2009年高考理数新课标全国卷

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本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分.其中第Ⅱ卷第22~24题为选考题,其他题为必考题.考生作答时,将答案答在答题卡上,在本试卷上答题无效.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回. 参考公式:样本数据x 1,x 2,…,x n 的标准差])()()[(122221x x x x x x ns n -++-+-=其中x 为样本平均数 柱体体积公式V =Sh其中S 为底面面积,h 为高 锥体体积公式Sh V 31=其中S 为底面面积,h 为高球的表面积、体积公式S =4πR 2,334R V π= 其中R 为球的半径第Ⅰ卷一、选择题:本大题共12小题,每小题5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A ={1,3,5,7,9},B ={0,3,6,9,12},则A∩B 等于( )A.{1,5,7}B.{3,5,7}C.{1,3,9}D.{1,2,3} 2.复数iii i 32233223+---+等于 ……( ) A.0 B.2 C.-2i D.2i3.对变量x,y 有观测数据(x i ,y i )(i =1,2,…,10),得散点图1;对变量u,v 有观测数据(u i ,v i )(i =1,2,…,10),得散点图2.由这两个散点图可以判断( )图1 图2A.变量x 与y 正相关,u 与v 正相关B.变量x 与y 正相关,u 与v 负相关C.变量x 与y 负相关,u 与v 正相关D.变量x 与y 负相关,u 与v 负相关4.双曲线112422=-y x 的焦点到渐近线的距离为( ) A.32 B.2 C.3 D.1 5.有四个关于三角函数的命题: p 1:∃x ∈R,212cos 2sin22=+x x p 2:∃x,y ∈R,sin(x -y)=sinx -sinyp 3:∀x ∈[0,π],x xsin 22cos 1=- p 4:sinx =cosy 2π=+⇒y x其中的假命题是( )A.p 1,p 4B.p 2,p 4C.p 1,p 3D.p 2,p 36.设x,y 满足⎪⎩⎪⎨⎧≤--≥-≥+,22,1,42y x y x y x 则z =x+y( )A.有最小值2,最大值3B.有最小值2,无最大值C.有最大值3,无最小值D.既无最小值,也无最大值7.等比数列{a n }的前n 项和为S n ,且4a 1,2a 2,a 3成等差数列.若a 1=1,则S 4等于( ) A.7 B.8 C.15 D.168.如图,正方体ABCD —A 1B 1C 1D 1的棱长为1,线段B 1D 1上有两个动点E ,F ,且22=EF ,则下列结论中错误的是( )A.AC ⊥BEB.EF ∥平面ABCDC.三棱锥A —BEF 的体积为定值D.异面直线AE ,BF 所成的角为定值9.已知点O ,N ,P 在△ABC 所在平面内,且||||||OC OB OA ==,0||||||=++NC NB NA ,||||||||||||PA PC PC PB PB PA ∙=∙=∙,则点O,N,P 依次是△ABC的( )A.重心、外心、垂心B.重心、外心、内心C.外心、重心、垂心D.外心、重心、内心(注:三角形的三条高线交于一点,此点称为三角形的垂心)10.如果执行下边的程序框图,输入x =-2,h =0.5,那么输出的各个数的和等于( )A.3B.3.5C.4D.4.5 11.一个棱锥的三视图如图,则该棱锥的全面积(单位:cm 2)为( )A.21248+B. 22448+C. 21236+D. 22436+12.用min{a,b,c}表示a,b,c 三个数中的最小值.设f(x)=min{2x ,x+2,10-x}(x≥0),则f(x)的最大值为( ) A.4 B.5 C.6 D.7第Ⅱ卷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.13.已知抛物线C 的顶点在坐标原点,焦点为F(1,0),直线l 与抛物线C 相交于A,B 两点.若AB 的中点为(2,2),则直线l 的方程为_________________.14.已知函数y =sin(ωx+φ)(ω>0,-π≤φ<π)的图像如图所示,则φ=_______.15. 7名志愿者中安排6人在周六、周日两天参加社区公益活动.若每天安排3人,则不同的安排方案共有__________种(用数字作答).16.等差数列{a n }的前n 项和为S n ,已知a m -1+a m+1-a m 2=0,S 2m -1=38,则m =________________. :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)为了测量两山顶M,N间的距离,飞机沿水平方向在A,B两点进行测量.A,B,M,N在同一个铅垂平面内(如示意图).飞机能够测量的数据有俯角和A,B间的距离.请设计一个方案,包括:①指出需要测量的数据(用字母表示,并在图中标出);②用文字和公式写出计算M,N间的距离的步骤..18.(本小题满分12分)某工厂有工人1 000名,其中250名工人参加过短期培训(称为A类工人),另外750名工人参加过长期培训(称为B类工人).现用分层抽样方法(按A类,B类分二层)从该工厂的工人中共抽查100名工人,调查他们的生产能力(此处生产能力指一天加工的零件数).(1)求甲、乙两工人都被抽到的概率,其中甲为A类工人,乙为B类工人;(2)从A类工人中的抽查结果和从B类工人中的抽查结果分别如下表1和表2.表1:生产能[100,110)[110,120)[120,130)[130,140)[140,150) 力分组人数48x5 3表2:生产能力分组[110,120)[120,130)[130,140)[140,150)人数6y3618①先确定x,y,再在答题纸上完成下列频率分布直方图.就生产能力而言,A类工人中个体间的差异程度与B类工人中个体间的差异程度哪个更小?(不用计算,可通过观察直方图直接回答结论)图1 A类工人生产能力的频率分布直方图图2 B 类工人生产能力的频率分布直方图②分别估计A 类工人和B 类工人生产能力的平均数,并估计该工厂工人的生产能力的平均数(同一组中的数据用该组区间的中点值作代表)19.(本小题满分12分)如图,四棱锥S —ABCD 的底面是正方形,每条侧棱的长都是底面边长的2倍,P 为侧棱SD 上的点.(1)求证:AC ⊥SD.(2)若SD ⊥平面PAC,求二面角PACD 的大小.(3)在(2)的条件下,侧棱SC 上是否存在一点E,使得BE ∥平面PAC?若存在,求SE ∶EC 的值;若不存在,试说明理由.20.(本小题满分12分)已知椭圆C 的中心为直角坐标系xOy 的原点,焦点在x 轴上,它的一个顶点到两个焦点的距离分别是7和1. (1)求椭圆C 的方程;(2)若P 为椭圆C 上的动点,M 为过P 且垂直于x 轴的直线上的点,λ=||||OM OP ,求点M 的轨迹方程,并说明轨迹是什么曲线. 21.(本小题满分12分)已知函数f(x)=(x 3+3x 2+ax+b)e -x . (1)若a =b =-3,求f(x)的单调区间;(2)若f(x)在(-∞,α),(2,β)单调增加,在(α,2),(β,+∞)单调减少,证明β-α>6.选择题1.答案:A2.答案:D3答案:C.4. 答案:A 5.答案:A 6.答案:B 7.答案:C 8.答案:D 9.答案:C 解析:由||||||OC OB OA ==知O 到A 、B 、C 三点的距离相等,即为外心. 由0||||||=++NC NB NA,设D 为BC 中点,则有NA+2ND =0.则N 为中线靠近中点的三等分点,即为重心.由00)(||||||||||=∙⇒=-∙=∙=∙AC PB PA PC PB PC PB PB PA ,同理,有0||||=∙BC PA ,0||||=∙AB PC .则P 为垂心,故选C. 10.答案:B 11.答案:A解析:由三视图可知原棱锥为三棱锥,记为P —ABC(如图). 且底边为直角三角形,顶点P 在底面射影为底边AC 的中点,且由已知可知AB =BC =6,PD =4. 则全面积为26421562126621⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯=S 21248+=.故选A.12.答案:C解析:令2x =x+2⇒x 1<0(舍)或x 2=2, 令2x =10-x 即2x +x =10,则2<x <3. 则可知f(x)的大致图象如下图所示.故f(x)≤6,即选C.填空题13.答案:y =x解析:由F(1,0)知抛物线C 的方程为y 2=4x,设A(x 1,y 1),B(x 2,y 2), 则有y 12=4x 1,y 22=4x 2,两式相减有y 12-y 22=4(x 1-x 2)14)(212121=⇒=+∙--⇒AB k y y x x y y .故l AB :y -2=x -2,即y =x. 14.答案:109π15.答案:140 16.答案:10 解析:由a m -1+a m+1-a m 2=0且a m -1+a m+1=2a m 知 a m 2=2a m ⇒a m =2或a m =0. 又S 2m -1=38知a m ≠0,故a m =2,则S 2m -1=(2m -1)×2=38⇒m =10.三、解答题18.分析:本小题主要考查三角形中正、余弦定理的应用.解:方案一:①需要测量的数据有:A 点到M,N 点的俯角α1,β1;B 点到M,N 的俯角α2,β2;A,B 的距离d(如图所示).②第一步:计算AM.由正弦定理)sin(sin 212ααα+=d AM ;第二步:计算AN.由正弦定理)sin(sin 122βββ-=d AN ;第三步:计算MN.由余弦定理)cos(22122βα-⨯-+=AN AM AN AM MN .方案二:①需要测量的数据有:A 点到M,N 点的俯角α1,β1;B 点到M,N 点的俯角α2,β2;A,B 的距离d(如图所示). ②第一步:计算BM.由正弦定理)sin(sin 211ααα+=d BM ;第二步:计算BN.由正弦定理)sin(sin 121βββ-=d BN ;第三步:计算MN.由余弦定理)cos(22222αβ+⨯++=BN BM BN BM MN19.分析:本小题第(1)问考查分层抽样和相互独立事件同时发生的概率. 第(2)问考查频率分布直方图及期望的求解. 解:(1)甲、乙被抽到的概率均为101,且事件“甲工人被抽到”与事件“乙工人被抽到”相互独立,故甲、乙两工人都被抽到的概率为1001101101=⨯=p . (2)①由题意知A 类工人中应抽查25名,B 类工人中应抽查75名. 故4+8+x+5+3=25,得x =5, 6+y+36+18=75,得y =15. 频率分布直方图如下:图1 A 类工人生产能力的频率分布直方图图2 B 类工人生产能力的频率分布直方图从直方图可以判断:B 类工人中个体间的差异程度更小. ②123145253135255125255115258105254x A =⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=, 133.8145751813575361257515115756x B =⨯+⨯+⨯+⨯=,131.1133.81007512310025x =⨯+⨯=.A 类工人生产能力的平均数,B 类工人生产能力的平均数以及全厂工人生产能力的平均数的估计值分别为123,133.8和131.1.20分析:本小题主要考查线面垂直、线面平行的基本空间位置关系.第(1)问可以通过线面垂直去求证线线垂直.第(2)问可利用第(1)问结论进一步求解.第(3)问可以从线面平行需要的条件进行转化.亦可以从空间向量方向入手.解法一:(1)证明:连BD,设AC 交BD 于O,由题意SO ⊥AC.在正方形ABCD 中,AC ⊥BD,所以AC ⊥平面SBD,得AC ⊥SD.(2)设正方形边长a,则a SD 2=.又a OD 22=,所以∠SDO =60°. 连OP,由(1)知AC ⊥平面SBD,所以AC ⊥OP,且AC ⊥OD.所以∠POD 是二面角P -AC -D 的平面角. 由SD ⊥平面PAC,知SD ⊥OP,所以∠POD =30°, 即二面角P -AC -D 的大小为30°.(3)在棱SC 上存在一点E,使BE ∥平面PAC. 由(2)可得a PD 42=,故可在SP 上取一点N,使PN =PD.过N 作PC 的平行线与SC 的交点即为E.连BN,在△BDN 中知BN ∥PO.又由于NE ∥PC,故平面BEN ∥平面PAC,得BE ∥平面PAC. 由于SN ∶NP =2∶1,故SE ∶EC =2∶1.解法二:(1)证明:连BD,设AC 交BD 于O,由题意知SO ⊥平面ABCD.以O 为坐标原点,OB 、OC 、OS 分别为x 轴、y 轴、z 轴正方向,建立坐标O —xyz,如图.设底面边长为a,则高a SO 26=.于是S(0,0,a 26),D(a 22-,0,0),C(0,a 22,0),OC =(0, a 22,0), SD =(a 22-,0, a 26-),0=∙SD OC .故OC ⊥SD.从而AC ⊥SD. (2)由题设知,平面PAC 的一个法向量DS =(a 22,0, a 26),平面DAC 的一个法向量OS =(0,0, a 26).设所求二面角为θ,则23||||cos =O ∙O =DS S DS S θ,所求二面角的大小为30°. (3)在棱SC 上存在一点E 使BE ∥平面PAC. 由(2)知DS 是平面PAC 的一个法向量,且DS =(a 22,0, a 26),CS =(0, a 22-,a 26). 设CS t CE =,则CS t BC CE BC BE +=+==(a 22-,)1(22t a -, at 26).而310=⇔=∙t DS BE ,即当SE ∶EC =2∶1时, DS BE ⊥.而BE 不在平面PAC 内,故BE ∥平面PAC.20.解:(1)设椭圆长半轴长及半焦距分别为a,c,由已知得⎩⎨⎧=+=-,7,1c a c a 解得a =4,c =3.,所以椭圆C 的标准方程为171622=+y x . (2)设M(x,y),其中x ∈[-4,4].由已知222||||λ=OM OP 及点P 在椭圆C 上可得2222)(161129λ=++y x x , 整理得(16λ2-9)x 2+16λ2y 2=112,其中x ∈[-4,4]. ①43=λ时,化简得9y 2=112, 所以点M 的轨迹方程为374±=y (-4≤x≤4),轨迹是两条平行于x 轴的线段. ②43≠λ时,方程变形为1161129161122222=+-λλy x ,其中x ∈[-4,4]. 当0<λ<43,点M 的轨迹为中心在原点,实轴在y 轴上的双曲线满足-4≤x≤4的部分; 当43<λ<1时,点M 的轨迹为中心在原点、长轴在x 轴上的椭圆满足-4≤x≤4的部分; 当λ≥1时,点M 的轨迹为中心在原点、长轴在x 轴上的椭圆. 21.解:(1)当a =b =-3时,f(x)=(x 3+3x 2-3x -3)e -x ,故f′(x)=-(x 3+3x 2-3x -3)e -x +(3x 2+6x -3)e -x=-e -x (x 3-9x)=-x(x -3)(x+3)e -x .当x <-3或0<x <3时,f′(x)>0; 当-3<x <0或x >3时,f′(x)<0.从而f(x)在(-∞,-3),(0,3)单调增加,在(-3,0),(3,+∞)单调减少.(2)f′(x)=-(x 3+3x 2+ax+b)e -x +(3x 2+6x+a)e -x =-e -x [x 3+(a -6)x+b -a ]. 由条件得f′(2)=0,即23+2(a -6)+b -a =0,故b =4-a.从而f′(x)=-e -x [x 3+(a -6)x+4-2a ]. 因为f′(α)=f′(β)=0,所以x 3+(a -6)x+4-2a =(x -2)(x -α)(x -β) =(x -2)[x 2-(α+β)x+αβ].将右边展开,与左边比较系数,得α+β=-2,αβ=a -2. 故a 4124)(2-=-+=-αβαβαβ.又(β-2)(α-2)<0,即αβ-2(α+β)+4<0.由此可得a <-6. 于是β-α>6.。