2022-2023学年山东省青岛市青岛第九中学高二上学期期中数学试题一、单选题1.双曲线2214y x -=的渐近线方程是( )A .0x =B 0y ±=C .20x y ±=D .20x y ±=【答案】C【分析】根据双曲线的标准方程,即可直接求出其渐近线方程. 【详解】∵双曲线的标准方程为2214y x -=,∴双曲线的焦点在y 轴,2a =,1b =,且双曲线的渐近线方程为2ay x x b=±=±,即20x y ±=. 故选:C.2.若两个不同平面,αβ的法向量分别为()()1,2,1,3,6,3u v =-=--,则( ) A .//αβ B .αβ⊥ C .,αβ相交但不垂直 D .以上均不正确【答案】A【分析】根据法向量()()1,2,1,3,6,3u v =-=--,可得3v u =-,可得法向量v 和u 平行即可得解. 【详解】由3v u =-, 所以法向量v 和u 平行, 所以平面α和β平行, 故选:A.3.已知圆C 的圆心(2,3)-,一条直径的两个端点恰好在两坐标轴上,则这个圆的方程为 A .22460x y x y +-+= B .224680x y x y +-++= C .22460x y x y +--= D .224680x y x y +-+-=【答案】A【详解】设直径的两个端点分别A (a ,0)B (0,b ).圆心C 为点(2,﹣3), 由中点坐标公式得,a=4,b=﹣6,∴r=1AB 2= 则此圆的方程是(x ﹣2)2+(y+3)2=13,即x 2+y 2﹣4x+6y=0. 故选A .4.过点()4,2P 作直线l 分别与x 轴、y 轴的正半轴交于A 、B 两点,点O 为坐标原点,则OA OB +的最小值为( ) A.B.2+C.6+D .6【答案】C【解析】由题意可知直线l 的斜率存在,设直线l 的方程为()24y k x -=-,根据已知条件求出k 的取值范围,并求出A 、B 两点的坐标,再利用基本不等式可求得OA OB +的最小值.【详解】由于过点()4,2P 作直线l 分别与x 轴、y 轴的正半轴交于A 、B 两点,则直线l 的斜率存在, 设直线l 的方程为()24y k x -=-,即240kx y k -+-=, 在直线l 的方程中,令0y =,可得42k x k -=,即点42,0k A k -⎛⎫⎪⎝⎭; 令0x =,可得24y k =-,即点()0,24B k -. 由题意可得420240k k k -⎧>⎪⎨⎪->⎩,解得0k <,所以,()422246466k OA OB k k k k-+=+-=+-+≥+=+-当且仅当k =时,等号成立, 因此,OA OB +的最小值为6+故选:C.【点睛】易错点睛:利用基本不等式求最值时,要注意其必须满足的三个条件: (1)“一正二定三相等”“一正”就是各项必须为正数;(2)“二定”就是要求和的最小值,必须把构成和的二项之积转化成定值;要求积的最大值,则必须把构成积的因式的和转化成定值;(3)“三相等”是利用基本不等式求最值时,必须验证等号成立的条件,若不能取等号则这个定值就不是所求的最值,这也是最容易发生错误的地方.5.如图,在长方体1111ABCD A B C D -中,12AA AD ==,3AB =,点F 在线段11C D 上,且11D F =,则异面直线CD 与BF 所成角的余弦值为( )A .22B .33C .23D .24【答案】B【分析】构建空间直角坐标系,求DC ,BF 的坐标,应用空间向量夹角的坐标表示求CD 与BF 所成角的余弦值即可.【详解】如图,以D 为坐标原点,建立空间直角坐标系D xyz -,则()0,0,0D ,()0,3,0C ,()2,3,0B ,()0,1,2F ,∴()0,3,0DC =,()2,2,2BF =--. ∴63cos ,3323DC BF DC BF DC BF⋅-〈〉===-⨯,∴异面直线CD 与BF 所成角的余弦值为33.故选:B6.已知圆22()4x a y -+=截直线4y x =-所得的弦的长度为22a 等于 A .2 B .6 C .2或6D .22【答案】C【详解】∵圆()224x a y -+= 截直线4y x =- 所得的弦的长度为22,圆心(),0a 到直线4y x =-的距离 42a d -=,∴24 422a ⎛⎫-- ⎪⎝⎭2a = 或6a = .故选C .7.椭圆221164x y+=上的点到直线20x y+=的最大距离是()A.3 BC.D【答案】D【分析】设椭圆221164x y+=上的点P(4cosθ,2sinθ),由点到直线20x y+=的距离公式,计算可得答案.【详解】设椭圆221164x y+=上的点P(4cosθ,2sinθ)则点P到直线20x y+=的距离=maxd==D.【点睛】本题考查直线和椭圆的位置关系,解题时要认真审题,仔细求解.8.已知圆()()22:341C x y-+-=和两点(),0A m-,()(),00B m m>,若圆C上存在点P,使得90APB∠=︒,则m的最大值为A.7 B.6 C.5 D.4【答案】B【详解】由题意知,点P在以原点(0,0)为圆心,以m为半径的圆上,又因为点P在已知圆上,所以只要两圆有交点即可,所以15m-=,故选B.【解析】本小题主要考查两圆的位置关系,考查数形结合思想,考查分析问题与解决问题的能力.二、多选题9.如图,一个结晶体的形状为平行六面体1111ABCD A B C D-,其中,以顶点A为端点的三条棱长均为6,且它们彼此的夹角都是60︒,下列说法中不正确的是()A .16AC =B .1AC BD ⊥C .向量1B C 与1AA 的夹角是60︒D .1BD 与AC 6【答案】ACD【分析】根据题意,利用空间向量的线性运算和数量积运算,对选项中的命题分析,判断正误即可. 【详解】解:对于A 111:AC AB BC CC AB AD AA =++=++, ∴22221111222AC AB AD AA AB AD AD AA AD AA =+++⋅+⋅+⋅363636266cos60266cos60266cos60216=+++⨯⨯⨯︒+⨯⨯⨯︒+⨯⨯⨯︒=,所以1||21666AC A 错误;对于B :221111()()2AC BD AB AD AA AD AB AB AD AB AD AA AD AA AB ⋅=++⋅+=⋅+++⋅+⋅66cos603666cos603666cos6066cos600=⨯⨯︒++⨯⨯︒--⨯⨯︒-⨯⨯︒=,所以10AC DB ⋅=,即1AC DB ⊥,选项B 正确;对于C :向量1B C 与1BB 的夹角是18060120︒-︒=︒,所以向量1B C 与1AA 的夹角也是120︒,选项C 错误;对于D :11BD AD AA AB =+-,AC AB AD =+ 得()2211||BD AD AA AB =+-,1111||36363626626626662222BD ∴=+++⨯⨯⨯-⨯⨯⨯-⨯⨯⨯ 同理,可得||63AC =11(AC BD AD AA AB ⋅=+-)()18183636181836AB AD ⋅+=+-++-=,所以111cos 63||AC BD BD AC AC BD ⋅<⋅>===⋅D 错误.故选:ACD .10.已知椭圆22:143x y C +=的左、右焦点分别为12F F 、,P为椭圆C 上不同于左右顶点的任意一点,则下列说法正确的是( ) A .12PF F △的周长为8B .12PF F △C .12PF PF ⋅的取值范围为[23),D .12||||PF PF 的取值范围为(34],【答案】BCD【分析】计算周长得到6,A 错误,P S y =,B 正确,212124PF PF x ⋅=+,根据定义域得到范围,C正确,()21224PF PF t ⋅=--+,得到值域,得到答案. 【详解】根据题意:2a =,b =1c =, 12PF F △的周长为22426a c +=+=,A 错误; 12PF F △面积的为1212P P S F F y y =⋅=≤P 在上下顶点时等号成立,B 正确; 设(),P x y ,则()()2222212311,1,113244PF PF x y x y x y x x x ⋅=---=-+=-+-=+,()2,2x ∈-,故[)122,3PF PF ⋅∈,C 正确; 1224PF PF a +==,设1PF t =,()1,3t ∈,则()()22124424PF PF t t t t t ⋅=-=-+=--+,故12PF PF ⋅的取值范围为(34],,D 正确. 故选:BCD.11.如图,四边形ABCD 是边长为1的正方形,ED ⊥平面ABCD ,FB ⊥平面ABCD ,且1ED FB ==,G 为线段EC 上的动点,则下列结论中正确的是( )A .EC AF ⊥B .该几何体外接球的体积为3πC .若G 为EC 中点,则//GB 平面AEFD .22AG BG +的最小值为114【答案】ACD【分析】以D 为原点,DA 、DC 、DE 所在直线分别为x 轴、y 轴、z 轴,建立空间直角坐标系,分别求得D ,A ,B ,C ,F ,E 的坐标,由AF ,EC 的数量积可判断A 选项;该几何体外接球的球心为矩形BDEF 的对角线交点,即可求得半径,可判断B 选项;求得G 的坐标,求得平面AEF 的法向量,计算可判断C 选项;设()0,,1G t t -(01t ≤≤),由两点的距离公式,结合二次函数的最值求法,可判断D 选项.【详解】由题意以D 为原点,DA 、DC 、DE 所在直线分别为x 轴、y 轴、z 轴,建立如图所示空间直角坐标系,可得(0,0,0)D ,(1,0,0)A ,(1,1,0)B ,(0,1,0)C ,(1,1,1)F ,(0,0,1)E ,对于A 选项:有(0,1,1)EC =-,(0,1,1)AF =,由0110AF EC ⋅=+-=,可得EC AF ⊥即EC AF ⊥,所以A 选项正确;对于B 选项:由球的截面性质可知,球心在过正方形ABCD 的中心的垂面上,即为矩形BDEF 的对角线的交点,则该球的半径22222211311122R AB AD BF =++++即该几何体外接球的体积334π4π33V R ==⨯=⎝⎭B 选项错误; 对于C 选项:若G 为EC 中点,则110,,22G ⎛⎫⎪⎝⎭,即111,,22BG ⎛⎫=-- ⎪⎝⎭,(1,0,1)AE =-,(0,1,1)AF =,设平面AEF 的法向量为(,,)n x y z =,由00n AE x z n AF y z ⎧⋅=-+=⎪⎨⋅=+=⎪⎩,令1x =,可得(1,1,1)n =-,即111022BG n ⋅=-++=,可得BG n ⊥,又BG ⊄平面AEF ,则GB //平面AEF ,所以C 选项正确;对于D 选项:由三角形EDC 是等腰直角三角形,可设(0,,1)G t t -(01t ≤≤),则222222311465444AG BG t t t ⎛⎫+=+=-+=-+ ⎪⎝⎭,又01t ≤≤,则当3t 4=时,22AG BG +取得最小值114,所以D 选项正确.故选:ACD.12.卵形曲线也叫卵形线,是常见曲线的一种,分笛卡尔卵形线和卡西尼卵形线.卡西尼卵形线是平面内与两个定点(叫做焦点)距离之积等于常数的点的轨迹.设焦点12(0)(0)F c F c -,,,是平面内两个定点,212||||PF PF a ⋅=(a 是定长),特别地,当c a =时的卡西尼卵形线又称为伯努利双纽线,某同学通过类比椭圆与双曲线的研究方法,对伯努利双纽线进行了相关性质的探究,得到下列结论,其中正确的是( ) A .曲线过原点B .关于原点中心对称且关于坐标轴成轴对称C .方程为222222()2()x y a x yD .曲线上任意点00()P x y ,,0[]x a a ∈-,,0[]22a ay ∈-, 【答案】ABC【分析】根据212||||PF PF a ⋅=得到轨迹方程为222222()2()x y a x y 得到ABC 正确,验证知),0在曲线上,故D 错误,得到答案.【详解】设(),P x y ,c a =时,212||||PF PF a ⋅==,化简得到:222222()2()x y a x y ,故C 正确;曲线过原点,A 正确;关于原点中心对称且关于坐标轴成轴对称,B 正确;验证知),0在曲线上,故D 错误.故选:ABC.三、填空题13.直线1:330l mx y m +++=与直线2:220l x y -+=平行,则m 的值为____________. 【答案】32-## 1.5-【分析】利用直线的一般式方程确定两直线平行的条件即可求解. 【详解】因为直线1:330l mx y m +++=与直线2:220l x y -+=平行, 所以()()()×21?3=03?22+30m m ----≠⎧⎪⎨⎪⎩,解得32m =-,所以m 的值为32-. 故答案为:32-.14.记双曲线2222:1(0,0)x y C a b a b-=>>的离心率为e ,写出满足条件“直线2y x =与C 无公共点”的e 的一个值______________.【答案】2(满足1e <≤【分析】根据题干信息,只需双曲线渐近线by x a =±中02b a<≤即可求得满足要求的e 值. 【详解】解:2222:1(0,0)x y C a b a b -=>>,所以C 的渐近线方程为b y x a=±,结合渐近线的特点,只需02b a <≤,即224b a≤,可满足条件“直线2y x =与C 无公共点”所以==c e a又因为1e >,所以1e <≤故答案为:2(满足1e <≤15.如图,已知圆22:16,,O x y A B +=是圆O 上两个动点,点(2,0)P ,则矩形PACB 的顶点C 的轨迹方程是___________.【答案】2228x y +=【解析】设点(,)C x y ,连接,AB PC 交于M ,可写出M 的坐标,再在直角OMB △中,OM MB ⊥,利用勾股定理列方程可得x, y 的关系式,即顶点C 的轨迹方程. 【详解】设点(,)C x y ,如图连接,AB PC 交于M ,由矩形PACB 可知M 为PC 的中点,2,22x y M +⎛⎫⎪⎝⎭,PM MB = 连接,OB OM ,在直角OMB △中,OM MB ⊥,则22222OB OM BM OM MP =+=+即2222221622222x y x y +++⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=+-+ ⎪ ⎪⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭,整理得2228x y +=, 所以顶点C 的轨迹方程是2228x y += 故答案为:2228x y +=【点睛】关键点睛:本题考查求轨迹方程,解题的关键是求谁设谁,设点(,)C x y ,然后再利用图像的几何关系找到x, y 的关系式,即求得轨迹方程,考查学生的直观想象能力与运算求解能力,属于中档题.四、双空题16.已知点 ()1,2,3P 是空间直角坐标系 O xyz - 内一点, 则点 P 关于 x 轴的对称点 Q 的 坐标为 ________.若点 P 在平面 xOy 上的射影为 M , 则四面体 O PQM - 的体积为________. 【答案】 (1,-2,-3) 2【分析】由空间直角坐标系中的点的对称性质求解,利用棱锥的体积公式直接求解【详解】()1,2,3P 是空间直角坐标系 O xyz - 内一点, 则点 P 关于 x 轴的对称点 Q 的 坐标为(1,-2,-3),因为点 P 在平面 xOy 上的射影为 M ,所以(1,2,0)M , 所以四面体 O PQM - 的体积为112213232⨯⨯⨯⨯⨯=,故答案为:(1,-2,-3),2五、解答题17.已知斜率为1的直线l 与圆心为1(1,0)O 的圆相切于点P ,且点P 在y 轴上. (1)求圆1O 的方程;(2)若直线l '与直线l 平行,且圆1O 上恰有四个不同点到直线l '距离等于2,求直线l '纵截距的取值范围.【答案】(1)22(1)2x y -+=;(2)()2,0-.【解析】(1)由题意可知1O P l ⊥,从而可得101t -=--,求出1t =,再由1||r O P =.(2)设l ':y x b =+,由题意可得圆心到直线y x b =+的距离d . 【详解】解:(1)依题意,设点P 的坐标为(0,)t .1O P l ⊥,∴101t -=--,解得1t =,即点P 的坐标为(0,1),从而圆1O 的半径1||r O P ==故所求圆1O 的方程为22(1)2x y -+=. (2)因为//l l ',设l ':y x b =+,由圆1O 上恰有四个不同点到直线l '得圆心到直线y x b =+的距离d =<,解得20b -<<.即直线l '纵截距的取值范围为()2,0-.18.已知椭圆2222x y C 1a b +=:()0,0a b >>4.(1)求椭圆的标准方程;(2)已知过点P (2,1)作弦且弦被P 平分,则此弦所在的直线方程. 【答案】(1)221164x y += (2) 240x y +-= 【详解】试题分析:(1)根据椭圆的性质列方程组解出a ,b ,c 即可;(2)设直线斜率为k ,把直线方程代入椭圆方程,根据根与系数的关系和中点坐标公式列方程即可得出k 的值,从而求出直线方程. 试题解析:(1)c e a ==2b=4,所以a=4,b=2,c=221164x y += (2)设以点()2,1P 为中点的弦与椭圆交于()()1122,,,A x y B x y ,则12124,2x x y y +=+=,分别代入椭圆的方程,两式相减得()()()()1212121240x x x x y y y y +-++-=,所以()()1212480x x y y -+-=,所以121212y y k x x -==--,由直线的点斜式方程可知,所求直线方程为()1122y x -=--,即240x y +-=. 点睛:弦中点问题解法一般为设而不求,关键是求出弦AB 所在直线方程的斜率k,方法一利用点差法,列出有关弦AB 的中点及弦斜率之间关系求解;方法二是直接设出斜率k ,利用根与系数的关系及中点坐标公式求得直线方程.19.已知ABC 的顶点()2,8C -,直线AB 的方程为211y x =-+,AC 边上的高BH 所在直线的方程为320x y ++=.(1)求顶点A 和B 的坐标; (2)求ABC 外接圆的一般方程. 【答案】(1)()5,1A ,()7,3B - (2)2246120x y x y +-+-=【分析】(1)联立直线BH ,AB 的方程求出点B 的坐标,由AC BH ⊥求出直线AC 的斜率及方程,AC 的方程与直线AB 方程联立求出A 的坐标;(2)设圆的一般方程为220x y Dx Ey F ++++=,将A ,B ,C 三点坐标代入求出圆的一般方程求出,,D E F 的值即可求解.【详解】(1)由211320y x x y =-+⎧⎨++=⎩可得73x y =⎧⎨=-⎩,所以点B 的坐标为()7,3-,由320x y ++=可得1233y x =--,所以13BH k =-由AC BH ⊥,可得3AC k =,因为()2,8C -,所以直线AC 的方程为:()832y x +=-,即3140x y --=,由2113140y x x y =-+⎧⎨--=⎩可得51x y =⎧⎨=⎩,所以点A 的坐标为()5,1.(2)设ABC 的外接圆方程为220x y Dx Ey F ++++=,将()5,1A ,()7,3B -和()2,8C -三点的坐标分别代入圆的方程可得: 52607358028680D E F D E F D E F +++=⎧⎪-++=⎨⎪-++=⎩,解得:4612D E F =-⎧⎪=⎨⎪=-⎩,所以ABC 的外接圆的一般方程为2246120x y x y +-+-=. 20.在正四棱柱1111ABCD A B C D -中1,2,4,AB AA E ==在线段1CC 上.(1)若1A C ⊥平面BDE ,求CE 的长;(2)在(1)的条件下,求直线1D E 与平面BDE 所成角的正弦值. 【答案】(1)1;(2478. 【分析】(1)由已知可得1,,DA DC DD 两两垂直,建立空间直角坐标系D xyz -,利用已知条件写出点的坐标,设CE a =(04a <<),进而得到点E 的坐标,利用1A C ⊥平面DBE ,可得1440AC DE a ⋅=-=,即可得出a 的值,即可得出结果;(2)由(1)得()10,2,3D E =-,1AC 为平面DBE 的一个法向量,利用线面的所成角的向量求法求解即可. 【详解】解:(1)由已知可得1,,DA DC DD 两两垂直, 建立如图所示的空间直角坐标系D xyz -,可得()()()()0,0,0,2,0,0,2,2,0,0,2,0D A B C ,()()()()11110,0,4,2,0,4,2,2,4,0,2,4D A B C ,设CE a =(04a <<), 则()0,2,E a ,()()()10,2,,2,2,0,2,2,4DE a DB AC ===--, ∴1440AC DB ⋅=-+=, ∴1A C DB ⊥. 由1A C ⊥平面DBE , 得1440AC DE a ⋅=-=, 解得1a =, 即CE 的长为1.(2)由(1)得()10,2,3D E =-,1AC 为平面DBE 的一个法向量,∴11478cos ,1324D E AC ==⋅∴1D E 与平面DBE 所成角的正弦值为47839. 21.如图,直三棱柱111ABC A B C 的体积为4,1A BC 的面积为22.(1)求A 到平面1A BC 的距离;(2)设D 为1A C 的中点,1AA AB =,平面1A BC ⊥平面11ABB A ,求二面角A BD C --的正弦值. 【答案】23【分析】(1)由等体积法运算即可得解;(2)由面面垂直的性质及判定可得BC ⊥平面11ABB A ,建立空间直角坐标系,利用空间向量法即可得解.【详解】(1)在直三棱柱111ABC A B C 中,设点A 到平面1A BC 的距离为h ,则111111112211433333A A BC A A ABC A ABC AB BC C C B V Sh h V S A A V ---=⋅===⋅==, 解得2h =所以点A 到平面1A BC 2;(2)取1A B 的中点E ,连接AE ,如图,因为1AA AB =,所以1AE A B ⊥, 又平面1A BC ⊥平面11ABB A ,平面1A BC ⋂平面111ABB A A B =, 且AE ⊂平面11ABB A ,所以⊥AE 平面1A BC , 在直三棱柱111ABC A B C 中,1BB ⊥平面ABC ,由BC ⊂平面1A BC ,BC ⊂平面ABC 可得AE BC ⊥,1BB BC ⊥,又1,AE BB ⊂平面11ABB A 且相交,所以BC ⊥平面11ABB A ,所以1,,BC BA BB 两两垂直,以B 为原点,建立空间直角坐标系,如图,由(1)得2AE =12AA AB ==,122A B =2BC =, 则()()()()10,2,0,0,2,2,0,0,0,2,0,0A A B C ,所以1A C 的中点()1,1,1D , 则()1,1,1BD =,()()0,2,0,2,0,0BA BC ==,设平面ABD 的一个法向量(),,m x y z =,则020m BD x y z m BA y ⎧⋅=++=⎨⋅==⎩,可取()1,0,1m =-,设平面BDC 的一个法向量(),,n a b c =,则020n BD a b c n BC a ⎧⋅=++=⎨⋅==⎩, 可取()0,1,1n =-, 则11cos ,222m n m n m n⋅===⨯⋅, 所以二面角A BD C --21312⎛⎫- ⎪⎝⎭22.已知椭圆2222:1(0)x y C a b a b+=>>的左、右焦点分别为12,F F ,过2F 的直线l 与椭圆C 交于,A B 两点,点P 为椭圆C 的下顶点,22PF OP ,当l x ⊥轴时,AOB 的面积为2(1)求椭圆C 的标准方程;(2)当直线l 不过坐标原点时,求11F A F B ⋅的取值范围. 【答案】(1)22184x y +=;(2)(]4,14-. 【分析】(1)由已知建立关于,,a b c 的方程组,解之可求得椭圆C 的标准方程.(2)由(1)知1(2,0)F -,设11(,)A x y ,22(,)B x y ,由直线l 不过坐标原点,所以设直线l 的方程为2x my =+,与椭圆的方程联立得()222440m y my ++-=,得出根与系数的关系式,表示11F A F B ⋅,代入可求得11F A F B ⋅的取值范围.【详解】(1)因为2POF为直角三角形,所以22222)b c PF +==,则b c =,又22122AOBb b cSc a a=⨯⨯==2b c =, 又222a b c =+,所以34b b ==,则24b =,222448a b c =+=+=,故椭圆C 的标准方程为22184x y +=(2)由(1)知1(2,0)F -,设11(,)A x y ,22(,)B x y , 则()1112,F A x y =+,()1222,F B x y =+,又直线l 不过坐标原点,所以设直线l 的方程为2x my =+,则222184x my x y =+⎧⎪⎨+=⎪⎩,消去x 得()222440m y my ++-=,所以12242my y m -+=+,12242y y m -=+, 则111212(2)(2)F A F B x x y y ⋅=+++1212(4)(4)my my y y =+++ 21212(1)4()16m y y m y y =++++()22244141622m m m m m --=++⋅+++23642m =-++, 因为222m +≥,所以2360182m <≤+,所以23644142m -<-+≤+, 所以11F A F B ⋅(]4,14∈-,即11F A F B ⋅的取值范围是(]4,14-.【点睛】方法点睛:(1)解答直线与椭圆的题目时,时常把两个曲线的方程联立,消去x (或y )建立一元二次方程,然后借助根与系数的关系,并结合题设条件建立有关参变量的等量关系;(2)涉及到直线方程的设法时,务必考虑全面,不要忽略直线斜率为0或不存在等特殊情形.有时若直线过x 轴上的一点,可将直线设成横截式.。