1、河北省唐山市海港高中2014-2015学年高二上学期期中数学试卷(理科)一、选择题:本大题共12小题,每小题5分,共60分,每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的1(5分)在空间直角坐标系中,A(1,2,3),B(2,3,5),则|()A3B2C30D2(5分)已知过点A(2,m)和B(m,4)的直线与直线2x+y1=0平行,则m的值为()A0B8C2D103(5分)已知m,n表示两条不同直线,表示平面,下列说法正确的是()A若m,n,则mnB若m,n,则mnC若m,mn,则nD若m,mn,则n4(5分)直线x+2y5+=0被圆x2+y22x4y=0截得的弦长为()A1B2C4D45
2、(5分)底面半径为1的圆锥侧面展开图是一个圆心角为直角的扇形,则该圆锥的体积为()ABCD6(5分)已知圆C:x2+y24x4y+7=0,过点P(2,5)的一条直线与圆C切于点Q,则|PQ|=()A2B2C4D27(5分)设正方体ABCDA1B1C1D1的棱长为1,则平面B1AC被正方体内切球截得图形的面积()ABCD8(5分)已知点M(a,b)在圆O:x2+y2=1外,则直线ax+by=1与圆O的位置关系是()A相切B相交C相离D不确定9(5分)已知变量x,y满足约束条件,则的取值范围是()ABC(,36,+)D3,610(5分)一个锥体的主视图和左视图如图所示,下面选项中,不可能是该锥体的
3、俯视图的是()ABCD11(5分)如图,等边三角形ABC的中线AF与中位线DE相交于G,已知AED是ADE绕DE旋转过程中的一个图形,下列命题中,错误的是()A动点A在平面ABC上的射影在线段AF上B恒有平面AGF平面ACDEC三棱锥EFD的体积有最大值D异面直线AE与BD不可能垂直12(5分)设mR,过定点A的动直线x+my=0和过定点B的直线mxym+3=0交于点P(x,y),则|PA|+|PB|的取值范围是()A,2B,2C,4D2,4二、填空题:本大题共4小题,每小题5分,共20分13(5分)空间四边形ABCD中,AD=BC=2,E、F分别是AB、CD的中点,若EF=,则AD与BC所成
4、的角为14(5分)若方程x2+y22ax2y+3a=0表示圆心在第二象限的圆,则a的取值范围是15(5分)如图,正方体ABCDA1B1C1D1的棱长为1,E,F分别为线段AA1,B1C上的点,则三棱锥D1EDF的体积为16(5分)过直线y=x上的一点作圆(x5)2+(y1)2=2的两条切线l1、l2,当直线l1、l2关于y=x对称时,l1、l2所成的角为三、解答题:本大题共6小题,共80分解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤17(10分)已知函数f(x)=Asin(x+),xR,且f()=()求A的值;()若f()f()=,(0,),求f()18(12分)已知圆C的圆心C在直线2xy7=0上
5、,且与y轴交于点M(0,4)和N(0,2)()求圆C的方程;()若直线x+2y+m=0与圆C交于A、B两点,以CA、CB为邻边作平行四边形ACBD,且点D也在圆C上,求实数m的值19(12分)如图,已知点P在正方体ABCDA1B1C1D1的对角线BD1上,PDA=60(1)求DP与CC1所成角的大小;(2)求DP与平面AA1D1D所成角的大小20(12分)已知Sn是等比数列an的前n项和()若S3=3a1,求an的公比q;()若S3,S9,S6成等差数列,求证:a2,a8,a5成等差数列21(12分)如图,在长方体ABCDA1B1C1D1中AA1=AD=1,E为CD中点()求证:B1EAD1;
6、()在棱AA1上是否存在一点P,使得DP平面B1AE?若存在,求AP的长;若不存在,说明理由()若二面角AB1EA1的大小为30,求AB的长22(12分)已知点P(2,2),圆C:x2+y28y=0,过点P的动弦AB的中点为M,O为坐标原点()求M的轨迹方程;()当|OP|=|OM|时,求弦AB所在的直线方程河北省唐山市海港高中2014-2015学年高二上学期期中数学试卷(理科)参考答案与试题解析一、选择题:本大题共12小题,每小题5分,共60分,每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的1(5分)在空间直角坐标系中,A(1,2,3),B(2,3,5),则|()A3B2C30D考点:空间
7、两点间的距离公式 专题:空间位置关系与距离分析:根据空间两点距离公式,代入题中的坐标即可得到AB的长度解答:解:A(1,2,3),B(2,3,5),=故选D点评:本题给出空间两个定点坐标,求它们之间的距离,着重考查了空间两点之间的距离及其求法等知识,属于基础题2(5分)已知过点A(2,m)和B(m,4)的直线与直线2x+y1=0平行,则m的值为()A0B8C2D10考点:斜率的计算公式 专题:计算题分析:因为过点A(2,m)和B(m,4)的直线与直线2x+y1=0平行,所以,两直线的斜率相等解答:解:直线2x+y1=0的斜率等于2,过点A(2,m)和B(m,4)的直线的斜率K也是2,=2,解得
8、 ,故选 B点评:本题考查两斜率存在的直线平行的条件是斜率相等,以及斜率公式的应用3(5分)已知m,n表示两条不同直线,表示平面,下列说法正确的是()A若m,n,则mnB若m,n,则mnC若m,mn,则nD若m,mn,则n考点:空间中直线与直线之间的位置关系 专题:空间位置关系与距离分析:A运用线面平行的性质,结合线线的位置关系,即可判断;B运用线面垂直的性质,即可判断;C运用线面垂直的性质,结合线线垂直和线面平行的位置即可判断;D运用线面平行的性质和线面垂直的判定,即可判断解答:解:A若m,n,则m,n相交或平行或异面,故A错;B若m,n,则mn,故B正确;C若m,mn,则n或n,故C错;D
9、若m,mn,则n或n或n,故D错故选B点评:本题考查空间直线与平面的位置关系,考查直线与平面的平行、垂直的判断与性质,记熟这些定理是迅速解题的关键,注意观察空间的直线与平面的模型4(5分)直线x+2y5+=0被圆x2+y22x4y=0截得的弦长为()A1B2C4D4考点:直线与圆的位置关系 专题:直线与圆分析:化圆的方程为标准方程,求出圆的圆心坐标和半径,由点到直线距离公式求出圆心到直线的距离,利用勾股定理求出半弦长,则弦长可求解答:解:由x2+y22x4y=0,得(x1)2+(y2)2=5,所以圆的圆心坐标是C(1,2),半径r=圆心C到直线x+2y5+=0的距离为d=所以直线直线x+2y5
10、+=0被圆x2+y22x4y=0截得的弦长为故选C点评:本题考查了直线与圆的位置关系,考查了弦心距、圆的半径及半弦长之间的关系,是基础题5(5分)底面半径为1的圆锥侧面展开图是一个圆心角为直角的扇形,则该圆锥的体积为()ABCD考点:旋转体(圆柱、圆锥、圆台) 专题:空间位置关系与距离分析:由题设条件,本题要求圆锥的体积,其公式是V=Sh,由于圆锥侧面展开图是一个圆心角为90的扇形,结合底面半径为1,可知圆锥的母线长为l=4,求出底面圆的面积,再由h= 求出圆锥的高,然后代入圆锥的体积公式求出体积解答:解:圆锥侧面展开图是一个圆心角为90的扇形,底面半径r=1圆锥的母线长为l=4,底面圆的面积
11、为r2=又圆锥的高h=,故圆锥的体积为V=Sh=,故选:C点评:本题考查旋转体,正确解答本题,关键是了解圆锥的几何特征以及掌握圆锥的体积公式,本题考查了空间想像能力及运用公式计算的能力6(5分)已知圆C:x2+y24x4y+7=0,过点P(2,5)的一条直线与圆C切于点Q,则|PQ|=()A2B2C4D2考点:圆的切线方程 专题:直线与圆分析:由条件求出圆心和半径,再根据直线和圆相切的性质求出|PQ|解答:解:圆C:x2+y24x4y+7=0即 (x2)2+(y2)2 =1,表示以C(1,1)为圆心、半径等于1的圆故|PQ|=2,故选:A点评:本题主要考查圆的标准方程,直线和圆相切的性质,属于
12、基础题7(5分)设正方体ABCDA1B1C1D1的棱长为1,则平面B1AC被正方体内切球截得图形的面积()ABCD考点:球内接多面体 专题:计算题;空间位置关系与距离分析:根据正方体和球的结构特征,判断出平面B1AC是正三角形,求出它的边长,再通过图求出它的内切圆的半径,最后求出内切圆的面积解答:解:根据题意知,平面B1AC是边长为的正三角形,且球与以点B为公共点的三个面的切点恰为三角形B1AC三边的中点,故所求截面的面积是该正三角形的内切圆的面积,则由图得,B1AC内切圆的半径是tan30=,则所求的截面圆的面积是=故选A点评:本题考查了正方体和它的内接球的几何结构特征,关键是想象出截面图的
13、形状,考查了空间想象能力,数形结合的思想8(5分)已知点M(a,b)在圆O:x2+y2=1外,则直线ax+by=1与圆O的位置关系是()A相切B相交C相离D不确定考点:直线与圆的位置关系 专题:直线与圆分析:由M在圆外,得到|OM|大于半径,列出不等式,再利用点到直线的距离公式表示出圆心O到直线ax+by=1的距离d,根据列出的不等式判断d与r的大小即可确定出直线与圆的位置关系解答:解:M(a,b)在圆x2+y2=1外,a2+b21,圆O(0,0)到直线ax+by=1的距离d=1=r,则直线与圆的位置关系是相交故选B点评:此题考查了直线与圆的位置关系,以及点与圆的位置关系,涉及的知识有:圆的标
14、准方程,点到直线的距离公式,以及两点间的距离公式,熟练掌握公式是解本题的关键9(5分)已知变量x,y满足约束条件,则的取值范围是()ABC(,36,+)D3,6考点:简单线性规划的应用 专题:数形结合分析:本题考查的知识点是线性规划,处理的思路为:根据已知的约束条件,画出满足约束条件的可行域,分析表示的几何意义,结合图象即可给出的取值范围解答:解:约束条件对应的平面区域如下图示:三角形顶点坐标分别为(1,3)、(1,6)和(),表示可行域内的点(x,y)与原点(0,0)连线的斜率,当(x,y)=(1,6)时取最大值6,当(x,y)=()时取最小值,故的取值范围是故选A点评:平面区域的最值问题是
15、线性规划问题中一类重要题型,在解题时,关键是正确地画出平面区域,分析表达式的几何意义,然后结合数形结合的思想,分析图形,找出满足条件的点的坐标,即可求出答案10(5分)一个锥体的主视图和左视图如图所示,下面选项中,不可能是该锥体的俯视图的是()ABCD考点:简单空间图形的三视图 专题:作图题分析:由三视图的作法规则,长对正,宽相等,对四个选项进行比对,找出错误选项解答:解:本题中给出了正视图与左视图,故可以根据正视图与俯视图长对正,左视图与俯视图宽相等来找出正确选项A中的视图满足三视图的作法规则;B中的视图满足三视图的作法规则;C中的视图不满足三视图的作法规则中的宽相等,故其为错误选项;D中的
16、视图满足三视图的作法规则;故选C点评:本题考查三视图的作法,解题的关键是掌握住三视图的作法规则即长对正,宽相等,高平齐,利用这些规则即可选出正确选项11(5分)如图,等边三角形ABC的中线AF与中位线DE相交于G,已知AED是ADE绕DE旋转过程中的一个图形,下列命题中,错误的是()A动点A在平面ABC上的射影在线段AF上B恒有平面AGF平面ACDEC三棱锥EFD的体积有最大值D异面直线AE与BD不可能垂直考点:异面直线及其所成的角 专题:空间位置关系与距离分析:由斜线的射影定理可判断A正确;由面面垂直的判定定理,可判断B正确;由三棱锥的体积公式,可判断C正确;由异面直线所成的角的概念可判断D
17、不正确解答:解:AD=AE,ABC是正三角形,A在平面ABC上的射影在线段AF上,故A正确;由A知,平面AGF一定过平面BCED的垂线,恒有平面AGF平面BCED,故B正确;三棱锥AFED的底面积是定值,体积由高即A到底面的距离决定,当平面ADE平面BCED时,三棱锥AFED的体积有最大值,故C正确;当(AE)2+EF2=(AF)2时,面直线AE与BD垂直,故错误故选:D点评:本题考查了线面、面面垂直的判定定理、性质定理的运用,考查了空间线线、线面的位置关系及所成的角的概念,考查了空间想象能力12(5分)设mR,过定点A的动直线x+my=0和过定点B的直线mxym+3=0交于点P(x,y),则
18、|PA|+|PB|的取值范围是()A,2B,2C,4D2,4考点:两条直线的交点坐标;函数最值的应用 专题:直线与圆分析:可得直线分别过定点(0,0)和(1,3)且垂直,可得|PA|2+|PB|2=10三角换元后,由三角函数的知识可得解答:解:由题意可知,动直线x+my=0经过定点A(0,0),动直线mxym+3=0即 m(x1)y+3=0,经过点定点B(1,3),动直线x+my=0和动直线mxym+3=0的斜率之积为1,始终垂直,P又是两条直线的交点,PAPB,|PA|2+|PB|2=|AB|2=10设ABP=,则|PA|=sin,|PB|=cos,由|PA|0且|PB|0,可得0,|PA|
19、+|PB|=(sin+cos)=2sin(+),0,+,sin(+),1,2sin(+),2,故选:B点评:本题考查直线过定点问题,涉及直线的垂直关系和三角函数的应用,属中档题二、填空题:本大题共4小题,每小题5分,共20分13(5分)空间四边形ABCD中,AD=BC=2,E、F分别是AB、CD的中点,若EF=,则AD与BC所成的角为600考点:异面直线及其所成的角 专题:计算题分析:取BD的中点G,由题意及三角形中位线的性质可得EGF(或其补角)即为AD与BC所成的角,EGF中,由余弦定理求得 cosEGF 的值,即得EGF 的值,从而得到AD与BC所成的角解答:解:如图所示:取BD的中点G
20、,连接GE,GF空间四边形ABCD中,AD=BC=2,E、F分别是AB、CD的中点,故EG是三角形ABD的中位线,GF是三角形CBD的中位线,故EGF(或其补角)即为AD与BC所成的角EGF中,EF=,由余弦定理可得 3=1+12cosEGF,cosEGF=,EGF=120,故AD与BC所成的角为60,故答案为:60点评:本题考查异面直线所成的角的定义和求法,余弦定理的应用,体现了数形结合的数学思想,找出两异面直线所成的角,是解题的关键14(5分)若方程x2+y22ax2y+3a=0表示圆心在第二象限的圆,则a的取值范围是(,2)考点:圆的一般方程 专题:直线与圆分析:首先把圆的一般方程转化为
21、标准方程,进一步利用圆心在第二象限的条件圆心的横标小于0圆心的纵标大于0圆的半径为正值,解不等式的结果解答:解:方程x2+y22ax2y+3a=0转化成:(xa)2+(y1)2=a2+a2由于该圆的圆心在第二象限,则:,解得:a(,2)故答案为:(,2)点评:本题考查的知识要点:圆的一般式与顶点式的转化,圆心在第二象限的条件,不等式组的解法15(5分)如图,正方体ABCDA1B1C1D1的棱长为1,E,F分别为线段AA1,B1C上的点,则三棱锥D1EDF的体积为考点:棱柱、棱锥、棱台的体积;棱柱的结构特征 专题:空间位置关系与距离;立体几何分析:将三棱锥D1EDF选择D1ED为底面,F为顶点,
22、进行等体积转化V D1EDF=V FD1ED后体积易求解答:解:将三棱锥D1EDF选择D1ED为底面,F为顶点,则=,其=,F到底面D1ED的距离等于棱长1,所以=1=S故答案为:点评:本题考查了三棱柱体积的计算,等体积转化法是常常需要优先考虑的策略16(5分)过直线y=x上的一点作圆(x5)2+(y1)2=2的两条切线l1、l2,当直线l1、l2关于y=x对称时,l1、l2所成的角为60考点:圆的切线方程 专题:计算题;直线与圆分析:过圆心M作直线l:y=x的垂线交于N点,过N点作圆的切线能够满足条件,不难求出夹角解答:解:圆(x5)2+(y1)2=2的圆心(5,1),过(5,1)与y=x垂
23、直的直线方程:x+y6=0,它与y=x的交点N(3,3),N到(5,1)距离是2,两条切线l1,l2,它们之间的夹角为60故答案为:60点评:本题主要考查直线和圆的方程等基础知识,考查空间想象能力和分析问题、解决问题的能力三、解答题:本大题共6小题,共80分解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤17(10分)已知函数f(x)=Asin(x+),xR,且f()=()求A的值;()若f()f()=,(0,),求f()考点:正弦函数的图象 专题:计算题;三角函数的求值分析:()由已知根据两角和的正弦公式化简即可求A的值;()由()求得f(x)的解析式,从而求得sin的值,进而可求cos,再根据诱导公
24、式可求f()的值解答:解:()f()=Asin()=Asin=A=,故A=3()由()得f(x)=3sin(x+),f()f()=3sin()3sin()=6cossin=3sin,由f()f()=,得sin=因为(0,),所以cos=,故f()=3sin()=3cos=点评:本题主要考察了正弦函数的性质,考察了诱导公式和两角和的正弦公式的应用,属于基础题18(12分)已知圆C的圆心C在直线2xy7=0上,且与y轴交于点M(0,4)和N(0,2)()求圆C的方程;()若直线x+2y+m=0与圆C交于A、B两点,以CA、CB为邻边作平行四边形ACBD,且点D也在圆C上,求实数m的值考点:直线和圆
25、的方程的应用 专题:计算题;直线与圆分析:()由题意得到圆心在y=3上,又圆心在直线2xy7=0上,联立求出圆心C坐标,利用两点间的距离公式求出r的值,即可确定出圆C的方程;()确定平行四边形ACBD为菱形,且|CA|=|CD|=|AD|,圆心C到直线x+2y+m=0的距离为,即可求实数m的值解答:解:()根据题意知,圆心C在直线y=3上,由,解得:,即圆心C(2,3),又r=|AC|=,则所求圆的方程为:(x2)2+(y+3)2=5;()由题意,平行四边形ACBD为菱形,且|CA|=|CD|=|AD|,ACD=60,ACB=2ACD=120,CAB=30,圆心C到直线x+2y+m=0的距离为
26、,m=或点评:此题考查了直线与圆相交的性质,涉及的知识有:圆的标准方程,点到直线的距离公式19(12分)如图,已知点P在正方体ABCDA1B1C1D1的对角线BD1上,PDA=60(1)求DP与CC1所成角的大小;(2)求DP与平面AA1D1D所成角的大小考点:直线与平面所成的角;异面直线及其所成的角 专题:空间角分析:()以D为原点,DA为单位长,建立空间直角坐标系Dxyz利用向量法能求出DP与CC所成的角()平面AADD的一个法向量是,由此能求出DP与平面AADD所成的角的大小解答:解:()如图,以D为原点,DA为单位长,建立空间直角坐标系Dxyz则,连结BD,BD在平面BBDD中,延长D
27、P交BD于H设,由已知,由得解得,所以(4分)因为,(6分)所以所以DP与CC所成的角为45,(8分)()平面AADD的一个法向量是因为,(12分)所以所以DP与平面AADD所成的角为30(14分)点评:本题考查异面直线所成角的大小的求法,考查直线与平面所成角的大小的求法,解题时要认真审题,注意向量法的合理运用20(12分)已知Sn是等比数列an的前n项和()若S3=3a1,求an的公比q;()若S3,S9,S6成等差数列,求证:a2,a8,a5成等差数列考点:等差数列的性质;等比数列的性质 专题:计算题;等差数列与等比数列分析:()S3=3a1,可得q2+q2=0,即可求an的公比q;()由
28、等比数列的定义,验证得当q=1时不符合题意,因此得q1再由等比数列的求和公式,结合S3、S9、S6成等差数列建立关于q的方程,解之即可得到q3的值,由等比数列的通项公式,从而化简得a2+a52a8=0,所以a2,a8,a5成等差数列解答:解:()S3=3a1,q2+q2=0,q=1或2;()当q=1时,S3=3a1、S9=9a1、S6=6a1,显然S3、S9、S6不能成等差数列,不符合题意,因此得q1 由S3、S9、S6成等差数列,得2S9=S3+S6即整理得2q6q31=0,解q3=1或,q=1时,2S9=S6+S3不成立q3=,可得a2+a52a8=a2(1+q32q6)=a2(12)=0
29、a2+a5=2a8,即a2,a8,a5成等差数列点评:本题给出等比数列的前3项和、前6项和与前9项和成等差数列,求它的公比并证明a2,a8,a5也成等差数列着重考查了等比数列的通项公式与求和公式,考查了等差中项的概念,属于中档题21(12分)如图,在长方体ABCDA1B1C1D1中AA1=AD=1,E为CD中点()求证:B1EAD1;()在棱AA1上是否存在一点P,使得DP平面B1AE?若存在,求AP的长;若不存在,说明理由()若二面角AB1EA1的大小为30,求AB的长考点:用空间向量求平面间的夹角;空间中直线与直线之间的位置关系;直线与平面平行的判定 专题:证明题;综合题;数形结合;转化思
30、想分析:()由题意及所给的图形,可以A为原点,的方向为X轴,Y轴,Z轴的正方向建立空间直角坐标系,设AB=a,给出图形中各点的坐标,可求出向量与的坐标,验证其数量积为0即可证出两线段垂直(II)由题意,可先假设在棱AA1上存在一点P(0,0,t),使得DP平面B1AE,求出平面B1AE法向量,可法向量与直线DP的方向向量内积为0,由此方程解出t的值,若能解出,则说明存在,若不存在符合条件的t的值,说明不存在这样的点P满足题意(III)由题设条件,可求面夹二面角的两个平面的法向量,利用两平面的夹角为30建立关于a的方程,解出a的值即可得出AB的长解答:解:(I)以A为原点,的方向为X轴,Y轴,Z
31、轴的正方向建立空间直角坐标系,如图,设AB=a,则A(0,0,0),D(0,1,0),D1(0,1,1),E(,1,0),B1(a,0,1)故=(0,1,1),=(,1,1),=(a,0,1),=(,1,0),=11=0B1EAD1;(II)假设在棱AA1上存在一点P(0,0,t),使得DP平面B1AE此时=(0,1,t)又设平面B1AE的法向量=(x,y,z)平面B1AE,B1A,AE,得,取x=1,得平面B1AE的一个法向量=(1,a)要使DP平面B1AE,只要,即有=0,有此得at=0,解得t=,即P(0,0,),又DP平面B1AE,存在点P,满足DP平面B1AE,此时AP=(III)连
32、接A1D,B1C,由长方体ABCDA1B1C1D1及AA1=AD=1,得AD1A1DB1CA1D,AD1B1C由(I)知,B1EAD1,且B1CB1E=B1AD1平面DCB1A1,AD1是平面B1A1E的一个法向量,此时=(0,1,1)设与所成的角为,则cos=二面角AB1EA1的大小为30,|cos|=cos30=,即|=,解得a=2,即AB的长为2点评:本题考查利用空间向量这一工具求二面角,证明线面平行及线线垂直,解题的关键是建立恰当的坐标系及空间位置关系与向量的对应,此类解题,方法简单思维量小,但计算量大,易因为计算错误导致解题失败,解题时要严谨,认真,利用空间向量求解立体几何题是近几年
33、高考的热点,必考内容,学习时要好好把握22(12分)已知点P(2,2),圆C:x2+y28y=0,过点P的动弦AB的中点为M,O为坐标原点()求M的轨迹方程;()当|OP|=|OM|时,求弦AB所在的直线方程考点:直线和圆的方程的应用 专题:综合题;直线与圆分析:()利用=0,建立方程,即可求M的轨迹方程;()当|OP|=|OM|时,O在线段PM的垂直平分线上,即可求弦AB所在的直线方程解答:解:()圆C的方程可化为x2+(y4)2=16,所以圆心为C(0,4),半径为4设M(x,y),则=(x,y4),=(2x,2y)由题意知=0,故x(2x)+(y4)(2y)=0,即(x1)2+(y3)2=2由于点P在圆C的内部,所以点M的轨迹方程是(x1)2+(y3)2=2()由()可知M的轨迹是以点N(1,3)为圆心,为半径的圆由于|OP|=|OM|,故O在线段PM的垂直平分线上,又P在圆N上,从而ONPM因为ON的斜率为3,所以l的斜率为,故l的方程为x+3y8=0点评:本题考查直线和圆的方程的应用,考查学生的计算能力,属于中档题