2020年1月江苏省启东中学高2021届高2018级高二第一学期期末考试数学试题及参考答案
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江苏省启东中学2019~2020学年度度第一学期期终考试高中二年级数学考试时间:120 分钟;试题分值:150 分一、单选题(本题共8小题,每小题5分,共40分)1.圆O 1:2220x y x +-=与圆O 2:2240x y y ++=的位置关系是( ) A.外离 B.外切 C.相交 D.内切 2.“4m =”是“m 为2与8的等比中项”的( ) A.充分不必要条件 B.必要不充分条件 C.充要条件D.既不充分也不必要条件3.下列命题中,不正确的是( ) A.若a b >,c d >,则a d b c ->- B.若22a x a y >,则x y > C.若a b >,则11a b a >- D.若110a b<<,则2ab b < 4.在等差数列{}n a 中,首项10a >,公差0d ≠,前n 项和为()*n S n N ∈,且满足315S S =,则n S 的最大项为( )A.7SB.8SC.9SD.10S5.若两个正实数x ,y 满足,且不等式x +y4<m 2-3m 有解,则实数m 的取值范围是( ) A.(-1,4) B.(-∞,-1)∪(4,+∞) C.(-4,1) D.(-∞,0]∪[3,+∞)6.在三棱锥P -ABC 中,PA ⊥平面ABC ,∠BAC =90°,D ,E ,F 分别是棱AB ,BC ,CP 的中点,AB =AC =1,PA =2,则直线PA 与平面DEF 所成角的正弦值为( )A.51B.552 C.55 D.52 7.双曲线22221(0,0)x y a b a b-=>>的一个焦点F 与抛物线24y x =的焦点重合,若这两曲线的一个交点P 满足PF x ⊥轴,则a =( )A.21-B.21+C.12D.222-8.已知F 是椭圆22x C y 12+=:的左焦点,P 为椭圆C 上任意一点,点()Q 4,3,则PQ PF+的最大值为( ) A.52B.32C.34D.42二、多选题(本题共4小题,每小题5分,共20分) 9.在下列函数中,最小值是2的函数有( ) A.()221f x x x =+B.()1cos 0cos 2f x x x x π⎛⎫=+<< ⎪⎝⎭C.()223f x x =+D.()4323xx f x =+- 10.下面命题正确的是( )A.“1a >”是“11a<”的充分不必要条件 B.命题“任意∈x R ,则210++<x x ”的否定是“ 存在∈x R ,则210++≥x x ”. C.设,x y R ∈,则“2x ≥且2y ≥”是“224x y +≥”的必要而不充分条件 D.设,a b ∈R ,则“0a ≠”是“0ab ≠”的必要不充分条件11.如图,在棱长均相等的四棱锥P ABCD -中,O 为底面正方形的中心,M ,N 分别为侧棱PA ,PB 的中点,有下列结论正确的有( )A.PD ∥平面OMNB.平面PCD ∥平面OMNC.直线PD 与直线MN 所成角的大小为90oD.ON PB ⊥12.将2n 个数排成n 行n 列的一个数阵,如下图:111213212223231323331312n n n n n n n na a a a a a a a a a a a a a a a ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 该数阵第一列的n 个数从上到下构成以m 为公差的等差数列,每一行的n 个数从左到右构成以m 为公比的等比数列(其中0m >).已知112a =,13611a a =+,记这2n 个数的和为S . 下列结论正确的有( )A.3m =B.767173a =⨯C.1(31)3j ij a i -=-⨯D.()1(31)314n S n n =+- 三、填空题(本题共4小题,每小题5分,共20分)13.命题“∃x 0∈R, 200410-+<x ax ”为假命题,则实数a 的取值范围是________.14.点P((x -2)2+(y -2)2=│3x ―4y ―6│10,则点P 的轨迹为_____________ 离心率为________.15.设双曲线22221x y a b-=()0,0a b >>的左右焦点分别为12,F F ,过1F 的直线分别交双曲线左右两支于点M ,N .若以MN 为直径的圆经过点2F 且22MF NF =,则双曲线的离心率为________ 16.,使得四、解答题(本题共6小题,共70分)17.(本小题满分10分)已知集合{}13A x x =-≤≤,集合{}()(1)0B x x a x a =---<,a R ∈.(1)若“1B ∈”是真命题,求实数a 取值范围;(2)若“x A ∈”是“x B ∈”的必要不充分条件,求实数a 的取值范围.18.(本小题满分12分)已知椭圆2222:1(0)x y C a b a b+=>>的长轴长为8,短轴长为4.(1)求椭圆方程;(2)过(2,1)P 作弦且弦被P 平分,求此弦所在的直线方程及弦长.19.(本小题满分12分)某企业用180万元购买一套新设备,该套设备预计平均每年能给企业带来100万元的收入,为了维护设备的正常运行,第一年需要各种维护费用10万元,且从第二年开始,每年比上一年所需的维护费用要增加10万元(1)求该设备给企业带来的总利润y (万元)与使用年数()*x x ∈N的函数关系;(2)试计算这套设备使用多少年,可使年平均利润最大?年平均利润最大为多少万元?20.(本小题满分12分)如图,长方体ABCD –A 1B 1C 1D 1的底面ABCD 是正方形,点E 在棱AA 1上,BE ⊥EC 1.(1)证明:BE ⊥平面EB 1C 1;(2)若AE =A 1E ,求二面角B –EC –C 1的正弦值.21.(本小题满分12分)设数列{}n a 、{}n b 都有无穷项,{}n a 的前n 项和为n S =)53(212n n +, {}n b 是等比数列, 3b =4且6b =32.(1)求{}n a 和{}n b 的通项公式; (2)记n c =nnb a ,求数列{}nc 的前n 项和为n T ,22.(本小题满分12分)在平面直角坐标系xOy 中,椭圆2222:1(0)x y C a b a b+=>>的离心率为E2直线y x =被椭圆C 截得的线段长为5. (1)求椭圆C 的方程;(2)过原点的直线与椭圆C 交于B A ,两点(B A ,不是椭圆C 的顶点).点D 在椭圆C 上,且AB AD ⊥,直线BD 与x 轴、y 轴分别交于N M ,两点.(ⅰ)设直线AM BD ,的斜率分别为12,k k ,证明存在常数λ使得12k k λ=,并求出λ的值; (ⅱ)求OMN ∆面积的最大值.CACCB,CAA,AD ABD ABD ACD[]4,4- 椭圆 1217.(1)若“1B ∈”是真命题,则()10a a --<,得01a <<. (2)()(){}10B x x a x a =---<{}1x a x a =<<+, 若“x A ∈”是“x B ∈”的必要不充分条件, 则B 是A 的真子集, 即113a a ≥-⎧⎨+≤⎩,即12a a ≥-⎧⎨≤⎩,得-12a ≤≤,即实数a 的取值范围是[]1,2-.18.(1)由椭圆2222:1(0)x y C a b a b+=>>长轴长为8,短轴长为4,得28,24a b ==,所以4,2a b ==,所以椭圆方程为221164x y +=.(2)设以点(2,1)P 为中点的弦与椭圆交于1122(,),(,)A x y B x y ,则12124,2x x y y +=+=.1122(,),(,)A x y B x y Q 在椭圆上,所以22111164x y +=,22221164x y +=,两式相减可得12121212()()4()()0x x x x y y y y +-++-=, 所以AB 的斜率为212112y y k x x -==--,∴点(2,1)P 为中点的弦所在直线方程为240x y +-=.由221164240x y x y ⎧+=⎪⎨⎪+-=⎩,得240x x -=,所以02x y =⎧⎨=⎩或40x y =⎧⎨=⎩,所以||AB ==.19.解:(1)由题意知,x 年总收入为100x 万元x 年维护总费用为10(123)5(1)x x x ++++=+L 万元.∴总利润1005(1)180y x x x =-+-,*x ∈N 即()251936y x x =--+,*x ∈N (2)年平均利润为36595y x x x ⎛⎫=-++ ⎪⎝⎭ ∵0x >,∴3636212x x x x+≥⋅= 当且仅当36x x=,即6x =时取“=” ∴35yx≤ 答:这套设备使用6年,可使年平均利润最大,最大利润为35万元.20.解:(1)由已知得,11B C ⊥平面11ABB A ,BE ⊂平面11ABB A ,故11B C ⊥BE .又1BE EC ⊥,所以BE ⊥平面11EB C .(2)由(1)知190BEB ∠=︒.由题设知Rt ABE △≌11Rt A B E △,所以45AEB ∠=︒,故AE AB =,12AA AB =.以D 为坐标原点,DA u u u r的方向为x 轴正方向,||DA uuu r 为单位长,建立如图所示的空间直角坐标系D –xyz ,则C (0,1,0),B (1,1,0),1C (0,1,2),E (1,0,1),(1,0,0)CB =u u u r ,(1,1,1)CE =-u u u r,1(0,0,2)CC =u u u u r .设平面EBC 的法向量为n =(x ,y ,x ),则0,0,CB CE ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩u u u r u u ur n n 即0,0,x x y z =⎧⎨-+=⎩所以可取n =(0,1,1)--.设平面1ECC 的法向量为m =(x ,y ,z ),则10,0,CC CE ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩u u u u r u u ur m m 即20,0.z x y z =⎧⎨-+=⎩ 所以可取m =(1,1,0).于是1cos ,||||2⋅<>==-n m n m n m .所以,二面角1B EC C --21.解.(1)1a =1S =4; 当≥n 2时,1--=n n n S S a =)53(212n n +)]1(5)1(3[212-+--n n =]5)12(3[21+-n =3n +1,且1a =4亦满足此关系,故{}n a 的通项为n a =3n +1(*N n ∈).设{}n b 的公比为q ,则3q =36b b =8,故q =2,从而33-⋅=n n q b b =12-n (*N n ∈). (2)由定义,n c =n n b a =1213-+n n , 而 n T =++++Λ41027142223--n n +1213-+n n , 2n T =8++++Λ413210172213-+n n 两式相减,有n T =8+3(1+++Λ4121221-n )1213-+-n n =8+3(2221--n )1213-+-n n22.(I)由题意知2a =,可得224a b =. 椭圆C 的方程可化简为2224x y a +=.将y x =代入可得x =±=,可得2a =. 因此1b =,所以椭圆C 的方程为2214x y +=. (Ⅱ)(ⅰ)设111122(,)(0),(,)A x y x y D x y ≠,则11(,)B x y --, 因为直线AB 的斜率11AB y k x =, 又AB AD ⊥,所以直线AD 的斜率11x k y =-, 设直线AD 的方程为y kx m =+, 由题意知0,0k m ≠≠,由2214y kx m x y =+⎧⎪⎨+=⎪⎩,可得222(14)8440k x mkx m +++-=. 所以122814mkx x k+=-+, 因此121222()214my y k x x m k +=++=+,由题意知,12x x ≠,所以1211121144y y y k x x k x +==-=+,所以直线BD 的方程为1111()4y y y x x x +=+,令0y =,得13x x =,即1(3,0)M x .可得1212y k x =-. 所以1212k k =-,即12λ=-.因此存在常数12λ=-使得结论成立. (ⅱ)直线BD 的方程1111()4y y y x x x +=+, 令0x =,得134y y =-,即13(0,)4N y -, 由(ⅰ)知1(3,0)M x , 可得OMN ∆的面积11111393||||||||248S x y x y =⨯⨯=,因为221111||||14x x y y ≤+=,当且仅当11||||22x y ==时等号成立,此时S 取得最大值98,所以OMN ∆的面积的最大值为98.。