2019-2020学年北京市十一学校高二(上)期中数学试卷
副标题
题号一二三总分
得分
一、选择题(本大题共8小题,共24.0分)
1.下列叙述中,错误的一项为()
A. 棱柱的面中,至少有两个面相互平行
B. 棱柱的各个侧面都是平行四边形
C. 棱柱的两底面是全等的多边形
D. 棱柱中两个互相平行的平面一定是棱柱的底面
2.下列函数中,在定义域内为奇函数,且在(0,+∞)上为减函数的是()
A. f(x)=log2x
B. f(x)=2?x2
C. f(x)=3?x
D. f(x)=?x3
4
3.圆锥的高缩小为原来的1
3
,底面半径扩大为原来的2倍,则它的体积是原来体积的()
A. 2
3B. 3
2
C. 4
3
D. 3
4
4.设α,β是两个不同的平面,m是直线且m?α,“m//β“是“α//β”的()
A. 充分而不必要条件
B. 必要而不充分条件
C. 充分必要条件
D. 既不充分也不必要条件
5.双曲线x2
a2?y2
b2
=1(a>0,b>0)的左、右焦点分别是
F1,F2,过F1作倾斜角为30°的直线交双曲线右支于
M点,若MF2垂直于x轴,则双曲线的离心率为()
A. √6
B. √3
C. √2
D. √3
3
6.△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,若A=60°,b=10,则结合a的
值解三角形有两解的为()
A. a=8
B. a=9
C. a=10
D. a=11
7.如图,网格纸的各小格都是正方形,粗线画出的是一个三棱锥的侧视图和俯视图,
则该三棱锥的正视图可能是()
A. B.
C. D.
8.如图,正方体ABCD?A1B1C1D1中,P为底面ABCD上
的动点,PE⊥A1C于E,且PA=PE,则点P的轨迹是
()
A. 线段
B. 圆弧
C. 椭圆的一部分
D. 抛物线的一部分
二、填空题(本大题共7小题,共22.0分)
9.圆x2+y2?2x?2y+1=0上的点到直线3x+4y+8=0的最大距离是______.
)的图象向左平移φ个单位,所得图象关于y轴对称,则10.若将函数f(x)=sin(2x+π
4
φ的最小正值是______.
11.如图是正方体的平面展开图,在这个正方体中:
①BM与DE平行;
②CN与BE是异面直线;
③CN与BM成60°角;
④DM与BN垂直.
以上四个结论中,正确的是______.
12.已知点P是抛物线y2=2x上的一个动点,则点P到点(0,2)的距离与P到该抛物线
准线的距离之和的最小值为______.
13.在长方体ABCD?A1B1C1D1中,BC=CC1=1,∠AD1B=π
3
,则直线AB1与BC1所成角的余弦值为______
14.已知函数f(x)=ax2?1的图象在点A(1,f(1))处的切线与直线x+8y=0垂直,若
数列{1f(n)}的前n项和为S n,则S n=______.
15.如图,四面体ABCD的一条棱长为x,其余棱长均为 1,
记四面体ABCD的体积为F(x),则函数F(x)的单调增区
间是______;最大值为______.
三、解答题(本大题共5小题,共54.0分)
16.已知函数f(x)=sin2ωx+√3sinωx?sin(ωx+π
2
)?1(ω>0)的相邻两条对称轴之
间的距离为π
2
.
(1)求ω的值;
(2)当x∈[?π
12,π
2
]时,求函数f(x)的值域.
17.已知等差数列{a n}的前n项和为S n,等比数列{b n}的前n项和为T n,满足a1=b1=2,
2a2=b2,S2+T2=13.
(1)求数列{a n},{b n}通项公式;
(2)设c n=a n+b n,求数列{c n}的前n项和H n.
18.如图,在四棱锥P?ABCD中,底面ABCD是正方形,PA⊥底
面ABCD,且PA=AD,点F是棱PD的中点,点E为CD 的中点.
(1)证明:EF//平面PAC;
(2)证明:AF⊥PC.
19.已知椭圆C:x2
a2+y2
b2
=1(a>b>0)的右焦点F(√3,0),点M(?√3,1
2
)在椭圆C上.
(Ⅰ)求椭圆C的标准方程;
(Ⅱ)直线l过点F,且与椭圆C交于A,B两点,过原点O作直线l的垂线,垂足为
P,如果△OAB的面积为λ|AB|+4
2|OP|
(λ为实数),求λ的值.
20.已知函数f(x)=a(x?2lnx)?1
2
x2+2x.
(1)讨论f(x)的单调性;
(2)若f(x)有两个不同的零点,求a的取值范围.
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解:定义1:上下底面平行且全等,侧棱平行且相等的封闭几何体叫棱柱.定义2:有两个面互相平行,其余各面都是四边形,并且每相邻两个四边形的公共边都互相平行,这些面围城的几何体叫棱柱;
正4棱柱,正6棱柱中,相对的侧面都是互相平行的平面,故D错;
故选:D.
根据棱柱的定义可知ABC对,正4棱柱,正6棱柱中,相对的侧面都是互相平行的平面,故D错;
考查棱柱的定义,以及对空间几何体棱柱的理解;
2.【答案】D
【解析】解:A.f(x)的定义域为(0,+∞),函数为非奇非偶函数;
B.f(?x)=2?(?x)2=2?x2=f(x),则f(x)是偶函数,不满足条件;
C.f(x)为指数函数,单调递减,为非奇非偶函数;
D.f(?x)=?(?x)3
4=x3
4
=?f(x),则f(x)是奇函数,当x>0时,函数f(x)为减函数,
满足条件.
故选:D.
根据函数奇偶性和单调性的定义分别进行判断即可.
本题主要考查函数奇偶性和单调性的判断,结合常见函数的单调性和奇偶性的性质是解决本题的关键.
3.【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查圆锥体积的求法,是基础的计算题.
设一个圆锥的底面半径为r,高为h,利用圆锥体积公式求其体积,再求出变换后的圆锥的体积,则答案可求.
【解答】
解:设一个圆锥的底面半径为r,高为h,则其体积V=1
3
πr2?;
圆锥的高缩小为原来的1
3
,底面半径扩大为原来的2倍,则所得圆锥的底面半径为2r,
高为1
3
?,
体积为V1=1
3π?(2r)2?1
3
?=4
9
πr2?.
∴V1
V =
4
9
πr2?
1
3
πr2?
=4
3
.
∴它的体积是原来体积的4
3
.
故选C.
4.【答案】B
【解析】解:m?α,m//β得不到α//β,因为α,β可能相交,只要m和α,β的交线平行即可得到m//β;
α//β,m?α,∴m和β没有公共点,∴m//β,即α//β能得到m//β;
∴“m//β”是“α//β”的必要不充分条件.
故选:B.
m//β并得不到α//β,根据面面平行的判定定理,只有α内的两相交直线都平行于β,而α//β,并且m?α,显然能得到m//β,这样即可找出正确选项.
考查线面平行的定义,线面平行的判定定理,面面平行的定义,面面平行的判定定理,以及充分条件、必要条件,及必要不充分条件的概念.
5.【答案】B
【解析】
【分析】
本题主要考查了双曲线的简单性质,属基础题.
先在Rt△MF1F2中,利用∠MF1F2和F1F2求得MF1和MF2,进而根据双曲线的定义求得a,最后根据a和c求得离心率.
【解答】
解:如图在Rt△MF1F2中,∠MF1F2=30°,F1F2=2c
∴MF1=2c
cos30°=4
3
√3c,MF2=2c?tan30°=2
3
√3c
∴2a=MF1?MF2=
4
3
√3c?
2
3
√3c=
2
3
√3c
∴e=c
a
=√3,故选:B.6.【答案】B
【解析】解:由正弦定理,有a
sinA =b
sinB
,
∴sinB=bsinA
a =10×
√3
2
a
=5√3
a
,
∵三角形有两解,∴sinB<1且b>a,
∴5√3 因此由选项知,只有a=9时符合条件, 故选:B. 根据正弦定理可得sinB=bsinA a ,然后根据三角形有两解可得sinB<1且b>a,从而得到a的范围. 本题考查了正弦定理和三角形中大边对大角等知识的应用,考查了转化思想,属中档题.7.【答案】A 【解析】解:由已知中锥体的侧视图和俯视图, 可得该几何体是三棱锥, 由侧视图和俯视图可得,该几何的直观图如图P?ABC所示: 顶点P在以BA和BC为邻边的平行四边形ABCD上的射影为CD的中点O, 故该锥体的正视图是: 故选A 由已知中锥体的侧视图和俯视图,画出该几何的直观图,进而可得该锥体的正视图. 本题考查的知识点是简单空间几何体的三视图,其中根据已知中的三视图,画出直观图是解答的关键. 8.【答案】A 【解析】解:连接A1P,由题意知A1A⊥AP, 因为PE⊥A1C,且PA=PE, 所以△A1AP≌△A1EP, 所以A1A=A1E,即E为定点. 因为PA=PE, 所以点P位于线段AE的中垂面上, 又点P在底面上, 所以点P的轨迹为两平面的交线,即点P的轨迹是线段. 故选A. 由PE⊥A1C于E,且PA=PE,得到点E是定点,然后根据PA=PE,得到点P位于A,E的中垂面上,从而得到点P的轨迹. 本题主要考查空间直线的位置关系的判断,以及空间点的轨迹的求法,综合性较强,难度较大. 9.【答案】4 【解析】解:由题意可得,圆的标准方程为(x?1)2+(y?1)2=1, 圆心的坐标为(1,1),半径r=1, ∴圆心到直线的距离 d=|3+4+8| √32+42 =3, 所以所求最大距离是4, 故答案为:4. 根据图象可知,最大距离是圆心到直线的距离与半径长之和. 本题主要考查直线与圆的位置关系,属于基础题. 10.【答案】π 8 【解析】解:将函数f(x)=sin(2x+π 4)的图象向左平移φ个单位,可得y=sin(2x+π 4 + 2φ)的图象, 再根据所得图象关于y轴对称,可得π 4+2φ=π 2 +kπ,k∈Z, 则φ的最小正值为π 8, 故答案为:π 8. 利用函数y =Asin(ωx +φ)的图象变换规律,三角函数的图象的对称性,求出φ的最小正值. 本题主要考查函数y =Asin(ωx +φ)的图象变换规律,三角函数的图象的对称性,属于基础题. 11.【答案】③④ 【解析】 【分析】 本题考查正方体的结构特征,异面直线的判定,异面直线及其所成的角,空间中直线与直线之间的位置关系,几何体的折叠与展开,考查空间想象能力,是基础题. 将展开图复原为几何体,如图,容易判断选项的正误,得出结果. 【解答】 解:展开图复原的正方体如图,不难看出: ①BM 与ED 平行;错误的,是异面直线; ②CN 与BE 是异面直线,错误;是平行线; ③从图中连接AN ,AC ,由于几何体是正方体,故三角形ANC 是等边三角形,所以AN 与CN 的夹角是60°,又AN//BM ,故CN 与BM 成60°;正确; ④DM ⊥NC ,DM ⊥BC ,所以DM ⊥平面BCN ,所以DM 与BN 垂直.正确 判断正确的答案为③④. 故答案为:③④. 12.【答案】√17 2 【解析】解:依题设P 在抛物线准线的投影为P′,抛物线的焦点为F ,则F(1 2,0), 依抛物线的定义知P 到该抛物线准线的距离为|PP′|=|PF|, 则点P 到点A(0,2)的距离与P 到该抛物线准线的距离之和 d =|PF|+|PA|≥|AF|=√(1 2)2+22= √17 2 . 故答案为:√17 2 . 先求出抛物线的焦点坐标,再由抛物线的定义可得d =|PF|+|PA|≥|AF|,再求出|AF|的值即可. 本小题主要考查抛物线的定义解题,考查了抛物线的应用,考查了学生转化和化归,数形结合等数学思想. 13.【答案】√14 14 【解析】解:如图所示,建立空间直角坐标系. ∵长方体中,BC =CC 1=1,∠AD 1B =π 3, ∴AD 1=√2,AB =AD 1tan π 3=√6. ∴A(1,0,0),B 1(1,√6,1),B(1,√6,0),C 1(0,√6,1). ∴AB 1??????? =(0,√6,1),BC 1??????? =(?1,0,1), ∴cos ???????? |AB 1???????? |?|BC 1???????? | = √7×√2 = √14 14 . 故答案为:√14 14. 如图所示,建立空间直角坐标系.根据长方体中,BC =CC 1=1,∠AD 1B =π 3,可得AD 1=√2,AB =AD 1tan π 3=√6.利用向量夹角公式即可得出. 本题考查了长方体的性质、向量夹角公式、空间线面位置关系,考查了推理能力与计算能力,属于中档题. 14.【答案】n 2n+1 【解析】 【分析】 本题考查导数的运用:求切线的斜率,数列的裂项相消求和,两直线垂直的条件,考查运算能力,属于基础题. 求得f(x)的导数,可得切线的斜率,由两直线垂直的条件,可得a =4,再由裂项相消求和,可得所求和. 【解答】 解:函数f(x)=ax 2?1的导数为f ′(x)=2ax , 可得f(x)在x =1处的切线斜率为2a , 切线与直线x +8y =0垂直,可得2a =8,即a =4, 则f(x)=4x 2?1, 1f(n) = 14n 2?1 =12( 1 2n?1? 1 2n+1), 可得S n =1 2(1?1 3+1 3?1 5+?+1 2n?1?1 2n+1) =1 2(1? 12n+1 )= n 2n+1 . 故答案为:n 2n+1. 15.【答案】(0,√6 2 ],;1 8 【解析】解:如图所示,设BC =x ,AB =AC =AD =CD =BD =1. 取AD 的中点O , 连接OB ,OC ,则OB ⊥AD ,OC ⊥AD ,OB =OC =√3 2. 又OB ∩OC =O ,则AD ⊥平面OBC , 取BC 的中点E ,连接OE ,则OE ⊥BC , OE =(√3 2 )(x 2 )= √3?x 2 2 . ∴S △OBC =12BC ?OE = x√3?x 2 4 . ∴F(x)=1 3S △OBC ?AD =1 3×x√3?x 2 4 ×1 = x√3?x 2 12 (0 F′(x)= 2 12√3?x 2 , 令F′(x)≥0,解得0 2,此时函数F(x)单调递增;令F′(x)<0,解得√6 2 此时函数F(x)单调递减法. 因此当x =√6 2 时,F(x)取得最大值,F(√62 )= √62×√3?(√62 )12 =1 8. 故答案分别为:(0,√62],1 8 . 如图所示,设BC =x ,AB =AC =AD =CD =BD =1.取AD 的中点O ,连接OB ,OC ,则OB ⊥AD ,OC ⊥AD ,OB =OC =√3 2 .又OB ∩OC =O ,则AD ⊥平面OBC.取BC 的中 点E ,连接OE ,则OE ⊥BC ,可得OE ,可得F(x)=13S △OBC ?AD =x√3?x 2 12(0 利用导数研究其单调性即可得出. 本题考查了利用导数研究函数的单调性极值与最值、三棱锥的体积计算公式、线面垂直的判定定理、勾股定理、等边三角形的性质,考查了推理能力与计算能力,属于中档题. 16.【答案】解:(1)f(x)=1?cos2ωx 2+√3sinωxcosωx ?1=√3 2sin2ωx ?12cos2ωx ?12 =sin(2ωx ?π6)?1 2 , ∵函数f(x)的最小正周期为π,且ω>0, ∴ 2π2ω =π, ∴解得ω=1, (2)∵x ∈[?π 12,π 2], ∴2x ?π 6∈[?π3, 5π 6],根据正弦函数的图象可得: 当2x ?π 6=π2,即x =π 3时,g(x)=sin(2x ?π 6)取最大值1. 当2x ?π 6=?π 3,即x =?π 12时,g(x)=sin(2x ?π 6)取最小值?√3 2 , ∴?1 2? √32 ≤sin(2x ?π6)?12≤12,即f(x)的值域为[? 1+√32 ,12]. 【解析】(1)利用三角函数恒等变换的应用可得f(x)=sin(2ωx ?π 6)?1 2,利用正弦函数的周期公式即可求解ω的值. (2)由已知可得2x ?π 6∈[?π3, 5π 6 ],根据正弦函数的图象即可解得函数f(x)的值域. 本题主要考查了三角函数恒等变换的应用,正弦函数的周期公式,正弦函数的图象和性质,考查了转化思想和数形结合思想的应用,属于中档题. 17.【答案】解:(1)设公差为d 等差数列{a n }的前n 项和为S n ,公比为q 的等比数列{b n } 的前n 项和为T n ,满足a 1=b 1=2,2a 2=b 2,S 2+T 2=13. 所以: {2(2+d)=2q 2+2+d +2+2q =13,解得{ d =1 q =3 ,所以a n =2+(n ?1)=n +1, b n =2?3n?1. (2)由于c n =a n +b n =n +1+2?3n?1, 所以H n =(1+2+?+n)+n +2(30+31+?+3n?1)= n 2+n 2 + 2n 2 +2(3n ?1 3?1)= n 2+3n 2 +3n ?1. 【解析】(1)首先利用已知条件求出数列的通项公式. (2)利用分组法求出数列的和. 本题考查的知识要点:数列的通项公式的求法及应用,分组法求数列的和,主要考查学生的运算能力和转换能力及思维能力,属于基础题型. 18.【答案】证明:(1)点F 是棱PD 的中点,点E 为CD 的中点. ∴EF//PC , ∵EF ?平面PAC ,PC ?平面PAC , ∴EF//平面PAC . (2)∵在四棱锥P ?ABCD 中,底面ABCD 是正方形, PA ⊥底面ABCD ,且PA =AD ,点F 是棱PD 的中点, ∴AF ⊥PD ,PA ⊥CD ,AD ⊥CD , ∵PA ∩AD =A ,∴CD ⊥平面PAD , ∵AF ?平面PAD ,∴CD ⊥AF , ∵PD ∩CD =D ,∴AF ⊥平面PCD , ∵PC ?平面PCD ,∴AF ⊥PC . 【解析】(1)推导出EF//PC ,从而EF//平面PAC . (2)推导出AF ⊥PD ,PA ⊥CD ,AD ⊥CD ,从而CD ⊥平面PAD ,进而CD ⊥AF ,AF ⊥平面PCD ,由此能证明AF ⊥PC . 本题考查线面平行、线线垂直的证明,考查空间中线线、线面、面面间的位置关系等基础知识,考查数形结合思想,考查运算求解能力,是中档题. 19.【答案】解:(Ⅰ)由题意知:c =√3,左焦点F′(?√3,0). 根据椭圆的定义得:2a =|MF′|+|MF|=√(?√3?√3)2+(1 2)2+1 2, 解得a =2,∴b 2=a 2?c 2=4?3=1, ∴椭圆C 的标准方程为: x 24 +y 2=1; (Ⅱ)由题意知,S △ABC =1 2|AB|?|OP|=λ|AB|+42|OP| , 整理得:λ=|OP|2?4 |AB|. ①当直线l 的斜率不存在时,l 的方程为:x =√3, 此时|AB|=1,|OP|=√3, ∴λ=|OP|2?4 |AB| =?1; ②当直线l的斜率存在时,设直线l的方程为:y=k(x?√3),设A(x1,y1),B(x2,y2), 联立{x2 4 +y2=1 y=k(x?√3) ,消去y整理得:(1+4k2)x2?8√3k2x+12k2?4=0, 显然△>0,则x1+x2=?8√3k2 1+4k2,x1x2=12k2?4 1+4k2 , ∵y1=k(x1?√3),y2=k(x2?√3), ∴|AB|=√(x1?x2)2+(y1?y2)2 =√?√(x1+x2)2?4x1x2 =4?1+k2 1+4k2 , ∴|OP|2=(√3k| 2)2=3k2 1+k , 此时,λ=3k2 1+k2?1+4k2 1+k2 =?1; 综上所述,λ为定值?1. 【解析】(Ⅰ)通过右焦点F(√3,0)可知:c=√3,左焦点F′(?√3,0),利用2a=|MF′|+ |MF|可得a=2,进而可得结论; (Ⅱ)通过S△ABC=λ|AB|+4 2|OP| ,可得λ=|OP|2?4|AB|,对直线l的斜率存在与否进行讨论.当直线l的斜率不存在时,易得λ=?1;当直线l的斜率存在时,设直线l的方程并与椭圆C方程联立,利用韦达定理、两点间距离公式、点到直线的距离公式计算亦得λ=?1.本题是一道直线与圆锥曲线的综合题,考查运算求解能力,考查分析问题、解决问题的能力,注意解题方法的积累,属于中档题. 20.【答案】解:(1)函数f(x)=a(x?2lnx)?1 2 x2+2x.定义域为(0,+∞), f′(x)=a(1?2 x )?x+2=1 x (x?2)(a?x),(x>0) ①a≤0时,a?x<0, 当x∈(0,2).f′(x)>0,f(x)单调递增; 当x∈(2,+∞).f′(x)<0,f(x)单调递减; ②0 当x∈(a,2),f(x)>0,f(x)单调递增, 当x∈(2,+∞),f′(x)<0,f(x)单调递减; ③a=2时,f′(x)=?1 x (x?2)2≤0,f(x)在(0,+∞)单调递减; ④a>2时,f′(x)=0,解得x=2或x=a, 当x∈(0,2),f′(x)<0,f(x)单调递减; x∈(2,a),f′(x)>0,f(x)单调递增; x∈(a,+∞),f′(x)<0,f(x)单调递减; (2)由(1)得当a=0时,f(x)=?1 2 x2+2x在定义域上只有一个零点, 当a<0时,由(1)可得, 要使f(x)有两个零点,则f(2)>0,即f(2)=a(2?2ln2)+2>0, 所以1 ln2?1 下证f(x)有两个零点, 取x=e1a,f(e1a)=a(e1a?2×1 a )?1 2 (e1a)2+2e1a =ae1a?1 2 (e1a?2)2<0, 满足f(e1a)?f(2)<0,故f(x)在(0,2)有且只有一个零点;因为f(4)=a(4?2ln4)<0, 满足f(2)?f(4)<0,故f(x)在(2,+∞)有且只有一个零点;当0 f(x)≥f(a) =a(a?2lna)?1 2 a2+2a =1 2 a2+2a(1?lna)>0, 故f(x)在(0,2)无零点,又因为f(x)在(2,+∞)单调递减,∴f(x)在(0,+∞)至多一个零点,不满足条件; 当a=2时,f(x)在(0,+∞)单调递减, ∴f(x)在(0,+∞)至多一个零点,不满足条件; 当a>2时,由(1)可得当x∈(0,a), f(x)≥f(2)=a(2?2ln2)+2>0, 故f(x)在(0,a)上无零点, 又因为f(x)在(a,+∞)单调递减, ∴f(x)在(0,+∞)至多一个零点,不满足条件;