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- 2021-06-30 发布
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2016-2017学年河北省唐山市开滦二中高二(上)期中数学试卷
一.选择题
1.直线y=kx与直线y=2x+1垂直,则k等于( )
A.﹣2 B.2 C. D.
2.将棱长为2的正方体木块削成一个体积最大的球,则这个球的表面积为( )
A.2π B.4π C.8π D.16π
3.若直线y=﹣2x+3k+14与直线x﹣4y=﹣3k﹣2的交点位于第四象限,则实数k的取值范围是( )
A.﹣6<k<﹣2 B.﹣5<k<﹣3 C.k<﹣6 D.k>﹣2
4.下列结论,其中正确的个数是( )
①梯形的直观图可能是平行四边形
②三棱锥中,四个面都可以是直角三角形
③如果一个棱锥的各个侧面都是等边三角形,这个棱锥不可能是六棱锥
④底面是矩形的平行六面体是长方体.
A.1 B.2 C.3 D.4
5.圆C1:(x+2)2+(y﹣2)2=1与圆C2:(x﹣2)2+(y﹣5)2=16的位置关系是( )
A.外离 B.相交 C.内切 D.外切
6.已知a、b是两条异面直线,c∥a,那么c与b的位置关系( )
A.一定是异面 B.一定是相交 C.不可能平行 D.不可能垂直
7.如图,是一个空间几何体的三视图,则这个几何体的外接球的表面积是( )
A.56πcm2 B.77πcm2 C. D.
8.设m,n是两条不同的直线,α,β,γ是三个不同的平面,给出下列四个命题:
①若m⊥α,n∥α,则m⊥n
②若α∥β,β∥γ,m⊥α,则m⊥γ
③若m∥α,n∥α,则m∥n
④若α⊥γ,β⊥γ,则α∥β
其中正确命题的序号是( )
A.①和② B.②和③ C.③和④ D.①和④
9.M(x0,y0)为圆x2+y2=a2(a>0)内异于圆心的一点,则直线x0x+y0y=a2与该圆的位置关系为( )
A.相切 B.相交 C.相离 D.相切或相交
10.如图,将一个正方体的表面展开,直线AB与直线CD在原来正方体中的位置关系是( )
A.平行 B.相交并垂直
C.相交且成60°角 D.异面
11.如图是一个多面体的实物图,在下列四组三视图中,正确的是( )
A. B. C. D.
12.圆x2+2x+y2+4y﹣3=0上到直线x+y+1=0的距离为的点共有( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
二.填空题
13.已知两圆x2+y2=10和(x﹣1)2+(y﹣3)2=10相交于A,B两点,则直线AB的方程是 .
14.设M是圆(x﹣5)2+(y﹣3)2=9上的点,则M到直线3x+4y﹣2=0的最长距离是 .
15.侧棱长为2的正三棱锥V﹣ABC中,∠AVB=∠BVC=∠CVA=40°,过点A作截面AEF,则截面△AEF周长的最小值为 .
16.aα、βb是两个不同的平面,m、n 是平面α及β之外的两条不同直线,给出四个论断:
(1)m⊥n (2)α⊥β (3)n⊥β (4)m⊥α
以其中三个论断作为条件,余下一个论断作为结论,写出你认为正确的一个命题 .
三.填空题
17.已知△ABC三边所在直线方程为AB:3x+4y+12=0,BC:4x﹣3y+16=0,CA:2x+y﹣2=0,求AC边上的高所在的直线方程.
18.如图四边形ABCD为梯形,AD∥BC,∠ABC=90°,求图中阴影部分绕AB旋转一周所形成的几何体的表面积和体积.
19.一圆与y轴相切,圆心在直线x﹣3y=0上,且直线y=x截圆所得弦长为,求此圆的方程.
20.如图,在直三棱柱ABC﹣A1B1C1中,AC⊥BC,点D是AB的中点.求证:
(1)AC⊥BC1;
(2)AC1∥平面B1CD.
21.已知圆C:(x﹣1)2+(y﹣2)2=25,直线l:(2m+1)x+(m+1)y﹣7m﹣4=0(m∈R)
(Ⅰ)证明:无论m取什么实数,l与圆恒交于两点;
(Ⅱ)求直线被圆C截得的弦长最小时l的方程.
22.如图,在四棱锥P﹣ABCD中,ABCD是正方形,PD⊥平面ABCD,PD=AB=2,E,F,G分别是PC,PD,BC的中点.
(1)求证:平面PAB∥平面EFG;
(2)在线段PB上确定一点Q,使PC⊥平面ADQ,并给出证明;
(3)求出D到平面EFG的距离.
2016-2017学年河北省唐山市开滦二中高二(上)期中数学试卷
参考答案与试题解析
一.选择题
1.直线y=kx与直线y=2x+1垂直,则k等于( )
A.﹣2 B.2 C. D.
【考点】两条直线垂直与倾斜角、斜率的关系.
【分析】由于直线y=2x+1的斜率为2,所以直线y=kx的斜率存在,两条直线垂直,利用斜率之积为﹣1,直接求出k的值.
【解答】解:直线y=kx与直线y=2x+1垂直,由于直线y=2x+1的斜率为2,
所以两条直线的斜率之积为﹣1,
所以k=
故选C.
2.将棱长为2的正方体木块削成一个体积最大的球,则这个球的表面积为( )
A.2π B.4π C.8π D.16π
【考点】球的体积和表面积.
【分析】由题意知,此球是正方体的内切球,根据其几何特征知,此求的直径与正方体的棱长是相等的,故可得球的直径为2,再用表面积公式求出表面积即可.
【解答】解:由已知球的直径为2,故半径为1,
其表面积是4×π×12=4π,
应选B
3.若直线y=﹣2x+3k+14与直线x﹣4y=﹣3k﹣2的交点位于第四象限,则实数k的取值范围是( )
A.﹣6<k<﹣2 B.﹣5<k<﹣3 C.k<﹣6 D.k>﹣2
【考点】两条直线的交点坐标.
【分析】解方程组,得,x=k+6,y=k+2,由直线y=﹣2x+3k+14与直线x﹣4y=﹣3k﹣2的交点位于第四象限,知x=k+6>0,y=k+2<0,由此能求出实数k的取值范围.
【解答】解:解方程组,
得,x=k+6,y=k+2
∵直线y=﹣2x+3k+14与直线x﹣4y=﹣3k﹣2的交点位于第四象限,
∴x=k+6>0,y=k+2<0,
∴﹣6<k<﹣2.
故选A.
4.下列结论,其中正确的个数是( )
①梯形的直观图可能是平行四边形
②三棱锥中,四个面都可以是直角三角形
③如果一个棱锥的各个侧面都是等边三角形,这个棱锥不可能是六棱锥
④底面是矩形的平行六面体是长方体.
A.1 B.2 C.3 D.4
【考点】构成空间几何体的基本元素.
【分析】由直观图判断①的正误;三棱锥的结构特征判定②③的正误;棱柱的结构特征判断④,即可得到正确选项.
【解答】解:①梯形的直观图可能是平行四边形;不正确,因为平行x轴的线段长度不变;
②三棱锥中,四个面都可以是直角三角形;正确,一条棱长垂直底面直角三角形的一个锐角,即可满足题意.
③如果一个棱锥的各个侧面都是等边三角形,这个棱锥不可能是六棱锥;错误,满足条件,结果是正六边形.
④底面是矩形的平行六面体是长方体.棱长不垂直底面,不正确.
故选A.
5.圆C1:(x+2)2+(y﹣2)2=1与圆C2:(x﹣2)2+(y﹣5)2=16的位置关系是( )
A.外离 B.相交 C.内切 D.外切
【考点】直线与圆的位置关系.
【分析】先根据圆的标准方程得到分别得到两圆的圆心坐标及两圆的半径,然后利用圆心之间的距离d与两个半径相加、相减比较大小即可得出圆与圆的位置关系.
【解答】解:由圆C1:(x+2)2+(y﹣2)2=1与圆C2:(x﹣2)2+(y﹣5)2=16得:
圆C1:圆心坐标为(﹣2,2),半径r=1;圆C2:圆心坐标为(2,5),半径R=4.
两个圆心之间的距离d==5,而d=R+r,所以两圆的位置关系是外切.
故选D
6.已知a、b是两条异面直线,c∥a,那么c与b的位置关系( )
A.一定是异面 B.一定是相交 C.不可能平行 D.不可能垂直
【考点】空间中直线与直线之间的位置关系.
【分析】由平行公理,若c∥b,因为c∥a,所以a∥b,与a、b是两条异面直线矛盾.异面和相交均有可能.
【解答】解:a、b是两条异面直线,c∥a,那么c与b异面和相交均有可能,但不会平行.
因为若c∥b,因为c∥a,由平行公理得a∥b,与a、b是两条异面直线矛盾.
故选C
7.如图,是一个空间几何体的三视图,则这个几何体的外接球的表面积是( )
A.56πcm2 B.77πcm2 C. D.
【考点】球的体积和表面积;简单空间图形的三视图.
【分析】三视图复原的几何体是长方体的一个角,扩展为长方体,它的外接球的直径就是长方体的对角线的长,求出对角线长,即可求出外接球的表面积.
【解答】解:三视图复原的几何体是长方体的一个角,三度为:6、5、4;把它扩展为长方体,它的外接球的直径就是长方体的对角线的长,
所以长方体的对角线长为:
所以球的半径为:.
这个几何体的外接球的表面积是:4=77π(cm2)
故选B
8.设m,n是两条不同的直线,α,β,γ是三个不同的平面,给出下列四个命题:
①若m⊥α,n∥α,则m⊥n
②若α∥β,β∥γ,m⊥α,则m⊥γ
③若m∥α,n∥α,则m∥n
④若α⊥γ,β⊥γ,则α∥β
其中正确命题的序号是( )
A.①和② B.②和③ C.③和④ D.①和④
【考点】空间中直线与平面之间的位置关系;命题的真假判断与应用;空间中直线与直线之间的位置关系;平面与平面之间的位置关系.
【分析】根据线面平行性质定理,结合线面垂直的定义,可得①是真命题;根据面面平行的性质结合线面垂直的性质,可得②是真命题;在正方体中举出反例,可得平行于同一个平面的两条直线不一定平行,垂直于同一个平面和两个平面也不一定平行,可得③④不正确.由此可得本题的答案.
【解答】解:对于①,因为n∥α,所以经过n作平面β,使β∩α=l,可得n∥l,
又因为m⊥α,l⊂α,所以m⊥l,结合n∥l得m⊥n.由此可得①是真命题;
对于②,因为α∥β且β∥γ,所以α∥γ,结合m⊥α,可得m⊥γ,故②是真命题;
对于③,设直线m、n是位于正方体上底面所在平面内的相交直线,
而平面α是正方体下底面所在的平面,
则有m∥α且n∥α成立,但不能推出m∥n,故③不正确;
对于④,设平面α、β、γ是位于正方体经过同一个顶点的三个面,
则有α⊥γ且β⊥γ,但是α⊥β,推不出α∥β,故④不正确.
综上所述,其中正确命题的序号是①和②
故选:A
9.M(x0,y0)为圆x2+y2=a2(a>0)内异于圆心的一点,则直线x0x+y0y=a2与该圆的位置关系为( )
A.相切 B.相交 C.相离 D.相切或相交
【考点】直线与圆的位置关系.
【分析】由圆的方程找出圆心坐标与半径,因为M为圆内一点,所以M到圆心的距离小于圆的半径,利用两点间的距离公式表示出一个不等式,然后利用点到直线的距离公式表示出圆心到已知直线的距离d,根据求出的不等式即可得到d大于半径r,得到直线与圆的位置关系是相离.
【解答】解:由圆的方程得到圆心坐标为(0,0),半径r=a,
由M为圆内一点得到:<a,
则圆心到已知直线的距离d=>=a=r,
所以直线与圆的位置关系为:相离.
故选C
10.如图,将一个正方体的表面展开,直线AB与直线CD在原来正方体中的位置关系是( )
A.平行 B.相交并垂直
C.相交且成60°角 D.异面
【考点】空间中直线与直线之间的位置关系.
【分析】将正方体还原后能求出结果.
【解答】解:将正方体还原后如图,
A与C重合,
连结BC,则△BDC是等边三角形,
∴直线AB与直线CD在原来正方体中的位置关系是相交且成60°角.
故选:C.
11.如图是一个多面体的实物图,在下列四组三视图中,正确的是( )
A. B. C. D.
【考点】简单空间图形的三视图.
【分析】根据已知中几何体的直观图,结合简单几何体的三视图画法,可得答案.
【解答】解:由已知中几何体的直观图,
当以如图所示的方向为正方向时,
几何体的三视图为:
故选:A
12.圆x2+2x+y2+4y﹣3=0上到直线x+y+1=0的距离为的点共有( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
【考点】直线与圆的位置关系.
【分析】先求圆心和半径,再看圆心到直线的距离,和比较,可得结果.
【解答】解:圆x2+2x+y2+4y﹣3=0的圆心(﹣1,﹣2),半径是 2,圆心到直线x+y+1=0的距离是,
故圆上的点到直线x+y+1=0的距离为的共有3个.
故答案为:3.
二.填空题
13.已知两圆x2+y2=10和(x﹣1)2+(y﹣3)2=10相交于A,B两点,则直线AB的方程是 x+3y﹣5=0 .
【考点】相交弦所在直线的方程.
【分析】把两个圆的方程相减,即可求得公共弦所在的直线方程.
【解答】解:把两圆x2+y2=10和(x﹣1)2+(y﹣3)2=10的方程相减可得x+3y﹣5=0,
此直线的方程既能满足第一个圆的方程、又能满足第二个圆的方程,故必是两个圆的公共弦所在的直线方程,
故答案为:x+3y﹣5=0.
14.设M是圆(x﹣5)2+(y﹣3)2=9上的点,则M到直线3x+4y﹣2=0的最长距离是 8 .
【考点】点到直线的距离公式;直线与圆的位置关系.
【分析】利用圆的方程求出圆的圆心及半径;利用点到直线的距离公式求出圆心到直线3x+4y﹣2=0的距离,将此距离加上半径即得M到直线3x+4y﹣2=0的最长距离.
【解答】解:圆(x﹣5)2+(y﹣3)2=9的圆心为(5,3),半径为3
(5,3)到直线3x+4y﹣2=0的距离为
∴M到直线3x+4y﹣2=0的最长距离是3+5=8
故答案为8
15.侧棱长为2的正三棱锥V﹣ABC中,∠AVB=∠BVC=∠CVA=40°,过点A作截面AEF,则截面△AEF周长的最小值为 6 .
【考点】棱锥的结构特征.
【分析】沿着侧棱VA把正三棱锥V﹣ABC展开在一个平面内,如图,则AA′即为截面△AEF周长的最小值,且∠AVA′=3×40=120°.△VAA′中,由余弦定理可得 AA'的值.
【解答】解:如图所示:沿着侧棱VA把正三棱锥V﹣ABC展开在一个平面内,如图(2),
则AA′即为截面△AEF周长的最小值,且∠AVA′=3×40=120°.
△VAA′中,由余弦定理可得 AA'===6,
故答案为 6.
16.aα、βb是两个不同的平面,m、n 是平面α及β之外的两条不同直线,给出四个论断:
(1)m⊥n (2)α⊥β (3)n⊥β (4)m⊥α
以其中三个论断作为条件,余下一个论断作为结论,写出你认为正确的一个命题 ①③④⇒② .
【考点】平面与平面垂直的判定.
【分析】要证面面垂直,可利用求证两平面的二面角的平面角为直角进行证明即可.
【解答】解:m⊥n,将m和n平移到一起,则确定一平面
∵n⊥β,m⊥α,
∴该平面与平面α和平面β的交线也互相垂直
从而平面α和平面β的二面角平面角为90°
∴α⊥β
故答案为:①③④⇒②
三.填空题
17.已知△ABC三边所在直线方程为AB:3x+4y+12=0,BC:4x﹣3y+16=0,CA:2x+y﹣2=0,求AC边上的高所在的直线方程.
【考点】直线的一般式方程与直线的垂直关系;两条直线的交点坐标.
【分析】先解方程组解出B的坐标,再由高线BD和CA垂直,斜率之积等于﹣1,求出高线的斜率,点斜式写高线的方程,并化为一般式.
【解答】解:由得B(﹣4,0),
设AC边上的高为BD,由BD⊥CA,可知 BD的斜率等于 =,
用点斜式写出AC边上的高所在的直线方程为 y﹣0=(x+4 ),即 x﹣2y+4=0.
18.如图四边形ABCD为梯形,AD∥BC,∠ABC=90°,求图中阴影部分绕AB旋转一周所形成的几何体的表面积和体积.
【考点】旋转体(圆柱、圆锥、圆台).
【分析】旋转后几何体是一个圆台,从上面挖去一个半球,根据数据利用面积公式与体积公式,可求其表面积和体积.
【解答】解:由题意知,所求旋转体的表面积由三部分组成:
圆台下底面、侧面和一半球面
S半球=8π,S圆台侧=35π,S圆台底=25π.
故所求几何体的表面积为:8π+35π+25π=68π
由,
所以,旋转体的体积为
19.一圆与y轴相切,圆心在直线x﹣3y=0上,且直线y=x截圆所得弦长为,求此圆的方程.
【考点】圆的一般方程;圆的标准方程.
【分析】依题意设出所求圆的方程:(x﹣3b)2+(y﹣b)2=9b2.利用直线y=x截圆所得弦长为,
求出b的值,可得圆的方程.
【解答】解:因圆与y轴相切,且圆心在直线x﹣3y=0上,故设圆方程为(x﹣3b)2+(y﹣b)2=9b2.
又因为直线y=x截圆得弦长为2,
则有()2+()2=9b2,
解得b=±1.故所求圆方程为
(x﹣3)2+(y﹣1)2=9或(x+3)2+(y+1)2=9.
20.如图,在直三棱柱ABC﹣A1B1C1中,AC⊥BC,点D是AB的中点.求证:
(1)AC⊥BC1;
(2)AC1∥平面B1CD.
【考点】直线与平面平行的判定;空间中直线与直线之间的位置关系.
【分析】(1)利用线面垂直的判定定理先证明AC⊥平面BCC1B1,BC1⊂平面BCC1B1,即可证得AC⊥BC1;
(2)取BC1与B1C的交点为O,连DO,则OD是三角形ABC1的中位线,OD∥AC1,而AC1⊂平面B1CD,利用线面平行的判定定理
即可得证.
【解答】证明:(1)在直三棱柱ABC﹣A1B1C1中,∵CC1⊥平面ABC,
∴CC1⊥AC,
又AC⊥BC,BC∩CC1=C,
∴AC⊥平面BCC1B1
∴AC⊥BC1.
(2)设BC1与B1C的交点为O,连接OD,BCC1B1为平行四边形,则O为B1C中点,又D是AB的中点,
∴OD是三角形ABC1的中位线,OD∥AC1,
又∵AC1⊄平面B1CD,OD⊂平面B1CD,
∴AC1∥平面B1CD.
21.已知圆C:(x﹣1)2+(y﹣2)2=25,直线l:(2m+1)x+(m+1)y﹣7m﹣4=0(m∈R)
(Ⅰ)证明:无论m取什么实数,l与圆恒交于两点;
(Ⅱ)求直线被圆C截得的弦长最小时l的方程.
【考点】直线与圆相交的性质.
【分析】(Ⅰ)求得所给的直线经过x+y﹣4=0 和2x+y﹣7=0的交点M(3,1),而点M在圆C:(x﹣1)2+(y﹣2)2=25的内部,从而得到l与圆恒交于两点.
(Ⅱ)弦长最小时,MC和弦垂直,再利用点斜式求得弦所在的直线的方程.
【解答】解:(Ⅰ)证明:直线l:(2m+1)x+(m+1)y﹣7m﹣4=0,即 x+y﹣4+m(2x+y﹣7)=0,
恒经过直线x+y﹣4=0 和2x+y﹣7=0的交点M(3,1),
而点M到圆心C(1,2)的距离为MC==<半径5,
故点M在圆C:(x﹣1)2+(y﹣2)2=25的内部,故l与圆恒交于两点.
(Ⅱ)弦长最小时,MC和弦垂直,故弦所在的直线l的斜率为==2,
故直线l的方程为y﹣1=2(x﹣3),即 2x﹣y﹣5=0.
22.如图,在四棱锥P﹣ABCD中,ABCD是正方形,PD⊥平面ABCD,PD=AB=2,E,F,G分别是PC,PD,BC的中点.
(1)求证:平面PAB∥平面EFG;
(2)在线段PB上确定一点Q,使PC⊥平面ADQ,并给出证明;
(3)求出D到平面EFG的距离.
【考点】直线与平面垂直的判定;直线与平面平行的判定;点、线、面间的距离计算.
【分析】(1)由已知可得EG∥PB,从而可证EG∥平面PAB,则只要再证明EF∥平面PAB,即证EF∥AB,结合已知容易证,根据平面与平面平行的判定定理可得
(2)若使得PC⊥平面ADQ,即证明PC⊥平面ADE,当Q为PB的中点时,PC⊥Ae,AD⊥PC即可
(3)结合已知可考虑利用换顶点VD﹣EFG=VG﹣EFD,结合已知可求
【解答】(1)证明:E,G分别是PC,BC的中点得EG∥PB
∴EG∥平面PAB
又E,F分别是PC,PD的中点,
∴EF∥CD,又AB∥CD
∴EF∥AB
∵EF⊈p平面PAB,AB⊆平面PAB
∴EF∥平面PAB
又∵EG,EF⊂平面EFG,EG∩EF=E
∴平面PAB∥平面EFG
(2)Q为PB的中点,连QE,DE,又E是PC的中点,
∴QE∥BC,又BC∥AD∴QE∥AD
∴平面ADQ即平面ADEQ∴PD⊥DC,又PD=AB=2,ABCD是正方形,
∴等腰直角三角形PDC
由E为PC的中点知DE⊥PC
∵PD⊥平面ABCD
∴PD⊥AD又AD⊥DC
∴AD⊥面PDC
∴AD⊥PC,且AD∩DE=D
∴PC⊥平面ADEQ,即证PC⊥平面ADQ
(3)连DG,取AD中点H,连HG,HF,设点D到平面EFG的距离为h.H,G为AD,BC中点可知HG∥DC,又EF∥DC
∴HG∥EF
∴G到EF的距离即H到EF的距离
∵PD⊥DC,AD⊥DC
∴DC⊥面PAD,又EF∥DC
∴EF⊥面PAD
∴EF⊥HF
∴HF为G到EF的距离,由题意可知EF=1,HF=, =
∵AD⊥面PDC,GC∥AD
∴GC⊥面PDC
∴G到面EFD的距离为CG=1
又可知EF=DF=1,
∴
2016年12月15日