再向右平移3个单位长度得到圆,则下列说法正确的有( )
A.若直线l与圆C相切,则直线l的方程为
B.若直线l与圆C交于A,B两点,且的面积为2,则直线l的方程为或
C.若过点的直线与圆C交于M,N两点,则当面积最大时,直线的斜率为1或
D.若Q是x轴上的动点,,分别切圆于R,S两点,则直线RS恒过定点
11.若平面,的法向量分别是,,直线的方向向量为,直线的方向向量为,则( )
A. B.
C.与为相交直线 D.在上的投影向量为
12.如图,在三棱柱中,分别是上的点,且,设.若,则下列说法正确的是( )
A. B.若,则
C. D.直线与所成角的余弦值为
三、填空题:本大题共4个小题,每小题5分,共20分.
13.直线与上任意两点最小距离为 .
14.设,若.则 .
15.若双曲线的一条渐近线被圆所截得的弦长为,则的离心率为 .
16.已知中心在原点的椭圆与双曲线有公共焦点,且左,右焦点分别是,,这两条曲线在第一象限的交点为,是以为底边的等腰三角形,若,椭圆与双曲线的离心率分别为,,则的取值范围是 .
四、解答题:本大题共6小题,共70分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.
17.(10分)在中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知.
(1)求角C的值;
(2)若,当边c取最小值时,求的面积.
18.(12分)如图,在直三棱柱中,,,分别是棱,的中点,.
(1)证明:平面;
(2)求直线与平面所成角的正弦值.
19.(12分)的顶点的垂心(三条高交点)为.
(1)求顶点的坐标;
(2)求的外接圆方程.
20.(12分)已知在的展开式中,第4项的系数与倒数第4项的系数之比为.
(1)求的值;
(2)求的展开式的中间两项.
21.(12分)已知圆.
(1)若圆心到直线的距离为,设是直线上一动点,,,当最大时,求点坐标;
(2)若过点的直线恰使圆上有4个点到其距离为1,求直线的斜率的取值范围.
22.(12分)甲,乙两学校进行体育比赛,比赛共设两个项目,每个项目胜方得分,负方得分,平局各得分.两个项目比赛结束后,总得分高的学校获得冠军.已知甲学校在两个项目中获胜的概率分别为,,甲学校在两个项目中平局的概率分别为,.各项目的比赛结果相互独立.
(1)求甲学校两场比赛后获得冠军的概率;
(2)用表示甲学校两场比赛的总得分,求的分布列与期望.
参考答案
一、单项选择题
1.【答案】C
【解析】因为,所以令,得,故,又为偶函数,所以,所以,即,故,所以的一个周期为12,故A错误;又在区间上是增函数,所以在区间上是减函数,
由周期性可知在区间上单调递减,故B错误;
因为为偶函数,所以图像关于y轴对称,
由周期性可知图像关于直线对称,故C正确;
因为在区间上是增函数,所以在区间上是减函数,
又,所以由周期性可知,在区间上,,
而区间上有168个周期,故在区间上有336个零点,
又,所以在区间上有337个零点,由于为偶函数,所以在区间上有674个零点,故D错误;故选:C.
2.【答案】D
【解析】由题,,
所以,即,
所以,
因为,,所以,,
所以,
当且仅当时等号成立,
所以的最小值为.
故选:D
3.【答案】A
【解析】因为为的中点,且为边上的中线,故,故
故选:A
4.【答案】B
【解析】因为直线的斜等为,所以.从而,因此,故选B.
5.【答案】C
【解析】设,,且,
所以
,
又因为,所以当时取最大值,
所以,故选C.
6.【答案】B
【解析】将半正多面体补成正方体,建立如图所示的空间直角坐标系.
设半正多面体的棱长为,则正方体的棱长为2,
所以,,所以,则,
设直线与直线所成角为,
则,
即,解得或(舍).
故选:B.
7.【答案】C
【解析】若甲单独一组:因为甲同学不去黄龙体育中心,所以先排甲共有种,再将其余5人分成两组共有种,分配到另外两个体育中心共有种,所以此类情况共有种;
若甲与其他志愿者一组:先安排甲共有种,
然后将其余5人分成三组共有种,
再将三组分配到三个体育馆共有种,
所以此类情况共有种.
综上,不同的分配方案共有360种.
故选:C.
8.【答案】A
【解析】根据题意进行类比,在空间任取一点,
则
平面法向量为,
故选:A.
二、多项选择题
9.【答案】ABD
【解析】设.
对于选项A:若AB中点M的横坐标为3,则,
可得,当且仅当A,B,F三点共线时,等号成立,
所以的最大值为8,故A正确;
对于选项B:若AB中点M的纵坐标为2,则,
由题意可知直线AB的斜率存在,则,
所以直线AB的倾斜角为,故B正确;
对于选项C:设,
则,
当且仅当时,等号成立,
所以的最小值为,故C错误;
对于选项D:设直线AB的方程,
代入抛物线,得,
则,可得,
因为,所以
,
因为,解得,满足,
则直线AB的方程为,所以直线AB过定点,故D正确.
故选:ABD.
10.【答案】BCD
【解析】对于A选项:当直线l垂直于x轴时,其方程为,符合题意.当直线l不垂直于x轴时,设直线l的方程为,即,则,解得,所以直线l的方程为,即.综上,直线l的方程为或,所以A错误;
对于B选项:由题意知直线l的斜率存在且不为0,故设直线l的方程为,即.设圆心C到直线l的距离为,则,即,解得,则,解得或.所以直线l的方程为或,所以B正确;
对于C选项:可知直线的斜率存在且不为0,设直线的方程为,
即,所以圆心到直线的距离.
因为,当且仅当,即时取等号.
由,得,解得或,所以C正确;
对于D选项:由题意知圆的方程为,圆心.设,则以为直径的圆的圆心为,半径为,
则圆D的方程为,
整理得,圆与圆D的公共弦所在直线即为直线RS,
将两式相减,
可得直线RS的方程为,即.
令解得即直线RS恒过定点,所以D正确.
故选:BCD.
11.【答案】AD
【解析】∵,∴,故A正确;
∵,∴或,故B错误;
设,则,此方程组无解,则与为相交直线或异面直线,故C错误;
在上的投影向量为,故D正确.
故选:AD
12.【答案】BD
【解析】由题意可知:,
对于A,因为,
所以,故A不正确;
对于B,因为
,
所以,故B正确;
对于C,由B可知:,
则,
所以,故C错误;
对于D,因为,
可得,
,
且,
设直线与所成的角为,
则,故D正确,
故选:BD.
三、填空题
13.【答案】
【解析】直线的斜率为,直线的斜率为,
因为,所以两直线相交,故最小距离为0.
14.【答案】4
【解析】展开式的通项公式为:,分别令,,,则,即,解得:.
15.【答案】2
【解析】双曲线 的一条渐近线不妨设为: ,,
圆 的圆心 , 半径为2,
双曲线 的一条渐近线被圆 所截得的弦长为 ,
可得圆心到直线的距离为,等式两边同时平方即有 ,可得 , 即 .
故答案为:2.
16.【答案】
【解析】设椭圆和双曲线的半焦距为,,,,
由于是以为底边的等腰三角形,
由,即有,,
由椭圆的定义可得,由双曲线定义可得,
则,,相减可得,
即,得,
所以,,
显然在上单调递增,
所以,
所以的取值范围是.
故答案为:.
四、解答题
17.(10分)【答案】(1);(2)
【解析】(1)由条件和正弦定理可得,
整理得从而由余弦定理得.
又∵C是三角形的内角,∴.
(2)由余弦定理得,
∵,∴,
∴(当且仅当时等号成立).
∴c的最小值为2,故.
18.(12分)【答案】(1)证明见解析
(2)
【解析】(1)如图,取的中点,连接,,
∵是棱的中点,∴且,
又且,
∴且,∴四边形是平行四边形,
∴,
又平面,平面,
∴平面;
(2)在中,,,,
由余弦定理可得,
得,得,
从而,即,
如图,以为坐标原点,建立空间直角坐标系,
则,,,,
从而,,.
设平面的法向量为,
则有,可取,
则,
∴直线与平面所成角的正弦值为.
19.(12分)【答案】(1);(2)
【解析】(1)设,
由题意得,,
所以解得
所以顶点的坐标为;
(2)设的外接圆方程为,
则解得
所以的外接圆方程为.
20.(12分)【答案】(1)7;(2),
【解析】(1)展开式的通项为,
展开式中第4项的系数为,倒数第4项的系数为,
,即,.
(2)由(1)可知,,
的展开式的通项为.
二项展开式共有8项,中间两项即为第4项和第5项,
,
.
的展开式的中间两项分别为,.
21.(12分)【答案】(1)
(2)
【解析】(1)圆心坐标为,解得或,
,
如图,设点关于直线的对称点的坐标为,
,即,
由线段的中点坐标为,且中点在直线上,
,即,
联立解得的坐标为,
,当共线时取最大值,
直线的方程为,
联立解得,
直线与直线的交点坐标为,
则最大时,点坐标为.
(2)因为圆的半径为2,设直线,
要使圆上有4个点到直线距离为1,
则圆心到直线的距离,即,
得,解得,
直线的斜率的取值范围为.
22.(12分)【答案】(1);(2)分布列见解析,
【解析】(1)甲获胜分三种情况:胜胜,胜平,平胜,
则甲获胜的概率为
(2)所有可能取值为,,,,,,
,
,
,
,
,
,
其分布列如下表
.
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