江西省宜春市上高县第二中学2020学年高二数学上学期10月月考试
题 文(含解析)
一:选择题。
1.若直线20x y -+=与圆()2
2:2O x a y -+=相切,则a = ( )
A. 0
B. 4-
C. 2
D. 0或4-
【答案】D 【解析】 【分析】
本题首先可根据圆的方程确定圆心以及半径,然后根据直线20x y -+=与圆O 相切即可列出算式并通过计算得出结果。
【详解】由题意可知,圆O 方程为()2
22x a y -+=,
所以圆心坐标为(),0a ,圆O 的半径r =
因为直线20x y -+=与圆O 相切,
解得0a =或4-,故选D 。
【点睛】本题考查根据直线与圆相切求参数,考查根据圆的方程确定圆心与半径,若直线与圆相切,则圆心到直线距离等于半径,考查推理能力,是简单题。
2.圆2
2
4210x y x y ++--=上存在两点关于直线()2200,0ax by a b -+=>>对称,则
14
a b
+的最小值为 A. 8 B. 9
C. 16
D. 18
【答案】B 【解析】
由圆的对称性可得,直线220ax by -+=必过圆心()2,1-,所以1a b +=.所以
()141445549b a a b a b a b a b ??+=++=++≥+= ???,当且仅当4b a a b
=,即2a b =时取等号,故选B .
3.某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为( )
A. 4
B. 2
C.
4
3
D.
23
【答案】D 【解析】 【分析】
根据三视图可得到该几何体的直观图,进而可求出该几何体的体积.
【详解】根据三视图可知该几何体为四棱锥E ABCD -,四边形ABCD 是边长为1的正方形,
BE ⊥平面ABCD ,2BE =,则四棱锥E ABCD -的体积为12
33
ABCD V S BE =
?=. 故选D.
【点睛】本题考查了三视图,考查了四锥体的体积的计算,考查了学生的空间想象能力,属于基础题.
4.如图,平行四边形O A B C ''''是水平放置的一个平面图形的直观图,其中4OA '=,2O C ''=,
30A O C ?'''∠=则下列叙述正确的是( )
A. 原图形是正方形
B. 原图形是非正方形的菱形
C. 原图形的面积是82
D. 原图形的面积是83
【答案】C 【解析】 【分析】
将直观图还原为平面图形,可判断原图形既不是正方形又不是菱形,求出面积可得出答案. 【详解】过点C '作y '的平行线交x '轴于点D ¢如图(1),2O C ''=,30C O D ?'''∠=,
135C D O ?'''∠=,15D C O ?'''∠=,由正弦定理可得2sin15sin135sin 30O D D C ???
''''
==,可得
31O D ''=-,2D C ''=,
将直观图还原为平面图形,并过点C 作OA 的垂线垂足为D ,如图(2), 则31OD O D ''==-,222CD C D ''==,()(
)
2
2
2231
1223OC =
+-=-,
4OA OA '==
显然OC OA ≠,即原图形既不是正方形又不是菱形,原图形的面积为42282?=. 故选C.
【点睛】
本题考查了平面图形直观图与原图形的关系,属于基础题.
5.空间直角坐标系中,点258(,,)M 关于xoy 平面对称的点N 的坐标为( )
A. 258(,,)-
B. 258(,,)-
C. (2,5,8)-
D.
258(,,)--
【答案】C 【解析】 【分析】
根据关于平面xOy 对称的点的规律:横坐标、纵坐标保持不变,第三坐标变为它的相反数,根据规律将点M (2,5,8)的第三坐标变为它的相反数,即可得N 的坐标.
【详解】由题意,关于平面xOy 对称的点横坐标、纵坐标保持不变,第三坐标变为它的相反数,
从而有点M (2,5,8)关于平面xOy 对称的点的坐标为(2,5,-8). 故选C .
本题考查了空间直角坐标系中对称点的坐标特征的有关知识,关键在于掌握对称点的坐标之间的关系; 考点:点的对称性.
6.已知圆22
:680C x y x +-+=,由直线1y x =-上一点向圆引切线,则切线长的最小值为
( )
A. 1
B. 2
【答案】A 【解析】 【分析】 将圆
方程化为标准方程,找出圆心坐标与半径,求出圆心到直线1y x =-的距离,利用切
线的性质及勾股定理求处切线长的最小值,即可得到答案.
【详解】将圆2
2
:680C x y x +-+=化为标准方程,得2
2
(3)1x y -+=, 所以圆心坐标为(3,0),半径为1r =,
则圆心到直线1y x =-的距离为d =
=
所以切线长的最小值为22211l d r =-=-=,故选A .
【点睛】本题主要考查了直线与圆的位置关系的应用,其中解答中涉及到圆的标准方程,点到直线的距离公式,以及数形结合思想的应用,属于基础题.
7.如图,在正方体1111ABCD A B C D -中,M , N 分别为棱111,C D CC 的中点,以下四个结论:①直线DM 与1CC 是相交直线;②直线AM 与NB 是平行直线;③直线BN 与1MB 是异面直线;④直线AM 与1DD 是异面直线.其中正确的个数为( )
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
【答案】C 【解析】 【分析】
根据正方体的几何特征,可通过判断每个选项中的两条直线字母表示的点是否共面;如果共面,则可能是相交或者平行;若不共面,则是异面.
【详解】①:1CC 与DM 是共面的,且不平行,所以必定相交,故正确;
②:若AM BN 、平行,又AD BC 、平行且,AM AD A BN BC B ?=?=,所以平面BNC P 平面ADM ,明显不正确,故错误;
③:1BN MB 、不共面,所以是异面直线,故正确; ④:1AM DD 、不共面,所以是异面直线,故正确; 故选:C.
【点睛】异面直线的判断方法:一条直线上两点与另外一条直线上两点不共面,那么两条直线异面;反之则为共面直线,可能是平行也可能是相交.
8.已知圆C 的半径为2,圆心在x 轴的正半轴上,直线3440x y ++=与圆C 相切,则圆C 的方程为( )
A. 2
2
230x y x +--= B. 22
40x y x ++= C. 2
2
230x y x ++-= D. 2
2
40x y x +-=
【答案】D 【解析】 【分析】
设圆心坐标为(,0)(0)C a a >,根据圆与直线3440x y ++=相切可求出2a =,进而得到圆心和半径,于是可得圆的方程.
【详解】由题意设圆心坐标为(,0)(0)C a a >, ∵圆C 与直线3440x y ++=相切,
2=,解得a =2.
∴圆心为(2,0)C ,半径为2r ==,
∴圆C 的方程为(x ﹣2)2+y 2
=4,即2
2
40x y x +-=.
故选D .
【点睛】求圆的方程时要把握两点:一是求出圆心的坐标;二是求出圆的半径,然后再根据要求写出圆的方程即可,求圆心坐标时注意圆的几何性质的应用,这样可以简化运算,提高解题的速度.
9.已知三棱柱111ABC A B C -的侧棱与底面边长都相等,1A 在底面ABC 上的射影为BC 的中点,则异面直线AB 与1CC 所成的角的余弦值为( )
B.
34
D.
54
【解析】 【分析】
设BC 的中点为D ,连接1A D 、AD 、1A B ,易知1A AB ∠即为异面直线AB 与1CC 所成的角(或其补角)。由余弦定理,计算得1cos A AB ∠即可。 【详解】如图,设BC 的中点为D ,连接1A D 、AD 、1A B ,
易知1A AB ∠即为异面直线AB 与1CC 所成的角(或其补角) 设三棱柱111ABC A B C -的侧棱与底面边长均为1, 则3
2
AD =
,1
12A D =,122A B =,
由余弦定理,得2
2
2
111
11
1132cos 22114
A A A
B A B A AB A A AB +-
+-∠===???
故应选B.
【点睛】本题主要考查了异面直线所成角的求解,通过平移找到所成角是解这类问题的关键,若平移不好作,可采用建系,利用空间向量的运算求解,属于基础题.解答本题时,易知1A AB ∠即为异面直线AB 与1CC 所成的角(或其补角),进而通过计算1ABA △的各边长,利用余弦定理求解即可。
10.过点(3,1)作圆2
2
(1)1x y -+=的两条切线,切点分别为,A B ,则直线AB 的方程为( ) A. 230x y --=
B. 230x y +-=
C. 430x y --=
D.
430x y +-=
【答案】B
因为过点(3,1)作圆(x-1)2
+y 2
=1的两条切线,切点分别为A ,B ,所以圆的一条切线方程为y=1,切点之一为(1,1),显然A 、D 选项不过(1,1),A 、D 不满足题意;另一个切点的坐标在(1,-1)的右侧,所以切线的斜率为负,选项C 不满足,B 满足. 故选B .
点睛:本题考查直线与圆的位置关系,圆的切线方程求法,可以直接解答,本题的解答是间接法,值得同学学习.由题意判断出切点(1,1)代入选项排除A 、D ,推出令一个切点判断切线斜率,得到选项即可.
11.直线20x y ++=分别与x 轴,y 轴交于A ,B 两点,点P 在圆()2
222x y -+=上,则
ABP △面积
的
取值范围是
A. []26,
B. []48
,
C.
D.
??
【答案】A 【解析】
分析:先求出A ,B 两点坐标得到AB ,再计算圆心到直线距离,得到点P 到直线距离范围,由面积公式计算即可
详解:
Q 直线x y 20++=分别与x 轴,y 轴交于A ,B 两点 ()()A 2,0,B 0,2∴--,则AB =Q 点P 在圆2
2x 22y -+=()上
∴圆心为(2,0),则圆心到直线距离1d =
=
故点P 到直线x y 20++=的距离2d 的范围为
则[]221
2,62
ABP S AB d =
=∈V 故答案选A.
点睛:本题主要考查直线与圆,考查了点到直线的距离公式,三角形的面积公式,属于中档
题。
12.如图所示,在三棱台111ABC A B C 中,点D 在11A B 上,且1AA BD ∥,点M 是111A B C △内(含边界)的一个动点,且有平面BDM ∥平面1A C ,则动点M 的轨迹是( )
A. 平面
B. 直线
C. 线段,但只含1个端点
D. 圆
【答案】C 【解析】 【分析】
过D 作DN∥A 1C 1,交B 1C 1于N ,连结BN ,则平面BDN∥平面A 1C ,由此得到M 的轨迹是线段DM ,且M 与D 不重合.
【详解】过D 作DN∥A 1C 1,交B 1C 1于N ,连结BN ,∵在三棱台A 1B 1C 1﹣ABC 中,点D 在A 1B 1上,且AA 1∥BD,
AA 1∩A 1C 1=A 1,BD∩DN=D ,∴平面BDN∥平面A 1C ,
∵点M 是△A 1B 1C 1内(含边界)的一个动点,且有平面BDM∥平面A 1C ,
∴M 的轨迹是线段DN ,且M 与D 不重合,∴动点M 的轨迹是线段,但只含1个端点. 故选:C .
【点睛】本题考查立体几何中动点的轨迹方程的求法,解题时要认真审题,注意空间思维能力的培养,属于中档题.
二、填空题。
13.某几何体的三视图如图(其中侧视图中的圆弧是半圆),则该几何体的表面积为
_____
【答案】9214π+ 【解析】 【分析】
由三视图可知,该几何体下边是一个长方体,上边是半个圆柱,其中长方体的长,宽,高分别为5,4,4,圆柱的底面半径为2,高为5,求出表面积即可.
【详解】由三视图可知,该几何体下边是一个长方体,上边是半个圆柱,其中长方体的长,宽,高分别为5,4,4,圆柱的底面半径为2,高为5, 下半部分的
表面积为454545444492?+?+?+?+?=, 上半部分的表面积为
211
π22π4514π22
??+??=. 【点睛】本题考查了几何体的三视图,考查了几何体的表面积,属于基础题.
14.圆()2
211x y -+=和圆2
2
650x y y +-+=的位置关系是_____
【答案】相离 【解析】 【分析】
分别求出两圆的圆心距及两圆的半径之和,比较二者大小可知两圆相离. 【详解】圆2
2
650x y y +-+=的圆心为()03,,半径为2,
圆()2
211x y -+=的圆心为()1,0,半径为1,
()2
21310+-=3,
3>.
故两圆相离.
【点睛】本题考查了圆与圆的位置关系的判断,属于基础题.
15.已知圆2
2
:(2)4C x y -+=,点P 在圆C 上运动,则OP 的中点M 的轨迹方程_____.(O 为坐标原点)
【答案】22
(1)1x y -+= 【解析】 【分析】
设M (),x y ,得(2,2)P x y 代入已知圆C 的方程,能求出线段OP 的中点M 的轨迹方程. 【详解】设M (),x y ,∵O 为坐标原点,且M 是线段OP 的中点,得(2,2)P x y , 当点P 在圆2
2
:(2)4C x y -+=上运动时,把(2,2)P x y 代入圆C 得:22
(22)44x y -+=. 整理得线段OP 的中点M 的轨迹方程为:2
2
(1)1x y -+=. 故答案为:2
2
(1)1x y -+=
【点睛】本题考查线段的中点的轨迹方程的求法,考查相关点法、中点坐标公式等基础知识,属于中档题.
16.已知∠ACB=90°,P 为平面ABC 外一点,PC =2,点P 到∠ACB 两边AC ,BC 那么P 到平面ABC 的距离为___________.
【解析】 【分析】
本题考查学生空间想象能力,合理画图成为关键,准确找到P 在底面上的射影,使用线面垂直定理,得到垂直关系,勾股定理解决.
【详解】作,PD PE 分别垂直于,AC BC ,PO ⊥平面ABC ,连CO , 知,CD PD CD PO ⊥⊥,=PD OD P I ,
CD \^平面PDO ,OD ?平面PDO , CD OD ∴⊥
3PD PE ==∵,2PC =.3sin sin 2
PCE PCD ∴∠=∠=, 60PCB PCA ?∴∠=∠=,
PO CO ∴⊥,CO 为ACB ∠平分线,
451,2OCD OD CD OC ?∴∠=∴===,又2PC =,
422PO ∴=-=.
【点睛】画图视角选择不当,线面垂直定理使用不够灵活,难以发现垂直关系,问题即很难解决,将几何体摆放成正常视角,是立体几何问题解决的有效手段,几何关系利于观察,解题事半功倍.
三、解答题。
17.(1)求与y 轴相切,圆心在直线30x y -=上,且被直线0x y -=截得的弦长为27圆的方程;
(2)已知点(,)P x y 在直线10x y --=上运动,求2
2
(2)(2)x y -+-的最小值. 【答案】(1)2
2
(3)(1)9x y -+-=或2
2
(3)(1)9x y +++=;(2)1
2
【解析】
【分析】
(1)设圆的圆心为(),a b ,半径为r ,由该圆与y 轴相切,圆心在直线30x y -=上,可得
,3r a a b ==,再求出圆心到直线0x y -=的距离d ,可得2
222r d ?=+
??
,即22927b b =+,求出b 的值,进而可求出,a r ,即可求出圆的方程.(2)将1y x =-代入2
2
(2)(2)x y -+-,可得2
2251
(2)(2)222x y x ??-+-=-+ ??
?,即可求出最小值.
【详解】(1)设圆的圆心为(),a b ,半径为r ,
因为该圆与y 轴相切,圆心在直线30x y -=上,所以,3r a a b ==,
设圆心到直线0x y -=的距离为d ,则d =
=,
则2
22
2r d ?=+
??
,即22927b b =+,解得1b =±, 当1b =时,3a =,3r =,此时圆的方程为2
2
(3)(1)9x y -+-=, 当1b =-时,3a =-,3r =,此时圆的方程为2
2
(3)(1)9x y +++=. (2)点(,)
P x y 直线10x y --=上,则1y x =-,
即2222251(2)(2)(2)(3)222x y x x x ??-+-=-+-=-+ ??
?, 当52x =
时,22
(2)(2)x y -+-取得最小值12
. 【点睛】与圆的弦长有关的问题,常常用几何法:设圆的半径为r ,弦心距为d ,弦长为l ,
则2
22=2l r d ??- ???
.
18.如图,在四棱锥P ﹣ABCD 中,PA ⊥平面ABCD ,底面ABCD 是菱形,点O 是对角线AC 与BD 的交点,M 是PD 的中点.
(1)求证:OM ∥平面PAB ; (2)求证:平面PBD ⊥平面PAC .
【答案】(1)证明见解析;(2)证明见解析; 【解析】 【分析】
(1)易知OM 是△PBD 的中位线,可知OM ∥PB ,进而可证明OM ∥平面PAB ;(2)底面ABCD 是菱形,可知BD ⊥AC ,再由PA ⊥平面ABCD ,可得BD ⊥PA ,进而可证明BD ⊥平面PAC ,即可证明平面PBD ⊥平面PAC .
【详解】证明:(1)∵在△PBD 中,O 、M 分别是BD 、PD 的中点, ∴OM 是△PBD 的中位线,∴OM ∥PB , ∵OM ?平面PAB ,PB ?平面PAB , ∴OM ∥平面PAB ;
(2)∵底面ABCD 是菱形,∴BD ⊥AC , ∵PA ⊥平面ABCD ,BD ?平面ABCD ,∴BD ⊥PA .
∵AC ?平面PAC ,PA ?平面PAC ,AC ∩PA =A ,∴BD ⊥平面PAC , ∵BD ?平面PBD , ∴平面PBD ⊥平面PAC .
【点睛】本题考查了线面平行与面面垂直的证明,考查了学生的推理能力,属于基础题.
19.已知圆2
2
:24200C x y x y +---=
(1)当k 取何值时,直线310kx y k -++=与圆C 相交的弦长最短. (2)求圆C 关于直线220x y --=对称的圆D 的标准方程;
【答案】(1)4k =-;(2)22
(3)(2)25x y -++= 【解析】 【分析】
(1)直线310kx y k -++=过定点()3,1M -,当CM l ⊥时,弦长最短,圆
22:24200C x y x y +---=的圆心为()1,2,可得1
4
CM k =
,由CM l ⊥,可求出4k =-;(2)设圆D 的圆心为(,)D m n ,圆心C 与D 关于直线220x y --=对称,可求出D 的坐标,再由两个圆半径相等,可求出圆D 的标准方程.
【详解】(1)由直线310kx y k -++=,可化为1(3)y k x -=+, 可得直线l 过定点()3,1M -,当CM l ⊥时,弦长最短, 圆2
2
:24200C x y x y +---=的圆心为()1,2,
则1
4
CM k =
,因为CM l ⊥,所以4k =-, (2)由题意,圆2
2
:24200C x y x y +---=的圆心(1,2)C ,半径为=5r , 设圆D 的圆心为(,)D m n ,因为圆心C 与D 关于直线220x y --=对称,
所以1222022
221m n n m ++?-?-=???-?=-?-?
,解得3,2m n ==-,则(3,2)D -,半径=5r ,
所以圆D 标准方程为:2
2
(3)(2)25x y -++=
【点睛】本题考查了弦长问题,考查了两圆关于直线的对称问题,考查了学生的计算求解能力,属于中档题.
20.如图,四棱锥P ABCD -中,侧面PAD 为等边三角形且垂直于底面ABCD ,
1
2
AB BC AD ==
,90.BAD ABC ∠=∠=?
(1)证明:直线BC ∥平面PAD ;
(2)若PCD V 的面积为27,求四棱锥P ABCD -的体积. 【答案】(1) 见解析(2)43 【解析】
【详解】(1)证明:在底面ABCD 中,因为∠BAD =∠ABC =90°,所以BC ∥AD , 又BC ?平面PAD ,AD ?平面PAD ,∴直线BC ∥平面PAD . (2)解:取AD 的中点M ,连接PM ,CM ,由AB =BC =1
2
AD 及BC ∥AD ,∠ABC =90°得四边形ABCM 为正方形,则CM ⊥AD .
因为侧面PAD 为等边三角形且垂直于底面ABCD ,平面PAD ∩平面ABCD =AD ,所以PM ⊥AD ,PM ⊥底面ABCD .
因为CM ?底面ABCD ,所以PM⊥CM.
设BC =x ,则CM =x ,CD 2x ,PM 3x ,PC =PD =2x. 取CD 的中点N ,连接PN. 则PN⊥CD,所以PN 14
x. 因为△PCD 的面积为7,所以1142722
x x ?= 解得x =-2(舍去)或x =2.
于是AB =BC =2,AD =4,PM =23. 所以四棱锥P -ABCD 的体积V =12(24)
234332
+??=.
21.如图1,在△ABC 中,D ,E 分别为AB ,AC 的中点,O 为DE 的中点,25AB AC ==,BC =4.将△ADE 沿DE 折起到△1A DE 的位置,使得平面1A DE ⊥平面BCED , F 为A 1C 的中点,如图2.
(1)求证EF ∥平面1A BD ; (2)求点C 到平面1A OB 的距离. 【答案】(1)证明见解析;(2)2【解析】 【分析】
(1)取线段1A B 的中点H ,连接HD ,HF ,易知//DE BC ,1
2
DE BC =
,//HF BC ,1
2
HF BC =
,所以//HF DE ,HF DE =,即四边形DEFH 为平行四边形,所以//EF HD . 即可证明//EF 平面1A BD ;(2)易证1A O ⊥面BCED ,设点C 到平面1A OB 的距离为h ,由等体积法可得11C A OB A BOC V V --=,即可求出h . 【详解】(1)取线段1A B 的中点H ,连接HD ,HF .
因为在△ABC 中,D ,E 分别为AB ,AC 的中点,所以//DE BC ,1
2
DE BC =. 因为H ,F 分别为1A B ,1A C 的中点,所以//HF BC ,1
2
HF BC =
所以//HF DE ,HF DE =,所以四边形DEFH 为平行四边形,所以//EF HD .
因为EF ?平面1A BD ,HD ?平面1A BD ,所以//EF 平面1A BD .
(2)因为O 为DE 的中点,11A D A E =,1
AO DE ∴⊥ 又因为平面1A DE ⊥平面BCED ,面ADE I 面BCED DE =
1A O ∴⊥面BCED ,1A O BO ⊥,
易知()
2
21
1
25222
AO =?-=,22BO CO ==,
设点C 到平面1A OB 的距离为h ,11C A OB A BOC V V --=, 则1111
2222423232
h ?
???=????, 22h =∴
故点C 到平面1A OB 的距离22.
【点睛】本题考查线面平行的证明,考查了点到平面的距离的求法,考查了学生的空间想象能力,属于中档题.
22.已知圆C :()2
231x y +-=与直线m :360x y ++=,动直线l 过定点(1,0)A -.
(1)若直线l 与圆C 相切,求直线l 的方程;
(2)若直线l 与圆C 相交于P 、Q 两点,点M 是PQ 的中点,直线l 与直线m 相交于点N .探索AM AN ?u u u u r u u u r
是否为定值,若是,求出该定值;若不是,请说明理由.
【答案】(1)直线l 的方程为1x =-或4340x y -+=(2)AM u u u u r ?AN u u u
r 为定值5-,详见解析 【解析】 【分析】
(1)假设直线方程,再根据直线与圆相切,则圆心到直线的距离等于半径求解;(2)根据向量加法三角形法和数量积公式把AM AN ?u u u u r u u u r 化为AC AN ?u u u r u u u r
,联立两直线方程求出点N 的坐标,把向量积用坐标表示,化简即可的得到结果. 【详解】解:(1)当直线l 的斜率不存在时, 直线l 的方程为1x =-,此时与圆相切,符合题意; 当直线l 的斜率存在时,
设直线l 的方程为(1)y k x =+,即0kx y k -+=, 若直线与圆相切,则圆心(0,3) 到直线的距离等于半径1,
1=,解得4
3
k =
, 所以直线l 的方程为4
(1)3
y x =
+,即4340x y -+=. 综上,直线l 的方程为1x =-或4340x y -+=. 直线l 的方程为1x =-或4340x y -+=. (2)∵CM ⊥MN ,
∴()=+=AM AN AC CM AC AN CM AC A N AN N A ?=+????u u u u r u u u r u u u r u u u u r u u u r u u u u u u r u u u u r u r u u u u r ur u u u r
若直线l 与x 轴垂直时,不符合题意;
所以l 的斜率存在,设直线l 的方程为(1)y k x =+,
则由36(1)13360513k x y k x k x y k y k --?=?=+??+???++=-??=
?+?
,即365(
,)1313k k N k k ---++.
∴55(
,)1313k
AN k k --=++u u u r , 从而515513=13=
AN AN k
AM AC k k
--??+=-++u u u r u u u u u u r u r u u u r . 综上所述, =5A AM N -?u u r u u r
u u u .
【点睛】本题考查直线与圆的位置关系及应用,向量积的坐标计算;此题的关键在于结合图
形把AM AN ?u u u u r u u u r 化为AC AN ?u u u r u u u r .