
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2024-2025学年山东省滨州市北镇中学高二(上)第二次月考数学试卷(9月份)(含答案)
展开一、单选题:本题共8小题,每小题5分,共40分。在每小题给出的选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.若a=(2,3,2),b=(1,2,2),c=(−1,2,2),则(a−b)⋅c的值为( )
A. −1B. 0C. 1D. 2
2.已知命题p:方程x25−m+y2m−1=1表示焦点在y轴上的椭圆,则m的范围( )
A. 3
3.如图,空间四边形OABC中,OA=a,OB=b,OC=c,点M在OA上,OM=2MA,点N为BC中点,则MN−等于( )
A. 12a−23b+12c
B. −23a+12b+12c
C. 12a+12b−12c
D. −23a+23b−12c
4.已知M(4,2)是直线l被椭圆x2+4y2=36所截得的线段AB的中点,则直线l的方程为( )
A. 2x+y−8=0B. x+2y−8=0C. x−2y−8=0D. 2x−y−8=0
5.已知点A(2,−3),B(−3,−2)直线l过点P(1,1),且与线段AB相交,则直线l的斜率k的取值范围是( )
A. (−∞,−4]∪[34,+∞)B. (−∞,−14]∪[34,+∞)
C. [−4,34]D. [34,4]
6.已知向量a=(1,1, 2),b=(−3,2,0),则a−b在a上的投影向量为( )
A. (34,34,3 24)B. (54,54,5 24)C. (32,32,3 22)D. (−25,35, 25)
7.已知椭圆M:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,点P在M上,Q为PF2的中点,且F1Q⊥PF2,|F1Q|=b,则M的离心率为( )
A. 33B. 13C. 12D. 22
8.已知圆C:x2+(y−3)2=4过点(0,4)的直线l与x轴交于点P,与圆C交于A,B两点,则CP⋅(CA+CB)的取值范围是( )
A. [0,1]B. [0,1)C. [0,2]D. [0,2)
二、多选题:本题共3小题,共18分。在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求。
9.已知椭圆C:x2+4y2=16的左、右焦点分别为F1,F2,P是C上的任意一点,则( )
A. C的离心率为12B. |PF1|+|PF2|=8
C. |PF1|的最大值为4+2 3D. 使∠F1PF2为直角的点P有4个
10.已知直线l:kx−y+k=0,圆C:x2+y2−6x+5=0,P(x0,y0)为圆C上任意一点,则下列说法正确的是( )
A. x02+y02的最大值为5B. y0x0的最大值为2 55
C. 直线l与圆C相切时,k=± 33D. 圆心C到直线l的距离最大为4
11.如图所示,在直三棱柱ABC−A1B1C1中,底面ABC是等腰直角三角形,AB=BC=AA1=1,点D为侧棱BB1上的动点,M为线段A1B1中点,则下列说法正确的是( )
A. 存在点D,使得AD⊥平面BCM
B. △ADC1周长的最小值为1+ 2+ 3
C. 三棱锥C1−ABC的外接球的体积为 32π
D. 平面ADC1与平面ABC的夹角正弦值的最小值为 53
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分。
12.直线3x+4y+2=0被圆x2+y2−2x−3=0截得的弦长为______.
13.点P是椭圆x24+y2=1上一点,F1,F2分别是椭圆的左、右焦点,若|PF1|⋅|PF2|=43,则∠F1PF2的大小为______.
14.如图,长方体ABCD−A1B1C1D1中,CC1=C1D1= 3,C1B1=1,点P为线段B1C上一点,则C1P⋅D1P的最大值为______.
005A
四、解答题:本题共5小题,共77分。解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤。
15.(本小题13分)
如图,在直四棱柱ABCD−A1B1C1D1中,底面四边形ABCD为梯形,AD//BC,AB=AD=2,BD=2 2,BC=4.
(1)证明:A1B1⊥AD1;
(2)若AA1=2,求点B到平面B1CD1的距离.
16.(本小题16分)
已知圆C经过点A(3,1),B(−1,3),且它的圆心C在直线3x−y−2=0上.
(1)求圆C的方程;
(2)若E点为圆C上任意一点,且点F(4,0),求线段EF的中点M的轨迹方程.
17.(本小题16分)
已知椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的一个焦点为F(1,0),且离心率为12.
(1)求C的方程;
(2)过F作直线l与C交于M,N两点,O为坐标原点,若S△OMN=6 27,求l的方程.
18.(本小题16分)
在Rt△ABC中,∠C=90°,BC=3,AC=6,D,E分别是AC,AB上的点,满足DE//BC且DE经过△ABC的重心,将△ADE沿DE折起到△A1DE的位置,使A1C⊥CD,M是A1D的中点,如图所示.
(1)求证:AC⊥平面BCDE;
(2)求CM与平面A1BE所成角的大小;
(3)在线段A1C上是否存在点N,使平面CBM与平面BMN成角余弦值为 34?若存在,求出CN的长度;若不存在,请说明理由.
19.(本小题16分)
已知椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的离心率为12,右顶点Q与C的上,下顶点所围成的三角形面积为2 3.
(1)求C的方程.
(2)不过点Q的动直线l与C交于A,B两点,直线QA与QB的斜率之积恒为14.
(i)证明:直线l过定点;
(ii)求△QAB面积的最大值.
参考答案
1.C
2.A
3.B
4.B
5.A
6.B
7.C
8.D
9.BCD
10.BCD
11.AC
12.2 3
13.60°
14.3
15.(1)证明:因为AB=AD=2,BD=2 2,
所以AB2+AD2=8=BD2,
所以AB⊥AD,
因为ABCD−A1B1C1D1为直四棱往,
所以A1A⊥AB,
因为A1A∩AD=A,A1A,AD⊂面ADD1A1,
所以AB⊥面ADD1A1,
因为A1B1//AB,
所以A1B1⊥面ADD1A1,
因为AD1⊂面ADD1A1,
所以A1B1⊥AD1.
(2)解:由(1)及题意知,AB,AD,A1A两两垂直,
建立如图所示的空间直角坐标系,
因为AB=AD=2,BD=2 2,BC=4,A1A=2.
所以A(0,0,0),B(2,0,0),B1(2,0,2),C(2,4,0),D1(0,2,2),D(0,2,0),
所以CB1=(0,−4,2),CD1=(−2,−2,2),BC=(0,4,0),
设平面B1CD1的一个法向量为n=(x,y,z),
则n⋅CB1=0n⋅CD1=0,
即−4y+2z=0−2x−2y+2z=0,
令y=1,
解得x=1,z=2,
∴n=(1,1,2),
所以点B到平面B1CD1的距离为d=|BC⋅n||n|=4 6=2 63.
16.解:(1)由已知可设圆心N(a,3a−2),又由已知得|NA|=|NB|,
从而有 (a−3)2+(3a−2−1)2= (a+1)2+(3a−2−3)2,解得:a=2.
于是圆N的圆心N(2,4),半径r= 10.
所以,圆N的方程为(x−2)2+(y−4)2=10.
(2)设M(x,y),又点D是圆N:(x−2)2+(y−4)2=10上任意一点,
可设D(2+ 10csα,4+ 10sinα).
∵F(4,0),点M是线段FD的中点,
∴有x=4+2+ 10csα2,y=0+4+ 10sinα2,
消去参数α得:(x−3)2+(y−2)2=52.
故所求的轨迹方程为:(x−3)2+(y−2)2=52.
17.解:(1)由已知得c=1e=ca=12a2=b2+c2,解得a=2b= 3c=1,
所以C的方程为x24+y23=1.
(2)由题可知,若△OMN面积存在,则直线l的斜率不为0,
所以设直线l的方程为x=my+1,m显然存在,
M(x1,y1),N(x2,y2),
联立x24+y23=1,x=my+1,消去x得(3m2+4)y2+6my−9=0,
因为直线l过点F,所以Δ>0显然成立,
且y1+y2=−6m3m2+4,y1y2=−93m2+4,
因为S△OMN=12|OF|⋅|y1−y2|=12⋅ (y1+y2)2−4y1y2=12⋅ 144(m2+1)3m2+4=6 27,
化简得18m4−m2−17=0,
解得m2=1或m2=−1718(舍),
所以直线l的方程为x+y−1=0或x−y−1=0.
18.解:(1)证明:因为在Rt△ABC中,∠C=90°,DE//BC,且BC⊥CD,
所以DE⊥CD,DE⊥AD,则折叠后,DE⊥A1D,
又A1D∩CD=D,A1D,CD⊂平面A1CD,
所以DE⊥平面A1CD,A1C⊂平面A1CD,
所以DE⊥A1C,
又已知A1C⊥CD,CD∩DE=D,且都在面BCDE内,
所以A1C⊥平面BCDE;
(2)由(1),分别以CD,CB,CA1所在直线为x轴,y轴,z轴,建立空间直角坐标系C−xyz,
因为AD=2CD,故DE=23BC=2,
由几何关系可知,CD=2,A1D=4,A1C=2 3,
故C(0,0,0),D(2,0,0),E(2,2,0),B(0,3,0),A1(0,0,2 3),M(1,0, 3),
CM=(1,0, 3),A1B=(0,3,−2 3),A1E=(2,2,−2 3),
设平面A1BE的法向量为n=(x,y,z),
则n⋅A1B=3y−2 3z=0n⋅A1E=2x+2y−2 3z=0,
不妨令y=2,则z= 3,x=1,
所以n=(1,2, 3),
设CM与平面A1BE所成角的大小为θ,
则有sinθ=|cs
故θ=π4,
即CM与平面A1BE所成角的大小为π4;
(3)假设在线段AC上存在点N,使平面CBM与平面BMN成角余弦值为 34,
在空间直角坐标系中,BM=(1,−3, 3),CM=(1,0, 3),CA1=(0,0,2 3),
设CN=λCA,则CN=(0,0,2 3λ),BN=BC+CN=(0,−3,0)+(0,0.2 3λ)=(0,−3,2 3λ),
设平面BMN的先向量为n2=(x2,y2,z2),
则n2⋅BM=x2−3y2+ 3z=0n2⋅BN=−3y2+2 3λz2=0,
不妨令z2= 3,则y2=2λ,x2=6λ−3,
所以n2=(6λ−3,2λ, 3),
设平面CBM的法向量为n3−=(x3,y3,z3),
则n3⋅BM=x3−3y3+ 3z3=0n3⋅CM=x3+ 3z3=0,
不妨令z3= 3,则x3=−3,y3=0,
所以n−3=(−3,0, 3),
若平面CBM与平面BMN成角余弦值为 34,
则满足cs
化简得2λ2−3λ+1=0,
解得λ=1或12,
即CN=CA1或CN=12CA1,
故在线段A1C上存在这样的点N,使平面CBM与平面BMN成角余弦值为 34,此时CN的长度为 3或2 3.
19.(1)解:令椭圆C:x2a2+y2b2=1的半焦距为c,由离心率为12,得ca=12,
则a=2c,b= a2−c2= 3c,
由三角形面积为2 3,得ab=2 3,则c=1,a=2,b= 3,
∴C的方程是x24+y23=1;
(2)(i)证明:由(1)知,点Q(2,0),
设直线l的方程为x=my+n,设A(x1,y1),B(x2,y2),
由x=my+n3x2+4y2=12,得(3m2+4)y2+6mny+3n2−12=0,
则y1+y2=−6mn3m2+4,y1y2=3n2−123m2+4,
直线QA与QB的斜率分别为kQA=y1x1−2,kQB=y2x2−2,
于是kQA⋅kQB=y1y2(my1+n−2)(my2+n−2)=y1y2m2y1y2+m(n−2)(y1+y2)+(n−2)2
=3n2−123m2+4m2⋅3n2−123m2+4−m(n−2)⋅6mn3m2+4+(n−2)2
=3n2−124n2−16n+16=14,整理得n2+2n−8=0,解得n=−4或n=2,
当n=2时,直线x=my+2过点Q,不符合题意,因此n=−4,
此时直线l:x=my−4恒过定点P(−4,0);
(ii)解:由(i)知,y1+y2=24m3m2+4,y1y2=363m2+4,
则|y1−y2|= (y1+y2)2−4y1y2= 576m2(3m2+4)2−1443m2+4=12 m2−43m2+4,
因此△QAB的面积S△QAB=12|PQ||y1−y2|=36 m2−43( m2−4)2+16=363 m2−4+16 m2−4
≤368 3=3 32,当且仅当3 m2−4=16 m2−4,即m=±2 213时取等号,
故△QAB面积的最大值为3 32.
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