2024学年第一学期 期中联考
高二 数学试卷
一、填空题(本大题共有12题,满分54分,第1-6题每题4分,第7-12题每题5分)考生应在答题纸的相应位置直接填写结果.
1.有一根高为3π,底面半径为1的圆柱形铁管,用一段铁丝在铁管上缠绕2圈,并使铁丝的两个端点落在圆柱的同一母线的两端,求铁丝的最短长度________.
2.已知四棱柱的底面是正方形,侧棱垂直于底面,底面边长为,高为3,则此四棱柱的对角线长为________.
3.已知边长为3的正△ABC的三个顶点都在球O的表面上,且OA与平面ABC所成的角为30°,则球O的表面积为________.
4.已知两条不同的直线m,n,两个不同的平面,,给出下列四个说法:
①m∥n,,; ②,,;
③,; ④,,,
其中正确的序号是________.
5.直线l垂直于平面内的两条不平行的直线,则直线l与平面的关系是________.
6.已知异面直线m,n所成的角为60°,M,N在直线m上,G,H在直线n上,,,,,,则G,M间的距离为________.
7.正方体中,平面与平面的交线是________所在的直线.
8.圆锥的底面半径为1,母线长为2,在圆锥体内部放入一个体积最大的球,该球的表面积为________.
9.已知圆锥的顶点为P,母线PA,PB的夹角为60°,PA与圆锥底面所成角为45°,若△PAB的面积为,则该圆锥的侧面积为________.
10.在正方体中,二面角的平面角大小为________.
11.已知正三棱柱的底面边长为,高为2,点P是其表面上的动点,该棱柱内切球的一条直径是MN,则的取值范围是________.
12.已知正四面体ABCD棱长为2,点,,分别是△ABC,△ABD,△ACD内切圆上的动点,现有下列四个命题:
①对于任意点,都存在点,使;
②存在,使直线平面ABC;
③当最小时,三棱锥的体积为
④当最大时,顶点A到平面的距离的最大值为.
其中正确的有________.(填选正确的序号即可)
二、选择题(本大题共有4题,满分18分,第13、14题每题4分,第15、16题每题5分,每题有且只有一个正确选项)
13.在空间直角坐标系中,点关于y轴对称的点坐标是( )
A. B. C. D.
14.设a,b为两条不同的直线,,为两个不重合的平面.下列命题中正确的是( )
A.若,,则
B.若a,b与所成的角相等,则a与b平行或相交
C.若内有三个不共线的点到的距离相等,则
D.若,且,则
15.如图,在棱长为2的正方体中,M,N分别是棱,的中点,点E在BD上,点F在上,且,点P在线段CM上运动,给出下列四个结论:①当点E是BD中点时,直线EF∥平面;②直线到平面CMN的距离是;③存在点P,使得;④面积的最小值是.
其中所有正确结论的个数是( )
A.0 B.1 C.2 D.3
16.如图所示,四面体ABCD的体积为V,点M为棱BC的中点,点E,F分别为线段DM的三等分点,点N为线段AF的中点,过点N的平面与棱AB,AC,AD分别交于O,P,Q,设四面体AOPQ的体积为,则的最小值为( )
A. B. C. D.
三、解答题(本大题满分78分)本大题共有5题,解答下列各题必须在答题纸相应编号的规定区域内写出必要的步骤.
17.(满分14分)本题共有2个小题,第1小题满分6分,第2小题满分8分.
在棱长为2的正方体中,E为的中点.
(1)求异面直线AE与所成角的余弦值;
(2)求三棱锥的体积.
18.如图,四棱锥P-ABCD的底面ABCD为正方形,E,F分别为PA,PC的中点,且平面PBD⊥平面BEF.
(1)证明:;
(2)若PB⊥PD,当四棱锥P-ABCD的体积最大时,求直线PA与平面BEF的夹角.
19.如图,在四棱锥P-ABCD中,AD∥BC,PA=BC=2AD=2AB=4,AD⊥平面PAB,PA⊥AB,E、F分别是棱PB、PC的中点.
(1)证明:DF∥平面ACE;
(2)求平面ACE与平面PCD的夹角的余弦值.
20.如图,已知长方体,AB=2,,直线BD与平面所成角为30°,AE垂直BD于E.
(1)若F为棱的动点,试确定F的位置,使得AE∥平面,并说明理由;
(2)若F为棱的中点,求点A到平面BDF的距离;
(3)若F为棱上的动点(除端点、外),求二面角F-BD-A的平面角的范围.
21.一个几何系统的“区径”是指几何系统中的两个点距离的最大值,如圆的区径即为它的直径长度.
(1)已知△ABC为直角边为1的等腰直角三角形,其中AB⊥AC,求分别以△ABC三边为直径的三个圆构成的几何系统的区径;
(2)已知正方体的棱长为2,求正方体的棱切球(与各棱相切的球)和外接圆构成的几何系统的区径;
(3)已知正方体的棱长为2,求正方形ABCD内切圆和正方形内切圆构成的几何系统的区径.