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    湖北省武汉市武昌区2021-2022学年高二下学期期末数学试题(原卷及解析版)

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    武昌区20212022学年度高二年级期末质量检测

     

    本试卷共5页,22小题.全卷满分150分.考试用时120分钟.

    注意事项:

    1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上.

    2.作答选择题时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目选项的答案信息点涂黑;如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案.答案不能答在试卷上.

    3.非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答,答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上;如需改动,先划掉原来的答案,然后再写上新答案;不准使用铅笔和涂改液.不按以上要求作答的答案无效.

    4.考生必须保持答题卡的整洁.考试结束后,将试卷和答题卡一并交回.

    一、选择题:本题共8小题,每小题5分,共40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. 已知是实数集,集合,则

     

    A.  B.  C.  D.

    【答案】B

    【解析】

    【分析】利用交集与补集运算即可得到结果.

    【详解】

    ,又

    故选B

    【点睛】本题考查交并补运算,熟练掌握交集补集的定义是关键..

    2. 已知复数,则复数z的虚部是(      

    A.  B.  C. 2 D.

    【答案】D

    【解析】

    【分析】根据复数的除法结合虚部的概念求解即可

    【详解】,故复数z的虚部是

    故选:D

    3. 已知单位向量的夹角为垂直,则=(      

    A.  B.  C.  D.

    【答案】D

    【解析】

    【分析】垂直,可得,化简后可求出的值

    【详解】因为单位向量的夹角为垂直,

    所以

    ,解得

    故选:D

    4. 已知数列为等差数列,且,则的值为(      

    A.  B.  C.  D.

    【答案】B

    【解析】

    【分析】由等差数列的性质与诱导公式求解即可

    【详解】由数列为等差数列,可知.

    所以,有.

    所以.

    故选:B.

    5. ,则   

    A.  B.  C.  D.

    【答案】C

    【解析】

    【分析】将式子先利用二倍角公式和平方关系配方化简,然后增添分母(),进行齐次化处理,化为正切的表达式,代入即可得到结果.

    【详解】将式子进行齐次化处理得:

    故选:C

    【点睛】易错点睛:本题如果利用,求出的值,可能还需要分象限讨论其正负,通过齐次化处理,可以避开了这一讨论.

    6. 是椭圆的左、右焦点,为直线上一点,是底角为的等腰三角形,则的离心率为

    A.  B.  C.  D.

    【答案】C

    【解析】

    【详解】试题分析:如下图所示,是底角为的等腰三角形,则有

    所以,所以

    又因为,所以,,所以

    所以答案选C.

    考点:椭圆的简单几何性质.

     

    7. 已知圆锥被平行于底面的平面所截,形成的圆台的两个底面面积之比为49,母线与底面的夹角是,圆台轴截面的面积为20,则圆锥的体积为(      

    A.  B.  C.  D.

    【答案】A

    【解析】

    【分析】根据题意画出轴截面图,结合题意求出圆台的上下地面半径,母线长,进而求出圆锥的高,即可求解

    【详解】设圆台的上下地面半径分别为,母线长为

    则由题意可知

    又母线与底面的夹角是

    又圆台轴截面的面积为20

    解得

    又圆锥的高为

    所以圆锥的体积为

    故选:A

    8. 已知,则(   

    A.  B.  C.  D.

    【答案】A

    【解析】

    【分析】法一:根据指对互化以及对数函数的单调性即可知,再利用基本不等式,换底公式可得,然后由指数函数的单调性即可解出.

    【详解】[方法一]:(指对数函数性质)

    可得,而,所以,即,所以.

    ,所以,即

    所以.综上,.

    [方法二]:【最优解】(构造函数)

    ,可得

    根据的形式构造函数 ,则

    ,解得 ,由 .

    上单调递增,所以 ,即

    又因为 ,所以 .

    故选:A.

    【点评】法一:通过基本不等式和换底公式以及对数函数的单调性比较,方法直接常用,属于通性通法;

    法二:利用的形式构造函数,根据函数的单调性得出大小关系,简单明了,是该题的最优解.

     

    二、选择题:本题共4小题,每小题5分,共20分.在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得5分,部分选对的得2分,有选错的得0分.

    9. 下列函数中,最小正周期为,且在上单调递增的是(      

    A.  B.  C.  D.

    【答案】AD

    【解析】

    【分析】根据已知条件结合选项逐项验证,可得答案.

    【详解】的周期为,且在上单调递增,符合要求;

    的周期为,但在上单调递减,不符合要求;

    的周期为,但在上单调递增,上单调递减,,不符合要求;

    的周期为,且在上单调递增,符合要求.

    故选:AD.

    10. 已知,且,下列结论正确的是(      

    A. 的最小值是1 B. 的最小值是

    C. 的最小值是4 D. 的最小值是9

    【答案】BC

    【解析】

    【分析】AC,利用基本不等式可直接求出;对B,将代入即可求出;对D,化为展开利用基本不等式可求出.

    【详解】A,因为,则,解得,当且仅当等号成立,取得最大值为,故A错误;

    B,由可得,则

    ,当时,取得最小值为,故B正确;

    C,当且仅当时等号成立,所以的最小值是4,故C正确;

    D,当且仅当等号成立,所以的最小值是,故D错误.

    故选:BC.

    11. 已知某公司共有员工人,岁以下的员工有人,岁的员工人,为了了解公司员工的身体情况,进行分层抽样,抽取一个容量为的样本,得到身体健康状况良好的比例如下:岁以下的员工占岁的员工占,其他员工占.下列说法正确的是(      

    A. 岁以上的员工抽取了

    B. 每名员工被抽到的概率为

    C. 估计该公司员工身体健康状况良好率为(百分数保留一位小数)

    D. 身体健康状况欠佳的人数最多的年龄层是岁到

    【答案】ABD

    【解析】

    【分析】利用分层抽样可判断A选项;计算出每名员工被抽到的概率,可判断B选项;计算出该公司员工身体健康状况良好率,可判断C选项;计算出三个年龄段的员工身体健康状况欠佳的人数,可判断D选项.

    【详解】对于A选项,该公司岁以上的员工人数为

    所以,样本中岁以上的员工人数为A对;

    对于B选项,每名员工被抽到的概率为B对;

    对于C选项,估计该公司员工身体健康状况良好率C错;

    对于D选项,岁以下的员工身体健康状况欠佳的人数为

    岁到岁的员工身体健康状况欠佳的人数为

    岁以上的员工身体健康状况欠佳的人数为

    所以,身体健康状况欠佳的人数最多的年龄层是岁到岁,D.

    故选:ABD.

    12. 如图,四边形ABCD中,ABBCAC2DADC,将四边形沿对角线AC折起,使点D不在平面ABC内,则在翻折过程中,以下结论正确的是(      

    A. 两条异面直线ABCD所成角的范围是

    B. P为线段CD上一点(包括端点),当CDAB时,

    C. 三棱锥DABC的体积最大值为

    D. 当二面角DACB大小为时,三棱锥DABC的外接球表面积为

    【答案】BCD

    【解析】

    【分析】为坐标原点,过轴垂直平面,建立如图所示的空间直角坐标系,表示出两条异面直线ABCD所成角可判断A;由CDAB求出P为线段CD上一点(包括端点),表示出点坐标,由空间向量夹角公式可判断B;当平面平面时,三棱锥DABC的体积最大,求出底面积和高可判断C;求出三棱锥DABC的外接球的半径,由球的表面积公式可判断D.

    【详解】对于A,以为坐标原点,过轴垂直平面,建立如图所示的空间直角坐标系,所以

    ,所以

    所以

    所以设两条异面直线ABCD所成角为

    时,,此时,但时,D在平面ABC内.

    A不正确;

    对于B, CDAB时,

    解得:,又因为,所以,所以

     P为线段CD上一点(包括端点),设

    解得.

    ,所以,故B正确;

    对于C,当平面平面时,三棱锥DABC的体积最大,且连接

    ,则平面,所以.

    C正确;

    对于D,取中点,连接,取的外心 作一条垂线垂直平面

    作一条垂线垂直平面,两条垂直相交于点,则为三棱锥DABC的外接球的球心,且二面角DACB的大小为,即,所以在直角三角形中,,所以,则,所以,所以三棱锥DABC的外接球表面积为,故D正确.

    故选:BCD.

    三、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分.

    13. 二项式的展开式中常数项为___________.

    【答案】

    【解析】

    【分析】

    利用二项展开式的通项公式求解.

    【详解】二项式的展开式中通项

    ,即

    故常数项为.

    故答案为:.

    【点睛】(1)二项式定理的核心是通项公式,求解此类问题可以分两步完成:第一步根据所给出的条件(特定项)和通项公式,建立方程来确定指数(求解时要注意二项式系数中nr的隐含条件,即nr均为非负整数,且nr,如常数项指数为零、有理项指数为整数等);第二步是根据所求的指数,再求所求解的项.

    (2)求两个多项式的积的特定项,可先化简或利用分类加法计数原理讨论求解.

    14. 已知F为双曲线)的右焦点,经过F作一条与双曲线的渐近线垂直的直线l,垂足为A,点A在第一象限,直线l与双曲线的另一条渐近线在第四象限交于点BO为坐标原点,若,则双曲线的离心率为________

    【答案】

    【解析】

    【分析】画图分析,根据角平分线的性质得,再结合勾股定理求解即可

    【详解】由题意,因为,且,由角平分线的性质,.因为直线l垂直于渐近线,故,故.由勾股定理,,即,解得,故,双曲线的离心率为

    故答案为:

    15. 已知是函数的零点,是函数的零点,则的值为________

    【答案】-4

    【解析】

    【分析】根据零点含义,以及互为反函数的图象特征进行求解.

    【详解】由题意,,即

    ,得

    所以函数分别与函数交点的横坐标,

    因为互为反函数,其图象关于对称,由可得交点为,所以.

    故答案为:.

    16. 40件产品,其中有10件次品,从中不放回地抽18件产品,最可能抽到的次品数是________

    【答案】4

    【解析】

    【分析】根据超几何分布的数学期望求解即可

    【详解】由题意,该情景符合超几何分布,根据超几何分布的数学期望公式有抽到的次品数是,因为次品数为整数,故最可能抽到的次品数是4

    故答案为:4

    四、解答题:本题共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. ABC中,内角ABC的对边分别为abc,且

    1求角A

    2时,求ABC的面积.

    【答案】1   

    2

    【解析】

    【分析】1)由正弦定理及余弦定理可得,即可求出角A.

    2)由余弦定理可求出,由三角形的面积公式可求出答案.

    【小问1详解】

    由正弦定理及,知

    化简得,由余弦定理知,

    因为,所以

    【小问2详解】

    由余弦定理知,

    所以,即

    所以ABC面积

    18. 已知数列的前n项和为,满足

    1)求数列的通项公式;

    2)设,求数列的前n项和

    【答案】1;(2

    【解析】

    【分析】

    1)利用,可得为等比数列,利用等比数列的通项公式即可求得通项公式

    2)利用错位相减法求和即可求

    【详解】(1)当时,,解得

    时,由可得

    两式相减可得,即

    所以是以为首项,以为公比的等比数列,

    所以

    2)由(1

    两式相减得

    所以

    【点睛】方法点睛:

    由数列前项和求通项公式时,一般根据求解,考查学生的计算能力.

    19. 甲、乙两队进行一场排球比赛,设各局比赛相互间没有影响且无平局,约定每局胜者得1分,负者得0分,比赛进行到有一队比另一队多2分或打满6局时停止.设甲在每局中获胜的概率为

    1第二局比赛结束时比赛停止的概率;

    2X表示比赛停止时已比赛的局数,求随机变量X的分布列和数学期望.

    【答案】1   

    2分布列见解析,

    【解析】

    【分析】1)由题意甲连胜2局或乙连胜2局,再求解概率即可;

    (2)依题意知,X的所有可能值为246,再分别分析具体情况求分布列,结合数学期望的公式求解即可

    【小问1详解】

    依题意,当甲连胜2局或乙连胜2局时,第二局比赛结束时比赛结束.

    所以有

    所以,第二局比赛结束时比赛停止的概率

    【小问2详解】

    依题意知,X的所有可能值为246.

    表示当甲连胜2局或乙连胜2局时,第二局比赛结束

    表示前二局的比分为11,接下来有一队连胜2局,

    表示前二局的比分为11且前4局的比分为22

    所以随机变量X的分布列为:

    X

    2

    4

    6

    P

    所以

    20. 如图,在四棱锥PABCD中,平面PAD⊥平面ABCD,点EPC的中点,ABCDCDADCD2AB2PAAD1PAAD

    1证明:BE⊥平面PCD

    2求二面角PBDE的余弦值.

    【答案】1证明见解析   

    2

    【解析】

    【分析】1)取PD的中点F,连接AFEF,根据题意证得,结合线面垂直的判定定理证得结果;

    2)如图建立空间直角坐标系,求得平面PBD的法向量为,平面EBD的法向量为,利用向量所成角的余弦值,进而得到二面角PBDE的余弦值

    【小问1详解】

    证明:取PD的中点F,连接AFEF

    ,所以

    所以四边形ABEF为平行四边形,所以

    因为,所以

    所以......

    因为平面PAD⊥平面ABCD

    所以PA⊥平面ABCD,所以,......

    所以

    又点EPC的中点,所以.....

    ,所以BE⊥平面PCD

    【小问2详解】

    A为原点建立如图所示的空间直角坐标系,

    A000),P001),B100),D010),C210),E1). .....

    于是

    设平面PBD的法向量为,则

    .取.得…………

    设平面EBD的法向量为,则

    .得…………

     

    所以

    所以二面角PBDE的余弦值为.

    【点睛】该题考查的是有关立体几何的问题,涉及到的知识点有利用线面垂直的判定定理证明线面垂直,利用空间向量求解二面角的余弦值,在解题的过程中,注意正确写出点的坐标是重中之重.

    21. 已知动圆M过定点,且在y轴上截得弦长为4,圆心M的轨迹为曲线L

    1L的方程;

    2已知点PL上的一个动点,设直线PBPCL的另一交点分别为EF,求证:当P点在L上运动时,直线EF恒过一个定点,并求出这个定点的坐标.

    【答案】1   

    2证明见解析,定点

    【解析】

    【分析】1)设圆心,圆的半径为R,依题意得到方程,整理即可;

    (2)设,即可得到直线的方程,同理可得直线与直线的方程,再根据直线过点,直线过点,即可消去,从而求出过定点坐标;

    【小问1详解】

    解:设圆心,圆半径为R,则,整理得

    所以动圆圆心的轨迹方程为

    【小问2详解】

    证明:抛物线的方程为,设

    则直线的方程为

    ,所以直线的方程为

    同理可得直线的方程为

    直线的方程为

    因为直线过点,所以

    因为直线过点,所以

    消去,得

    代入的方程,得

    所以直线恒过一个定点

    22. 已知函数,其中

    1R上单调递增,求实数a的取值范围;

    2,使得,且,求实数a的取值范围.

    【答案】1   

    2

    【解析】

    【分析】1)因为R上单调递增,所以可得答案;

    2)当时,R上单调递增不满足题意;当时,由,得.利用单调性可得,即对任意恒成立,令,转化为恒成立,

    求出,分,利用的单调性可得答案.

    【小问1详解】

    因为fx)在R上单调递增,且上单调递增,所以单调递增,且

    所以恒成立.

    因为,所以,

    【小问2详解】

    时,由(1)知,fx)在R上单调递增,不满足题意,∴

    此时,当时,

    所以在(-0)单调递减,在(0,+)单调递增.

    因为,所以

    ,所以

    因为单调递减,所以

    ,所以

    所以

    对任意恒成立,

    ,得

    转化为恒成立,

    因为

    时,,所以单调递减,

    所以,满足题意,

    时,时,单调递增,

    所以,,不满足题意,

    综上,

    【点睛】对于函数恒成立求参数的问题,可以直接法利用导数求参数的范围,还可以分离参数,再构造函数,利用导数求新函数的最值可得答案.

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