宁夏吴忠市吴忠中学2020_2021学年高二数学上学期期中试题理

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宁夏吴忠市吴忠中学2020-2021学年高二数学上学期期中试题 理
一、选择题:(本题共12小题,每小题5分,共60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.设全集为R ,集合A ={x|0<x <2},B ={x|x≥1},则A∩(∁R B)=( )
A .{x |0<x ≤1}
B .{x |0<x <1}
C .{x |1≤x <2}
D .{x |0<x <2} 2.在等差数列{a n }中,若a 3=-5,a 5=-9,则a 7=( )
A .-12
B .-13
C .12
D .13
3.直线y =kx +3被圆(x -2)2
+(y -3)2
=4截得的弦长为23,则直线的倾斜角为( ) A.π6或5π6 B .-π3或π3 C .-π6或π6 D.π6 4.已知m ,n 表示两条不同直线,α表示平面,下列说法正确的是( B ) A .若//,//,m n αα则//m n B .若m α⊥,n α⊂,则m n ⊥ C .若m α⊥,m n ⊥,则//n α
D .若//m α,m n ⊥,则n α⊥
5.在△ABC 中,a ,b ,c 分别是内角A ,B ,C 的对边.若b sin A =3c sin B ,a =3, cos B =23,
则b =( )
A .14
B .6 C.14 D. 6
6.函数y =3sin 2x -cos 2x 的图象向右平移φ⎝ ⎛⎭
⎪⎫0<φ<π2
个单位长度后,得到函数g (x )的图象,若函数g (x )为偶函数,则φ的值为( ) A.π12 B.π6 C.π4 D.π3
7.某四棱锥的三视图如图所示,则该四棱锥的侧面积是( )
A .4+4 2
B .42+2
C .8+4 2 D.83
8.若sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫A +π4=7210,A ∈⎝ ⎛⎭
⎪⎫π4,π,则sin A 的值为( )
A.35
B.45
C.35或45
D.34
9.在我国古代数学名著《九章算术》中,将四个面都为直角三角形的四面体称为鳖臑.如图,在鳖臑ABCD 中,AB ⊥平面BCD ,且AB =BC =CD ,则异面直线AC 与BD 所成角的余弦值为( ) A.
12 B .-12 C.32
D .-
3
2
10.在[-6,9]内任取一个实数m ,设f (x )=-x 2
+mx +m ,则函数f (x )的图象与x 轴有公共点的概率等于( ) A.
215 B.715 C.35 D.1115
8.在长方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,AB =BC =2,AA 1=1,则BC 1与平面BB 1D 1D 所成的角的正弦值为( )
A.6
3 B.255
C.
155
D.
105
12.函数()f x 定义域为D ,若满足①()f x 在D 内是单调函数;②存在[],a b D ⊆使()f x 在[]
,a b 上的值域为,22a b ⎡⎤
⎢⎥⎣⎦
,那么就称()y f x =为“成功函数”,若函数()()
()log 0,1x a f x a t a a =+>≠是
“成功函数”,则t 的取值范围为( ) A .()0,+∞
B .10,4⎛⎫ ⎪⎝⎭
C .1,4⎛
⎫-∞ ⎪⎝⎭
D .10,4⎛⎤
⎥⎝⎦
二、填空题:(本题共4小题,每小题5分,共20分.) 13.已知向量

,则向量与夹角的余弦值为__________.
14.已知点(m,3)到直线x +y -4=0的距离等于2,则m 的值为__________.
16.现有一副斜边长相等的直角三角板.若将它们的斜边AB 重合,其中一个三角板沿斜边折起形成三棱锥A BCD -,如图所示,已知,6
4
DAB BAC π
π
∠=∠=
,三棱锥的外接球的表面积为
4π,该三棱锥的体积的最大值为( )
A 3
B 3
C 3
D 3三、解答题:(解答应写出文字说明.证明过程或演算步骤) 17.(10分)己知a ,b ,c 分别为△ABC 三个内角A ,B ,C 的对边,且3a
c

cos A +2
sin C
.
(1)求角A 的大小;
(2)若b +c =5,且△ABC 的面积为3,求a 的值.
18.已知以点P 为圆心的圆经过点A (-1,0)和B (3,4),线段AB 的垂直平分线交圆P 于点C 和D ,且|CD |=410. (1)求直线CD 的方程; (2)求圆P 的方程.
19.在△ABC 中,a ,b ,c 分别是角A ,B ,C 的对边,(2a -c )cos B -b cos C =0. (1)求角B 的大小;
(2)设函数f (x )=2sin x cos x cos B -3
2
cos 2x ,求函数f (x )的最大值及当f (x )取得最大值时x 的值.
20.如图,在四棱锥P ­ABCD 中,底面ABCD 为矩形,平面PAD ⊥平面ABCD ,PA ⊥PD ,PA =PD ,E ,
F 分别为AD ,PB 的中点.
(1)求证:PE⊥BC;
(2)求证:平面PAB⊥平面PCD;
(3)求证:EF∥平面PCD.
21.(12分)某中学生物兴趣小组在学校生物园地种植了一批名贵树苗,为了解树苗生长情况,从这批树苗中随机地测量了其中50棵树苗的高度(单位:厘米).把这些高度列成了如下的频数分布表:
组别[40,50)[50,60)[60,70)[70,80)[80,90)[90,100] 频数23141512 4
(2)这批树苗的平均高度大约是多少?(计算时可以用组中值代替各组数据的平均值)
(3)为了进一步获得研究资料,若从[40,50)组中移出一棵树苗,从[90,100]组中移出两棵树苗进行试验研究,则[40,50)组中的树苗A和[90,100]组中的树苗C同时被移出的概率是多少?
22.△ABC是正三角形,线段EA和DC都垂直于平面ABC.设EA=AB=2a,DC=a,且F为BE的中点,如图.
(1)求证:DF ∥平面ABC ; (2)求证:AF ⊥BD ;
(3)求平面BDF 与平面ABC 所成锐二面角的大小.
22. 如图,在四面体ABCD 中,E ,F 分别是线段AD ,BD 的中点,90ABD BCD ∠=∠=,
2EC =,2AB BD ==,直线EC 与平面ABC 所成的角等于30.
(1)证明:平面EFC ⊥平面BCD ; (2)求二面角A CE B --的余弦值.
吴忠中学2020——2021学年第一学期期中考试
高二年级理科数学试卷
一、选择题:(本题共12小题,每小题5分,共60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.设全集为R ,集合A ={x|0<x <2},B ={x|x≥1},则A∩(∁R B)=( )
A .{x |0<x ≤1}
B .{x |0<x <1}
C .{x |1≤x <2}
D .{x |0<x <2} 解析:选B ∵全集为R ,B ={x |x ≥1},∴∁R B ={x |x <1}. ∵集合A ={x |0<x <2},∴A ∩(∁R B )={x |0<x <1}. 2.在等差数列{a n }中,若a 3=-5,a 5=-9,则a 7=( )
A .-12
B .-13
C .12
D .13
解析:选B 法一:设公差为d ,则2d =a 5-a 3=-9+5=-4,则d =-2,故a 7=a 3+4d =-5+4×(-2)=-13,选B.
法二:由等差数列的性质得a 7=2a 5-a 3=2×(-9)-(-5)=-13,选B.
3.直线y =kx +3被圆(x -2)2
+(y -3)2
=4截得的弦长为23,则直线的倾斜角为( ) A.π6或5π6 B .-π3或π3 C .-π6或π6 D.π6
解析:选A 由题知,圆心(2,3),半径为2,所以圆心到直线的距离为d =22
-(3)2
=1. 即d =
|2k |1+k
2
=1,所以k =±33,由k =tan α,得α=π6或5π
6
.故选A. 4.已知m ,n 表示两条不同直线,α表示平面,下列说法正确的是( B ) A .若//,//,m n αα则//m n B .若m α⊥,n α⊂,则m n ⊥ C .若m α⊥,m n ⊥,则//n α
D .若//m α,m n ⊥,则n α⊥
5.在△ABC 中,a ,b ,c 分别是内角A ,B ,C 的对边.若b sin A =3c sin B ,a =3, cos B =2
3,
则b =( )
A .14
B .6 C.14 D. 6
解析:选 D ∵b sin A =3c sin B ⇒ab =3bc ⇒a =3c ⇒c =1,∴b 2
=a 2
+c 2
-2ac cos B =9+1-2×3×1×2
3
=6,∴b = 6.
6.函数y =3sin 2x -cos 2x 的图象向右平移φ⎝ ⎛⎭⎪⎫0<φ<π2个单位长度后,得到函数g (x )的图象,若函数g (x )为偶函数,则φ的值为( )
A.π12
B.π6
C.π4
D.π3
解析:选B 由题意知y =3sin 2x -cos 2x =2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x -π6,其图象向右平移φ个单位长度后,
得到函数g (x )=2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x -2φ-π6的图象,因为g (x )为偶函数,所以2φ+π6=π2+k π,k ∈Z ,
所以φ=π6+k π2,k ∈Z ,又因为φ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2,所以φ=π6.
7.某四棱锥的三视图如图所示,则该四棱锥的侧面积是( )
A .4+4 2
B .42+2
C .8+4 2 D.8
3
[解析]由三视图可知该几何体是一个四棱锥,记为四棱锥P ­ABCD ,如图所示,其中PA ⊥底面
ABCD ,四边形ABCD 是正方形,且PA =2,AB =2,PB =22,所以该四棱锥的侧面积S 是四个直角
三角形的面积和,即S =2×⎝ ⎛⎭
⎪⎫12×2×2+12×2×22=4+42,故选A. 8.若sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫A +π4=7210,A ∈⎝ ⎛⎭
⎪⎫π4,π,则sin A 的值为( )
A.35
B.45
C.35或45
D.34 解析:选 B ∵A ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π4,π,∴A +π4∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,5π4,∴cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫A +π4=-
1-sin 2⎝
⎛⎭⎪⎫A +π4=-2
10
, ∴sin A =sin ⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝
⎛⎭⎪⎫A +π4-π4=sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫A +π4cos π4-cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫A +π4sin π4=4
5.
9.在我国古代数学名著《九章算术》中,将四个面都为直角三角形的四面体称为鳖臑.如图,在鳖臑ABCD 中,AB ⊥平面BCD ,且AB =BC =CD ,则异面直线AC 与BD 所成角的余弦值为( ) A.
12 B .-12 C.3
2
D .-
3
2
(2)如图,分别取AB ,AD ,BC ,BD 的中点E ,F ,G ,O ,连接EF ,EG ,OG ,FO ,
FG ,则EF ∥BD ,EG ∥AC ,所以∠FEG 为异面直线AC 与BD 所成的角.易知FO ∥AB ,因为AB ⊥平面BCD ,所以FO ⊥平面BCD ,所以FO ⊥OG ,设AB =2a ,则EG =EF =2a ,FG =a 2+a 2=2a ,所以∠FEG =60°,所以异面直线AC 与BD 所成角的余弦值为1
2
,故选A.
10.在[-6,9]内任取一个实数m ,设f (x )=-x 2
+mx +m ,则函数f (x )的图象与x 轴有公共点的概率等于( ) A.
215 B.715 C.35 D.1115
[解析] ∵f (x )=-x 2
+mx +m 的图象与x 轴有公共点,∴Δ=m 2
+4m ≥0,∴m ≤-4或m ≥0,∴在[-6,9]内取一个实数m ,函数f (x )的图象与x 轴有公共点的概率P =[-4-(-6)]+(9-0)
9-(-6)

11
15,故选D. [答案] D
8.在长方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,AB =BC =2,AA 1=1,则BC 1与平面BB 1D 1D 所成的角的正弦值为( )
A.63
B.255
C.
155
D.
105
解析:在平面A 1B 1C 1D 1内过点C 1作B 1D 1的垂线,垂足为E ,连接BE .

⎪⎬⎪⎫C 1E ⊥B 1D 1,C 1E ⊥BB 1
⇒C 1E ⊥平面BDD 1B 1,
∴∠C 1BE 的正弦值就是所求角的正弦值. ∵BC 1=22+12
=5,C 1E =2×222=2,
∴sin ∠C 1BE =C 1E BC 1=25
=105. 答案:D
12.函数()f x 定义域为D ,若满足①()f x 在D 内是单调函数;②存在[],a b D ⊆使()f x 在[]
,a b 上的值域为,22a b ⎡⎤
⎢⎥⎣⎦
,那么就称()y f x =为“成功函数”,若函数()()
()log 0,1x a f x a t a a =+>≠是
“成功函数”,则t 的取值范围为( ) A .()0,+∞
B .10,4⎛⎫ ⎪⎝⎭
C .1,4⎛
⎫-∞ ⎪⎝⎭
D .10,4⎛⎤
⎥⎝⎦
【解析】∵()()
()log 0,1x a f x a t a a =+>≠是“成功函数”,∴()f x 在其定义域内为增函数,()(
)
1
log 2
x
a f x a t x =+=,∴2x x a t a +=,20x
x a a t -+=,
令20x m c
=
>,∴20m m t -+=有两个不同的正数根,
∴1400
t t ->>⎧⎨⎩,解得10,4t ⎛⎫
∈ ⎪⎝⎭,故选B .
二、填空题:(本题共4小题,每小题5分,共20分.) 13.已知向量,
,则向量与夹角的余弦值为__________.
【解析】由题得
所以向量与夹角的余弦值为.
故答案为:
14.已知点(m,3)到直线x +y -4=0的距离等于2,则m 的值为__________. 解析:由点到直线的距离得|m +3-4|
2= 2. 解得m =-1,或m =3. 答案:-1或3
15.在△ABC 中,AB =6,A =75°,B =45°,则AC =________. 解析:C =180°-75°-45°=60°, 由正弦定理得AB sin C =
AC
sin B ,

6sin 60°=AC
sin 45°
,解得AC =2.
答案:2
16.现有一副斜边长相等的直角三角板.若将它们的斜边AB 重合,其中一个三角板沿斜边折起形
成三棱锥A BCD -,如图所示,已知,6
4
DAB BAC π
π
∠=∠=
,三棱锥的外接球的表面积为
4π,该三棱锥的体积的最大值为( )
A 3
B .
36
C .
324
D .
348
【答案】B
【解析】设三棱锥A BCD -的外接球的半径为r ,因为244r ππ=⇒1r =,因为
90ADB ACB ︒∠=∠=,所以AB 为外接球的直径,所以2AB =,且
3,1,2AD BD AC BC ====C 到平面ABD 距离最大时,三枝锥A BCD -的体积最
大,此时平面ABC ⊥平面ABD ,且点C 到平面ABD 的距离1d =, 所以1113
311332A BCD C ABD ABD V V S d --==⋅=⨯⨯=
△。

三、解答题:(解答应写出文字说明.证明过程或演算步骤) 17.(10分)己知a ,b ,c 分别为△ABC 三个内角A ,B ,C 的对边,且3a
c

cos A +2
sin C
.
(1)求角A 的大小;
(2)若b +c =5,且△ABC 的面积为3,求a 的值. 解 (1)由正弦定理得,3sin A sin C =cos A +2
sin C

∵sin C ≠0,
∴3sin A -cos A =2,即sin ⎝
⎛⎭⎪⎫A -π6=1.
∵0<A <π,∴-π6<A -π6<5π
6,
∴A -π6=π2,∴A =2π
3
.
(2)由S △ABC =3可得S =1
2
bc sin A = 3.
∴bc =4, ∵b +c =5,
∴由余弦定理得a 2
=b 2
+c 2
-2bc cos A =(b +c )2
-bc =21, ∴a =21.
18.已知以点P 为圆心的圆经过点A (-1,0)和B (3,4),线段AB 的垂直平分线交圆P 于点C 和D ,且|CD |=410. (1)求直线CD 的方程; (2)求圆P 的方程.
解:(1)直线AB 的斜率k =1,AB 的中点坐标为(1,2). 所以直线CD 的方程为y -2=-(x -1), 即x +y -3=0.
(2)设圆心P (a ,b ),则由P 在CD 上得a +b -3=0.① 又直径|CD |=410, 所以|PA |=210. 所以(a +1)2
+b 2
=40.②
由①②解得⎩⎪⎨
⎪⎧
a =-3,
b =6
或⎩⎪⎨⎪⎧
a =5,
b =-2,
所以圆心P (-3,6)或P (5,-2),
所以圆P 的方程为(x +3)2
+(y -6)2
=40或(x -5)2
+(y +2)2
=40.
19.在△ABC 中,a ,b ,c 分别是角A ,B ,C 的对边,(2a -c )cos B -b cos C =0. (1)求角B 的大小;
(2)设函数f (x )=2sin x cos x cos B -3
2
cos 2x ,求函数f (x )的最大值及当f (x )取得最大值时x 的值.
解:(1)因为(2a -c )cos B -b cos C =0, 所以2a cos B -c cos B -b cos C =0, 由正弦定理得
2sin A cos B -sin C cos B -cos C sin B =0, 即2sin A cos B -sin(C +B )=0,
又因为C +B =π-A ,所以sin(C +B )=sin A . 所以sin A (2cos B -1)=0.
在△ABC 中,sin A ≠0,所以cos B =1
2

又因为B ∈(0,π),所以B =π
3.
(2)因为B =π
3

所以f (x )=12sin 2x -32cos 2x =sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x -π3, 令2x -π3=2k π+π2(k ∈Z),得x =k π+5π
12(k ∈Z),
即当x =k π+5π
12
(k ∈Z)时,f (x )取得最大值1.
20.如图,在四棱锥P ­ABCD 中,底面ABCD 为矩形,平面PAD ⊥平面ABCD ,PA ⊥PD ,PA =PD ,E ,
F 分别为AD ,PB 的中点.
(1)求证:PE ⊥BC ;
(2)求证:平面PAB ⊥平面PCD ; (3)求证:EF ∥平面PCD .
证明:(1)因为PA =PD ,E 为AD 的中点,
所以PE ⊥AD .因为底面ABCD 为矩形,所以BC ∥AD . 所以PE ⊥BC .
(2)因为底面ABCD 为矩形,所以AB ⊥AD .又因为平面PAD ⊥平面ABCD ,所以AB ⊥平面PAD .所以AB ⊥PD .又因为PA ⊥PD ,所以PD ⊥平面PAB .所以平面PAB ⊥平面PCD . 3)取PC 中点G ,连接FG ,DG .
因为F ,G 分别为PB ,PC 的中点, 所以FG ∥BC ,FG =1
2
BC .
因为ABCD 为矩形,且E 为AD 的中点, 所以DE ∥BC ,DE =1
2
BC .
所以DE ∥FG ,DE =FG .
所以四边形DEFG 为平行四边形. 所以EF ∥DG .
又因为EF ⊄平面PCD ,DG ⊂平面PCD , 所以EF ∥平面PCD .
21.(12分)某中学生物兴趣小组在学校生物园地种植了一批名贵树苗,为了解树苗生长情况,从这批树苗中随机地测量了其中50棵树苗的高度(单位:厘米).把这些高度列成了如下的频数分布表:
(2)这批树苗的平均高度大约是多少?(计算时可以用组中值代替各组数据的平均值)
(3)为了进一步获得研究资料,若从[40,50)组中移出一棵树苗,从[90,100]组中移出两棵树苗进行试验研究,则[40,50)组中的树苗A 和[90,100]组中的树苗C 同时被移出的概率是多少? 解 (1)由已知,高度在85厘米以上的树苗大约有6+4=10棵,则所求的概率大约为1050=1
5
=0.2.
(2)树苗的平均高度x ≈ 45×2+55×3+65×14+75×15+85×12+95×450=3690
50
=73.8厘
米.
(3)依题意,记[40,50)组中的树苗分别为A 、B ,[90,100]组中的树苗分别为C 、D 、E 、F ,则所有的基本事件为
ACD 、ACE 、ACF 、ADE 、ADF 、AEF 、BCD 、BCE 、BCF 、BDE 、BDF 、BEF ,共12个.
满足A 、C 同时被移出的基本事件为ACD 、ACE 、ACF ,共3个,所以树苗A 和树苗C 同时被移出的概率P =3
12=0.25.
22.△ABC 是正三角形,线段EA 和DC 都垂直于平面ABC .设EA =AB =2a ,DC =a ,且F 为BE 的中点,如图.
(1)求证:DF ∥平面ABC ; (2)求证:AF ⊥BD ;
(3)求平面BDF 与平面ABC 所成锐二面角的大小.
解析:(1)证明:如图所示,取AB 的中点G ,连接CG ,FG . ∵EF =FB ,AG =GB , ∴FG 綊1
2
EA .
又DC 綊1
2EA ,∴FG 綊DC .
∴四边形CDFG 为平行四边形, 故DF ∥CG .
∵DF ⊄平面ABC ,CG ⊂平面ABC , ∴DF ∥平面ABC .(4分)
(2)证明:∵EA ⊥平面ABC ,∴EA ⊥CG . 又△ABC 是正三角形, ∴CG ⊥AB . ∴CG ⊥平面AEB . ∴CG ⊥AF . 又∵DF ∥CG , ∴DF ⊥AF .
又AE =AB ,F 为BE 中点, ∴AF ⊥BE .又BE ∩DF =F , ∴AF ⊥平面BDE . ∴AF ⊥BD .(8分)
(3)延长ED 交AC 延长线于G ′,连接BG ′. 由CD =1
2AE ,CD ∥AE 知D 为EG ′中点,
∴FD ∥BG ′.
由CG ⊥平面ABE ,FD ∥CG , ∴BG ′⊥平面ABE .
∴∠EBA 为所求二面角的平面角.(12分) 在等腰直角三角形AEB 中,易求∠ABE =45°.
22. 如图,在四面体ABCD 中,E ,F 分别是线段AD ,BD 的中点,90ABD BCD ∠=∠=,
2EC =,2AB BD ==,直线EC 与平面ABC 所成的角等于30.
(1)证明:平面EFC ⊥平面BCD ; (2)求二面角A CE B --的余弦值.
【解析】(Ⅰ)在t R BCD ∆中,F 是斜边BD 的中点,所以1
12
FC BD ==. 因为,E F 是,AD BD 的中点,所以1
12
EF AB =
=,且2EC =, 所以222EF FC EC +=,所以EF FC ⊥. 又因为,//AB BD EF AB ⊥,所以EF BD ⊥, 又BD FC F ⋂=,所以EF ⊥平面BCD ,
因为EF ⊂平面EFC ,所以平面EFC ⊥平面BCD . (Ⅱ)方法一:取AC 中点M ,连ME ,则//ME CD , 因为1
22
CE AD =
=,所以CD AC ⊥. 又因为CD BC ⊥,AC BC C ⋂=,所以CD ⊥平面ABC , 所以ME ⊥平面ABC .
因此ECM ∠是直线EC 与平面ABC 所成的角.故
22cos306AC MC EC ==⋅=,
所以2CD BC ==
.
过点B 作BN AC ⊥于N ,则BN ⊥平面ACD ,且23
AB BC BN AC ⋅=
=
. 过点B 作BH EC ⊥于H ,连接HN ,则BHN ∠为二面角A CE B --的平面角. 因为2BE BC EC ===,所以22366
,BH BE HN BH BN =
==-=
, 所以1cos 3HN BHN BH ∠==,因此二面角A CE B --的余弦值为1
3
.。

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