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    2024年高二上学期数学期末押题卷02(测试范围:选修一+选修二第四章)

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    这是一份2024年高二上学期数学期末押题卷02(测试范围:选修一+选修二第四章),文件包含高二数学期末押题卷02测试范围选修一+选修二第四章原卷版docx、高二数学期末押题卷02测试范围选修一+选修二第四章解析版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共26页, 欢迎下载使用。
    1.(6分)在平面直角坐标系xOy中,有一条抛物线Γ:y2=2x,其焦点为F,在Γ上任取一点P,满足.当△POF的面积取得最大值时,相应的点P的坐标为( )
    A.B.或
    C.(2,2)D.(2,2)或(2,﹣2)
    【分析】由抛物线的几何性质可求点P的坐标.
    【解答】解:由抛物线的性质,抛物线上的点到焦点的距离等于到准线的距离,
    该抛物线的准线方程为x=﹣,设P点的横坐标为m,则|PF|=m+,
    又.∴m≤2,当△POF的面积取得最大值时,点P的横坐标为2,
    故点P的坐标为(2,2)或(2,﹣2).
    故选:D.
    【点评】本题考查抛物线的几何性质,属基础题.
    2.(6分)若直线2x+y﹣4=0,x+ky﹣3=0与两坐标轴围成的四边形有外接圆,则此四边形的面积为( )
    A.B.C.D.5
    【分析】圆的内接四边形对角互补,而x轴与y轴垂直,所以直线2x+y﹣4=0与x+ky﹣3=0垂直,再利用两直线A1x+B1y+C1=0与A2x+B2y+C2=0垂直的充要条件A1A2+B1B2=0,列方程即可得k,即可得出结果
    【解答】解:圆的内接四边形对角互补,因为x轴与y轴垂直,所以2x+y﹣4=0与x+ky﹣3=0垂直
    直线A1x+B1y+C1=0与直线A2x+B2y+C2=0垂直的充要条件是 A1A2+B1B2=0
    由2×1+1×k=0,解得k=﹣2,
    直线2x+y﹣4=0与坐标轴的交点为(2,0),(0,4),x+ky﹣3=0与坐标轴的交点为
    (0,﹣),(3,0),两直线的交点纵坐标为﹣,
    ∴四边形的面积为=.
    故选:C.
    【点评】本题考查了两直线垂直的充要条件,如果利用斜率还需要讨论斜率是否存在,属于中档题.
    3.(6分)有两条不同的直线m,n与两个不同的平面α,β,下列结论中正确的是( )
    A.α⊥β,α∩β=m,n⊥m,则n⊥β
    B.m⊥α,n∥β,且α∥β,则m⊥n
    C.m∥n,n⊆α,则m∥α
    D.m∥α,n∥β且α∥β,则m∥n
    【分析】对于A,只有在满足n⊂α时,可得n⊥β;对于B,由m⊥α,α∥β,得m⊥β,由 n∥β,可得m⊥n;对于C,m∥α或m在α内;对于D,m,n相交、平行或异面.
    【解答】解:对于A,由α⊥β,α∩β=m,n⊥m,只有在满足n⊂α时,可得n⊥β,所以A不正确;
    对于B,由m⊥α,α∥β,可得m⊥β,又由 n∥β,所以可得m⊥n,所以B正确;
    对于C,由m∥n,n⊆α,则m∥α或m在α内,所以C不正确;
    对于D,由m∥α,n∥β且α∥β,则m,n相交、平行或异面,所以D不正确.
    故选:B.
    【点评】本题考查命题真假的判断,考查空间中线线、线面、面面间的位置关系等基础知识,考查运算求解能力,是中档题.
    4.(6分)已知k∈R,直线l1:x+ky=0过定点P,直线l2:kx﹣y﹣2k+2=0过定点Q,两直线交于点M,则|MP|+|MQ|的最大值是( )
    A.2B.4C.4D.8
    【分析】直线l1:x+ky=0过定点P(0,0),由kx﹣y﹣2k+2=0化为k(x﹣2)+(2﹣y)=0,可得直线l2:kx﹣y﹣2k+2=0过定点Q(2,2).可以判定两条直线相互垂直.利用2(|MP|2+|MQ|2)≥(|MP|+|MQ|)2,即可得出.
    【解答】解:直线l1:x+ky=0过定点P(0,0),
    由kx﹣y﹣2k+2=0化为k(x﹣2)+(2﹣y)=0,令,解得.
    直线l2:kx﹣y﹣2k+2=0过定点Q(2,2).
    ∴|PQ|2=22+22=8.
    当k≠0时,两条直线的斜率满足×k=﹣1,此时两条直线相互垂直;
    当k=0时,两条直线分别化为:x=0,y﹣2=0,此时两条直线相互垂直.
    综上可得:两条直线相互垂直.
    ∴|MP|2+|MQ|2=|PQ|2=8.
    ∴16=2(|MP|2+|MQ|2)≥(|MP|+|MQ|)2,
    解得|MP|+|MQ|≤4,当且仅当|MP|=|MQ|=2时取得等号.
    则|MP|+|MQ|的最大值是4.
    故选:B.
    【点评】本题考查了直线系的应用、相互垂直的直线斜率之间的关系、圆的性质、基本不等式的性质,考查了推理能力与计算能力,属于中档题.
    5.(6分)已知a,b是两条不同的直线,α,β,γ是三个不同的平面.给出下列命题:
    ①若α⊥β,α∩β=a,a⊥b,则b⊥α或b⊥β;
    ②若α∥β,α∩γ=a,β∩γ=b,则a∥b;
    ③若α∩β=a,α∩γ=b,a∥b,则β∥γ;
    ④“若α⊥γ,β⊥γ,则α⊥β”是随机事件;
    ⑤若a,b是异面直线,则存在平面α过直线a且垂直于直线b.
    其中正确的命题是( )
    A.①③B.②⑤C.③④D.②④
    【分析】根据空间直线、平面间的位置关系判断.
    【解答】解:若α⊥β,α∩β=a,a⊥b,b与α,β可能垂直也可能不垂直,①错;
    由面面平行的性质定理知②正确;
    三棱柱的两个侧面与第三个侧面的交线相互平行,但这两个侧面相交,③错;
    若α⊥γ,β⊥γ,则α与β可能垂直也可能不垂直,“若α⊥γ,β⊥γ,则α⊥β”是随机事件,④正确;
    若存在平面α过直线a且垂直于直线b,则a⊥b,但已知中a,b不一定垂直,⑤错误.
    故选:D.
    【点评】本题考查空间直线与直线以及直线与平面的位置关系的应用,是基础题.
    6.(6分)已知抛物线x2=2py(p>0)上一点A(m,1)到其焦点的距离为p,O为坐标原点,则|OA|=( )
    A.2B.C.4D.5
    【分析】先根据抛物线的方程求得准线的方程,进而利用点A的纵坐标求得点A到准线的距离,求出A的坐标,然后求解|OA|即可.
    【解答】解:依题意可知抛物线的准线方程为y=﹣,
    ∵抛物线x2=2py(p>0)上一点A(m,1)到其焦点的距离为p,
    ∴点A到准线的距离为1+=p,解得p=2.
    所以抛物线x2=4y,此时A(±2,1),
    所以|OA|=
    故选:B.
    【点评】本题主要考查了抛物线的定义的运用.考查了学生对抛物线基础知识的掌握.属中档题.
    7.(6分)在四棱锥P﹣ABCD中,底面ABCD为矩形,PA⊥底面ABCD,AB=1,,E为PD的中点,点N在平面PAC内,且NE⊥平面PAC,则点N到平面PAB的距离为( )
    A.B.C.D.
    【分析】过点D作DF⊥AC,证得DF⊥平面PAC,取PF的中点N,连接NE,证得NE⊥平面PAC,过点F作FG∥BC,证得GF⊥平面PAB,从而得到NQ⊥平面PAB,得到NQ为点N到平面PAB的距离,结合,即可求解.
    【解答】解:如图所示,过点D作DF⊥AC,垂足为F,
    因为PA⊥平面ABCD,且DF⊂平面ABCD,
    所以DF⊥PA,
    又因为PA⋂AC=A,且PA,AC⊂平面PAC,
    所以DF⊥平面PAC,
    取PF的中点N,连接NE,
    因为E为PD的中点,
    所以NE∥DF,
    所以NE⊥平面PAC,
    过点F作FG∥BC,
    因为四边形ABCD为矩形,
    所以FG⊥AB,
    因为PA⊥平面ABCD,且GF⊂平面ABCD,
    所以GF⊥PA,
    又因为AB⋂PA=A,且AB,PA⊂平面PAB,
    所以GF⊥平面PAB,
    取PG的中点Q,连接NQ,
    因为N为PF的中点,
    所以NQ∥GF,
    所以NQ⊥平面PAB,
    所以NQ为点N到平面PAB的距离,
    在矩形ABCD中,因为,
    所以AC=2,
    因为AD2=AF⋅AC,
    所以,
    又由△AGF∽△ABC,可得,
    解得,
    又由,
    所以点N到平面PAB的距离为.
    故选:C.
    【点评】本题考查点到平面的距离,解题关键是利用直线与平面的位置关系找到点到直线的距离,属于中档题.
    8.(6分)已知椭圆C:+=1(b2<6)上存在两点M,N关于直线2x﹣3y﹣1=0对称,且线段MN中点的纵坐标为﹣,则b2的值是( )
    A.2B.3C.4D.5
    【分析】设M(x1,y1),N(x2,y2),线段MN的中点E(x0,﹣),kMN=﹣.把中点E(x0,﹣)代入直线2x﹣3y﹣1=0,可得x0.把点M,N的坐标代入椭圆方程可得:+=1,+=1,相减化简整理即可得出解得b2,
    【解答】解:设M(x1,y1),N(x2,y2),线段MN的中点E(x0,﹣),kMN=﹣.
    把中点E(x0,﹣)代入直线2x﹣3y﹣1=0,可得2x0﹣3×(﹣)﹣1=0,解得x0=﹣.
    把点M,N的坐标代入椭圆方程可得:+=1,+=1,
    相减可得+=0,
    ∴×(﹣)﹣=0,
    解得b2=3,
    故选:B.
    【点评】本题考查了椭圆的标准方程及其性质、“点差法”、中点坐标公式、斜率计算公式,考查了推理能力与计算能力,属于中档题.
    二.多选题(共4小题,满分24分,每小题6分)
    (多选)9.(6分)已知正四棱柱ABCD﹣A1B1C1D1的底面边长为2,侧棱AA1=1,P为上底面A1B1C1D1的动点(包括边界),则下列结论中正确的是( )
    A.若PD=3,则满足条件的P点不唯一
    B.若PD=,则点P的轨迹是一段圆弧
    C.若PD∥平面ACB1,则DP的最大值为
    D.若PD∥平面ACB1,且PD=,则平面BDP截正四棱柱ABCD﹣A1B1C1D1的外接球所得平面图形的面积为
    【分析】作出正四棱柱ABCD﹣A1B1C1D1的图形,结合图形逐一分析选项,即可得出答案.
    【解答】解:作出正四棱柱ABCD﹣A1B1C1D1的图形,如图所示:
    对于A:∵正四棱柱ABCD﹣A1B1C1D1的底面边长为2,侧棱AA1=1,
    ∴B1D1=2,B1D==3,
    ∴B1与P重合时,PD=3,此时P点唯一,故A错误;
    对于B:如图,以D1为原点建立平面直角坐标系,设P(x,y),
    ∵PD=,∴PD===,
    ∴x²+y²=2<8,故点P的轨迹是一段圆弧,故B正确;
    对于C:连接A1D,C1D,可得平面C1A1D∥平面B1AC,
    则当P与点A1或与点C1重合时,DP有最大值==,故C正确;
    对于D:由选项C知,平面BDP即为平面BDD1B1,平面BDP截正四棱柱ABCD﹣A1B1C1D1的外接球所得平面图形为外接球的大圆,其半径为×=,
    则面积为,故D正确,
    故选:BCD.
    【点评】本题考查立体几何综合,考查了学生的空间想象能力、逻辑推理能力、运算能力,属于中档题.
    (多选)10.(6分)已知曲线C:mx2+ny2=1,下列结论正确的是( )
    A.若m>n>0,则C是椭圆,其焦点在y轴上
    B.若m>0>n,则C是双曲线,其焦点在x轴上
    C.若m=n,则C是圆
    D.若m=0,n>0,则C是两条直线
    【分析】根据各选项条件化方程为标准方程判断.
    【解答】解:若m>n>0时,方程为,其中,曲线为椭圆,焦点在y轴,A正确;
    m>0>n时,方程为,表示焦点在x轴上的双曲线,B正确;
    m=n=0时,方程不表示任何曲线,C错;
    m=0,n>0时方程可化为,表示两条直线,D正确.
    故选:ABD.
    【点评】本题考查了双曲线和椭圆的性质,属于基础题.
    (多选)11.(6分)给出下列命题,其中正确的命题有( )
    A.若{,,}可以作为空间的一个基底,与共线,≠,则{,,}也可以作为空间的一个基底
    B.已知向量∥,则,与任何向量都不能构成空间的一个基底
    C.A,B,M,N是空间四点,若,,不能构成空间的一个基底,则A,B,M,N四点共面
    D.已知{,,}是空间的一个基底,若=+,则{,,}也是空间的一个基底
    【分析】直接利用向量的基底的定义,向量的共线,共面向量的充要条件判定A、B、C、D的结果.
    【解答】解:对于选项A:若{,,}可以作为空间的一个基底,与共线,≠,则{,,}也可以作为空间的一个基底,真命题.
    对于选项B:已知向量,则,与任何向量都不能构成空间的一个基底,真命题.
    对于选项C:已知A,B,M,N是空间中的四点,若不能构成空间的一个基底,则A,B,M,N四点共面,真命题.
    对于选项D:已知{,,}是空间的一个基底,即,,不共面,由即共面,故与,不共面,则{,,}也是空间的一个基底,真命题.
    故选:ABCD.
    【点评】本题考查的知识要点:向量的基底,向量的共线,共面向量的充要条件,主要考查学生对基础知识的理解和应用,属于基础题.
    (多选)12.(6分)已知双曲线C:(0<k<1),则( )
    A.双曲线C的焦点在x轴上
    B.双曲线C的焦距等于
    C.双曲线C的焦点到其渐近线的距离等于
    D.双曲线C的离心率的取值范围为
    【分析】通过k的范围,判断双曲线的焦点位置,焦距的长,焦点到其渐近线的距离,离心率的范围,判断选项的正误即可.
    【解答】解:双曲线C:(0<k<1),
    可得9﹣k>0,k﹣1<0,所以双曲线的焦点坐标在x轴,所以A正确;
    双曲线的焦距为:2=2,所以B不正确;
    双曲线C的焦点到其渐近线的距离等于b=,所以C正确;
    双曲线的离心率为:=∈.所以D正确;
    故选:ACD.
    【点评】本题考查双曲线的简单性质的应用,是基础题.
    三.填空题(共4小题,满分20分,每小题5分)
    13.(5分)过点(﹣1,2)与(3,5)的直线的一般式方程为 3x﹣4y+11=0 .
    【分析】先求出直线的斜率,再根据点斜式即可求出直线方程.
    【解答】解:可得直线的斜率为,
    所以直线方程为,整理得3x﹣4y+11=0.
    故答案为:3x﹣4y+11=0.
    【点评】本题考查的知识要点:直线的方程的求法,主要考查学生的理解能力和计算能力,属于中档题.
    14.(5分)用一个平行于圆锥底面的平面去截这个圆锥,截得的圆台的上、下底面的半径之比是1:4,圆台的母线长10cm.求此圆锥的母线长 cm .
    【分析】设圆台的上、下底面的半径分别为r、R,此圆锥的母线长为L,截得小圆锥的母线长为l.根据圆锥平行于底的截面性质,结合题意建立关系式算出L=4l且L﹣l=10cm,由此算出L长,即得此圆锥的母线长.
    【解答】解:根据题意,设圆台的上、下底面的半径分别为r、R,
    设圆锥的母线长为L,截得小圆锥的母线长为l,
    ∵圆台的上、下底面互相平行
    ∴,可得L=4l
    ∵圆台的母线长10cm,可得L﹣l=10cm
    ∴=10cm,解得L=cm
    故答案为:cm
    【点评】本题给出圆台上下底面半径之比和母线之长,求圆台所在圆锥的母线之长.着重考查了圆锥的平行截面的性质、圆台定义及应用等知识,属于基础题.
    15.(5分)点M为抛物线y2=8x上的一点且在x轴的上方,F为抛物线的焦点,以Fx为始边,FM为终边的角∠xFM=60°,则|FM|= 8 .
    【分析】由题意得MF|=2|FA|即|FM|=2(a﹣2)且|MF|=联立可得a=6,进而由抛物线的定义得到|FM|的长为8.
    【解答】解:由题意得F(2,0),
    设点M为(a,b)过点M作MA垂直于x轴,垂直为A,
    ∴|MF|=2|FA|即|FM|=2(a﹣),
    |MF|=即|MF|=,
    所以2(a﹣2)=,整理得b2=3(a﹣2)2…①
    又∵M是抛物线y2=8x上一点,
    ∴b2=8a…②
    有①②可得a=6或a=(舍去)
    所以|MF|=2(6﹣2)=8
    所以|FM|的长为8.
    故答案为:8.
    【点评】解决此类问题关键是灵活运用抛物线的定义,将问题转化为我们熟悉的平面几何知识.
    16.(5分)已知三棱锥A﹣BCD中,AB=AC=3,BD=CD=,且BD⊥CD,若点A在平面BCD内的投影恰好为点D,则此三棱锥外接球的表面积为 11π .
    【分析】三棱锥A﹣BCD的三条侧棱两两互相垂直,所以把它扩展为长方体,它也外接于球,对角线的长为球的直径,然后解答即可.
    【解答】解:∵点A在平面BCD内的投影恰好为点D,∴AD⊥平面BCD,
    故AD=,且知AD,BD,CD两两垂直,
    故可将此三棱锥放入一个长、宽、高分别为,,的长方体内,三棱锥的四个顶点亦为长方体的顶点,其外接球为长方体外接球.
    易得外接球半径为,故外接球表面积为11π.
    故答案为:11π
    【点评】本题考查球的表面积,考查学生空间想象能力,解答的关键是构造球的内接长方体.是基础题
    四.解答题(共5小题,满分58分)
    17.(10分)设等差数列{an}的公差为d,其前n项和为Sn,已知a3=12,且S12>0,S13<0.
    (1)求d的取值范围.
    (2)数列{an}的前几项和最大?说明理由.
    【分析】(1)根据题意,由a3=12,S12>0,S13<0.可得a1+2d=12,a6+a7>0,a7<0.即可解出公差d的取值范围.
    (2)根据题意,由S12==6(a6+a7)>0,S13==13a7<0,分析可得:a6>0,a7<0.即可得出.
    【解答】解:(1)根据题意,设等差数列{an}中,
    有a3=12,S12>0,S13<0.
    则a1+2d=12,S12=>0,S13=<0,
    变形可得a1+2d=12,a6+a7>0,a7<0.
    即a1+2d=12,2a1+11d>0,a7=a1+6d<0.
    解可得:﹣<d<﹣3.
    故公差d的取值范围是(﹣,﹣3);
    (2)根据题意,数列{an}的前6项和最大,
    理由:由S12==6(a6+a7)>0,S13==13a7<0.
    可得:a6>0,a7<0.
    故数列{an}的前6项和最大.
    【点评】本题考查了等差数列的通项公式与求和公式及其性质,涉及不等式的性质,属于中档题.
    18.(12分)已知一圆形纸片的圆心为O,直径AB=2,圆周上有C、D两点.如图,OC⊥AB,,点P是上动点.沿AB将纸片折为直二面角,并连结PO,PD,PC,CD.
    (1)当AB∥平面PCD时,求PD的长;
    (2)问当点P在什么位置时,三棱锥P﹣COD体积最大,并求出此时点O到平面PCD的距离.
    【分析】(1)由线面平行的性质得到AB∥PD,即可得到,再利用余弦定理计算可得;
    (2)根据面面垂直的性质得到OC⊥平面POD,则VP﹣COD=VC﹣DOP,即可得到当OD⊥OP时,三棱锥P﹣COD的体积最大,再利用等体积法求出点O到平面PCD的距离.
    【解答】解:(1)因为AB∥平面PCD,AB⊂平面OPD,平面OPD∩平面PCD=PD,
    所以AB∥PD,又,所以,所以,
    又OD=OP=1,所以;
    (2)当OD⊥OP时,三棱锥P﹣COD的体积最大,
    因为OC⊥AB,二面角C﹣AB﹣D为直二面角,平面ABC∩平面POD=AB,OC⊂平面ABC,所以OC⊥平面POD,
    OD,OP⊂平面POD,所以OC⊥OD、OC⊥OP,
    又,
    所以当OD⊥OP,sin∠DOP=1时,三棱锥P﹣COD的体积最大,
    此时,此时,
    即△PCD是等边三角形,边长,∴,
    设所求距离为h,则,即,解得,
    故当OD⊥OP时,此时点O到平面PCD的距离为.
    【点评】本题考查了线面平行和等体积法的应用,属于中档题.
    19.(12分)已知是椭圆上的两点.
    (1)求椭圆E的方程;
    (2)过椭圆E的上顶点A和右焦点F的直线与椭圆E交于另一个点B,P为直线x=5上的动点,直线AP,BP分别与椭圆E交于C(异于点A),D(异于点B)两点,证明:直线CD经过点F.
    【分析】(1)把点M,N坐标代入椭圆方程可得a,b的方程,求解即可;
    (2)由已知可求得直线AF的方程可求B的坐标,设P(5,t),直线AP的方程为y=x+2,直线BP的方程为y=x﹣,C(x1,y1),D(x2,y2),与椭圆方程联立方程要求得C,D的坐标,再证明=,可证结论.
    【解答】解:(1)∵是椭圆上的两点.
    ∴+=1①,+=1②,
    由①②解得a2=5,b2=4,
    ∴椭圆E的方程为+=1;
    (2)证明:由(1)可知A(0,2),F(1,0),则直线AF的方程为y=﹣2x+2,
    由,消去y得24x2﹣40x=0,解得x=0或x=,可得B(,﹣),
    设P(5,t),直线AP的方程为y=x+2,直线BP的方程为y=x﹣,C(x1,y1),D(x2,y2),
    由,消去y得(t2﹣4t+24)x2+20(t﹣2)x=0,
    可得C(,),
    由,消去y得(9t2+24t+96)x2﹣(30t2+160t+160)x+25t2+200t=0,
    ∴=,可得D(,),
    ∴=,=,
    ∴=,∴C,D,F三点共线,
    ∴直线CD经过点F.
    【点评】本题考查求椭圆的标准方程,考查证直线过定点,考查方程思想,考查运算求解能力,属中档题.
    20.(12分)如图1,在等腰梯形ABCD中,M,N分别是AD,AE的中点,AE=BE=BC=CD=4,,将△ADE沿着DE折起,使得点A与点P重合,平面PDE⊥平面BCDE,如图2.
    (1)当时,证明:PC∥平面MNF;
    (2)若平面MNF与平面BCDE夹角的余弦值为,求λ的值.
    【分析】(1)要证明线面平行,转化为证明平面MNF∥平面PBC;
    (2)首先建立空间直角坐标系,分别求两个平面的法向量,并表示向量夹角的余弦值,即可求λ的值.
    【解答】(1)证明:在等腰梯形ABCD中,M,N分别是AD,AE的中点,
    因为,所以F是BE的中点,
    因为F,N分别是BE,PE中点,所以NF∥PB,
    因为NF⊄平面PBC,PB⊂平面PBC,
    所以NF∥平面PBC,
    因为M,N分别是PD,PE的中点,所MN∥DE,
    因为BE∥DC,且BE=DC,所以四边形BCDE是平行四边形,
    所以DE∥BC,所以NN∥BC,
    因为MN⊄平面PBC,BC⊂平面PBC,
    所以MN∥平面PBC,
    因为MN,NF⊂平面MNF,且MN∩NF=N,所以平面MNF∥平面PBC,
    因为PC⊂平面PBC,所以PC∥平面MNF;
    解:(2)在等腰梯形ABCD中,M,N分别是AD,AE的中点,AE=BE=BC=CD=4,,
    将△ADE沿着DE折起,使得点A与点P重合,平面PDE⊥平面BCDE,
    取DE的中点O,连接OC,OP,
    由条件可知,四边形AECD和EBCD是平行四边形,且AE=EB=BC=CD=AD,
    所以△ADE,△DCE,△BCE是等边三角形,
    所以OC⊥DE,PO⊥DE,
    因为平面PDE⊥平面BCDE,平面PDE∩平面BCDE=DE,
    所以PO⊥平面BCDE,
    所以OE,OC,OP两两垂直,
    则以O为原点,分别以的方向为x,y,z轴的正方向建立如图所示的空间直角坐标系,
    因为PE=BE=BC=CD=4,所以,,所以,
    因为,所以,
    所以,
    设平面MNF的法向量为,
    则,令y=1,得,
    平面BCDE的一个法向量为,
    设平面MNF与平面BCDE的夹角为θ,则,
    因为平面MNF与平面BCDE夹角的余弦值为,
    所以,解得.
    【点评】本题考查了线面平行的证明和二面角的计算,属于中档题.
    21.(12分)已知双曲线的一条渐近线为,右焦点为F(2,0).
    (1)求双曲线C的方程;
    (2)若过点F作直线l交双曲线C的右支于P,Q两点,点M满足,求证:存在两个定点E1,E2,使得|ME1|﹣|ME2|为定值,并求出这个定值.
    【分析】(1)利用渐近线方程和焦点坐标可得方程;
    (2)先根据韦达定理和表示出点M的轨迹方程,根据方程特点可得答案.
    【解答】解:(1)由题意可得,即b2=3a2.
    又右焦点为F(2,0),所以c=2,即a2+b2=4,可得a2=1,b2=3.
    因此双曲线C的方程为;
    (2)设点M(x,y),P(x1,y1),Q(x2,y2),x1,x2>1,
    设直线l的方程为x=my+2,与双曲线C的方程联立,
    整理得(3m2﹣1)y2+12my+9=0,
    则3m2﹣1≠0,Δ=(12m)2﹣36(3m2﹣1)=36(m2+1)>0,整理得.
    ∴,∴,
    又x1+x2>2,∴,∴.
    又点M满足,即,
    整理得
    ,两式消除得,代入消去m得.
    因此点M的轨迹是以(﹣4,0),(4,0)为焦点,实轴长为4的双曲线的右支,
    由双曲线的定义可知,存在两个定点E1(﹣4,0),E2(4,0),使得|ME1|﹣|ME2|=4.
    【点评】本题考查双曲线方程的求解,直线与双曲线的位置关系,设而不求法与韦达定理的应用,化归转化思想,属中档题.

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