2017-2018学年度第一学期高二期中考试理科数学试题第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.若直线30x y a ++=过圆22240x y x y ++-=的圆心,则a 的值为( ) A .-1 B .1 C .3 D .-32.若(2,1,3)a x =,(1,2,9)b y =-,若//a b ,则( )A .1x =,1y =B .12x =,12y =- C .16x =, 32y =- D .16x =-,32y =-3.若直线10x y -+=与圆22()2x a y -+=有公共点,则实数a 的取值范围是( ) A .[3,1]-- B .[1,3]- C .[3,1]- D .(,3][1,)∞-+∞4.圆221:20O x y x +-=和圆222:40O x y y +-=的位置关系是( )A .相交B .相离 C. 外切 D .内切5.已知直线,l m ,平面,αβ,且l α⊥,m β⊂,给出下列四个命题:①若//αβ,则l m ⊥;②若l m ⊥,则//αβ;③若αβ⊥,则//l m ;④若//l m ,则αβ⊥.其中正确的命题个数为( )A .1B .2 C.3 D .46.正方体1111ABCD A B C D -中,二面角1A BC D --的大小为( ) A .30° B .45° C.60° D .135°7.已知(1,1,)a t t t =--,(2,,)b t t =,则||a b -的最小值为( )A B C.115D 8.某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为( )A .123π+ B .73π C.136π D .52π9.过点(2,2)P 的直线与圆22(1)5x y -+=相切,且与直线10ax y -+=垂直,则a =( ) A .2 B .1 C.12 D .12- 10.如图,在四面体D ABC -中,若AB BC =,AD CD =,E 是AC 的中点,则下列正确的是( )A .平面ABC ⊥平面ABDB .平面ABD ⊥平面BDCC. 平面ABC ⊥平面BDE ,且平面ADC ⊥平面BDE D .平面ABC ⊥平面ADC ,且平面ADC ⊥平面BDE11.过圆224x y +=外一点作圆(4,2)P 的两条切线,切点分别为,A B ,则ABP ∆的外接圆的方程为( )A .22(4)(2)1x y -+-= B .22(2)4x y +-= C. 22(2)(1)5x y +++= D .22(2)(1)5x y -+-=12.三棱锥P ABC -中,PC ⊥平面ABC ,且2AB BC CA PC ====,则该三棱锥的外接球的表面积是( ) A .3π B .4π C. 163π D .283π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.直线250x y -+=与圆228x y +=相交于,A B 两点,则||AB = . 14.若平面a 的一个法向量(2,1,1)n =,直线l 的一个方向向量为(1,2,3)a =,则α与l 所成角的正弦值为 .15.如图,在边长为4的正方形纸片ABCD 中,AC 与BD 相交于点O ,剪去AOB ∆,将剩余部分沿,OC OD 折叠,使,OA OB 重合,则折叠后以(),,,A B C D O 为顶点的四面体的体积为 .16.若直线y x b =+与曲线3y =b 的取值范围是 .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. 已知某几何体的俯视图是如图所示的矩形,正视图是一个底边长为8、高为4的等腰三角形,侧视图是一个底边长为6、高为4的等腰三角形.(1)求该几何体的体积V ; (2)求该几何体的表面积S .18.(1)已知圆经过(2,3)A -和(2,5)B --两点,若圆心在直线230x y --=上,求圆M 的方程;(2)求过点(1,0)A -、(3,0)B 和(0,1)C 的圆N 的方程. 19. 如图,在直三棱柱111ABC A B C -中,点D 是BC 的中点.(1)求证:1//A B 平面1ADC ;(2)若AB AC =,12BC AA ==,求点1A 到平面1ADC 的距离. 20. 如图,正方体1111ABCD A B C D -中,,E F 分别是1,BB CD 的中点.(1)求证:1D F ⊥平面ADE ;(2)求异面直线EF 与1BD 所成角的余弦值.21. 已知直线:(21)(1)740l m x m y m +++--=,m R ∈,圆22:(1)(2)25C x y -+-=. (1)证明:直线l 恒过一定点P ; (2)证明:直线l 与圆C 相交;(3)当直线l 被圆C 截得的弦长最短时,求m 的值.22.已知四棱锥P ABCD -的底面为直角梯形,//AB CD ,90DAB ∠=°,PA ⊥底面ABCD ,且112PA AD DC AB ====,M 是PB 的中点.(1)证明:平面PAD ⊥平面PCD ; (2)求AC 与PB 所成角的余弦值;(3)求平面AMC 与平面BMC 所成二面角(锐角)的余弦值.2017-2018学年度第一学期高二第二次联考理科数学试题参考答案及评分标准一、选择题二、填空题13. 14.; 15. ; 16. 1⎡⎤-⎣⎦.三、解答题:17. 解:(Ⅰ)根据三视图还原几何体,如右图,四棱锥P ABCD -,底面矩形ABCD 中,8AB =,6BC =,对角线,AC BD 交于点H ,PH ⊥底面ABCD ,且4PH =.∴ 该几何体的体积1684643V =⨯⨯⨯=; (Ⅱ)分别取AB 、BC 的中点E 、F ,连接,,,PE HE PF HF . ∵ ,AB HE AB PH ⊥⊥, ∴AB ⊥平面PHE ,AB PE ⊥.Rt PHE ∆中,4PH =,3HE =,故5PE =,∴ 1202PAB PCD S S AB PE ∆∆==⋅=.同理可求12PBC PAD S S BC PF ∆∆==⋅= ∵ 底面矩形ABCD 的面积为48, ∴该几何体的表面积88S =+ 18.解:(Ⅰ)由点()2,3A -和点()2,5B --可得,线段AB 的中垂线方程为240x y ++=. ∵ 圆经过()2,3A -和()2,5B --两点,圆心在直线230x y --=上, ∴ 240230x y x y ++=⎧⎨--=⎩,解得1,2x y =-=-,即所求圆的圆心()1,2M --,∴半径r AM ==M 的方程为()()221210x y +++=; (Ⅱ)设圆N 的方程为220x y Dx Ey F ++++=, ∵ 圆N 过点()1,0A -、()3,0B 和()0,1C ,∴ 列方程组得10,930,10,D F D F E F -+=⎧⎪++=⎨⎪++=⎩解得2,2,3D E F =-==-,∴ 圆N 的方程为222230x y x y +-+-=.19.解:(Ⅰ)证明:连接1A C 交1AC 于点O ,连接OD .∵ 矩形11ACC A 中,O 是1A C 的中点,又点D 是BC 的中点, ∴ 1A BC ∆中,1OD A B ∥.∵ OD ⊂平面1ADC ,1A B ⊄平面1ADC , ∴ 1A B ∥平面1ADC ;(Ⅱ)由(Ⅰ)知O 是1A C 的中点,故点1A 到平面1ADC 的距离与点C 到平面1ADC 的距离相等,设为h .∵ ABC ∆中,AB AC =,D 是BC 的中点, ∴AD BC ⊥.∵ 直三棱柱111ABC A B C -中,1CC ⊥平面ABC , ∴ 11,AD CC BC CC ⊥⊥,∴AD ⊥平面11BCC B ,1AD DC ⊥.在1Rt C CD ∆中,1112,12CC AA CD BC ====,则1C D =12ADC S AD ∆=; 在Rt ACD ∆中,12ACD S AD ∆=; ∵ 三棱锥1C ADC -与三棱锥1C ACD -的体积相等,即111133ADC ACD S h S CC ∆∆⋅=⋅,∴ 1112332AD h AD ⋅=⨯⨯,解得h =即点1A 到平面1ADC. 20.解:如图,以点D 为坐标原点,向量1,,DA DC DD 分别作为,,x y z 轴的正方向,建立空间直角坐标系.设正方体棱长为A ,则()0,0,0D ,()2,0,0A ,()2,2,0B ,()10,0,2D ,()2,2,1E ,()0,1,0F .(Ⅰ)设平面ADE 的法向量()000,,n x y z =,则0n DA n DE ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩,即000020,220x x y z =⎧⎨++=⎩,不妨取()0,1,2n =- ∵()10,1,2D F =-,∴n ∥1D F ,即1D F ⊥平面ADE ; (Ⅱ)∵ ()()12,1,1,2,2,2EF BD =---=--, ∴1112cos ,EF BD EF BD EF BD⋅==⋅EF 与1BD .21.解:(Ⅰ)直线l 方程变形为()()0472=-++-+y x m y x ,由⎩⎨⎧=-+=-+04072y x y x ,得⎩⎨⎧==13y x ,∴ 直线l 恒过定点()13,P ;(Ⅱ)∵ 55<=PC ,∴ P 点在圆C 内部,∴ 直线l 与圆C 相交;(Ⅲ)当l PC ⊥时,所截得的弦长最短,此时有1l PC k k ⋅=-, 而211,12l PC m k k m +=-=-+,于是2112(1)m m +=-+,解得34m =-. 22.解:建立如图所示的空间直角坐标系,则(0,0,0)A ,(1,0,0)D ,(0,0,1)P ,(0,2,0)B ,(1,1,0)C ,1(0,1,)2M .(Ⅰ)因为(0,0,1)AP =,(0,1,0)DC =, 故0AP DC ⋅=,所以AP DC ⊥. 由题设知AD DC ⊥,且AP 与AD 是平面PAD 内的两条相交直线, 由此得DC ⊥面PAD ,又DC ⊂面PCD ,故平面PAD ⊥面PCD .(Ⅱ)因(1,1,0)AC =,(0,2,1)PB =-,||2AC ∴=||5PB =,2AC PB ⋅=,10cos ,||||AC PB AC PB AC PB ⋅∴<>==⋅. (Ⅲ)设平面AMC 的一个法向量为1111(,,)n x y z =,则1n AM ⊥,11111111(,,)(0,1,)022n AM x y z y z ∴⋅=⋅=+=.又1n AC ⊥,111111(,,)(1,1,0)0n AC x y z x y ∴⋅=⋅=+=, 取11x =,得11y =-,12z =,故1(1,1,2)n =-.同理可得面BMC 的一个法向量为2(1,1,2)n =. ∵ 1212122cos ,36n n n n n n ⋅<>===, ∴ 平面AMC 与平面BMC 所成二面角(锐角)的余弦值为23.2017-2018学年度第一学期高二第二次联考理科数学试题参考答案及评分标准一、选择题(每题5分,共60分)二、填空题(每题5分,共20分) 13. 14.6; 15. 3; 16. 1⎡⎤-⎣⎦.三、解答题:(本大题共6小题,共70分) 17. (本题满分10分)解:(Ⅰ)根据三视图还原几何体,如右图,四棱锥P ABCD -,底面矩形ABCD 中,8AB =,6BC =,对角线,AC BD 交于点H ,PH ⊥底面ABCD ,且4PH =.∴ 该几何体的体积1684643V =⨯⨯⨯=; …………………………………………5分 (Ⅱ)分别取AB 、BC 的中点E 、F ,连接,,,PE HE PF HF . ∵ ,AB HE AB PH ⊥⊥, ∴AB ⊥平面PHE ,AB PE ⊥.Rt PHE ∆中,4PH =,3HE =,故5PE =,∴ 1202PAB PCD S S AB PE ∆∆==⋅=.同理可求12PBC PAD S S BC PF ∆∆==⋅= ∵ 底面矩形ABCD 的面积为48,∴ 该几何体的表面积88S =+10分 18. (本题满分12分)解:(Ⅰ)由点()2,3A -和点()2,5B --可得,线段AB 的中垂线方程为240x y ++=.…………………………………………2分∵ 圆经过()2,3A -和()2,5B --两点,圆心在直线230x y --=上, ∴ 240230x y x y ++=⎧⎨--=⎩,解得1,2x y =-=-,即所求圆的圆心()1,2M --,………4分∴半径r AM ==M 的方程为()()221210x y +++=; ………6分 (Ⅱ)设圆N 的方程为220x y Dx Ey F ++++=, ∵ 圆N 过点()1,0A -、()3,0B 和()0,1C ,∴ 列方程组得10,930,10,D F D F E F -+=⎧⎪++=⎨⎪++=⎩解得2,2,3D E F =-==-,…………………10分∴ 圆N 的方程为222230x y x y +-+-=. ……………………………………12分 19. (本题满分12分)解:(Ⅰ)证明:连接1A C 交1AC 于点O ,连接OD .∵ 矩形11ACC A 中,O 是1A C 的中点,又点D 是BC 的中点, ∴ 1A BC ∆中,1OD A B ∥.∵ OD ⊂平面1ADC ,1A B ⊄平面1ADC ,∴ 1A B ∥平面1ADC ; ……………………………………4分 (Ⅱ)由(Ⅰ)知O 是1A C 的中点,故点1A 到平面1ADC 的距离与点C 到平面1ADC 的距离相等,设为h .∵ ABC ∆中,AB AC =,D 是BC 的中点, ∴AD BC ⊥.∵ 直三棱柱111ABC A B C -中,1CC ⊥平面ABC , ∴ 11,AD CC BC CC ⊥⊥,∴AD ⊥平面11BCC B ,1AD DC ⊥.在1Rt C CD ∆中,1112,12CC AA CD BC ====,则1C D =1ADC S AD ∆=; 在Rt ACD ∆中,12ACD S AD ∆=; ……………………………………8分 ∵ 三棱锥1C ADC -与三棱锥1C ACD -的体积相等,即111133ADC ACD S h S CC ∆∆⋅=⋅, ∴11123232AD h AD ⨯⋅=⨯⨯,解得5h =即点1A 到平面1ADC……………………………………12分20. (本题满分12分)解:如图,以点D 为坐标原 点,向量1,,DA DC DD 分别作为,,x y z 轴的正方 向,建立空间直角坐标系.设正方体棱长为A , 则()0,0,0D ,()2,0,0A ,()2,2,0B ,()10,0,2D ,()2,2,1E ,()0,1,0F .……………………………………4分(Ⅰ)设平面ADE 的法向量()000,,n x y z =,则n DA n DE ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩,即000020,220x x y z =⎧⎨++=⎩,不妨取()0,1,2n =-∵()10,1,2D F =-,∴n ∥1D F ,即1D F ⊥平面ADE ; ……………………………………8分 (Ⅱ)∵ ()()12,1,1,2,2,2EF BD =---=--, ∴1112cos ,3EF BD EF BD EF BD ⋅==⋅,即异面直线EF 与1BD 所成角的余弦值为3.……………………………………12分21. (本题满分12分)解:(Ⅰ)直线l 方程变形为()()0472=-++-+y x m y x ,由⎩⎨⎧=-+=-+04072y x y x ,得⎩⎨⎧==13y x ,∴ 直线l 恒过定点()13,P ; ……………………………………4分 (Ⅱ)∵ 55<=PC ,∴ P 点在圆C 内部,∴ 直线l 与圆C 相交; ……………………………………8分 (Ⅲ)当l PC ⊥时,所截得的弦长最短,此时有1l PC k k ⋅=-,而211,12l PC m k k m +=-=-+,于是2112(1)m m +=-+,解得34m =-.……………12分22. (本题满分12分)解:建立如图所示的空间直角坐标系,则(0,0,0)A ,(1,0,0)D ,(0,0,1)P ,(0,2,0)B ,(1,1,0)C ,1(0,1,)2M . ……………………………………………2分(Ⅰ)因为(0,0,1)AP =,(0,1,0)DC =,故0AP DC ⋅=,所以AP DC ⊥. 由题设知AD DC ⊥,且AP 与AD 是平面PAD内的两条相交直线, 由此得DC ⊥面PAD ,又DC ⊂面PCD ,故平面PAD ⊥面PCD .……………………………………5分(Ⅱ)因(1,1,0)AC =,(0,2,1)PB =-,||2AC ∴=||5PB =,2AC PB ⋅=,10cos ,||||AC PB AC PB AC PB ⋅∴<>==⋅. …………………………………………8分 (Ⅲ)设平面AMC 的一个法向量为1111(,,)n x y z =,则1n AM ⊥,11111111(,,)(0,1,)022n AM x y z y z ∴⋅=⋅=+=.又1n AC ⊥,111111(,,)(1,1,0)0n AC x y z x y ∴⋅=⋅=+=, 取11x =,得11y =-,12z =,故1(1,1,2)n =-. 同理可得面BMC 的一个法向量为2(1,1,2)n =. ∵ 1212122cos ,36n n n n n n ⋅<>===, ∴ 平面AMC 与平面BMC 所成二面角(锐角)的余弦值为23.…………………12分。