广东省清远市阳山县南阳中学2023-2024学年高二数学上学期10月月考试题（Word版附解析）

南阳中学2023-2024学年第一学期高二级第一次月考数学科试卷满分：150分考试时间：120分钟一、单选题，8个小题，每小题5分共40分.1.点关于平面对称的点的坐标是（）A.B.C.D.【答案】A【解析】【分析】利用空间直角坐标系的性质即可得出结果.【详解】由空间直角坐标系的性质可知，点关于平面对称的点的坐标是.故选：A2.，，若，则（）A.6B.7C.8D.9【答案】C【解析】【分析】根据给定条件，利用空间向量共线求出m，n的值作答.【详解】因为，，，则存在，使得，即，于是，解得，所以.故选：C3.某人连续投篮两次，则他至少投中一次的对立事件是（）A.至多投中一次B.两次都投中C.只投中一次D.两次都没投中【答案】D 【解析】【分析】根据对立事件的定义判断.【详解】至少投中1次的反面是没有一次投中，因此选项D正确．故选：D．4.已知直线的一个方向向量，直线的一个方向向量，若，且，则（）A.-3或1B.3或C.-3D.1【答案】A【解析】【分析】根据空间向量的模的坐标表示结合即可求得x的值，再根据，列出方程，即可求得y，从而可得答案.【详解】因为，所以，又，所以，所以，所以，所以当时，，则，当时，，则，所以或.故选：A.5.在空间直角坐标系中，已知平行四边形的三个顶点的坐标分别为，，，则点的坐标为（）A.B.C.D.【答案】A【解析】【分析】根据平行四边形对角线的交点为中点可得答案.【详解】设，因为与的中点相同，所以，解得，所以. 故选：A.6.利用随机模拟解决问题的方法称为蒙特卡洛方法，用此方法可以快速进行大量重复试验，进而用频率估计概率．甲、乙两名选手进行比赛，采用三局两胜制决出胜负，若每局比赛甲获胜的概率为，乙获胜的概率为．利用计算机产生1~5之间的随机整数，约定出现随机数1或2时表示一局比赛甲获胜，由于要比赛3局，所以3个随机数为一组，现产生了20组随机数如下：354151314432125334541112443534312324252525453114344423123243，则依此可估计甲选手最终赢得比赛的概率为（）A.B.C.D.【答案】B【解析】【分析】根据题意分析随机数中表示甲获胜的数目，然后利用古典概型的概率公式求解即可.【详解】根据题意，在20组随机数中，表示甲获胜有：151，125，112，312，252，114，123，共7种情况，所以可估计甲选手最终赢得比赛的概率为，故选：B7.已知直线经过点，且是的方向向量，则点到的距离为（）AB.C.D.【答案】C【解析】【分析】由空间向量夹角的坐标表示求，再根据点到直线距离为即可求结果.【详解】由题设，则，所以，而，故到l的距离为.故选：C8.在棱长为1的正方体中，是棱的中点，点在侧面内，若 ，则的面积的最小值是（）A.B.C.D.【答案】B【解析】【分析】建立空间直角坐标系，求得相关点的坐标，利用向量的坐标运算求得，进而结合二次函数性质求得，利用三角形面积公式，即可求得答案.【详解】以点为空间直角坐标系的原点，分别以，，所在直线为，，轴，建立空间直角坐标系，则点，，所以．因为，，所以,因为，所以，所以．因为，所以，所以,因为， 所以当时，．因为正方体中，平面，平面,故，所以，故选：B．二、多选题，4个小题，每小题5分共20分，有错选不得分，少选且正确得2分.9.已知向量，，则下列说法正确的是（）A.B.C.D.【答案】AD【解析】【分析】根据给定条件，利用空间向量的坐标运算逐项计算并判断.【详解】对于A，向量，，则，A正确；对于B，，B错误；对于C，由数量积的定义得，C错误；对于D，，所以，D正确.故选：AD.10.设构成空间的一个基底，下列说法正确的是（）A.，，两两不共线，但两两共面B.对空间任一向量，总存在有序实数组，使得C.，，能构成空间另一个基底D.若，则实数，，全为零【答案】ABD【解析】【分析】根据空间向量基本定理一一判断即可. 【详解】因为构成空间的一个基底，所以，，两两不共线，但两两共面，故A正确；对空间任一向量，总存在有序实数组，使得，故B正确；因为，所以，，共面，故不能构成空间的一个基底，故C错误；根据空间向量基本定理可知，若，则实数，，全为零，故D正确；故选：ABD11.已知事件满足，，则下列结论正确的是（）A.如果，那么B.如果，那么C.如果与互斥，那么D.如果与相互独立，那么【答案】BCD【解析】【分析】根据互斥事件和独立事件的概率公式逐个分析判断即可【详解】对于选项A，设一个盒子里有标号为1到10的小球，从中摸出一个小球，记下球的编号，记事件A=“球的编号是偶数”，事件B=“球的编号是1，2，3”，事件C=“球的编号是奇数”满足，但是选项A错误；对于选项B，如果，那么，选项B正确；对于选项C，如果与互斥，那么，所以选项C正确；对于选项D，如果与相互独立，那么，所以选项D正确.故选：BCD12.如图，正方体的棱长为，点为底面的中心，点为侧面内（不含边界）的动点，则（） A.B.存在一点，使得C.三棱锥的体积为D.若，则的最小值为【答案】AC【解析】【分析】建立空间直角坐标系，设点，其中，，利用空间向量法判断A、B、D，根据锥体的体积公式判断C.【详解】以点为坐标原点，、、所在直线分别为、、轴建立如下图所示的空间直角坐标系，则、、、、、、，设点，其中，，对于A选项，，，则，所以，故A正确；对于B选项，，， 若，则，解得，不符合题意，所以不存在点，使得，故B错误；对于C选项，，点到平面的距离为，所以，故C正确；对于D选项，，若，则，可得，由，可得，所以，当且仅当时取等号，故D错误；故选：AC三、填空题，4个小题，每小题5分共20分.13.从长度为的条线段中任取条，则这三条线段能构成一个三角形的概率为__________.【答案】##【解析】【分析】采用列举法可得所有基本事件和满足题意的基本事件个数，根据古典概型概率公式可得结果.【详解】从条线段中任取条，则有，，，，，，，，，，共个基本事件；其中三条线段能够成三角形的基本事件有：，，，共个；所求概率.故答案为：.14.已知空间向量，，则向量在向量上的投影向量的模是___________ 【答案】##【解析】【分析】根据给定条件，求出投影向量，再求出模作答.【详解】向量，，则，，因此向量在向量上的投影向量为，所以向量在向量上的投影向量的模是.故答案为：15.已知，，，若，，三向量共面，则实数等于__________.【答案】【解析】【分析】依题意设，列方程组能求出结果．【详解】解：，，，，4，，，2，，且，，三向量共面，设，，2，，，，，解得，，．故答案为：．16.点是棱长为的正四面体表面上的动点，是该四面体内切球的一条直径，则的最大值是_______________.【答案】【解析】【分析】作出图形，计算出正四面体内切球的半径，由此可求得 ，由空间向量数量积的运算性质得出，进而可知当点为正四面体的顶点时，取得最大值，即可得解.【详解】如下图所示：正四面体的棱长为，其内切球球心为点，连接并延长交底面于点，则为正的中心，且平面，连接并延长交于点，则为的中点，且，，，平面，平面，，则，面积为，正四面体的体积为，设球的半径为，则，，，，，， 当点位于正四面体的顶点时，取最大值，因此，.故答案为：.【点睛】本题考查空间向量数量积的最值的计算，同时也考查了正四面体内切球半径的计算，考查计算能力，属于较难题.四、解答题，6个小题，第17题10分，第18-22每题12分，共70分.17.，，.（1）若，求.（2）若，求的值【答案】（1）（2）【解析】【分析】（1）依题意可得，根据向量共线的坐标表示得到方程，解得即可；（2）依题意可得，根据数量积的坐标表示得到方程，解得，即可求出，再根据空间向量线性运算的坐标表示及数量积的坐标运算计算可得.【小问1详解】解：因为，且，所以，即，即，即，所以，所以.【小问2详解】解：因为，且，所以，解得， 所以，所以，，所以.18.抛掷两枚质地均匀的骰子（标记为Ⅰ号和Ⅱ号），观察两枚骰子分别可能出现的基本结果.求下列事件的概率.（1）“两个骰子的点数之和是5”；（2）“Ⅰ号骰子的点数大于Ⅱ号骰子的点数”.【答案】（1）（2）【解析】【分析】（1）利用列举法，结合古典摡型概率计算公式，即可求解；（2）利用列举法，结合古典摡型的概率计算公式，即可求解；【小问1详解】解：由抛掷两枚质地均匀的骰子，基本事件共有个不同的结果，因为“两个骰子的点数之和是5”，可得事件，所以，所以.【小问2详解】解：因为“Ⅰ号骰子的点数大于Ⅱ号骰子的点数”，可得事件，即，所以.19.如图，已知四面体ABCD的所有棱长都是2，点E是AD的中点. （1）求证：；（2）求的值.【答案】（1）证明过程见解析；（2）【解析】【分析】（1）根据线面垂直的判定定理进行证明即可；（2）根据空间向量基本定理，结合空间向量数量积的定义和运算性质进行求解计算即可.【小问1详解】连接，因为ABCD是正四面体，所以是等边三角形，又因为点E是AD的中点，所以，而平面，因此平面，而平面，因此；【小问2详解】因为点E是AD的中点，所以有，由（1）同理可证明，即，因为ABCD是正四面体，所以是等边三角形，且边长是2，因此.20.近年来，我国居民体重“超标” 成规模增长趋势，其对人群的心血管安全构成威胁，国际上常用身体质量指数BMI=衡量人体胖瘦程度是否健康，中国成人的BMI数值标准是：BMI<18.5为偏瘦；18.5≤BMI<23.9为正常：24≤BMI<27.9为偏胖；BMI>28为肥胖．下面是社区医院为了解居民体重现状，随机抽取了100名居民体检数据，将其BMI值分成以下五组：，，，，，得到相应的频率分布直方图．（1）根据频率分布直方图，求a的值，并估计该社区居民身体质量指数BMI的样本数据的80%分位数；（2）现从样本中利用分层抽样的方法从，的两组中抽取6名居民，再从这6人中随机抽取2人，求抽取到2人的BMI值不在同一组的概率．【答案】（1），80%分位数为（2）【解析】【分析】（1）根据频率分布直方图矩形面积和为求出，再根据频率分布直方图求百分位数步骤求解即可；（2）先按照分层抽样在，分别抽取人和人，再应用古典概型计算可解.【小问1详解】根据频率分布直方图可知组距为，所有矩形面积和为，所以，解得因为，，三组频率之和为，而，，，，四组的频率之和为，故样本数据的80%分位数在内，设为，则，解得，即该社区居民身体质量指数的样本数据80%分位数为. 【小问2详解】由频率分布直方图可知的频数为，的频数为，所以两组人数比值为，按照分层抽样抽取人，则在，分别抽取人和人，记这组两个样本编号为，这组编号为，故从人随机抽取人所有可能样本的构成样本空间：设事件“从6个人中随机抽取2人，抽取到2人的值不在同一组”，则故，即从这6个人中随机抽取2人，抽取到2人的值不在同一组的概率为.21.如图，在直三棱柱中，，．（1）求证：；（2）求点到平面的距离．【答案】（1）证明见解析（2）【解析】【分析】（1）建立如图所示的空间直角坐标系，求出的坐标后利用它们的数量积为零可证异面直线的垂直.（2）求出平面的法向量和的坐标后可求点面距.【小问1详解】建立直角坐标系，其中为坐标原点. 依题意得，因为，所以.【小问2详解】设是平面的法向量，由得所以，令，则，因为，所以到平面的距离为.22.如图，在四棱锥中，底面为直角梯形，，，，，为的中点，且．记的中点为，若在线段上（异于、两点）．（1）若点是中点，证明：平面；（2）若直线与平面所成角的正弦值为，求线段的长．【答案】（1）证明见解析（2） 【解析】【分析】（1）取线段的中点，连接、，然后证明四边形为平行四边形，从而，从而平面.（2）以点为坐标原点，、、所在直线分别为、、轴建立空间直角坐标系，利用向量法求出线段的长.【小问1详解】证明：取线段的中点，连接、，因为，，因为为的中点，则且，因为为的中点，则且，因为、分别为、的中点，所以，且，所以，且，所以，四边形为平行四边形，则，因为平面，平面，所以，平面.【小问2详解】连接，因为，，为的中点，则且，所以，四边形为平行四边形，所以，，且，因为，则，又因为，则，因为，为的中点，则，因为，，，所以，，所以，，则，又因，、平面，所以，平面， 以点为坐标原点，、、所在直线分别为、、轴建立空间直角坐标系，则、、、，设，则，，，设平面的法向量为，则，取，可得，，若直线与平面所成角的正弦值为，则，整理可得，因为，解得，故.