江苏省南京市、盐城市、淮安市(淮安三模)高三数学第二次模拟考试试题(含解析)苏教版

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南京市2014届高三年级第二次模拟考试数 学注意事项:1.本试卷共4页,包括填空题(第1题~第14题)、解答题(第15题~第20题)两部分.本试卷满分为160分,考试时间为120分钟.2.答题前,请务必将自己的姓名、学校、班级、学号写在答题纸的密封线内.试题的答案写在答题纸...上对应题目的答案空格内.考试结束后,交回答题纸. 参考公式:柱体的体积公式:V =Sh ,其中S 为柱体的底面积,h 为柱体的高.圆柱的侧面积公式:S 侧=2πRh ,其中R 为圆柱的底面半径,h 为圆柱的高.一、填空题(本大题共14小题,每小题5分,计70分. 不需写出解答过程,请把答案写在答题纸的指定位置上)1.函数f (x )=ln x +1-x 的定义域为 ▲ .2.已知复数z 1=-2+i ,z 2=a +2i(i 为虚数单位,a ∈R ).若z 1z 2为实数,则a 的值为 ▲ . 3.某地区教育主管部门为了对该地区模拟考试成绩进行分析,随机抽取了150分到450分之间的1000名学生的成绩,并根据这1000名学生的成绩画出样本的频率分布直方图(如图),则成绩在[300,350)内的学生人数共有 ▲ .4.盒中有3张分别标有1,2,3的卡片.从盒中随机抽取一张记下号码后放回,再随机抽取5.已知等差数列{a n }的公差d 不为0,且a 1,a 3,a 7成等比数列,则a 1d 的值为6.执行如图所示的流程图,则输出的k 的值为 ▲ .a(第3题图)(第6题图)7.函数f (x )=A sin(ωx +φ)(A ,ω,φ为常数,A >0,ω>0,0<φ<π)的图象如下图所示,则f (π3)的值为 ▲ .8.在平面直角坐标系xOy 中,双曲线x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)的两条渐近线与抛物线y 2=4x 的准线相交于A ,B 两点.若△AOB 的面积为2,则双曲线的离心率为 ▲ . 9.表面积为12π的圆柱,当其体积最大时,该圆柱的底面半径与高的比为 ▲ . 10.已知|OA →|=1,|OB →|=2,∠AOB =2π3,OC →=12OA →+14OB →,则OA →与OC →的夹角大小为 ▲ .11.在平面直角坐标系xOy 中,过点P (5,3)作直线l 与圆x 2+y 2=4相交于A ,B 两点,若OA ⊥OB ,则直线l 的斜率为 ▲ .12.已知f (x )是定义在R 上的奇函数,当0≤x ≤1时,f (x )=x 2,当x >0时,f (x +1)=f (x )+f (1),且.若直线y =kx 与函数y =f (x )的图象恰有5个不同的公共点,则实数k 的值为 ▲ . 13.在△ABC 中,点D 在边BC 上,且DC =2BD ,AB ∶AD ∶AC =3∶k ∶1,则实数k 的取值范围为 ▲ .14.设函数f (x )=ax +sin x +cos x .若函数f (x )的图象上存在不同的两点A ,B ,使得曲线y =f (x )在点A ,B 处的切线互相垂直,则实数a 的取值范围为 ▲ . 一、填空题:本大题共14小题,每小题5分,计70分.1.(0,1] 2.4 3.300 4.59 5.2 6.4 7.18. 5 9.12 10.60° 11.1或723 12.22-2 13.(53,73) 14.[-1,1]二、解答题(本大题共6小题,计90分.解答应写出必要的文字说明,证明过程或演算步骤,请把答案写在答题纸的指定区域内)x y O 11π12π6 ·2-2(第7题图)15.(本小题满分14分)如图,在四棱锥P -ABCD 中,底面ABCD 为矩形,平面PAB ⊥平面ABCD ,PA ⊥PB ,BP =BC ,E 为PC 的中点.(1)求证:AP ∥平面BDE ; (2)求证:BE ⊥平面PAC . 15.证:(1)设AC ∩BD =O ,连结OE .因为ABCD 为矩形,所以O 是AC 的中点.因为E 是PC 中点,所以OE ∥AP . …………………………………………4分因为AP /平面BDE ,OE 平面BDE , 所以AP ∥平面BDE . …………………………………………6分(2)因为平面PAB ⊥平面ABCD ,BC ⊥AB ,平面PAB ∩平面ABCD =AB , 所以BC ⊥平面PAB . ………………………………………8分因为AP 平面PAB ,所以BC ⊥PA .因为PB ⊥PA ,BC ∩PB =B ,BC ,PB 平面PBC ,所以PA ⊥平面PBC . …………………………………………12分因为BE 平面PBC ,所以PA ⊥BE .因为BP =PC ,且E 为PC 中点,所以BE ⊥PC . 因为PA ∩PC =P ,PA ,PC 平面PAC , 所以BE ⊥平面PAC . …………………………………………14分16.(本小题满分14分)PBCDEA(第15题图)在平面直角坐标系xOy 中,角α的顶点是坐标原点,始边为x 轴的正半轴,终边与单位圆O 交于点A (x 1 ,y 1 ),α∈(π4,π2).将角α终边绕原点按逆时针方向旋转π4,交单位圆于点B (x 2,y 2).(1)若x 1=35,求x 2;(2)过A ,B 作x 轴的垂线,垂足分别为C ,D ,记△AOC 及 △BOD 的面积分别为S 1,S 2,且S 1=43S 2,求tan α的值.16.解:(1)解法一:因为x 1=35,y 1>0,所以y 1=1-x 21=45.所以sin α=45,cos α=35. ………………………2分所以x 2=cos(α+π4)=cos αcos π4-sin αsin π4=-210. …………………………………6分 解法二:因为x 1=35,y 1>0,所以y 1=1-x 21=45.A (35,45),则OA →=(35,45), (2)分OB →=(x 2,y 2), 因为OA →·OB →=|OA →||OB →|cos ∠AOB ,所以35x 2+45y 2= 2 2 ……4分又x 22+y 22=1,联立消去y 2得50 x 22-302x 2-7=0 解得x 2=- 2 10或7210,又x 2<0,所以x 2=- 210. ………………………6分解法三:因为x 1=35,y 1>0,所以y 1=1-x 21=45.因此A (35,45),所以tan α=43.………2分所以tan(α+π4)=1+tan α1-tan α=-7,所以直线OB 的方程为y =-7x ……………4分 由⎩⎨⎧y =-7x ,x 2+y 2=1.得x =± 2 10,又x 2<0,所以x 2=- 210. …………………6分(2)S 1=12sin αcos α=-14sin2α. …………………………………………8分因为α∈(π4,π2),所以α+π4∈(π2,3π4). 所以S 2=-12sin(α+π4)cos(α+π4)=-14sin(2α+π2)=-14(第16题图)cos2α.……………………………10分 因为S 1=43S 2,所以sin2α=-43cos2α,即tan2α=-43. …………………………………12分 所以2tan α1-tan 2α=-43,解得tan α=2或tan α=-12. 因为α∈(π4,π2),所以tan α=2.………14分 17.(本小题满分14分)如图,经过村庄A 有两条夹角为60°的公路AB ,AC ,根据规划拟在两条公路之间的区域内建一工厂P ,分别在两条公路边上建两个仓库M 、N (异于村庄A ),要求PM =PN =MN =2(单位:千米).如何设计,使得工厂产生的噪声对居民的影响最小(即工厂与村庄的距离最远). 解法一:设∠AMN =θ,在△AMN 中,MN sin60°=AMsin(120°-θ).因为MN =2,所以AM =433sin(120°-θ) . ………………2分在△APM 中,cos ∠AMP =cos(60°+θ). …………………6分AP 2=AM 2+MP 2-2 AM ·MP ·cos ∠AMP=163sin 2(120°-θ)+4-2×2×433sin(120°-θ) cos(60°+θ) ………………………………8分=163sin 2(θ+60°)-1633sin(θ+60°) cos(θ+60°)+4 =83[1-cos (2θ+120°)]-833 sin(2θ+120°)+4 =-83[3sin(2θ+120°)+cos (2θ+120°)]+203=203-163sin(2θ+150°),θ∈(0,120°). …………………………………………12分当且仅当2θ+150°=270°,即θ=60°时,AP 2取得最大值12,即AP 取得最大值23.答:设计∠AMN 为60时,工厂产生的噪声对居民的影响最小.……………………………………14分解法二(构造直角三角形):C APM N BC(第17题图)设∠PMD =θ,在△PMD 中,∵PM =2,∴PD =2sin θ,MD =2cos θ. ……………2分 在△AMN 中,∠ANM =∠PMD =θ,∴MN sin60°=AMsin θ,AM =433sin θ,∴AD =433sin θ+2cos θ,(θ≥π2时,结论也正确).……………6分 AP 2=AD 2+PD 2=(433sin θ+2cos θ)2+(2sin θ)2=163sin 2θ+833sin θcos θ+4cos 2θ+4sin 2θ …………………………8分 =163·1-cos2θ2+433sin2θ+4=433sin2θ-83cos2θ+203=203+163sin(2θ-π6),θ∈(0,2π3). …………………………12分当且仅当2θ-π6=π2,即θ=π3时,AP 2取得最大值12,即AP 取得最大值2 3.此时AM =AN =2,∠PAB =30° …………………………14分 解法三:设AM =x ,AN =y ,∠AMN =α.在△AMN 中,因为MN =2,∠MAN =60°, 所以MN 2=AM 2+AN 2-2 AM ·AN ·cos ∠MAN , 即x 2+y 2-2xy cos60°=x 2+y 2-xy =4. …………………………………………2分因为MN sin60°=AN sin α,即2sin60°=ysin α,所以sin α=34y ,cosα=x 2+4-y 22×2×x=x 2+(x 2-xy )4x=2x -y4. …………………………………………6分 cos ∠AMP =cos(α+60°)=12cos α-32sin α=12·2x -y 4-32·34y =x -2y4.……………………………8分在△AMP 中,AP 2=AM 2+PM 2-2 AM ·PM ·cos ∠AMP , 即AP 2=x 2+4-2×2×x ×x -2y4=x 2+4-x (x -2y )=4+2xy .………………………………………12分因为x 2+y 2-xy =4,4+xy =x 2+y 2≥2xy ,即xy ≤4. 所以AP 2≤12,即AP ≤2 3.当且仅当x =y =2时,AP 取得最大值23.答:设计AM =AN =2 km 时,工厂产生的噪声对居民的影响最小.………………………………14分解法四(坐标法):以AB 所在的直线为x 轴,A 为坐标原点,建立直角坐标系. 设M (x 1,0),N (x 2,3x 2),P (x 0,y 0).∵MN =2, ∴(x 1-x 2)2+3x22=4. …………………………………………2分MN 的中点K (x 1+x 22,32x 2).∵△MNP 为正三角形,且MN =2.∴PK =3,PK ⊥MN . ∴PK 2=(x 0-x 1+x 22)2+(y 0-32x 2)2=3, k MN ·k PK =-1,即3x 2x 2-x 1·y 0-32x 2x 0-x 1+x 22=-1, …………………………………………6分∴y 0-32x 2=x 1-x 23x 2(x 0-x 1+x 22),∴(y 0-32x 2)2=(x 1-x 2)23x 22(x 0-x 1+x 22)2∴(1+(x 1-x 2)23x 22)(x 0-x 1+x 22)2=3,即43x 22(x 0-x 1+x 22)2=3,∴(x 0-x 1+x 22)2=94x 22.∵x 0-x 1+x 22>0 ∴x 0-x 1+x 22=32x 2,∴x 0=12x 1+2x 2,∴y 0=32x 1. …………………………………………8分∴AP 2=x 20+y 20=(2x 2+12x 1)2+34x 21=x 21+4x 22+2x 1x 2=4+4x 1x 2≤4+4×2=12, …………………………………………12分即AP ≤23.答:设计AM =AN =2 km 时,工厂产生的噪声对居民的影响最小.…………………………14分解法五(变换法):以AB 所在的直线为x 轴,A 为坐标原点,建立直角坐标系. 设M (x 1,0),N (x 2,3x 2),P (x 0,y 0).∵MN =2,∴(x 1-x 2)2+3x 22=4.即x 21+4x 22=4+2x 1x 2∴4+2x 1x 2≥4x 1x 2,即x 1x 2≤2. …………………4分 ∵△MNP 为正三角形,且MN =2.∴PK =3,PK ⊥MN . MN →顺时针方向旋转60°后得到MP →.MP →=(x 0-x 1,y 0),MN →=(x 2-x 1, 3x 2). ∴⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤12 32-32 12⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤x 2-x 13x 2=⎣⎢⎡⎦⎥⎤x 0-x 1y 0,即x 0-x 1=12(x 2-x 1)+32x 2,y 0=-32(x 2-x 1)+32x 2. ∴x 0=2x 2+12x 1,y 0=32x 1. (8)分∴AP 2=x 20+y 20=(2x 2+12x 1)2+34x 21=x 21+4x 22+2x 1x 2=4+4x 1x 2≤4+4×2=12, …………………………………………12分即AP ≤23.答:设计AM =AN =2 km 时,工厂产生的噪声对居民的影响最小.…………………………14分 解法六(几何法):由运动的相对性,可使△PMN 不动,点A 在运动.由于∠MAN =60°,∴点A 在以MN 为弦的一段圆弧(优弧)上, (4)分 设圆弧所在的圆的圆心为F ,半径为R ,由图形的几何性质知:AP 的最大值为PF +R . …………8分 在△AMN 中,由正弦定理知:MNsin60°=2R ,A PMNBCFE∴R =23, …………10分∴FM =FN =R =23,又PM =PN ,∴PF 是线段MN 的垂直平分线.设PF 与MN 交于E ,则FE 2=FM 2-ME 2=R 2-12=13.即FE =33,又PE =3. ……………………………12 ∴PF =43,∴AP 的最大值为PF +R =23.答:设计AM =AN =2 km 时,工厂产生的噪声对居民的影响最小.…………………………14分 18. (本小题满分16分)在平面直角坐标系xOy 中,已知椭圆C ∶x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)的左、右焦点分别为F 1,F 2,焦距为2,一条准线方程为x =2.P 为椭圆C 上一点,直线PF 1交椭圆C 于另一点Q . (1)求椭圆C 的方程;(2)若点P 的坐标为(0,b ),求过P ,Q ,F 2三点的圆的方程; (3)若F 1P →=λQF 1→,且λ∈[12,2],求OP →·OQ →的最大值.(1)解:由题意得⎩⎪⎨⎪⎧2c =2,a 2c =2, 解得c =1,a 2=2,所以b 2=a 2-c 2=1.所以椭圆的方程为x 22+y 2=1. …………………………………………2分 (2)因为P (0,1),F 1(-1,0),所以PF 1的方程为x -y +1=0.由⎩⎪⎨⎪⎧x +y +1=0,x 22+y 2=1, 解得⎩⎨⎧x =0,y =1,或⎩⎨⎧x =-43,y =-13,所以点Q 的坐标为(-43,-13). ……………………4分 解法一:因为k PF 1·k PF 2=-1,所以△PQF 2为直角三角形. ……………………6分因为QF 2的中点为(-16,-16),QF 2=523,所以圆的方程为(x +16)2+(y +16)2=2518. ……………………8分 解法二:设过P ,Q ,F 2三点的圆为x 2+y 2+Dx +Ey +F =0, 则⎩⎨⎧1+E +F =0,1+D +F =0,179-43D -13E +F =0,解得⎩⎪⎨⎪⎧D =13,E =13,F =-43.所以圆的方程为x 2+y 2+13x +13y -43=0. …………………………………………8分(3)解法一:设P (x 1,y 1),Q (x 2,y 2),则F 1P →=(x 1+1,y 1),QF 1→=(-1-x 2,-y 2).因为F 1P →=λQF 1→,所以⎩⎨⎧x 1+1=λ(-1-x 2),y 1=-λy 2,即⎩⎨⎧x 1=-1-λ-λx 2,y 1=-λy 2,所以⎩⎪⎨⎪⎧(-1-λ-λx 2)22+λ2y 22=1,x 222+y 22=1,解得x 2=1-3λ2λ. …………………………………………12分 所以OP →·OQ →=x 1x 2+y 1y 2=x 2(-1-λ-λx 2)-λy 22=-λ2x 22-(1+λ)x 2-λ =-λ2(1-3λ2λ)2-(1+λ)·1-3λ2λ-λ=74-58(λ+1λ) . …………………………………………14分因为λ∈[12,2],所以λ+1λ≥2 λ·1λ=2,当且仅当λ=1λ,即λ=1时,取等号.所以OP →·OQ →≤12,即OP →·OQ →最大值为12. …………………………………………16分 解法二:当PQ 斜率不存在时,在x 22+y 2=1中,令x =-1得y =± 2 2.所以11(1)(2OP OQ ⋅=-⨯-+=u u u r u u u r ,此时11,22λ⎡⎤=∈⎢⎥⎣⎦ (2)当PQ 斜率存在时,设为k ,则PQ 的方程是y =k (x +1),由⎩⎪⎨⎪⎧y =k (x +1),x 22+y 2=1.得(1+2k 2)x 2+4k 2x +2k 2-2=0, 韦达定理 22121222422==1212k k x x x x k k --+++, (4)设P (x 1,y 1),Q (x 2,y 2) ,则212121212(1)(1)OP OQ x x y y x x k x x ⋅=+=+++u u u r u u u r22212122222222222(1)()224(1)12122 61215122(12)2k x x k x x k k k k k kk k k k k =++++--=+++++-=⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯+=-<+分。