数学---青海师大附中2015-2016学年高二(上)期末试卷

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2015-2016学年青海师大附中高二(上)期末数学试卷一、选择题:本大题共12个小题,每小题5分,共60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.1.(5分)“”的否定是()A.B.C.D.2.(5分)经过两点A(4,2y+1),B(2,﹣3)的直线的倾斜角为,则y=()A.﹣1 B.﹣3 C.0 D.23.(5分)已知直线l1:x﹣2y+1=0与直线l2:mx﹣y=0平行,则实数m的值为()A.B.﹣C.2 D.﹣24.(5分)对两条不相交的空间直线a和b,则()A.必定存在平面α,使得a⊂α,b⊂αB.必定存在平面α,使得a⊂α,b∥αC.必定存在直线c,使得a∥c,b∥cD.必定存在直线c,使得a∥c,b⊥c5.(5分)某四面体的三视图如图所示,正视图、侧视图、俯视图都是边长为1的正方形,则此四面体的外接球的体积为()A.B.3πC.D.π6.(5分)若直线(1+a)x+y+1=0与圆x2+y2﹣2x=0相切,则a的值为()A.﹣1,1 B.﹣2,2C.1 D.﹣17.(5分)如图,在棱长为2的正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,O是底面ABCD的中心,E、F 分别是CC1、AD的中点,那么异面直线OE和FD1所成的角的余弦值等于()A.B.C.D.8.(5分)在四面体ABCD中,AB⊥AD,AB=AD=BC=CD=1,且平面ABD⊥平面BCD,M 为AB中点,则CM与平面ABD所成角的正弦值为()A.B.C.D.9.(5分)圆(x+2)2+y2=4与圆(x﹣2)2+(y﹣1)2=9的位置关系为()A.内切B.相交C.外切D.相离10.(5分)若椭圆+=1(a>b>0)的离心率为,则双曲线﹣=1的渐近线方程为()A.y=±x B.y=±x C.y=±x D.y=±x11.(5分)边长为a的正四面体的外接球半径为()A.B.C.D.12.(5分)如图,F1、F2是双曲线=1(a>0,b>0)的左、右焦点,过F1的直线l与双曲线的左右两支分别交于点A、B.若△ABF2为等边三角形,则双曲线的离心率为()A.4 B.C.D.二、填空题(每题5分,满分20分,将答案填在答题纸上)13.(5分)长、宽、高分别为3,4,5的长方体,沿相邻面对角线截取一个三棱锥(如图),剩下几何体的体积为.14.(5分)已知过点(1,1)的直线与圆x2+y2﹣4x﹣6y+4=0相交于A,B两点,则|AB|的最小值为.15.(5分)若双曲线的顶点为椭圆x2+=1长轴的端点,且双曲线的离心率与该椭圆的离心率的积为1,则双曲线的方程是.16.(5分)如图所示,正方体ABCD﹣A′B′C′D′的棱长为1,E,F分别是棱AA′,CC′的中点,过直线EF的平面分别与棱BB′、DD′分别交于M,N两点,设BM=x,x∈[0,1],给出以下四个结论:①平面MENF⊥平面BDD′B′;②直线AC∥平面MENF始终成立;③四边形MENF周长L=f(x),x∈[0,1]是单调函数;④四棱锥C′﹣MENF的体积V=h(x)为常数;以上结论正确的是.三、解答题(第17题10分,18-22题,每题12分)17.(10分)四棱锥P﹣ABCD中,底面ABCD是正方形,边长为a,PD=a,P A=PC=a,(1)求证:PD⊥平面ABCD;(2)求证,直线PB与AC垂直.18.(12分)已知x,y是非零实数,且x>y,求证:<的充要条件是xy>0.19.(12分)已知四棱锥A﹣BCDE,其中AB=BC=AC=BE=1,CD=2,CD⊥面ABC,BE∥CD,F为AD的中点.(Ⅰ)求证:EF∥面ABC;(Ⅱ)求证:平面ADE⊥平面ACD;(Ⅲ)求四棱锥A﹣BCDE的体积.20.(12分)如图,圆心C的坐标为(1,1),圆C与x轴和y轴都相切.(1)求圆C的方程;(2)求与圆C相切,且在x轴和y轴上的截距相等的直线方程.21.(12分)如图,在四面体A﹣BCD中,AD⊥平面BCD,BC⊥CD,AD=2,BD=2.M 是AD的中点,P是BM的中点,点Q在线段AC上,且AQ=3QC.(1)证明:PQ∥平面BCD;(2)若二面角C﹣BM﹣D的大小为60°,求∠BDC的大小.22.(12分)如图,点P(0,﹣1)是椭圆C1:+=1(a>b>0)的一个顶点,C1的长轴是圆C2:x2+y2=4的直径,l1,l2是过点P且互相垂直的两条直线,其中l1交圆C2于A、B两点,l2交椭圆C1于另一点D.(1)求椭圆C1的方程;(2)求△ABD面积的最大值时直线l1的方程.参考答案一、选择题1.D【解析】因为特称命题的否定是全程命题,所以,“”的否定是:.故选:D.2.B【解析】因为直线经过两点A(4,2y+1),B(2,﹣3)所以直线AB的斜率k==y+2又因为直线的倾斜角为,所以k=﹣1,所以y=﹣3.故选:B.3.A【解析】∵直线l1:x﹣2y+1=0与直线l2:mx﹣y=0平行,∴,解得m=.故选:A.4.B【解析】对于A,若两条直线a、b是异面直线时,则不存在平面α使得a⊂α且b⊂α成立,故A不正确;对于B,因为a、b不相交,所以a、b的位置关系是平行或异面:①当a、b平行时,显然存在平面α,使得a⊂α且b∥α成立;②当a、b异面时,设它们的公垂线为c,在a、b上的垂足分别为A、B.则经过A、B且与c垂直的两个平面互相平行,设过A的平面为α,过B的平面为β,则α∥β,且a、b分别在α、β内,此时存在平面α,使得a⊂α且b∥α成立.故B正确;对于C,若两条直线a、b是异面直线时,则不存存在直线c,使得a∥c且b∥c成立,故C不正确;对于D,当a、b所成的角不是直角时,不存在直线c,使得a∥c且b⊥c成立,故D不正确.综上所述,只有B项正确.故选:B5.C【解析】由于正视图、侧视图、俯视图都是边长为1的正方形,所以此四面体一定可以放在正方体中,所以我们可以在正方体中寻找此四面体.如图所示,四面体ABCD满足题意,所以此四面体的外接球即为此正方体的外接球,由题意可知,正方体的棱长为1,所以外接球的半径为R=,所以此四面体的外接球的体积V==.故选C.6.D【解析】圆x2+y2﹣2x=0 即(x﹣1)2+y2 =1,表示以(1,0)为圆心、半径等于1的圆,再根据圆心到直线(1+a)x+y+1=0的距离d==1,求得a=﹣1,故选:D.7.B【解析】取BC的中点G.连接GC1∥FD1,再取GC的中点H,连接HE、OH,则∠OEH 为异面直线所成的角.在△OEH中,OE=,HE=,OH=.由余弦定理,可得cos∠OEH=.故选B.8.D【解析】如图所示,取BD的中点O,连接OA,OC,∵AB=AD=BC=CD=1,∴OA⊥BD,OC⊥BD.又平面ABD⊥平面BCD,∴OA⊥平面BCD,OA⊥OC.建立空间直角坐标系.又AB⊥AD,∴DB=.∴O(0,0,0),A(0,0,),B(0,,0),M(0,,),C(,0,0).∴=(﹣,,).取平面ABD的法向量=(1,0,0),∴CM与平面ABD所成角的正弦值===.故选:D.9.B【解析】圆(x+2)2+y2=4的圆心C1(﹣2,0),半径r=2.圆(x﹣2)2+(y﹣1)2=9的圆心C2(2,1),半径R=3,两圆的圆心距d==,R+r=5,R﹣r=1,R+r>d>R﹣r,所以两圆相交,故选B.10.A【解析】椭圆+=1(a>b>0)的离心率为,可得,可得,解得,∴双曲线﹣=1的渐近线方程为:y=±x.故选:A.11.B【解析】正四面体扩展为正方体,它们的外接球是同一个球,正方体的对角线长就是球的直径,正方体的棱长为:1;对角线长为:,∴棱长为a的正四面体的外接球半径为a.故选:B.12.B【解析】因为△ABF2为等边三角形,不妨设AB=BF2=AF2=m,A为双曲线上一点,F1A﹣F2A=F1A﹣AB=F1B=2a,B为双曲线上一点,则BF2﹣BF1=2a,BF2=4a,F1F2=2c,由,则,在△F1BF2中应用余弦定理得:4c2=4a2+16a2﹣2•2a•4a•cos120°,得c2=7a2,则.故选:B.二、填空题13.50【解析】设长方体的长、宽、高分别为3,4,5,即SA=3,SB=4,SC=5.由长方体,得SA,SB,SC两两垂直,所以VA﹣SBC=SA•S△SBC=×3××4×5=10,于是V S﹣ABC=V A﹣SBC=10.故剩下几何体的体积V=3×4×5﹣10=50.故答案为:50.14.4【解析】圆x2+y2﹣4x﹣6y+4=0 即(x﹣2)2+(y﹣3)2=9,表示以C(2,3)为圆心、半径等于3的圆,要使弦长最小,只有弦心距最大.而弦心距d的最大值为=,∴|AB|的最小值为2=4,故答案为:4.15.【解析】由题意设双曲线方程为﹣=1,离心率为e椭圆x2+=1长轴的端点是(0,),∴a=.∵椭圆x2+=1的离心率为∴双曲线的离心率e=,⇒c=2,∴b=,∴双曲线的方程是.故答案为:.16.①②④【解析】对于①:显然,EF⊥BD,又EF⊥DD′,∴EF⊥平面BDD′B′,∴平面MENF⊥平面BDD′B′;∴①正确;对于②:由已知条件,E、F是所在棱的中点,则EF∥ac,且EF⊂平面MENF,AC⊄平面MENF,∴直线AC∥平面MENF始终成立,故②正确;对于③:M在A时,N在D′,MENF的周长最大,MN在所在棱的中点时,MENF的周长最小,M在B′,N在B时,MENF的周长最大,四边形MENF周长L=f(x),x∈[0,1]不是单调函数.故③不正确;对于④:连结C′E,C′M,C′N,则四棱锥则分割为两个小三棱锥,它们以C′EF为底,以M,N分别为顶点的两个小棱锥.因为三角形C′EF的面积是个常数.M,N到平面C'EF的距离是个常数,所以四棱锥C'﹣MENF的体积V为常函数,所以④正确.综上,正确的有①②④.故答案为:①②④.三、解答题17.(1)证明:∵PD=a,AD=a,P A=a,∴PD2+DA2=P A2,同理∴∠PDA=90°.即PD⊥DA,PD⊥DC,∵AO∩DC=D,∴PD⊥平面ABCD.(2)证明:连结BD,∵ABCD是正方形,∴BD⊥AC,∵PD⊥平面ABCD,∴PD⊥AC,∵PD∩BD=D∴AC⊥平面PDB,∵PB⊂平面PDB,∴AC⊥PB,∴PB与AC所成的角为90°,∴直线PB与AC垂直.18.解:充分性:若xy>0,则﹣=<0,即<成立.必要性:若<,则﹣=<0,∵x>y,∴y﹣x<0,∴xy>0,综上<的充要条件是xy>0.19.证明:(Ⅰ)取AC中点G,连接FG、BG,∵F,G分别是AD,AC的中点,∴FG∥CD,且FG=DC=1.∵BE∥CD∴FG与BE平行且相等,∴EF∥BG.EF⊄面ABC,BG⊂面ABC∴EF∥面ABC.(Ⅱ)∵△ABC为等边三角形,∴BG⊥AC又∵DC⊥面ABC,BG⊂面ABC,∴DC⊥BG∴BG垂直于面ADC的两条相交直线AC,DC,∴BG⊥面ADC.∵EF∥BG,∴EF⊥面ADC∵EF⊂面ADE,∴面ADE⊥面ADC.解:(Ⅲ)方法一:连接EC,该四棱锥分为两个三棱锥E﹣ABC和E﹣ADC..方法二:取BC的中点为O,连接AO,则AO⊥BC,又CD⊥平面ABC,∴CD⊥AO,BC∩CD=C,∴AO⊥平面BCDE,∴AO为V A﹣BCDE的高,,∴.20.解:(1)由题意,圆心C的坐标为(1,1),圆C与x轴和y轴都相切,则半径r=1 所以圆C的方程是:(x﹣1)2+(y﹣1)2=1;(2)由题意,在x轴和y轴上截距相等的直线一定为斜率为﹣1,可设为y=﹣x+b,∵直线与圆相切,∴=1,∴b=2±,故直线方程为x+y﹣2±=0.21.(1)取BD的中点O,在线段CD上取点F,使得DF=3CF,连接OP、OF、FQ∵△ACD中,AQ=3QC且DF=3CF,∴QF∥AD且QF=AD∵△BDM中,O、P分别为BD、BM的中点∴OP∥DM,且OP=DM,结合M为AD中点得:OP∥AD且OP=AD∴OP∥QF且OP=QF,可得四边形OPQF是平行四边形∴PQ∥OF∵PQ⊄平面BCD且OF⊂平面BCD,∴PQ∥平面BCD;(2)过点C作CG⊥BD,垂足为G,过G作GH⊥BM于H,连接CH∵AD⊥平面BCD,CG⊂平面BCD,∴AD⊥CG又∵CG⊥BD,AD、BD是平面ABD内的相交直线∴CG⊥平面ABD,结合BM⊂平面ABD,得CG⊥BM∵GH⊥BM,CG、GH是平面CGH内的相交直线∴BM⊥平面CGH,可得BM⊥CH因此,∠CHG是二面角C﹣BM﹣D的平面角,可得∠CHG=60°设∠BDC=θ,可得Rt△BCD中,CD=BD cosθ=2cosθ,CG=CD sinθ=sinθcosθ,BG=BC sinθ=2sin2θRt△BMD中,HG==;Rt△CHG中,tan∠CHG==∴tanθ=,可得θ=60°,即∠BDC=60°22.解:(1)由题意可得b=1,2a=4,即a=2.∴椭圆C1的方程为;(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),D(x0,y0).由题意可知:直线l1的斜率存在,设为k,则直线l1的方程为y=kx﹣1.又圆的圆心O(0,0)到直线l1的距离d=.∴|AB|==.又l2⊥l1,故直线l2的方程为x+ky+k=0,联立,消去y得到(4+k2)x2+8kx=0,解得,∴|PD|=.∴三角形ABD的面积S△==,令4+k2=t>4,则k2=t﹣4,f(t)===,∴S△=,当且仅,即,当时取等号,故所求直线l1的方程为.。