高中数学河南省商丘市2015届高三第二次模拟考试理科数学试题 Word版含答案
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商丘市2015年高三第二次模拟考试数 学(理科)本试卷分试题卷和答题卡两部分。
试题卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题),共4页;答题卡共6页。
满分为150分,考试时间为120分钟。
考生作答时,请按要求把答案涂、写在答题卡规定的范围内,超出答题框或答在试题卷上的答案无效。
考试结束只交答题卡。
第Ⅰ卷(选择题,共60分)一、选择题(本大题共12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)已知集合{}|23M x x =-<<,{}1|21x N x +=≥,则MN =(A ) (2,1]-- (B ) (2,1]- (C )[1,3) (D )[1,3)- (2)复数z 为纯虚数,若(3)i z a i -⋅=+(i 为虚数单位),则实数a 的值为 (A )13 (B )3 (C )13- (D )3- (3)已知向量a = (3,1),b = (0, -1),c = (k ,3),若a - 2b 与c 共线,则k 的值为(A )1 (B )1- (C )2 (D )2- (4)下列命题,真命题是(A )0a b -=的充要条件是1ab= (B )∈∀x R ,x e e x > (C )∈∃0x R ,0||0x ≤ (D )若p q ∧为假,则p q ∨为假 (5)设双曲线的一个焦点为F ,虚轴的一个端点为B ,如果直线FB 与该双曲线的一条渐近线垂直,那么此双曲线的离心率为(A(B (C (D (6)在递增的等比数列{}n a 中,已知134n a a +=,3264n a a -⋅=,且前n 项和为42n S =,则n =(A )6(B )5 (C )4 (D )3(7)执行如图所示的程序框图,若输入8x =,则输出y 的值为(A )34- (B )12(C )52(D )3(8)已知直线1y x =+与曲线ln()y x a =+相切,则a 的值为(A )1 (B )2 (C )1- (D )2-(9)若将函数()sin 2cos 2f x x x =+的图象向右平移ϕ个单位,所得图象关于y 轴对称,则ϕ的最小正值是 (A )8π (B )4π (C )38π (D )34π(10)已知一个几何体的三视图是三个全等的边长为1的正方形,如图所示,则它的体积为 (A )16 (B )13(C )23 (D )56(11)已知以F 为焦点的抛物线24y x =上的两点,A B 满足3AF FB =uu u r uu r,则弦AB 中点到准线的距离为(A )83 (B )2 (C )43 (D )53(12)已知定义在R 上的函数()y f x =对任意x 都满足(1)()f x f x +=-,且当01x ≤<时,()f x x =,则函数()()ln ||g x f x x =-的零点个数为 (A )2(B )3 (C )4 (D )5第Ⅱ卷(非选择题,共90分)本卷包括必考题和选考题两部分。
第13题-第21题为必考题,每个试题考生都必须做答。
第22题-第24题为选考题,考生根据要求做答。
二、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分)(13)设变量,x y 满足约束条件236y xx y y x ≤⎧⎪+≥⎨⎪≥-⎩,则目标函数2z x y =+的最大值为 .(14)设20sin 2a xdx π=⎰,则62a x x ⎛⎫+ ⎪⎝⎭展开式的常数项为 .(15)已知ABC ∆的三个顶点在以O 为球心的球面上,且90BAC ∠=,2AB AC ==,,球心O 到平面ABC 的距离为1,则球O 的表面积为 .(16)ABC ∆的内角,,A B C 的对边分别为,,a b c ,已知22ac b a =-,6A π=,则B = .三、解答题(本大题共6小题,共70分。
解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤)(17)(本小题满分12分)已知正项等差数列{}n a 的前n 项和为n S ,且满足215327a a a +=,763S =. (Ⅰ)求数列{}n a 的通项公式;(Ⅱ)若数列{}n b 满足11b a =,11n n n b b a ++-=,求数列1n b ⎧⎫⎨⎬⎩⎭的前n 项和n T . (18)(本小题满分12分)将一个半径适当的小球放入如图所示的容器最上方的入口处,小球自由下落,小球在下落的过程中,将遇到黑色障碍物3次,最后落入A 袋或B 袋中.已知小球每次遇到障碍物时,向左、右两边下落的概率分别是13、23. (Ⅰ)分别求出小球落入A 袋和B 袋中的概率;(Ⅱ)在容器的入口处依次放入4个小球,记ξ为落入B 袋中的小球个数,求ξ的分布列和数学期望.(19)(本小题满分12分)如图,已知四棱锥P ABCD -的底面为 菱形,120∠,2AB PC ==,AP BP ==(Ⅰ)求证:PC ⊥;(Ⅱ)求二面角B PC D --的余弦值.(20)(本小题满分12分)已知椭圆2222:1(0)x y C a b a b+=>>的两焦点与短轴的一个端点的连线构成等腰直角三角形,直线10x y ++=与以椭圆C 的右焦点为圆心,以椭圆的长半轴长为半径的圆相切.(Ⅰ)求椭圆C 的方程;(Ⅱ)设P 为椭圆C 上一点,若过点(2,0)M 的直线l 与椭圆C 相交于不同的两点S和T ,满足OS OT tOP +=uu r uu u r uu u r(O 为坐标原点),求实数t 的取值范围.(21)(本小题满分12分)已知函数x ax x x f -++=2)1(n 1)( (∈a R ).(Ⅰ)当14a =时,求函数()y f x =的单调区间; (Ⅱ)若对任意实数(1,2)b ∈,当(1,]x b ∈-时,函数()f x 的最大值为()fb ,求ADCBPa 的取值范围.请考生在第22、23、24三道题中任选一题作答,如果多做,则按所做的第一题计分。
作答时请用2B 铅笔在答题卡上把所选题目的题号涂黑。
(22)(本小题满分10分) 选修4—1:几何证明选讲 )(本小题满分10分) 选修4—1:几何证明选讲如图,四边形ABCD 内接于⊙O ,过点A 作⊙O 的切 线EP 交CB 的延长线于P ,已知EAD PCA ∠=∠. 证明:(I )AD AB =;(II )2DA DC BP =⋅.(23)(本小题满分10分) 选修4—4:坐标系与参数方程已知极坐标系的极点在直角坐标系的原点处,极轴与x 轴的正半轴重合,直线l 的极坐标方程为:1sin()62πρθ-=,曲线C 的参数方程为:⎩⎨⎧=+=.sin 2,cos 22ααy x(Ⅰ)写出直线l 的直角坐标方程;(Ⅱ)求曲线C 上的点到直线l 的距离的最大值.(24)(本小题满分10分) 选修4—5:不等式选讲 已知关于x 的不等式|2|1m x --≥,其解集为[0,4]. (Ⅰ)求m 的值;(Ⅱ)若a ,b 均为正实数,且满足a b m +=,求22a b +的最小值.商丘市2015年 高三第二次模拟考试数学(理科)参考答案一、选择题(每小题5分,共60分) DAAC DDBB CDAB二、填空题(每小题5分,共20分) (13)9; (14)160; (15)12π; (16)3π. 三、解答题(共70分)(17)解:(Ⅰ)法一:设正项等差数列{}n a 的首项为1a ,公差为d ,0n a >,则2111124(2)772163a a d a d a d ⎧++=+⎪⎨⎪+=⎩………………………………………………………2分 得132a d =⎧⎨=⎩………………………………………………………………………………4分 3(1)221n a n n ∴=+-⨯=+. …………………………………………………………6分法二:{}n a Q 是等差数列且215327a a a +=,233227a a ∴=, 又30,7.n a a >∴=Q ………………………………………………………………………2分17747()7632a a S a +===Q ,49a ∴=, …………………………………3分 432d a a ∴=-=, …………………………………………………………4分 3(3)21n a a n d n ∴=+-=+. …………………………………………………6分(Ⅱ)11n n n b b a ++-=Q ,且21n a n =+,123n n b b n +∴-=+.当2n ≥时,112211()()()n n n n n b b b b b b b b ---=-+-++-+L(21)(21)53(2)n n n n =++-+++=+L ,…………………8分当1n =时,13b =满足上式,(2)n b n n =+. (9)分11111()(2)22n b n n n n ∴==-++. ……………………………………………10分1211111n n nT b b b b -∴=++++L 1111111111[(1)()()()()]232435112n n n n =-+-+-+-+--++L11113111(1)()22124212n n n n =+--=-+++++.………………………12分(18)解:(Ⅰ)记“小球落入A 袋中”为事件M ,“小球落入B 袋中”为事件N ,则事件M 的对立事件为事件N . …………………………………………………………1分而小球落入A 袋中当且仅当小球一直向左落下或一直向右落下,故3312181()3327273P M ⎛⎫⎛⎫=+=+= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭, (3)分从而12()1()133P N P M =-=-=.…………………………………………………4分(Ⅱ)显然,随机变量ξ的所有可能取值为0,1,2,3,4.……………………………………5分且2(4,)3B ξ (6)分故0404211(0)3381P C ⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ξ, 1314218(1)3381P C ⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ξ, 2224218(2)3327P C ⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ξ, 31342132(3)3381P C ⎛⎫⎛⎫==⨯=⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ξ, 4442116(4)3381P C ⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ξ.则ξ的分布列为分故ξ的数学期望为28()433E =⨯=ξ. …………………………………………12分 (19)解:(Ⅰ)证明:取AB 的中点O ,连接,PO CO AC ,.∵AP BP =,∴PO AB ⊥ (1)分又四边形ABCD 是菱形,且120BCD ∠=︒,∴ACB V 是等边三角形,∴CO AB ⊥.…………………………………………2分 又CO PO O =I ,∴AB PCO ⊥平面,又PC PCO ⊂平面,∴AB PC ⊥ (4)分(Ⅱ)由2AB PC ==,AP BP ==,易求得1PO =,OC =∴222OP OC PC +=,OP OC ⊥.………………………………………………5分 以O 为坐标原点,以OC ,OB ,OP 分别为x 轴,y 轴,z 轴建立空间直坐标系O xyz -,则(0,1,0)B,C ,(0,0,1)P,2,0)D -,∴(3,1,0)BC =-,(3,0,1)PC =-,(0,2,0)DC = (6)分设平面DCP 的一个法向量为1(1,,)n y z =,则1n PC ⊥,1n DC ⊥,∴113020n PC zn DC y ⎧⋅=-=⎪⎨⋅==⎪⎩,∴z =0y =,∴ 1(1n =. ……………8分设平面BCP 的一个法向量为2(1,,)n b c =,则2n PC ⊥,2n BC ⊥,∴223030n PC c nBC b ⎧⋅=-=⎪⎨⋅=-=⎪⎩,∴c =b=∴ 2(1n =. …………10分∴121212cos ,||||2n n n n n n ⋅<>===⋅⨯, ∵二面角B PC D --为钝角,∴二面角B P CD --的余弦值为.………12分 (20)解:(Ⅰ)由题意,以椭圆C 的右焦点为圆心,以椭圆的长半轴长为半径的圆的方程为222)(a y c x =+-,∴圆心到直线01=++y x 的距离d a ==(*)………………………………1分∵椭圆C 的两焦点与短轴的一个端点的连线构成等腰直角三角形, ∴b c =,c b a 22==, 代入(*)式得1b c ==, ∴22==b a ,故所求椭圆方程为.1222=+y x……………………………………………………4分(Ⅱ)由题意知直线l 的斜率存在,设直线l 方程为)2(-=x k y ,设()00,P x y ,将直线方程代入椭圆方程得:()0288212222=-+-+k x k xk ,∴()()081628214642224>+-=-+-=∆k kk k ,∴212<k . 设()11,y x S ,()22,y x T ,则222122212128,218kk x x k k x x +-=+=+, …………………6分 由OS OT tOP +=,当0t =,直线l 为x 轴,P 点在椭圆上适合题意; (7)分当0≠t ,得201220121228124(4)12k tx x x k k ty y y k x x k =+=+-=+=⎧⎪⎪⎨+-=+⎪⎪⎩∴20218,12k x t k =⋅+021412k y t k -=⋅+. ………………………………………………8分将上式代入椭圆方程得:1)21(16)21(3222222224=+++k t k k t k ,整理得:2222116k k t +=,由212<k 知,402<<t , ……………………………10分所以()2,0(0,2)t ∈-,……………………………………………………………11分综上可得(2,,2)t ∈-. (12)分(21)解:(Ⅰ)当14a =时,21()ln(1)4f x x x x =++-, 则11(1)()1(1)122(1)x x f x x x x x -'=+-=>-++,……………………………………1分令()0f x '>,得10x -<<或1x >;令()0f x '<,得01x <<,∴函数()f x 的单调递增区间为(1,0)-和(1,)+∞,单调递减区间为(0,1). ………4分(Ⅱ)由题意[2(12)]()(1)(1)x ax a f x x x --'=>-+,(1)当0a ≤时,函数()f x 在(1,0)-上单调递增,在(0,)+∞上单调递减,此时,不存在实数(1,2)b ∈,使得当(1,]x b ∈-时,函数()f x 的最大值为()f b .……………6分(2)当0a >时,令()0f x '=,有10x =,2112x a=-,①当12a =时,函数()f x 在(1,)-+∞上单调递增,显然符合题意.……………7分 ②当1102a ->即102a <<时,函数()f x 在(1,0)-和1(1,)2a -+∞上单调递增,在1(0,1)2a-上单调递减,()f x 在0x =处取得极大值,且(0)0f =, 要使对任意实数(1,2)b ∈,当(1,]x b ∈-时,函数()f x 的最大值为()f b , 只需(1)0f ≥,解得1ln 2a ≥-,又102a <<, 所以此时实数a 的取值范围是11ln 22a -≤<. ……………………………9分 ③当1102a -<即12a >时,函数()f x 在1(1,1)2a --和(0,)+∞上单调递增, 在1(1,0)2a-上单调递减,要存在实数(1,2)b ∈,使得当(1,]x b ∈-时, 函数()f x 的最大值为()f b ,需1(1)(1)2f f a-≤, 代入化简得1ln 2ln 2104a a++-≥,① 令11()ln 2ln 21()42g a a a a =++->,因为11()(1)04g a a a '=->恒成立,故恒有11()()ln 2022g a g >=->,所以12a >时,①式恒成立, 综上,实数a 的取值范围是[1ln 2,)-+∞. (12)分(22)解:(Ⅰ)∵EP 与⊙O 相切于点A ,∴EAD DCA ∠=∠. …………………2分 又EAD PCA ∠=∠,∴DCA PCA ∠=∠,∴AD AB =. …………………………5分(Ⅱ)∵四边形ABCD 内接于⊙O ,∴D PBA ∠=∠, (6)分又DCA PCA PAB ∠=∠=∠, ∴ADC ∆∽PBA ∆. ……………………8分∴DA DC BP BA =,即DA DC BP DA =,∴2DA DC BP =⋅. ………………………10分(23)解:(Ⅰ)1sin()62πρθ-=Q,11cos )22ρθθ∴-=, ………………………3分1122y x -=,即:10l x +=. …………………………………5分 (Ⅱ)解法一:由已知可得,曲线上的点的坐标为(22cos ,2sin )αα+,所以,曲线C 上的点到直线l 的距离4cos()37322d πα++==≤.……………10分解法二:曲线C 为以(2,0)为圆心,2为半径的圆.圆心到直线的距离为32, 所以,最大距离为37222+=.……………………………………………10分(24)解:(Ⅰ)不等式|2|1m x --≥可化为|2|1x m -≤-, …………………………………1分∴121m x m -≤-≤-,即31m x m -≤≤+, ……………………………………2分 ∵其解集为[0,4],∴3014m m -=⎧⎨+=⎩,3m =. ………………………………………5分(Ⅱ)由(Ⅰ)知3a b +=,(方法一:利用基本不等式)∵ 222()2a b a b ab +=++222222()()2()a b a b a b ≤+++=+, ∴ 2292a b +≥,∴当且仅当32a b ==时,22a b +取最小值为92.……………10分. (方法二:利用柯西不等式)∵ 222222()(11)(11)()9a b a b a b +⋅+≥⨯+⨯=+=,∴ 2292a b +≥,∴当且仅当32a b ==时,22a b +取最小值为92.……………10分(方法三:消元法求二次函数的最值)∵3a b +=,∴3b a =-, ∴222222399(3)2692()222a b a a a a a +=+-=-+=-+≥, ∴当且仅当32a b ==时,22a b +取最小值为92.………………………………10分。