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高 2024 级高二上期中期考试数学参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D D C A A B C B AC BCD
题号 11
答案 BD
1.D
【分析】根据直线斜率与倾斜角关系即可求得.
【详解】直线2xy10的斜率为2,两直线垂直,
1 1
故直线l的斜率k ,即tan .
2 2
故选:D.
2.D
【分析】根据圆的弦长公式即可求解.
【详解】x² y²6x2y10的圆心和半径分别为3,1,r3 ,
因此圆被x轴所截得的弦长为 2 r212 4 2 ,
故选:D
3.C
【分析】直接利用点到直线的距离公式求出结果.
【详解】定点A(1,2,3),P(4,3,2),
故a AP(3,1,1),所以 a 11;
n (1,0,1) 2 2
故:u ( ,0, ),
n 2 2 2
3 2 2
所以au 2,
2 2
所以点P(4,3,2)到直线l的距离d a2(au)2 112 3.
故选:C.
4.A
【分析】根据椭圆的定义求解即可.
x2 y2
【详解】椭圆方程 1,得:a2 4,则a2.
4 3
答案第1页,共14页由椭圆的定义得 AF AF 2a4, BF BF 4,
1 2 1 2
所以△ABF 的周长为 AB AF BF AF AF BF BF 8.
2 2 2 1 2 1 2
故选:A.
5.A
【分析】利用三点共线,斜率相等判断①;分类讨论直线是否过原点,求出直线方程即可判
断②;将x2 y2的最大值转化为 OC r 2,求解即可判断③;根据两圆外切求解实数a即
0 0
可判断④.
【详解】对于①:若A2,12,B1,3,C4,m三点在一条直线上,则AB斜率等于BC斜率,
312 m3
即 ,解得m6,故①错误;
12 41
对于②:若直线l过原点,则方程为y2x;若直线l不过原点,则设直线l的方程为ykxb,
kb2
k 1
由题意 b ,解得 ,所以直线l方程为yx1,即xy10,综上,直线l的
b b1
k
方程为y2x或xy10,故②错误;
对于③:由x2y26x50知C(3,0),r 2,所以x2 y2的最大值为 OC r 2 25,故③
0 0
错误;
对于④:由题知C(a,1),r 1,C (2,3),r 4 ,且CC r r ,即 (a2)2165,解得a1
1 1 2 2 1 2 1 2
或a5,故④错误.
故选:A
6.B
【分析】建立以D为坐标原点,DA、DC、DE所在直线分别为x轴、y轴、z轴的空间直
角坐标系,求出点O、M 的坐标,再利用空间中两点间的距离公式求出线段OM 的长.
【详解】由题意建立以D为坐标原点,DA、DC、DE所在直线分别为x轴、y轴、z轴的
答案第2页,共14页空间直角坐标系
,
则E0,0,6,B6,6,0,因为O是EB的中点,所以O3,3,3,
1 uuur
因为FM MA,所以M6,0,4,所以 OM 632032432 19,即线段
2
OM 的长为 19 ,故选B.
【点睛】本题考查空间中两点间的距离公式的应用,解题的关键在于建立合适的空间直角坐
标系,并求出相应点的坐标,考查空间想象能力,属于中等题.
7.C
【分析】建立平面直角坐标系,利用椭圆的标准方程及性质可判断各选项.
【详解】如图,以线段MN的中点为原点,MN所在直线为x轴,
以MN的方向为x轴正方向建立直角坐标系,
x2 y2
则可设轨道所在的椭圆的标准方程为 1ab0,
a2 b2
则由已知mRac,nRac,
2c mn
所以2amn2R,2cmn,故离心率为 ,故A正确;
2a mn2R
以vkm/s的速度进入距离火星表面nkm的环火星圆形轨道,环绕周期为ts,
vt vt
所以环绕的圆形轨道周长为vtkm,半径为 km,所以火星半径为 nkm,
2 2π
答案第3页,共14页故B正确,C错误,
vt vt
因为近火星点与远火星点的距离为2an2Rmn2 nmmn ,故D正
2π π
确.
故选:C.
8.B
【分析】根据椭圆的定义结合余弦定理求出 PF PF , PF 2 PF 2的值,利用
1 2 1 2
1
PO PF PF ,根据向量模的计算即可求得答案.
2 1 2
x2 y2
【详解】由题意椭圆 1,F,F 为两个焦点,可得a3,b 6,c 3,
1 2
9 6
则 PF PF 2a6①,即 PF 2 PF 22 PF PF 36,
1 2 1 2 1 2
由余弦定理得 FF 2 PF 2 PF 22 PF PF cosFPF (2 3)2,
1 2 1 2 1 2 1 2
3 3
cosFPF ,故(PF PF )22 PF PF (1 )12,②
1 2 5 1 2 1 2 5
15
联立①②,解得: PF PF , PF 2 PF 2 21,
1 2 2 1 2
1 1
而PO PF PF ,所以 PO PO PF PF ,
2 1 2 2 1 2
1 1 2 2 1 15 3 30
即 PO PF PF PF 2PF PF PF 212 ,
2 1 2 2 1 1 2 2 2 2 5 2
故选:B
【点睛】方法点睛:本题综合考查了椭圆和向量知识的结合,解答时要注意到O为FF 的
1 2
中点,从而可以利用向量知识求解|PO|.
9.AC
【分析】对于A,根据|a |2即可算出m的值;对于B,根据a b 计算m;对于C,根据a b
计算即可;对于D,根据a b 1求出m,从而可计算出 a b .
答案第4页,共14页
【详解】对于A,因为|a|2,所以 12(1)2m2 2,解得m 2,故A正确;
对于B,因为ab,所以21m2m0,所以m1,故B错误;
对于C,假设a b ,则(1,1,m)(2,m1,2),
12
所以1m1,该方程组无解,故C正确;
m2
对于D,因为ab 1,所以21m2m1,解得m0,
所以a (1,1,0),b (2,1,2),所以ab (1,2,2),故D错误.
故选:AC.
10.BCD
x2 y2
【分析】根据椭圆的焦点位置,结合椭圆方程及离心率公式判断A、B;由C: 1确
16 4
定椭圆参数,再在焦点三角形中应用椭圆的有界性及余弦定理判断C、D.
【详解】A:由椭圆方程,若C的焦点在y轴上,则0k4,故错误;
4 1 16
B:当椭圆焦点在x轴上时, 1 ,可得k ,
k 2 3
k 1
当椭圆焦点在y轴上时, 1 ,可得k 3,故正确;
4 2
x2 y2
C、D:由题设C: 1,则a4,b2,c2 3,
16 4
当FPF 60,则|PF |2 |PF |2 2|PF ||PF |cos60|FF |2 ,
1 2 1 2 1 2 1 2
16
所以(|PF ||PF |)23|PF ||PF |48,而|PF ||PF |8,则|PF ||PF | ,
1 2 1 2 1 2 1 2 3
1 1 16 3 4 3
所以S |PF ||PF |sin60 ,C正确,
PF1F2 2 1 2 2 3 2 3
当P为椭圆上下顶点时,|PF ||PF | 4,则
1 2
|PF |2 |PF |2 |FF |2 161648 1
cosFPF 1 2 1 2 ,
1 2 2|PF ||PF | 244 2
1 2
此时,在FPF 中FPF 120,故FPF 最大角可达到120,
1 2 1 2 1 2
所以存在点P使得FPF 90,D正确.
1 2
答案第5页,共14页故选:BCD
11.BD
【分析】根据条件建立合适的空间直角坐标系,利用空间向量的坐标表示可判定A,由空间
向量研究线面关系可判定C,由空间向量计算线线夹角可判定D,根据线面关系可判定B.
【详解】因为矩形BDEF所在平面与正方形ABCD所在平面互相垂直,
平面BDEF 平面ABCD=BD,DE平面BDEF,
所以DE 平面ABCD,故可以以D为原点,DA为x轴正半轴,DC为y轴正半轴,DE为
z轴正半轴建立空间直角坐标系,
则F 2, 2,1 ,A 2,0,0 ,C 0, 2,0 ,
B 2, 2,0 ,E0,0,1,所以AF 0, 2,1 ,CF 2,0,1 ,CB 2,0,0 ,
所以点F 关于xOy平面对称的点坐标为 2, 2,1 ,故A错误;
设EPEF
2, 2,0
0,1
,则DPDEEF
2, 2,1
,
nAF 2yz0
设平面ACF的一个法向量为nx,y,z,则 ,
nCF 2xz0
令z 2 x y1,即n 1,1, 2 ,
1
若直线DP//平面ACF,则DPn2 2 2 0 ,
2
显然存在点P,使得直线DP//平面ACF,故C错误;
2
设直线DP与BC所成角为,则cos cosDP,CB ,
421
若0,则cos0,
1
cos
若0,则 1 ,
2
22
1 1 1 10
cos cos
易知 1 单调递增,即 1 1 5 ,故D正确;
2 2 2
22 22 2
答案第6页,共14页易知FB平面ABCD,BC、DC平面ABCD,则FBBC,FBDC,
又DCBC,CBFBB,CB、FB平面BCF ,
所以DC平面BCF ,
因为CF 平面BCF ,所以DC CF,
则点D到CF的距离为 CD = 2,故B正确.
故选:BD
12.2或8
【分析】根据平行线间距离公式即可求解.
a3
【详解】由题意可得d 5,解得a2或a8,
2212
故答案为:2或8
5 3
13.( ,]
12 4
【详解】由y=1+ 4-x2 ³1可得y-1= 4-x2 ,得x2y12 4,
所以曲线y=1+ 4-x2 表示圆x2y12 4的上半圆,
直线ykx24表示过点E2,4且斜率为k的直线,如下图所示:
当直线ykx24与半圆y=1+ 4-x2 相切且切点位于第二象限时,
32k
2 5
则 k21 ,解得k ;
12
k 0
3
当直线ykx24过点F2,1时,则4k41,解得k .
4
由图可知,直线ykx24与曲线y=1+ 4-x2 有2个交点,
答案第7页,共14页5 3
则实数k的取值范围是( ,]
12 4
5
14.
3
【分析】设椭圆的左焦点为E,利用已知条件结合椭圆的对称性可得四边形AEBF为矩形,
再利用勾股定理方程组求解即可.
【详解】设椭圆的左焦点为E,连接AE,BE,BF,CE,
OA AF
由直线ykx交椭圆于A,B两点﹐及 1,
OF 2CF
1 1
结合椭圆的对称性可得 OA OB OF OE EF AB c ,
2 2
所以△AEF ,△AFB,△BEF均为直角三角形,所以四边形AEBF为矩形,
设 AF 2t,则 CF t, AE 2a2t, CE 2at,
所以在直角△AEF 中 AE 2 AF 2 EF 2 ,即2a2t22t2 2c2①,
在直角△ACE中 AE 2 AC 2 CE 2,即2a2t23t2 2at2②,
a
由②解得t ,
3
a 20 c2 5
将t 代入①得 a2 4c2,即 ,
3 9 a2 9
c 5
所以e ,
a 3
5
故答案为:
3
15.(1)
5
(2)2xy40
【分析】(1)确定直线过定点P(1,2),当OPl 时,原点到直线l的距离最大,结合两点间
距离公式可求;
答案第8页,共14页x y 1 2
(3)设直线l的方程为 1,(a0,b0),由直线l过定点P(1,2),可得 1,然
a b a b
后结合基本不等式可求.
【详解】(1)(1)直线l:(2m)x(m1)y3m0 可化为m(x y3)2x y0,
xy30
令 ,解得x1,y2,即直线l恒过定点P(1,2);
2xy0
当OPl时,原点到直线l的距离最大,此时最大值 d 1222 5 ;
x y
(2)设直线l的方程为 1,(a0,b0),
a b
1 2
因为直线l过定点P(1,2),所以 1,
a b
2
由基本不等式得12 ,当且仅当a2,b4时取等号,得ab8,
ab
1
故ABO面积S ab4,即面积的最小值为4,
2
x y
此时直线方程为 1,即2xy40.
2 4
16.(1)x2(y2)2 16
(2)5x12y760 和x4
【分析】(1)利用待定系数法设出圆的标准方程,代入点A(4,2)和点B(0,6),再结合圆心在
直线y20上,列方程解出圆心坐标与半径即可求得圆的标准方程;
(2)设出切线斜率求得切线方程,利用点到直线的距离等于半径得到直线斜率,从而求得
切线方程,当斜率只有一解时需研究斜率不存在的情形.
【详解】(1)解:设圆C的标准方程为(xa)2(yb)2r2,
圆心为C(a,b),半径为r,
b2 a0
依题意可得(4a)2(2b)2 r2,解之得b2,
(0a)2(6b)2 r2 r4
所以圆C的标准方程为x2(y2)2 16.
答案第9页,共14页(2)解:切线斜率存在时,设切线l的斜率为k,
则切线l的方程为yk(x4)8,即kxy4k80,
k024k8
5
所以 4,解得k ,
k2(1)2 12
所以切线l的方程为5x12y760 ,
又因为圆心C(0,2)到直线x4的距离为4,
所以直线x4也为圆圆C的切线.
故切线l的方程为5x12y760 和x4.
x2
17.(1) y2 1
4
(2)x y1或xy1
【分析】(1)由长轴长可得a2,再根据离心率可得c 3,再求b,即可得到方程;
(2)方法一、根据题意,直线l斜率为0时,得到 AB =2a 4不符合题意,当直线l斜率不
2t
y y
1 2 t24 8
为0时,设xty1,联立曲线得到 ,再根据 AB 2求解即可;方法二、
y y 3 5
1 2 t24
直线l斜率不存在时, AB 3,不符合题意,当直线l斜率存在时,设ykx1,联立
8k2
x x
1 2 4k21 8
曲线得到 ,再根据 AB 2求解即可.
4k24 5
xx
1 2 4k21
【详解】(1)由题可知,2a4,a2,
c 3
又e ,且a2 b2c2,解得c 3,b1,
a 2
x2
则椭圆C的方程为 y2 1.
4
答案第10页,共14页(2)法一:①当直线l斜率为0时, AB =2a 4, 不符合题意.
②当直线l斜率不为0时,设直线l方程为xty1,
联立
xty1
,得 t24 y22ty30,0,
x24y240
2t
y y
设Ax,y ,Bx ,y ,则
1 2 t24
.
1 1 2 2
y y
3
1 2 t24
8
由题意, AB 1t2 y y 24y y 2,
1 2 1 2 5
4 8
即 1t2 t23 2,解得t 1.
t24 5
故直线l的方程为:x y1或xy1.
法二:①当直线l斜率不存在时, AB 3,不符合题意.
②设直线l方程为ykx1,
联立
ykx1
,得 4k21 x28k2x4k240,0,
x24y240
8k2
x x
设Ax,y ,Bx ,y ,则
1 2 4k21
,
1 1 2 2
4k24
xx
1 2 4k21
8 8
由 AB 2,得 1k2 x x 24xx 2,
5 1 2 1 2 5
即 ,解得k1.
4 8
· 1k2 3k21 2
4k21 5
故直线l的方程为yx1或yx1.
18.(1)证明过程见解析;
1
(2) .
3
(3)M为中点
【分析】(1)建立空间直角坐标系,利用空间向量数量积的坐标运算公式进行证明即可;
(2)利用空间向量夹角公式,结合空间点到面距离公式进行求解即可.
【详解】(1)因为AA 平面ABC,AB,AC平面ABC,
1
答案第11页,共14页所以AA AB,AA AC,而ABAC,因此建立如图所示的空间直角坐标系:
1 1
A(0,0,0),A(0,0,1),B(1,0,0),C(0,1,0),B(1,0,1),M (0,a ,1)a( [0,1]),
1 1
BM (1,a,1),AB (1,0,1),因为BMAB 11a0110,
1 1
所以BM AB ,即BM AB,
1 1
(2)设平面BCM的法向量为n(x,y,z),
BM (1,a,1),BC (1,1,0),
nBM 0 xayz0
所以有 n(1,1,1a),
nBC0 xy0
因为直线AB与平面BCM所成角为 ,
1 4
AB n 2 11a 2
所以 cosAB,n sin 1 ,
1 4 AB n 2 1212(1a)2 2 2
1
1 1
解得a ,即n(1,1, ),因为AB(1,0,1),
2 2 1
所以点A到平面BCM的距离为:
1
1
1
cos A 1 B ,n A 1 B A A 1 B B n n A 1 B 2 1 2 1 3 .
1 1212
2
(3)利用空间向量可求M为A C 的中点。
1 1
x2 y2
19.(1) 1
12 4
(2)①证明见解析;② 0,32 3
答案第12页,共14页【分析】(1)根据离心率的值和椭圆上一点求得a,b,进而求得椭圆方程即可.
(2)① 设出直线BC的方程,联立椭圆方程,根据韦达定理对k k 进行化简即可验证结
1 2
果.②先根据三角形面积公式将表达式用x ,x 列出来,然后根据求根公式整理为关于k的
1 2
式子,利用换元法令 3(1k2) t(0t 3) 转化为t的函数求值域即可.
c 6 9 1
【详解】(1)由题意知e , 1,
a 3 a2 b2
c2 a2b2 b2 2
因为c2 a2b2,所以 1 ,所以a2 =3b2.
a2 a2 a2 3
9 1 9 1
所以 1,解得b2 4,则a2 12.
a2 b2 3b2 b2
x2 y2
所以椭圆的标准方程为 1.
12 4
(2)①A3,1,B4,0,直线BC的方程为ykx4
.
联立该直线与椭圆方程得 x2 k2x42 1 ,化简得 3k21 x224k2x48k2120 .
12 4
由 24k22 412(3k21)(4k21)0,解得k2 1.
设C x ,y ,D x ,y ,(x x 4),
1 1 2 2 1 2
24k2 48k212
由韦达定理可得x x ,xx .
1 2 3k21 1 2 3k21
kx 41 k x 41
所以k k 1 2
1 2 x 3 x 3
1 2
kx 3k1 k x 3k1 1 1
1 2 2k (k 1)
x 3 x 3 x 3 x 3
1 2 1 2
(k1)x x (k1) x x 6
2k 2 1 2k 2 1
(x 3)(x 3) xx 3x x 9
1 2 1 2 1 2
24k2
(k1) 6
3k21
2k
48k212 72k2
9
3k21 3k21
(k1) 24k218k26 (k1) 6k26
2k 2k
48k21272k227k29 3k23
2k2k22,
答案第13页,共14页所以k k 为定值,定值为2.
1 2
②设直线AD的方程为y1k x3,即k xy3k 10.
2 2 2
令x4,则yk 1,所以F4,k 1 .
2 2
设直线AC的方程为y1k x3,同理可得E4,k 1 .
1 1
则由①知y y k k 20,所以 y y ,
E F 1 2 E F
1
所以S y 4x ;
BDE 2 E 2
1 1 1 1 1 1
S S S S y 4x y 4x y x x .
DFG 2 CDF 2 BCF BDF 2 2 F 1 2 F 2 4 F 2 1
x x
又S S ,所以 2 1 0.
DFG BDE 24x
2
由方程 3k21 x224k2x48k2120(k2 1),
24k2 48(1k2) 24k2 48(1k2)
可得x ,x
1 2(13k2) 2 2(13k2)
48(1k2)
x x 13k2 3(1k2)
所以
24
2
x
1
2
24k2 48(1k2)
2 3(1k2)
0,
24
2(13k2)
令 3(1k2) t(0t 3) ,
t 1
0,32 3
则 2t 2
1
t
所以的范围是 0,32 3 .
答案第14页,共14页