浙江省杭州第二中学2023-2024学年高二数学上学期期中试题(Word版附解析)
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杭州二中2023学年第一学期高二年级期中数学试卷第Ⅰ卷(选择题)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.“”是“直线:与直线:互相垂直”的()A.充分不必要条件B.必要不充分条件C.充要条件D.既不充分也不必要条件【答案】A【解析】【分析】根据两直线垂直求出参数的值,再根据充分条件、必要条件的定义判断即可.【详解】若直线:与直线:互相垂直,则,解得或,所以由“”推得出“直线:与直线:互相垂直”,即充分性成立;由“直线:与直线:互相垂直”推不出“”,即必要性不成立,所以“”是“直线:与直线:互相垂直”的充分不必要条件.故选:A2.已知事件相互独立,,,则()A.0.88B.0.9C.0.7D.0.72【答案】C【解析】【分析】根据事件相互独立得到,结合求出答案.【详解】因为事件相互独立,故,又,,
杭州二中2023学年第一学期高二年级期中数学试卷第Ⅰ卷(选择题)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.“”是“直线:与直线:互相垂直”的()A.充分不必要条件B.必要不充分条件C.充要条件D.既不充分也不必要条件【答案】A【解析】【分析】根据两直线垂直求出参数的值,再根据充分条件、必要条件的定义判断即可.【详解】若直线:与直线:互相垂直,则,解得或,所以由“”推得出“直线:与直线:互相垂直”,即充分性成立;由“直线:与直线:互相垂直”推不出“”,即必要性不成立,所以“”是“直线:与直线:互相垂直”的充分不必要条件.故选:A2.已知事件相互独立,,,则()A.0.88B.0.9C.0.7D.0.72【答案】C【解析】【分析】根据事件相互独立得到,结合求出答案.【详解】因为事件相互独立,故,又,,
所以.故选:C3.过点,且与椭圆有相同焦点的椭圆的标准方程为()A.B.C.D.【答案】D【解析】【分析】设所求椭圆方程为,依题意可得,解得、,即可求出椭圆方程.【详解】椭圆的焦点为或,设所求椭圆方程为,则,解得,所以椭圆方程为.故选:D4.已知,则点O到平面的距离是()A.B.C.D.【答案】B【解析】【分析】利用空间向量计算点面距离即可.【详解】由题意可知,设面的一个法向量为,则,取,即,
所以点O到平面的距离是.故选:B5.点在圆上运动,则的取值范围()A.B.C.D.【答案】C【解析】【分析】首先得到圆心坐标与半径,又表示圆上的点到直线的距离,求出圆心到直线的距离,从而求出的取值范围,即可求出的取值范围.【详解】圆的圆心为,半径,因为点在圆上运动,又,其中表示圆上的点到直线的距离,所以,又圆心到直线的距离,所以,即,所以故选:C6.如图,在边长为3的正方体中,,点在底面正方形上移动(包含边界),且满足,则线段的长度的最大值为()A.B.C.D.
【答案】B【解析】【分析】建立合适的空间直角坐标系,求出点P的轨迹结合函数求最值即可.【详解】依据题意可以建立如图所示的空间直角坐标系,则,设,所以,即,所以,而,由二次函数的单调性可知,当时,,则.故选:B7.已知,是圆上两点,且.若存在,使得直线与的交点恰为的中点,则实数的取值范围为()A.B.C.D.【答案】A【解析】【分析】根据直线与圆相交的弦长可得中点的轨迹为,又根据直线,的方程可知,交点的轨迹方程为,若恰为的中点,即圆与圆有公共点,根据圆与圆的位置关系可得实数的取值范围.【详解】圆,半径为,设中点为,且直线与圆的相交弦长为,即,
所以点的轨迹方程为,又直线过定点,直线过定点,且,则点是两垂线的交点,所以在以为直径的圆上,则圆心,半径,所以点的轨迹方程为,由于直线的斜率存在,所以点的轨迹要除去点,若点恰为中点可知圆与圆有公共点,即,,即,解得,即,故选:A.8.已知动点分别在正四面体的内切球与外接球的球面上,且,则的最大值为()A.B.C.D.【答案】B【解析】【分析】计算出正四面体的内切球与外接球的半径,求出范围,即可得出的最大值.【详解】由题意,
连接,设交点为,则点是中点设正方体边长为,由几何知识得,点到面距离即为,设内切球半径为,外接球半径为,三棱锥外接球半径,而由正三棱锥内切球半径公式,,取任意一点,使得,则点在面上,∴,点到面距离为,则∴,故选:B.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,部分选对的得2分,有选错的得0分.9.某学校随机抽取名学生数学周测成绩的频率分布直方图如图所示,据此估计该校本次数学周测的总体情况(同一组中的数据用该组区间的中点值为代表),下列说法正确的是()
A.众数或B.分位数为C.平均数为D.中位数为【答案】BC【解析】【分析】利用众数的概念直接可判断A,再根据平均数,中位数及百分位数公式可判断BCD.【详解】A选项:由频率分布直方图可知众数为,A选项错误;B选项:由频率分布直方图可得,所以分位数为,B选项正确;C选项:由频率分布直方图可知平均数为,C选项正确;D选项:由频率分布直方图可得,,所以中位数,所以,解得,D选项错误;故选:BC.10.已知点和直线,下列说法不正确的是()A.经过点的直线都可以用方程表示B.直线在轴上的截距等于C.点关于直线的对称点坐标为D.直线关于点对称的直线方程为【答案】ABD【解析】【分析】当过点的直线斜率不存在时,方程为,可判断A选项,令可判断B选项,设点关
于直线的对称点为,根据对称的概念列方程,可判断C选项,设上一点,其对称点为,根据对称及点在直线上,可得直线方程,即可判断D选项.【详解】A选项:当过点的直线斜率不存在时,方程为,A选项错误;B选项:令,得,即,所以截距为,B选项错误;C选项:设点关于直线的对称点为,所以,解得,所以点关于直线的对称点坐标为,C选项正确;设上一点,其对称点为,则,即,又点在直线上,则,即,D选项错误;故选:ABD.11.如图,棱长为2的正方体中,E、F分别为棱的中点,G为面对角线上一个动点,则()A.三棱锥的体积为定值B.点E到直线的距离为C.线段上存在点G,使得D.线段上不存在点G,使平面平面【答案】ACD
【解析】【分析】利用等体积法可判定A,建立合适的空间直角坐标系利用空间向量计算点线距离,线线与面面位置关系可判定B、C、D.【详解】由正方体的结构特征可知平面,故点G到平面距离不变,所以,又是定值,故A正确;如图所示,建立空间直角坐标系,则,所以,故点E到直线的距离,故B错误;设,则,,所以,即重合,故C正确;易知,设平面的一个法向量为,则,取,即而,则,故不存在使得,故D正确.故选:ACD12.已知分别为椭圆的左、右焦点,下列说法正确的是
()A.若点P为椭圆上一点,则的最大值是B.若点的坐标为,P是椭圆上一动点,则线段长度的最小值为C.过F2作垂直于x轴的直线,交椭圆于A,B两点,则D.若椭圆上恰有6个不同的点,使得为等腰三角形,则椭圆的离心率的取值范围是【答案】ACD【解析】【分析】A,结合三角形不等式即可;B,设出,,则,表达出,分与两种情况,得到不同情况下的线段长度的最小值,B错误;;C,代入即可求;D,选项,先得到上下顶点能够使得为等腰三角形,再数形结合得到为圆心,为半径作圆,只能交椭圆与不同于上下顶点的两点,列出不等式组,求出答案;【详解】对A,,当在左顶点时等号成立,则最大值是,A正确;对B,设,,则,,,若,此时,,此时当时,取得最小值,最小值为,线段长度的最小值为;
若,此时,,此时当时,取得最小值,最小值为,线段长度的最小值为,综上:B错误;对C,当时,,解得,即,C正确;对D,如图,椭圆左右顶点为,上下顶点为,显然上下顶点能够使得为等腰三角形,要想椭圆上恰有6个不同的点,使得为等腰三角形,以为圆心,为半径作圆,只能交椭圆与不同于上下顶点的两点,则要满足,且,即,解得:,且,故椭圆的离心率的取值范围是,D正确;故选:ACD第Ⅱ卷(非选择题)三、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分.13.在两坐标轴上的截距相等,且与圆相切的直线有________条.【答案】4【解析】【分析】分横纵截距为零和横纵截距不为零两种情况讨论即可.
【详解】圆的圆心坐标为,半径为,当横纵截距为零时,直线方程为,令,整理得,因为,所以方程有两个解,故当横纵截距为零时存在两条直线与圆相切;当横纵截距不为零时,设直线方程为,令,解得或9,所以横纵截距不为零时存在两条直线与圆相切,综上可得,存在4条截距相等的直线与圆相切.故答案为:4.14.已知矩形,,沿对角线AC将折起,若,则二面角的余弦值为________.【答案】【解析】【分析】利用空间向量的数量积与模长计算夹角即可.【详解】如图所示,过分别作,垂足分别为,
由矩形中,,可知,设二面角的平面角为,则,.故答案为:15.已知椭圆的左顶点为,上顶点为为坐标原点,椭圆上的点分别在第一、二象限内,若与的面积相等,且,则的离心率为__________.【答案】【解析】【分析】根据题意,由两个三角形面积相等可得,将点的坐标代入椭圆方程,结合条件化简即可得到关系,再根据离心率公式即可得到结果.【详解】因为与的面积相等,且,则,即,所以,将坐标代入,可得,化简可得,即,所以,且,
所以,即,则离心率为,故答案为:16.某同学回忆一次大型考试中的一道填空题,题目要求判断一条给定直线与给定圆的位置关系,该同学表示,题中所给直线与圆的方程形式分别为,,但他忘记了方程中的三个参数的具体值,只记得,并且他填写的结果为直线与圆相交.若数组的每一种赋值的可能性都相等,则该同学该题答对的概率为________.【答案】##0.875【解析】【分析】利用直线与圆的位置关系结合古典概型分类讨论计算即可.【详解】易知数组有种结果,若要直线与圆相交,需圆心到直线的距离,显然时,恒成立,若,①当,此时不符题意;②当,此时不符题意,当,此时不符题意;③当,此时不符题意,当,此时不符题意,当,取何值均成立;综上,共有8种情况不符题意,故答对的概率为.故答案:四、解答题:本题共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.已知是空间中的三个单位向量,且,.若,
,.(1)求;(2)求和夹角的余弦值.【答案】(1);(2)【解析】【分析】利用空间向量的数量积公式计算即可.【小问1详解】由已知可得,所以;【小问2详解】由,所以和夹角的余弦值为.18.为调查高一、高二学生心理健康情况,某学校采用分层随机抽样方法从高一、高二学生中分别抽取了60人、40人参加心理健康测试(满分10分).经初步统计,参加测试的高一学生成绩的平均分,方差,高二学生成绩(i=1,2,…,40)的统计表如下:成绩y456789频数12915103(1)计算参加测试的高二学生成绩的平均分和方差;(2)估计该学校高一、高二全体学生的平均分和方差.【答案】18.7,1.2;19.7.6,1.92.
【解析】【分析】(1)利用统计表计算平均数与方差即可;(2)根据分层抽样的平均数与方差公式计算即可.【小问1详解】由表可知,;【小问2详解】由已知及(1)可知,.19.在信道内传输0,1信号,信号的传输相互独立.发送0时,收到1的概率为,收到0的概率为;发送1时,收到0的概率为,收到1的概率为.(1)重复发送信号1三次,计算至少收到两次1的概率;(2)依次发送1,1,0,判断以下两个事件:①事件A:至少收到一个正确信号;②事件B:至少收到两个0,是否互相独立,并给出证明.【答案】19.;20.事件A与事件B不互相独立,证明见解析.【解析】【分析】(1)利用事件的相互独立求“至少收到两次1”的概率;(2)利用事件的相互独立性计算,,,利用独立事件的概率公式验证.小问1详解】重复发送信号1三次,“至少收到两次1”的可能情况为:(1,1,1),(1,0,1),(1,1,0),(0,1,1),因为信号的传输相互独立,故“至少收到两次1”的概率为:.【小问2详解】事件A与事件B不互相独立,证明如下:
若依次发送1,1,0,则三次都没收到正确信号的概率为,故至少收到一个正确信号的概率为;若依次发送1,1,0,“至少收到两个0”的可能情况为:(0,0,0),(0,0,1),(0,1,0),(1,0,0),根据事件的相互独立性,故,若依次发送1,1,0,“至少收到两个0且至少收到一个正确信号”的可能情况为:(0,0,0),(0,1,0),(1,0,0),根据事件的相互独立性,故,因为,所以事件A与事件B不互相独立.20.已知圆.(1)求过点且与圆相切的直线方程;(2)求经过直线与圆的交点,且面积最小的圆的方程.【答案】(1)或(2)【解析】【分析】(1)由已知可得点在圆外,即有两条切线,当切线斜率存在时,设出切线方程,根据点到直线距离公式可得斜率与方程,当切线斜率不存在时,可判断直线与圆相切;(2)由已知可设圆的方程为,可得圆的半径,可知当时,取最小值为,此时面积最小为.【小问1详解】由得,圆心,半径,又到圆心距离为,所以点在圆外,
所以过点的切线共有两条,当切线斜率存在时,设切线方程为,即,所以圆心到直线的距离,解得,所以直线方程为,即,当直线斜率不存在时,直线方程为,与圆相切,综上所述,切线方程为或.【小问2详解】已知可设圆的方程为,即,则圆的半径,可知当时,取最小值为,此时面积最小为.21.如图,三棱台中,,,,点A在平面上的射影在的平分线上.(1)求证:;(2)若A到平面的距离为4,求直线与平面所成角的正弦值.【答案】(1)证明见解析;(2)
【解析】【分析】(1)利用线面垂直证线线垂直即可;(2)利用棱台的特征补全棱锥,结合等体积法求点面距离,计算即可.【小问1详解】如图所示,补全棱台,延长三条侧棱交于O点,得到棱锥,由题意可知分别是三条侧棱的中点,取的中点,连接,设A在底面的投影为M,连接,根据题意可知底面,且M在上,因为面,所以又,所以,而平面,所以面,因为面,所以;【小问2详解】过作底面,结合(1)可知N在上,且,在上,,结合题意可知:,则
在中,,所以,设到平面的距离为,与平面的夹角为,所以,解之得:,所以,因为,所以直线与平面所成角的正弦值为.22.设圆的圆心为,直线过点且与轴不重合,交圆于两点,过作的平行线交于点.(1)写出点的轨迹方程;(2)设点的轨迹为曲线,过且与平行的直线与曲线交于两点,求的取值范围.【答案】(1)(2)【解析】【分析】(1)求得圆的圆心和半径,运用直线平行的性质和等腰三角形的性质,可得,再由圆的定义和椭圆的定义,可得的轨迹为以,为焦点的椭圆,求得,,,即可得到所求轨迹方程;
(2)联立直线与圆,以及直线与椭圆方程,可得跟与系数的关系,结合向量的坐标运算,即可根据数量积的坐标运算得,进而利用函数的性质即可求解.【小问1详解】圆的标准方程为,故半径因为,,故,所以,故,因此,由题设得,,,由椭圆定义可得点的轨迹方程为:.【小问2详解】设直线的方程为,则直线的方程为,联立直线与圆的方程,消元得,则则,联立直线与圆的方程,消元得,
由于点在椭圆内,故该方程一定有两个不相等的实数根,不妨设,则,,,,,所以,令,则,令,则,由于函数的对称轴为,故在单调递减,故当时,取最小值,故,所以【点睛】圆锥曲线中取值范围问题的五种求解策略:(1)利用圆锥曲线的几何性质或判别式构造不等关系,从而确定参数的取值范围;(2)利用已知参数的范围,求新的参数的范围,解这类问题的核心是建立两个参数之间的等量关系;(3)利用隐含的不等关系建立不等式,从而求出参数的取值范围;(4)利用已知的不等关系建立不等式,从而求出参数的取值范围;(5)利用求函数值域的方法将待求量表示为其他变量的函数,求其值域,从而确定参数的取值范围.
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