2024上海高考高三数学模拟试卷(本试卷共10页,满分150分,90分钟完成.答案一律写在答题纸上)命题:侯磊审核:杨逸峰一、填空题.(本题共12小题,前6题每小题4分;后6题每小题5分,共54分.请在横线上方填写最终的、最简的、完整的结果)1.已知集合{}()1,2,3,4,5,2,5A B ==,则A B =.2.已知圆柱底面圆的周长为2π,母线长为4,则该圆柱的体积为.3.101x x ⎛⎫+ ⎪⎝⎭的二项展开式中,2x 项的系数为.4.等比数列{}n a 的各项和为2,则首项1a 的取值范围为.5.已知平面向量()()1,2,,4a b m == ,若a 与b的夹角为锐角,则实数m 的取值范围为.6.已知复数z 满足22z z -==,则3z =.7.已知空间向量()()1,1,0,0,1,1a b == ,则b 在a方向上的投影为.8.已知()ln(4f x ax c x =++(a 、b 、c 为实数),且3(lg log 10)5f =,则(lglg3)f 的值是9.已知A B 、是抛物线24y x =上的两个不同的点,且10AB =,若点M 为线段10AB =的中点,则M 到y 轴的距离的最小值为.10.一个飞碟射击运动员练习射击,每次练习可以开2枪.当他发现飞碟后,开第一枪命中的概率为0.8;若第一枪没有命中,则开第二枪,且第二枪命中的概率为0.6;若2发子弹都没打中,该次练习就失败了.若已知在某次练习中,飞碟被击中的条件下,则飞碟是运动员开第二枪命中的概率为.11.已知ABC 中,,,A B C 为其三个内角,且tan ,tan ,tan A B C 都是整数,则tan tan tan A B C ++=.12.已实数m n 、满足221m n +≤,则2263m n m n +-+--的取值范围是.二、选择题(本题共4小题,前2题每小题4分;后2题每小题5分,共18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,请填写符合要求的选项前的代号)13.以下能够成为某个随机变量分布的是()A .0111⎛⎫ ⎪⎝⎭B .101111236-⎛⎫ ⎪⎝⎭C .123111248⎛⎫ ⎪ ⎝⎭D .11.222.40.50.50.30.7⎛⎫⎪-⎝⎭14.某高级中学高一年级、高二年级、高三年级分别有学生1400名、1200名、1000名,为了解学生的健康状况,用分层抽样的方法从该校学生中抽取一个容量为n 的样本,若从高三年级抽取25名学生,则n 为A .75B .85C .90D .10015.设等比数列{}n a 的前n 项和为n S ,设甲:123a a a <<,乙:{}n S 是严格增数列,则甲是乙的()A .充分非必要条件B .必要非充分条件C .充要条件D .既非充分又非必要条件16.椭圆具有如下的声学性质:从一个焦点出发的声波经过椭圆反射后会经过另外一个焦点.有一个具有椭圆形光滑墙壁的建筑,某人站在一个焦点处大喊一声,声音向各个方向传播后经墙壁反射(不考虑能量损失),该人先后三次听到了回音,其中第一、二次的回音较弱,第三次的回音较强;记第一、二次听到回音的时间间隔为x ,第二、三次听到回音的时间间隔为y ,则椭圆的离心率为()A .2xx y+B .2x x y+C .2y x y +D .2y x y+三、解答题.(本大题共5小题,满分78分.请写出必要的证明过程或演算步骤)17.三棱柱111ABC A B C -中,1AA ⊥平面ABC ,且1AB BC ==,12,90,AA ABC D =∠=︒为1CC中点.(1)求四面体1A ABD -的体积:(2)求平面ABD 与1ACB 所成锐二面角的余弦值.18.(1)在用“五点法”作出函数[]1sin ,0,2πy x x =-∈的大致图象的过程中,第一步需要将五个关键点列表,请完成下表:x0sin x -01sin x-1(2)设实数0a >且1a ≠,求证:()ln x x a a a '=;(可以使用公式:()e e x x '=)(3)证明:等式()()()32123x ax bx c x x x x x x +++=---对任意实数x 恒成立的充要条件是123122331123x x x a x x x x x x bx x x c ++=-⎧⎪++=⎨⎪=-⎩19.为帮助乡村脱贫,某勘探队计划了解当地矿脉某金属的分布情况,测得了平均金属含量y (单位:克每立方米)与样本对原点的距离x (单位:米)的数据,并作了初步处理,得到了下面的一些统计量的值.(表中9111,9i i i i u u u x ===∑).xyu921()ii x x =-∑921()i i u u =-∑921()i i y y =-∑91(())i ii x y x y =--∑91()()i ii u u y y =--∑697.900.212400.1414.1226.13 1.40-(1)利用相关系数的知识,判断y a bx =+与dy c x=+哪一个更适宜作为平均金属含量y 关于样本对原点的距离x 的回归方程类型;(2)根据(1)的结果建立y 关于x 的回归方程,并估计样本对原点的距离20x =米时,平均金属含量是多少?20.已知抛物线2:2(0)C y px p =>,过点()(),00M a a ≠与x 轴不垂直的直线l 与C 交于()()1122,,A x y B x y 、两点.(1)求证:OA OB ⋅是定值(O 是坐标原点);(2)AB 的垂直平分线与x 轴交于(),0N n ,求n 的取值范围;(3)设A 关于x 轴的对称点为D ,求证:直线BD 过定点,并求出定点的坐标.21.已知2()ln(1)2x f x a x x =++-,函数()y f x =的导函数为()y f x '=.(1)当1a =时,求()y f x =在2x =处的切线方程;(2)求函数()y f x =的极值点;(3)函数()y f x =的图象上是否存在一个定点(,)(.(0,))m n m n ∈+∞,使得对于定义域内的任意实数00()x x m ≠,都有000()()()2x mf x f x m n +'=-+成立?证明你的结论.1.{3,4}【分析】根据给定条件,利用交集的定义直接求解即可.【详解】集合{}()1,2,3,4,5,2,5A B ==,则{3,4}A B = .故答案为:{3,4}2.4π【分析】根据条件,直接求出1r =,再利用圆柱的体积公式,即可求出结果.【详解】设圆柱的底面半径为r ,所以2π2πr =,得到1r =,又圆柱的母线长为4l =,所以圆柱的体积为2π4πV r l ==,故答案为:4π.3.210【分析】先求出二项式展开式的通项公式,然后令x 的次数为2,求出r ,代入通项公式中可求得结果.【详解】101x x ⎛⎫+ ⎪⎝⎭的二项展开式的通项公式为10102110101C C rr r rr r T x x x --+⎛⎫=⋅⋅=⋅ ⎪⎝⎭,令1022r -=,得4r =,所以2x 项的系数为410C 210=,故答案为:2104.(0,2)(2,4)【分析】根据给定条件,利用等比数列各项和公式,结合公比的取值范围求解即得.【详解】依题意,121a q=-,10q -<<或01q <<,则12(1)a q =-,102a <<或124a <<,所以首项1a 的取值范围为(0,2)(2,4) .故答案为:(0,2)(2,4) 5.(8,2)(2,)-+∞ 【分析】根据给定条件,利用向量夹角公式结合共线向量列出不等式组求解即得.【详解】向量()()1,2,,4a b m == 的夹角为锐角,则0a b ⋅> 且a 与b不共线,因此8024m m +>⎧⎨≠⎩,解得8m >-且2m ≠,所以实数m 的取值范围为(8,2)(2,)-+∞ .故答案为:(8,2)(2,)-+∞ 6.8-【分析】设i z a b =+,根据22z z -==得到方程组,求出1,a b ==答案,从而求出3z .【详解】设i z a b =+,则22i z a b -=-+,所以()2222424a b a b ⎧+=⎪⎨-+=⎪⎩,解得1,a b ==当1,a b =1=z ,故()222113i 22z =+=++=-+,()()322126i 8z =-++=-+=-;当1,a b ==1z =-,故()222113i 22z =-=-=--,()()322126i 8z =--=-+=-故答案为:-87.11(,,0)22【分析】根据给定条件,利用投影向量的定义求解即得.【详解】向量()()1,1,0,0,1,1a b == ,则1,||a b a ⋅==,所以b 在a 方向上的投影为2111(,,0)222||a b a a a ⋅==,故答案为:11(,,0)228.3【分析】令()ln(g x ax c x =+,则()()4f x g x =+,然后判断()g x 的奇偶性,再利用函数的奇偶性求值即可【详解】令()ln(g x ax c x =+,则()()4f x g x =+,函数的定义域为R ,因为()ln(g x ax c x -=---ln ax c ⎛⎫=--(1ln ax c x -=--+(ln ax c x =--+(ln ()ax c x g x ⎡⎤=-++=-⎢⎥⎣⎦,所以()g x 为奇函数,因为3(lg log 10)5f =,所以3(lg log 10)45g +=,所以(lg lg 3)1g -=,所以(lg lg 3)1g =-,所以(lg lg3)(lg lg3)4143f g =+=-+=,故答案为:39.4【分析】求出过抛物线焦点的弦长范围,再利用抛物线定义列式求解即得.【详解】抛物线24y x =的焦点(1,0)F ,准线方程=1x -,令过点F 与抛物线交于两点的直线方程为1x ty =+,由214x ty y x=+⎧⎨=⎩消去x 得,2440y ty --=,设两个交点为1122(,),(,)P x y Q x y ,则124y y t +=,21212()242x x t y y t +=++=+,于是212||11444PQ x x t =+++=+≥,当且仅当0=t 时取等号,令点,,A B M 的横坐标分别为0,,A B x x x ,而||104AB =≥,则0111[(1)(1)]1(||||)1||142222A B A B x x x x x FA FB AB +==+++-=+-≥-=,当且仅当,,A F B 三点共线时取等号,所以M 到y 轴的距离的最小值为4.故答案为:410.323【分析】根据给定条件,利用条件概率公式计算即得.【详解】记事件A 为“运动员开第一枪命中飞碟”,B 为“运动员开第二枪命中飞碟”,C 为“飞碟被击中”,则()0.20.60.12P B =⨯=,()()()()0.80.120.92P C P A B P A P B ==+=+= ,所以飞碟是运动员开第二枪命中的概率为()()0.123(|)()()0.9223P BC P B P B C P C P C ====.故答案为:32311.6【分析】不妨令A B C ≤≤,利用正切函数的单调性,结合已知求出tan A ,再利用和角的正切公式分析求解即得.【详解】在ABC 中,不妨令A B C ≤≤,显然A 为锐角,而tan A 是整数,若πtan 2tan3A =>=,又函数tan y x =在π(0,)2上单调递增,则π3A >,此时3πA B C A ++≥>与πA B C ++=矛盾,因此tan 1A =,π3π,44A B C =+=,tan tan tan()11tan tan B CB C B C++==--,整理得(tan 1)(tan 1)2B C --=,又tan ,tan B C 都是整数,且tan tan B C ≤,因此tan 2,tan 3B C ==,所以tan tan tan 6A B C ++=.故答案为:612.[3,13]【分析】确定动点(,)P m n 的几何意义,利用直线现圆的位置关系分段讨论,结合几何意义求解即得.【详解】显然点(,)P m n 在圆22:1O x y +=及内部,直线1:630l x y --=,直线2:220l x y +-=,1=>,得直线1l与圆O相离,且|63|63m n m n--=--,由222201x yx y+-=⎧⎨+=⎩,解得3545xy⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩或1xy=⎧⎨=⎩,即直线2l与圆O交于点34(,),(1,0)55A B,①当220m n+-≥时,即点P在直线2l与圆O所围成的小弓形及内部,|22||63|226324m n m n m n m n m n+-+--=+-+--=-+,目标函数124z x y=-+,即142z x y-=-表示斜率为12,纵截距为142z-的平行直线系,画出直线0:20p x y-=,平移直线p分别到直线12,p p,当1p过点A时,142z-取得最大值,1z最小,当2p过点B时,142z-取得最小值,1z最大,因此1min34()24355z=-⨯+=,1max()12045z=-⨯+=,从而3245m n≤-+≤;②当220m n+-<时,即点P在直线2l与圆O所围成的大弓形及内部(不含直线2l上的点),|22||63|(22)63348m n m n m n m n m n+-+--=-+-+--=--+,目标函数2348z x y=--+,即2834z x y-=+表示斜率为34-,纵截距为282z-的平行直线系,画出直线0:340q x y+=,显直线q OA⊥,平移直线q分别到直线12,q q,直线12,q q与圆O分别相切于点34,(,)55A--,当1q过点A时,282z-取得最大值,2z最小,因此2min34()834355z=-⨯-⨯=,当2q过点34(,)55--时,282z-取得最小值,2z最大,因此2max34()8341355z=+⨯+⨯=,从而383413m n<--≤,所以2263m n m n+-+--的取值范围是[3,13].故答案为:[3,13]【点睛】方法点睛:求解线性规划问题的一般方法:①准确作出不等式组表示的平面区域,作图时一定要分清虚实线、准确确定区域;②根据目标函数的类型及几何意义结合图形判断目标函数在何处取得最值.13.B【分析】分布列中各项概率大于0,且概率之和为1,从而得到正确答案.【详解】由题意得,分布列中各项概率非负,且概率之和为1,显然AC 选项不满足概率之和为1,D 选项不满足各项概率大于0,B 选项满足要求.故选:B 14.C【详解】分析:由题意结合分层抽样的性质得到关于n 的方程,解方程即可求得最终结果.详解:由题意结合分层抽样的定义可得:251000140012001000n =++,解得:90n =.本题选择C 选项.点睛:进行分层抽样的相关计算时,常利用以下关系式巧解:(1)n N =样本容量该层抽取的个体数总体的个数该层的个体数;(2)总体中某两层的个体数之比=样本中这两层抽取的个体数之比.15.D【分析】举出反例得到充分性和必要性均不成立.【详解】不妨设111,2a q =-=,则2311,24a a =-=-,满足123a a a <<,但{}n S 是严格减数列,充分性不成立,当111,2a q ==时,{}n S 是严格增数列,但123a a a >>,必要性不成立,故甲是乙的既非充分又非必要条件.故选:D 16.B【分析】根据给定条件,分析听到的三次回声情况确定几个时刻声音的路程,再列出等式求解即得.【详解】依题意,令声音传播速度为v ,1t 时刻,刚刚呐喊声音传播为0,2t 时刻听到第一次回声,声音的路程为2()-a c ,即从左焦点到左顶点再次回到左焦点,3t 时刻,声音的路程为2()a c +,即从左焦点到右顶点,又从右顶点回到左焦点,4t 时刻,声音的路程为4a ,即从左焦点反射到右焦点,再反射到左焦点,因此32,2()2()x t t a c a c vx =-+--=,43,42()y t t a a c vy =--+=,即4,22c vx a c vy =-=,则2a c y c x -=,即2a c y c x -=,整理得2a y xc x+=,所以椭圆的离心率为2c xa x y=+.故选:B【点睛】关键点点睛:利用椭圆几何性质,确定听到回声的时刻,回声的路程是解题的关键.17.(1)136【分析】(1)利用等体积法11A ABD D A AB V V --=,再根据条件,即可求出结果;(2)建立空间直角坐标系,求出平面ABD 与1ACB 的法向量,再利用面面角的向量法,即可求出结果.【详解】(1)因为1AA ⊥平面ABC ,又BC ⊂面ABC ,所以1AA BC ⊥,又AB BC ⊥,1AA AB A = ,1,AA AB ⊂面11ABB A ,所以CB ⊥面11ABB A ,因为1//CC 面11ABB A ,所以D 到面11ABB A 的距离即BC ,又111112122AA B S AB AA =⋅=⨯⨯= ,1BC =,所以1111133A ABD D A AB A AB V V S CB --=== .(2)如图,建立空间直角坐标系,因为1AB BC ==,12AA =,则1(0,0,0),(0,1,0),(1,0,0),(0,0,2),(1,0,1)B AC BD ,所以1(0,1,0),(1,0,1),(0,1,2),(1,1,0)BA BD AB AC ===-=-设平面ABD 的一个法向量为(,,)n x y z =,由1100BA n BD n ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩ ,得到00y x z =⎧⎨+=⎩,取1x =,得到0,1y z ==-,所以(1,0,1)n =- ,设平面1ACB 的一个法向量为(,,)m a b c =,则由10AC m AB m ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩,得到020a b b c -=⎧⎨-+=⎩,取2a =,则2,1b c ==,所以(2,2,1)m = ,设平面ABD 与1ACB 所成锐二面角为θ,则cos cos ,n mn m n m θ⋅====18.(1)表格见解析;(2)证明见解析;(3)证明见解析.【分析】(1)根据给定条件,结合“五点法”作图完善表格.(2)根据给定条件,利用复合函数求导法则计算即得.(3)根据给定条件,利用恒等式成立的充要条件推理即得.【详解】(1)“五点法”作函数[]sin ,0,2πy x x =∈的图象的5个关键点的横坐标为π3π0,,π,,2π22,所以表格如下:xπ2π3π22πsin x -01-0101sin x-1121(2)实数0a >且1a ≠,则ln ln e e xx a x a a ==,因此ln ln ()(e )e (ln )ln x x a x a x a x a a a '''==⋅=,所以()ln x x a a a '=.(3)212212133)())[()])(((x x x x x x x x x x x x x x =-----++32332121212312()()x x x x x x x x x x x x x x x x =+--+-++32123122331123()()x x x x x x x x x x x x x x x =-+++++-,依题意,3212312233112332()()x x x x x x x x x x x x ax bx x x x x c -+++-+++=++对任意实数x 恒成立,因此123123122331122331123123()a x x x x x x ab x x x x x x x x x x x x bc x x x x x x c=-++++=-⎧⎧⎪⎪=++⇔++=⎨⎨⎪⎪=-=-⎩⎩,所以等式32123()()()x ax bx c x x x x x x +++=---对任意实数x 恒成立的充要条件是123122331123x x x ax x x x x x b x x x c ++=-⎧⎪++=⎨⎪=-⎩.19.(1)dy c x=+更适宜作为回归方程类型;(2)10ˆ100yx=-,399.5g /m .【分析】(1)根据题意,分别求得相关系数的值,结合10.449r ≈和20.996r ≈-,结合12r r <,即可得到结论.(2)(i )根据最小二乘法,求得回归系数,进而求得回归方程;(ii )当20x =时,结合回归方程,即可求得预报值.【详解】(1)因为y a bx =+的线性相关系数91)9()(0.44iix y r x y --==≈∑,dy c x=+的线性相关系数92(0.996iiu u y r y --≈-∑,因为12r r <,所以dy c x=+更适宜作为平均金属含量y 关于样本对原点的距离x 的回归方程类型.(2)依题意,992110ˆ()()1(.4010.14)i ii i iu u y u u yβ==----===-∑∑,则ˆˆ97.9(10)0.21100y u αβ=-=--⨯=,于是10ˆ10010100y u x=-=-,所以y 关于x 的回归方程为10ˆ100yx=-.当20x =时,金属含量的预报值为31010099.5g /m 20ˆy=-=.20.(1)证明见解析;(2))||(,p a ++∞;(3)证明见解析,(),0a -.【分析】(1)联立直线和抛物线方程,再利用韦达定理及数量积的坐标表示计算即得..(2)求出弦AB 的中点坐标及弦AB 的中垂线方程,进而求出n ,再结合判别式求解即得.(3)设出D 点的坐标,求出直线BD 的方程211121()y y y x x y x x +=---,借助(1)的信息,推理判断即得.【详解】(1)显然直线l 不垂直于坐标轴,设过点(),0M a 的直线l 的方程为x my a =+,由22y px x my a ⎧=⎨=+⎩消去x 得:2220y pmy pa --=,22Δ480p m pa =+>,则121222y y pm y y pa +=⎧⎨⋅=-⎩,所以22212121212222y y OA OB x x y y y y a pa p p⋅=+=⋅+=- 为定值.(2)设,A B 两点的中点坐标为()33,Q x y ,则21212322x x my my x a pm a ++==+=+,1232y y y pm +==,则()2,Q pm a pm +,即AB 的垂直平分线为()2y m x pm a pm =---+,令0y =,解得2n pm a p =++,显然22480p m pa ∆=+>,当0a >时,恒有220pm a +>成立,则n p a >+,当a<0时,2pm a a +>-,则n p a >-,所以n 的取值范围为)||(,p a ++∞.(3)由A 关于x 轴的对称点为D ,得()11,D x y -,则直线BD :211121()y y y x x y x x +=---,整理得:2112212121y y x y x yy x x x x x ++=---.又()()()1221211212122x y x y y my a y my a my y a y y +=+++=++422pam pam pam =-+=-.因此直线BD 为:212122pm pam y x x x x x =+--,即()212pmy x a x x =+-过定点(),0a -,所以直线BD 过定点(),0a -.【点睛】方法点睛:求解直线过定点问题常用方法如下:①“特殊探路,一般证明”:即先通过特殊情况确定定点,再转化为有方向、有目的的一般性证明;②“一般推理,特殊求解”:即设出定点坐标,根据题设条件选择参数,建立一个直线系或曲线的方程,再根据参数的任意性得到一个关于定点坐标的方程组,以这个方程组的解为坐标的点即为所求点;③求证直线过定点()00,x y ,常利用直线的点斜式方程()00y y k x x -=-或截距式y kx b =+来证明.21.(1)48ln 333y x =-+;(2)答案见解析;(3)不存在,理由见解析.【分析】(1)利用导数求切线斜率,再求出切点坐标,点斜式写出切线方程即可.(2)利用导数探讨单调性,进而确定函数的极值点.(3)假设存在,利用导数,将等式化简,减少变量,从而可构造适当新函数,研究新函数的性质,即可判断.【详解】(1)当1a =时,2()ln(1),(2)ln 32x f x x x f =++-=,求导得14()1,(2)13f x x f x ''=+-=+,切线方程为4ln 3(2)3y x -=-,所以所求切线方程为48ln 333y x =-+.(2)函数2()ln(1)2x f x a x x =++-的定义域为(1,)-+∞,求导得21()111a x af x x x x -+'=+-=++,令()0f x '=,即210x a -+=,即21x a =-,①当1a ≥时,函数()y f x =在定义域内严格增,无极值点;②当01a <<时,当1x -<<或x >时,()0f x '>,当x <()0f x '<,函数()y f x =在(1,-和)+∞严格增,在(严格减,此时极大值点为③当0a ≤时,当1x -<<时,()0f x '<,当x >时,()0f x '>,函数()y f x =在(-严格减,在)+∞严格增的,所以当1a ≥时,函数()y f x =无极值点;当01a <<时,函数()y f x =极大值点为当0a ≤时,函数()y f x =.(3)假设存在定点(,)m n 满足条件,由000()()()2x mf x f x m n +'=-+得:000)(2()f x n x m f x m -+'=-,又点(,)m n 在曲线()f x 上,则2()ln(1)2mn f m a m m ==++,于是220000001[ln(1)ln(1)])()()(2a x m x m x m f x n x mx m+-++----=--000[ln(1)ln(1)]12a x m x mx m +-++=+--,而()11a f x x x '=+-+,于是000002()1=1222212x m x m x m a af x m x m +++'=+-+-++++,因此000ln(1)ln(1)22x m x m x m +-+=-++,变形得00012(1)11ln 1111x x m x m m +-++=++++,令01(0)1x t t m +=>+,则2(1)ln 1t t t -=+,令函数22()ln ,01t g t t t t -=->+,求导得22214(1)()0(1)(1)t g t t t t t '-=-=≥++,则()g t 在(0,)+∞单调递增,又(1)0g =,于是()0g t =只有唯一解1t =,即0111x m +=+,又0m x ≠,则1t ≠,故不存在定点(,)m n 满足条件.【点睛】结论点睛:函数y =f (x )是区间D 上的可导函数,则曲线y =f (x )在点00(,())x f x 0()x D ∈处的切线方程为:000()()()y f x f x x x '-=-.。