【全国百强校】河北省衡水中学2018届高三9月大联考理数试题
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衡水金卷2018届全国高三大联考理数第Ⅰ卷(共60分)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.已知集合{}2|540M x x x =-+≤,{}|24x N x =>,则( ) A .{}|24M N x x =<< B .M N R =C .{}|24MN x x =<≤D .{}|2MN x x =>2.记复数z 的虚部为Im()z ,已知复数5221iz i i =--(i 为虚数单位),则Im()z 为( ) A .2B .3-C .3i -D .33.已知曲线32()3f x x =在点(1,(1))f 处的切线的倾斜角为α,则222sin cos 2sin cos cos ααααα-+=( ) A .12B .2C .35D .38-4.2017年8月1日是中国人民解放军建军90周年,中国人民银行为此发行了以此为主题的金银纪念币.如图所示是一枚8克圆形金质纪念币,直径22mm ,面额100元.为了测算图中军旗部分的面积,现用1粒芝麻向硬币内投掷100次,其中恰有30次落在军旗内,据此可估计军旗的面积大约是( )A .27265mm πB .236310mm πC .23635mm πD .236320mm π5.已知双曲线C :22221x y a b-=(0a >,0b >)的渐近线经过圆E :22240x y x y +-+=的圆心,则双曲线C 的离心率为( ) A .5B .52C .2D .26.已知数列{}n a 为等比数列,且2234764a a a a =-=-,则46tan()3a a π⋅=( )A .3-B .3C .3±D .33-7.执行如图的程序框图,若输出的S 的值为10-,则①中应填( )A .19?n <B .18?n ≥C .19?n ≥D .20?n ≥8.已知函数()f x 为R 内的奇函数,且当0x ≥时,()1cos xf x e m x =-+-,记2(2)a f =--,(1)b f =--,3(3)c f =,则a ,b ,c 间的大小关系是( )A .b a c <<B .a c b <<C .c b a <<D .c a b <<9.已知一几何体的三视图如图所示,俯视图是一个等腰直角三角形和半圆,则该几何体的体积为( )A .23π+ B .12π+ C .26π+D .23π+10.已知函数()2sin()f x x ωϕ=+(0ω>,,2πϕπ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦)的部分图像如图所示,其中5||2MN =.记命题p :5()2sin()36f x x ππ=+,命题q :将()f x 的图象向右平移6π个单位,得到函数22sin()33y x ππ=+的图象,则以下判断正确的是( )A .p q ∧为真B .p q ∨为假C .()p q ⌝∨为真D .()p q ∧⌝为真11.抛物线有如下光学性质:过焦点的光线经抛物线反射后得到的光线平行于抛物线的对称轴;反之,平行于抛物线的对称轴的入射光线经抛物线反射后必过抛物线的焦点.已知抛物线24y x =的焦点为F ,一条平行于x 轴的光线从点(3,1)M 射出,经过抛物线上的点A 反射后,再经抛物线上的另一点B 射出,则ABM ∆的周长为( )A .712612+ B .926+ C .910+D .832612+ 12.已知数列{}n a 与{}n b 的前n 项和分别为n S ,n T ,且0n a >,263n n n S a a =+,*n N ∈,12(21)(21)nn n a n a a b +=--,若*n N ∀∈,n k T >恒成立,则k 的最小值是( ) A .17B .149C .49D .8441第Ⅱ卷(共90分)二、填空题(每题5分,满分20分,将答案填在答题纸上)13.已知在ABC ∆中,||||BC AB CB =-,(1,2)AB =,若边AB 的中点D 的坐标为(3,1),点C 的坐标为(,2)t ,则t = .14.已知1()2nx x-(*n N ∈)的展开式中所有项的二项式系数之和、系数之和分别为p 、q ,则64p q +的最小值为 .15.已知x ,y 满足3,,60,x y t x y π+≤⎧⎪⎪≥⎨⎪≥⎪⎩其中2t π>,若sin()x y +的最大值与最小值分别为1,12,则实数t 的取值范围为 .16.在《九章算术》中,将四个面都为直角三角形的三棱锥称之为鳖臑.已知在鳖臑M ABC -中MA ⊥平面ABC ,2MA AB BC ===,则该鳖臑的外接球与内切球的表面积之和为 .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.已知函数21()cos 3sin()cos()2f x x x x ππ=+-+-,x R ∈. (1)求函数()f x 的最小正周期及其图象的对称轴方程;(2)在锐角ABC ∆中,内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,已知()1f A =-,3a =,sin sin b C a A =,求ABC ∆的面积.18.如图,在四棱锥E ABCD -中,底面ABCD 为直角梯形,其中//CD AB ,BC AB ⊥,侧面ABE ⊥平面ABCD ,且222AB AE BE BC CD =====,动点F 在棱AE 上,且EF FA λ=.(1)试探究λ的值,使//CE 平面BDF ,并给予证明; (2)当1λ=时,求直线CE 与平面BDF 所成的角的正弦值.19.如今我们的互联网生活日益丰富,除了可以很方便地网购,网上叫外卖也开始成为不少人日常生活中不可或缺的一部分.为了解网络外卖在A 市的普及情况,A 市某调查机构借助网络进行了关于网络外卖的问卷调查,并从参与调查的网民中抽取了200人进行抽样分析,得到表格:(单位:人)经常使用网络外卖 偶尔或不用网络外卖合计 男性 50 50 100 女性 60 40 100 合计11090200(1)根据表中数据,能否在犯错误的概率不超过0.15的前提下认为A 市使用网络外卖的情况与性别有关? (2)①现从所抽取的女网民中利用分层抽样的方法再抽取5人,再从这5人中随机选出3人赠送外卖优惠券,求选出的3人中至少有2人经常使用网络外卖的概率;②将频率视为概率,从A 市所有参与调查的网民中随机抽取10人赠送礼品,记其中经常使用网络外卖的人数为X ,求X 的数学期望和方差.参考公式:22()()()()()n ad bc K a b c d a c b d -=++++,其中n a b c d =+++.参考数据:20()P K k ≥0.15 0.10 0.05 0.025 0.010 0k2.0722.7063.8415.0246.63520.已知椭圆C :22221(0)x y a b a b +=>>的左、右焦点分别为1F ,2F ,其离心率为12,短轴长为23.(1)求椭圆C 的标准方程;(2)过点1F 的直线1l 与椭圆C 交于M ,N 两点,过点2F 的直线与椭圆C 交于P ,Q 两点,且12//l l ,证明:四边形MNPQ 不可能是菱形.21.已知函数()(1)xf x e a x b =-+-(a ,b R ∈),其中e 为自然对数的底数.(1)讨论函数()f x 的单调性及极值;(2)若不等式()0f x ≥在x R ∈内恒成立,求证:(1)324b a +<. 请考生在22、23两题中任选一题作答,如果多做,则按所做的第一题记分.22.选修4-4:坐标系与参数方程在平面直角坐标系中xOy 中,已知曲线C 的参数方程为cos ,sin x t y αα=⎧⎨=⎩(0t >,α为参数),以坐标原点O为极点,x 轴的正半轴为极轴,取相同的长度单位建立极坐标系,直线l 的极坐标方程为2sin()34πρθ+=.(1)当1t =时,求曲线C 上的点到直线l 的距离的最大值; (2)若曲线C 上的所有点都在直线l 的下方,求实数t 的取值范围. 23.选修4-5:不等式选讲已知函数()|21||1|f x x x =-++. (1)解不等式()3f x ≤;(2)记函数()()|1|g x f x x =++的值域为M ,若t M ∈,证明:2313t t t+≥+.衡水金卷2018届全国高三大联考理数答案一、选择题1-5:CBCBA 6-10: ACDAD 11、12:BB二、填空题13.1 14.16 15.57,66ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦16.2482ππ-三、解答题17.解:(1)原式可化为21()cos 3sin cos 2f x x x x =--1cos 231sin 2222x x +=--sin(2)6x π=-sin(2)6x π=--,故其最小正周期22T ππ==, 令262x k πππ-=+(k Z ∈),解得23k x ππ=+(k Z ∈), 即函数()f x 图象的对称轴方程为23k x ππ=+(k Z ∈). (2)由(1)知()sin(2)6f x x π=--, 因为02A π<<,所以52666A πππ-<-<, 又()sin(2)6f A A π=--1=-,故262A ππ-=,解得3A π=.由正弦定理及sin sin b C a A =,得29bc a ==, 故193sin 24ABC S bc A ∆==. 18.解:(1)当12λ=时,//CE 平面BDF . 证明如下:连接AC 交BD 于点G ,连接GF . ∵//CD AB ,2AB CD =, ∴12CG CD GA AB ==. ∵12EF FA =,∴12EF CG FA GA ==. ∴//GF CE .又∵CE ⊄平面BDF ,GF ⊂平面BDF , ∴//CE 平面BDF .(2)取AB 的中点O ,连接EO ,则EO ⊥AB .∵平面ABE ⊥平面ABCD ,平面ABE 平面ABCD AB =,且EO AB ⊥,∴EO ⊥平面ABCD .∵//BO CD ,且1BO CD ==,∴四边形BODC 为平行四边形,∴//BC DO . 又∵BC AB ⊥,∴AB OD ⊥.由OA ,OD ,OE 两两垂直,建立如图所示的空间直角坐标系O xyz -. 则(0,0,0)O ,(0,1,0)A ,(0,1,0)B -,(1,0,0)D ,(1,1,0)C -,(0,0,3)E . 当1λ=时,有EF FA =,∴可得13(0,,)22F . ∴(1,1,0)BD =,(1,1,3)CE =-,33(0,,)22BF =. 设平面BDF 的一个法向量为(,,)n x y z =,则有0,0,n BD n BF ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩即0,330,22x y y z +=⎧⎪⎨+=⎪⎩ 令3z =,得1y =-,1x =,即(1,1,3)n =-.设CE 与平面BDF 所成的角为θ, 则|113|1sin |cos ,|555CE n θ--+=<>==⨯, ∴当1λ=时,直线CE 与平面BDF 所成的角的正弦值为51. 19.解:(1)由列联表可知2K 的观测值22()200(50405060) 2.020 2.072()()()()11090100100n ad bc k a b c d a c b d -⨯-⨯==≈<++++⨯⨯⨯,所以不能在犯错误的概率不超过0.15的前提下认为A 市使用网络外卖情况与性别有关. (2)①依题意,可知所抽取的5名女网民中,经常使用网络外卖的有6053100⨯=(人), 偶尔或不用网络外卖的有4052100⨯=(人). 则选出的3人中至少有2人经常使用网络外卖的概率为2133233355710C C C P C C =+=. ②由22⨯列联表,可知抽到经常使用网络外卖的网民的概率为1101120020=,将频率视为概率,即从A 市市民中任意抽取1人,恰好抽到经常使用网络外卖的市民的概率为1120. 由题意得11~(10,)20X B ,∴1111()10202E X =⨯=;11999()10202040D X =⨯⨯=. 20.解:(1)由已知,得12c a =,3b =, 又222c a b =-,故解得24a =,23b =,所以椭圆C 的标准方程为22143x y +=. (2)由(1),知1(1,0)F -,如图,易知直线MN 不能平行于x 轴, 所以令直线MN 的方程为1x my =-, 设11(,)M x y ,22(,)N x y ,联立方程2234120,1,x y x my ⎧+-=⎨=-⎩得22(34)690m y my +--=,所以122634m y y m +=+,122934y y m -=+. 此时221212||(1)()4MN m y y y y ⎡⎤=++-⎣⎦.同理,令直线PQ 的方程为1x my =+,设33(,)P x y ,44(,)Q x y , 此时342634m y y m -+=+,342934y y m -=+, 此时223434||(1)()4PQ m y y y y ⎡⎤=++-⎣⎦.故||||MN PQ =,所以四边形MNPQ 是平行四边形.若MNPQ 是菱形,则OM ON ⊥,即0OM ON ⋅=,于是有12120x x y y +=.又1212(1)(1)x x my my =--21212()1m y y m y y =-++,所以有21212(1)()10m y y m y y +-++=,整理得22125034m m --=+,即21250m +=, 上述关于m 的方程显然没有实数解, 故四边形MNPQ 不可能是菱形.21.解:(1)由题意'()(1)xf x e a =-+.当10a +≤,即1a ≤-时,'()0f x >,()f x 在R 内单调递增,没有极值. 当10a +>,即1a >-时, 令'()0f x =,得ln(1)x a =+,当ln(1)x a <+时,'()0f x <,()f x 单调递减; 当ln(1)x a >+时,'()0f x >,()f x 单调递增,故当ln(1)x a =+,()f x 取得极小值(ln(1))f a +1(1)ln(1)a b a a =+--++,无极大值. 综上所述,当1a ≤-时,()f x 在R 内单调递增,没有极值;当1a >-时,()f x 在区间(,ln(1))a -∞+内单调递减,在区间(ln(1),)a ++∞内单调递增,()f x 的极小值为1(1)ln(1)a b a a +--++,无极大值.(2)由(1),知当1a ≤-时,()f x 在R 内单调递增, 当1a =-时,(1)3024b a +=<成立, 当1a <-时,令c 为1-和11ba-+中较小的数, 所以1c ≤-,且11bc a-≤+. 则1ce e -≤,(1)(1)a c b -+≤--+,所以1()(1)(1)0cf c e a c b e b b -=-+-≤---<,与()0f x ≥恒成立矛盾,应舍去. 当1a >-时,min ()(ln(1))1(1)ln(1)0f x f a a b a a =+=+--++≥, 即1(1)ln(1)a a a b +-++≥,所以22(1)(1)(1)ln(1)a b a a a +≤+-++.令22()ln (0)g x x x x x =->,则'()(12ln )g x x x =-. 令'()0g x >,得0x e <<;令'()0g x <,得x e >,故()g x 在区间(0,)e 内单调递增,在区间(,)e +∞内单调递减, 故max ()()ln 2e g x g e e e e ==-=, 即当1a e +=,即1a e =-时,max ()2eg x =.所以22(1)(1)(1)ln(1)2e a b a a a +≤+-++≤, 所以(1)24b a e+≤. 而3e <,所以(1)324b a +<. 22.解:(1)易知曲线C :221x y +=,直线l 的直角坐标方程为30x y +-=. 所以圆心到直线l 的距离33222d ==, ∴max 3212d =+. (2)∵曲线C 上的所有点均在直线l 的下方, ∴a R ∀∈,有cos sin 30t αα+-<恒成立, ∴213t +<.又0t >,∴解得022t <<, ∴实数t 的取值范围为(0,22).23.解:(1)依题意,得3,1,1()2,1,213,,2x x f x x x x x ⎧⎪-≤-⎪⎪=--<<⎨⎪⎪≥⎪⎩于是得()3f x ≤1,33,x x ≤-⎧⇔⎨-≤⎩或11,223,x x ⎧-<<⎪⎨⎪-≤⎩或1,233,x x ⎧≥⎪⎨⎪≤⎩解得11x -≤≤. 即不等式()3f x ≤的解集为{}|11x x -≤≤.(2)()()|1||21||22||2122|3g x f x x x x x x =++=-++≥---=,当且仅当(21)(22)0x x -+≤时,取等号, ∴[3,)M =+∞. 原不等式等价于2331t t t -+≥, ∵[3,)t ∈+∞,∴230t t -≥,∴2311t t -+≥. 又∵31t ≤,∴2331t t t-+≥, ∴2313t t t +≥+.。