北京市西城区2013 — 2014学年度第一学期期末试卷高二数学 2014.1(理科)试卷满分:150分 考试时间:120分钟题号 一 二三本卷总分1718 19 20 21 22 分数一、选择题:本大题共10小题,每小题4分,共40分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合要求的.1.圆2221x y y ++=的半径为( ) A. 1B.2C. 2D. 42.双曲线1922=-y x 的实轴长为( ) A. 4B. 3C. 2D. 13.若(,1,3)x =-a ,(2,,6)y =b ,且//a b ,则( ) A. 1,2x y ==- B. 1,2x y == C. 1,22x y ==- D. 1,2x y =-=-4.命题“x ∀∈R ,20x ≥”的否定为( ) A. x ∀∈R ,20x < B. x ∀∈R ,20x ≤ C. x ∃∈R ,20x ≥D. x ∃∈R ,20x <5. “n m =”是“方程122=+ny mx 表示圆”的( ) A. 充分而不必要条件 B. 必要而不充分条件 C. 充分必要条件 D. 既不充分也不必要条件6.关于直线,a b 以及平面,M N ,下列命题中正确的是( )A. 若//a M ,//b M ,则//a bB. 若//a M ,b a ⊥,则b M ⊥C. 若b M ⊂,且a b ⊥,则a M ⊥D. 若a M ⊥,//a N ,则M N ⊥7.已知12,F F 为椭圆192522=+y x 的两个焦点,过1F 的直线交椭圆于,A B 两点,8AB =,则22AF BF +=( ) A. 2B. 10C. 12D. 148.某几何体的三视图如图所示,则它的体积等于( ) A. 8B. 6C. 4D.839.已知平面内两个定点(1,0),(1,0)A B -,过动点M 作直线AB 的垂线,垂足为N .若2MN AN BN =⋅,则动点M 的轨迹是( )A. 圆B. 抛物线C. 椭圆D. 双曲线10. 已知正方体1111D C B A ABCD -,点E ,F ,G 分别 是线段B B 1,AB 和1A C 上的动点,观察直线CE 与F D 1,CE 与1DG .给出下列结论:①对于任意给定的点E ,存在点F ,使得1D F ⊥CE ; ②对于任意给定的点F ,存在点E ,使得⊥CE F D 1; ③对于任意给定的点E ,存在点G ,使得1D G ⊥CE ; ④对于任意给定的点G ,存在点E ,使得⊥CE 1D G .其中正确结论的个数是( ) A. 1个 B. 2个C. 3个D. 4个二、填空题:本大题共6小题,每小题5分,共30分. 把答案填在题中横线上. 11. 已知抛物线的准线为1-=x ,则其标准方程为_______.12. 命题“若x y >,则x y >”的否命题是:__________________.222俯视图侧视图正视图F DA BC A 1B 1C 1D 1E G13. 双曲线221412x y -=的离心率为_______;渐近线方程为_______.14. 一个正方体的八个顶点都在同一个球面上,则球的表面积与这个正方体的表面积之比为_______.15. 如图,长方体1111ABCD A B C D -中,ABCD 是边长为1的正方形,1D B 与平面ABCD 所成的角为45, 则棱1AA 的长为_______;二面角1B DD C --的 大小为_______.16. 已知M 为椭圆22143x y +=上一点,N 为椭圆长轴上一点,O 为坐标原点. 给出下列结论:① 存在点,M N ,使得OMN ∆为等边三角形; ② ②不存在点,M N ,使得OMN ∆为等边三角形;③存在点,M N ,使得90OMN ∠=;④不存在点,M N ,使得90OMN ∠=. 其中,所有正确结论的序号是__________.三、解答题:本大题共6小题,共80分. 解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤.17.(本小题满分13分)如图,在四棱锥ABCD P -中,底面ABCD 为矩形,⊥PA 底面ABCD ,M 、N 分别是AB 、PC 中点.(Ⅰ)求证://MN 平面PAD ; (Ⅱ)求证:MN AB ⊥.18.(本小题满分13分)已知圆C 经过坐标原点O 和点(2,2),且圆心在x 轴上.(Ⅰ)求圆C 的方程;(Ⅱ)设直线l 经过点(1,2),且l 与圆C 相交所得弦长为32,求直线l 的方程.ABCDNPMD ABCA 1B 1C 1D 119.(本小题满分13分)如图,在直三棱柱111ABC A B C -中,90ACB ∠=︒,12AC CB CC ===,E 是AB 中点.(Ⅰ)求证:1AB ⊥平面1A CE ;(Ⅱ)求直线11A C 与平面1A CE 所成角的正弦值.20.(本小题满分14分)如图所示,四边形ABCD 为直角梯形,CD AB //,BC AB ⊥,ABE ∆为等边三角形,且平面ABCD ⊥平面ABE ,222AB CD BC ===,P 为CE 中点.(Ⅰ)求证:AB ⊥DE ;(Ⅱ)求平面ADE 与平面BCE 所成的锐二面角的余弦值;(Ⅲ)在ABE ∆内是否存在一点Q ,使PQ ⊥平面CDE ,如果存在,求PQ 的长;如果不存在,说明理由. BECDP·ABCA 1B 1C 1E21.(本小题满分13分)已知抛物线2:12C y x =,点(1,0)M -,过M 的直线l 交抛物线C 于,A B 两点.(Ⅰ)若线段AB 中点的横坐标等于2,求直线l 的斜率; (Ⅱ)设点A 关于x 轴的对称点为A ',求证:直线A B '过定点.22.(本小题满分14分)已知,,A B C 为椭圆22:22W x y +=上的三个点,O 为坐标原点.(Ⅰ)若,A C 所在的直线方程为1y x =+,求AC 的长;(Ⅱ)设P 为线段OB 上一点,且3OB OP =,当AC 中点恰为点P 时,判断OAC ∆的面积是否为常数,并说明理由.北京市西城区2013 — 2014学年度第一学期期末试卷高二数学(理科)参考答案及评分标准2014.1一、选择题:本大题共10小题,每小题4分,共40分.1.B2.C3.A4.D5.B6.D7.C8.C9.D 10. B 二、填空题:本大题共6小题,每小题5分,共30分.11. x y 42= 12. 若x y ≤,则x y ≤. 13. 2,3y x =±14. π:2 15. 2,45 16. ①④注:一题两空的试题,第一空3分,第二空2分;16题,仅选出①或④得3分;错选得0分.三、解答题:本大题共6小题,共80分.17. 证明:(Ⅰ)取PD 中点Q ,连结AQ,NQ .因为 N 是PC 中点, 所以 1//2NQ DC . ………………2分 又M 是AB 中点,1//2AM DC , 所以 //AM NQ ,四边形AQNM 是平行四边形. ………4分 所以 //MN AQ . ………………5分 因为 MN Ë平面PAD ,AQ Ì平面PAD , 所以 //MN 平面PAD . ………………7分(Ⅱ)因为 PA ^平面ABCD ,所以 PA AB ^. ………………8分又 ABCD 是矩形,所以 AB AD ^. ………………9分 所以 AB ^平面PAD , ………………10分 所以 AB AQ ^. ………………11分 又 //AQ MN ,所以 AB MN ^. ………………13分18. 解:(Ⅰ)设圆C 的圆心坐标为(,0)a ,ABCDNPM Q依题意,有22(2)2a a =-+, ………………2分即2248a a a =-+,解得2a =, ………………4分 所以圆C 的方程为22(2)4x y -+=. ………………6分 (Ⅱ)依题意,圆C 的圆心到直线l 的距离为1, ………………8分所以直线1x =符合题意. ………………9分 另,设直线l 方程为2(1)y k x -=-,即20kx y k --+=, 则2211k k +=+, ………………11分解得34k =-, ………………12分 所以直线l 的方程为32(1)4y x -=--,即34110x y +-=. ………………13分综上,直线l 的方程为10x -=或34110x y +-=. 19.(Ⅰ)证明:因为111ABC A B C -是直三棱柱, 所以11CC AC ,CC BC ^^,又90ACB?o,即AC BC ^. ………………2分 如图所示,建立空间直角坐标系C xyz -.(200)A ,,,1(022)B ,,,(110)E ,,,1(202)A ,,, 所以 1=(222)AB ,,-uuu r ,=(110)CE ,,uur , 1=(202)CA ,,uuu r. ………………4分 又因为 10AB CE ?uuu r uur ,110AB CA ?uuu r uuu r, ………………6分 所以 1AB CE ^,11AB CA ^,1AB ^平面1ACE . ………………7分 (Ⅱ)解:由(Ⅰ)知,1=(222)AB ,,-uuu r是平面1ACE 的法向量, ………………9分 11==(200)C A CA ,,uuu r uu r, ………………10分则 111111111cos C A AB C A ,AB C A AB ×狁=uuu u r uuu ruuu u r uuu r uuu u r uuu r 33=. ………………12分 设直线11A C 与平面1ACE 所成的角为q , 则111sin =cos C A ,AB 狁uuu u r uuu rq 33=. 所以直线11A C 与平面1ACE 所成角的正弦值为33. ………………13分 20. (Ⅰ)证明:取AB 中点O ,连结OD,OE , ………………1分 A BC A 1B 1C 1E x y z因为△ABE 是正三角形,所以AB OE ^. 因为 四边形ABCD 是直角梯形,12DC AB =,AB //CD , 所以 四边形OBCD 是平行四边形,OD //BC , 又 AB BC ^,所以 AB OD ^. 所以 AB ^平面ODE ,………………3分 所以 AB DE ^. ………………4分 (Ⅱ)解:因为平面ABCD ⊥平面ABE ,AB OE ^,所以OE ^平面ABCD ,所以 OE OD ⊥. ………………5分 如图所示,以O 为原点建立空间直角坐标系.则 (100)A ,,,(100)B ,,-,(001)D ,,,(101)C ,,-,(030)E ,,.所以 =(101)AD ,,-uuu r ,=(031)DE ,,-uuu r, ………………6分设平面ADE 的法向量为1n 111=()x ,y ,z ,则1100DE ADìï?ïíï?ïïîuuu r uuu r n n 1111300y z x z ìï-=ïÛíï-+=ïî, ………………7分 令11z =,则11x =,133y =.所以1n 3=(11)3,,. ………………8分 同理求得平面BCE 的法向量为2n =(310),,-, ………………9分设平面ADE 与平面BCE 所成的锐二面角为θ,则cos θ1212×=n n n n 77=.所以平面ADE 与平面BCE 所成的锐二面角的余弦值为77. ………………10分 (Ⅲ)解:设22(0)Q x ,y ,,因为131()222P ,,-, 所以22131()222PQ x ,y ,=+--uu u r ,=(100)CD ,,uu u r ,=(031)DE ,,-uuu r . 依题意00PQ CD PQ DEìï?ïíï?ïïîuu u r uu u ruu u r uuu r,, 即22102313()022x ,y ,ìïï+=ïïïíïï-+=ïïïî………………11分 A B E CDP·yxz O解得 212x =-,233y =. ………………12分符合点Q 在三角形ABE 内的条件. ………………13分 所以,存在点13(0)23Q ,,-,使PQ ^平面CDE ,此时33PQ =.…………14分 21.解:(Ⅰ)设过点(1,0)M -的直线方程为(1)y k x =+,由 2(1),12,y k x y x =+⎧⎨=⎩ 得2222(212)0k x k x k +-+=. ………………2分因为 20k ≠,且2242(212)4144480k k k ∆=--=->,所以,(3,0)(0,3)k ∈- . ………………3分设11(,)A x y ,22(,)B x y ,则2122122k x x k -+=,121x x =. ………………5分 因为线段AB 中点的横坐标等于2,所以2122622x x k k+-==, ………………6分 解得2k =±,符合题意. ………………7分 (Ⅱ)依题意11(,)A x y '-,直线212221:()y y A B y y x x x x +'-=--, ………………8分又 21112y x =,22212y x =, 所以 222112()y x x y y y =-+-, ………………9分12212112y y x y y y y =--- ………………10分因为 221212144144y y x x ==, 且12,y y 同号,所以1212y y =, ………………11分 所以 2112(1)y x y y =--, ………………12分所以,直线A B '恒过定点(1,0). ………………13分22. 解:(Ⅰ)由2222,1x y y x ⎧+=⎨=+⎩ 得2340x x +=,解得0x =或43x =-, ………………2分 所以,A C 两点的坐标为(0,1)和41(,)33--, ………………4分所以423AC =. ………………5分(Ⅱ)①若B 是椭圆的右顶点(左顶点一样),则(2,0)B , 因为3OB OP =,P 在线段OB 上,所以2(,0)3P ,求得423AC =,……6分 所以OAC ∆的面积等于4224=23391⨯⨯. ………………7分 ②若B 不是椭圆的左、右顶点,设:(0)AC y kx m m =+≠,1122(,),(,)A x y C x y ,由22,22y kx m x y =+⎧⎨+=⎩ 得222(21)4220k x kmx m +++-=, ………………8分 122421kmx x k +=-+,21222221m x x k -=+, 所以,AC 的中点P 的坐标为222(,)2121km mk k -++, ………………9分所以2263(,)2121km mB k k -++,代入椭圆方程,化简得22219k m +=. ……………10分 计算 AC 2212121()4kx x x x =++-22222212121k k m k ++-=+…………11分281=9k m+. ………………12分因为点O 到AC 的距离O AC d -=21m k+. ………………13分所以,OAC ∆的面积2OAC O AC S AC d ∆-1=⋅228142991m k m k 1+=⨯⋅=+. 综上,OAC ∆面积为常数49. ………………14分。