2017-2018学年人教A版高中数学选修2-1配套练习:本册学业质量检测检测2 含解析 精品
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本册学业质量标准检测(二)
本套检测题仅供教师参考备用,学生书中没有。
时间120分钟,满分150分。
一、选择题(本大题共12个小题,每小题5分,共60分,在每小题给出的四个选项中只有一个是符合题目要求的)
1.(2017·贵州六盘水月考)命题“若x 2<1,则-1<x <1”的逆否命题是导学号 21325097( D )
A .若x 2≥1,则x ≥1若x ≤-1
B .若-1<x <1,则x 2<1
C .若x >1或x <-1,则x 2>1
D .若x ≥1或x ≤-1,则x 2≥1 2.已知命题p :∃x ∈R ,使sin x =5
2
;命题q :∀x ∈R ,都有x 2+x +1>0.给出下列结论:
①命题“p ∧q ”是真命题; ②命题“p ∧(¬q )”是假命题; ③命题“(¬p )∨q ”是真命题; ④命题“(¬p )∨(¬q )”是假命题. 其中正确的是导学号 21325098( B ) A .②④
B .②③
C .③④
D .①②③
[解析] 因为对任意实数x ,|sin x |≤1,而sin x =5
2
>1,所以p 为假;因为x 2+x +1=0的判别式Δ<0,所以q 为真.因而②③正确.
3.已知向量a =(λ+1,0,2),b =(6,2μ-1,2λ),若a ∥b ,则λ与μ的值可以是导学号 21325099( A )
A .2,1
2
B .-13,12
C .-3,2
D .2,2
[解析] 已知a ∥b ,则∃t ∈R ,使得b =t a (t ≠0),可得⎩⎪⎨⎪
⎧
tλ+t =62μ-1=0
2t =2λ,
解得⎩⎪⎨
⎪⎧ t =2
λ=2μ=12
或⎩⎪⎨
⎪⎧
t =-3
λ=-3μ=12
.
4.与向量(-3,-4,5)共线的单位向量是导学号 21325100( A ) A .(3210,4210,-22)和(-3210,-4210,22)
B .(3210,4210,-22)
C .(-3210,-4210,22
)
D .(3210,4210,22)和(-3210,-4210,-2
2
)
[解析] 所求的单位向量e 与(-3,-4,5)方向相同或相反,且|e |=1,求得(3210,4210,
-
22)和(-3210,-4210,2
2
). 5.如图,在三棱锥A -BCD 中,DA ,DB ,DC 两两垂直,且DB =DC ,E 为BC 中点,则AE →·BC →等于导学号 21325101( A )
A .0
B .1
C .2
D .3
[解析] ∵AE →·BC →=12(AB →+AC →)·(DC →-DB →
)
=12(DB →-DA →+DC →-DA →)·(DC →-DB →) =12
(DB →-2DA →+DC →)·(DC →-DB →) =12DB →·DC →-12DB →2-DA →·DC →+DA →·DB →+12DC →2-12DC →·DB → ∵DA ,DB ,DC 两两垂直,且DB =DC , ∴AE →·BC →=0.故选A .
6.如图,在正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,P 是侧面BB 1C 1C 内一动点, 若P 到直线BC 与直线C 1D 1的距离相等,则动点P 的轨迹所在的曲线是导学号 21325102( D )
A .直线
B .圆
C .双曲线
D .抛物线
[解析] ∵P 到直线BC 与直线C 1D 1的距离相等,又ABCD -A 1B 1C 1D 1是正方体,∴D 1C 1
⊥侧面BCC 1B 1.
∴D 1C 1⊥PC 1,∴PC 1为P 到直线D 1C 1的距离,即PC 1等于P 到直线BC 的距离,由圆锥曲线的定义知,动点P 的轨迹所在的曲线是抛物线.
7.下列命题中,真命题是导学号 21325103( C ) A .存在x ∈R ,sin 2x 2+cos 2x 2=12
B .任意x ∈(0,π),sin x >cos x
C .任意x ∈(0,+∞),x 2≥x -1
4
D .∃x 0∈[0,π
2
]使得sin x 0>x 0
[解析] 本题主要考查全称命题与特称命题真假的判断.对于A 选项:∀x ∈R ,sin 2x
2+
cos 2x 2=1,故A 为假命题;对于B 选项:存在x =π6,sin x =12,cos x =3
2,sin x <cos x ,故B
为假命题;C 项,x 2-x +14=(x -12)2,对,x ∈(0,+∞)(x -1
2)2≥0恒成立,故C 项正确;对
于D 选项:在单位圆中,可知对任意x ∈[0,π
2]都有sin x <x .故D 为假命题.综上可知,C 为
真命题.
8.已知矩形ABCD ,P A ⊥平面ABCD ,则以下等式中可能不成立的是导学号 21325104( B )
A .DA →·P
B →=0 B .P
C →·B
D →=0 C .PD →·AB →=0 D .P A →·CD →
=0
[解析] ①
⎭
⎪⎬⎪⎫DA ⊥AB DA ⊥P A ⇒DA ⊥平面P AB ⇒DA ⊥PB ⇒DA →·PB →=0;
②同①知AB →·PD →
=0;
③P A ⊥平面ABCD ⇒P A ⊥CD ⇒P A →·CD →=0; ④若BD →·PC →=0,则BD ⊥PC ,
又BD ⊥P A ,∴BD ⊥平面P AC ,故BD ⊥AC ,
但在矩形ABCD 中不一定有BD ⊥AC ,故选B .
9.命题p :函数y =log a (ax +2a )(a >0且a ≠1)的图象必过定点(-1,1);命题q :如果函数y =f (x )的图象关于(3,0)对称,那么函数y =f (x -3)的图象关于原点对称,则有导学号 21325105( C )
A .“p 且q ”为真
B .“p 或q ”为假
C .p 真q 假
D .p 假q 真
[解析] p :x =-1,y =log a (-a +2a )=1为真命题
q :若y =x +3,则y =f (x -3)=x 图象关于原点对称,但y =x +3的图象不关于(3,0)对称,故q 为假,∴选C .
10.方程xy 2+x 2y =1所表示的曲线导学号 21325106( D ) A .关于x 轴对称 B .关于y 轴对称 C .关于原点对称
D .关于直线y =x 对称
[解析] 设P (x 0,y 0)是曲线xy 2+x 2y =1上的任意一点,则x 0y 20+x 2
0y 0=1.
点P 关于直线y =x 的对称点为P ′(y 0,x 0),
∴y 0x 20+y 20x 0=x 0y 20+x 20y 0=1,
∴点P ′在曲线xy 2+x 2y =1上,故该曲线关于直线y =x 对称.
11.(2017·福建福州八县一中期末)如图,在二面角α-l -β的棱l 上有A 、B 两点,直线AC 、BD 分别在这个二面角的两个半平面内,且都垂直于AB ,若二面角α-l -β的大小为π
3
,AB =AC =2,BD =3,则CD =导学号 21325107( A )
A .11
B .14
C .25
D .23
[解析] ∵CA ⊥AB ,BD ⊥AB ,∴CA →·AB →=BD →·AB →
=0, ∵〈AC →,BD →〉=π3,∴〈CA →,BD →
〉=23π.
∵CD →=CA →+AB →+BD →
,
∴CD →2=CA →2+AB →2+BD →2+2CA →·AB →+2CA →·BD →+2AB →·BD →=22+22+32+0+2×2×3×cos 2
3
π+0=11,
∴CD =11.故选A .
12.(2017·福州市八县一中高二期末)如图,F 1、F 2分别是双曲线的左、右焦点,过F 1的直线与双曲线的左、右两支分别交于A 、B 两点,若△ABF 2为等边三角形,则该双曲线的
离心率为导学号 21325108( C )
A .3
B .5
C .7
D .3
[解析] 根据双曲线的定义,可得|BF 1|-|BF 2|=2a , ∵△ABF 2是等边三角形,即|BF 2|=|AB |, ∴|BF 1|-|BF 2|=2a ,即|BF 1|-|AB |=|AF 1|=2a 又∵|AF 2|-|AF 1|=2a , ∴|AF 2|=|AF 1|+2a =4a ,
∵△AF 1F 2中,|AF 1|=2a ,|AF 2|=4a ,∠F 1AF 2=120°, ∴|F 1F 2|2=|AF 1|2+|AF 2|2-2|AF 1|·|AF 2|cos120°,
即4c 2=4a 2+16a 2-2×2a ×4a ×(-1
2)=28a 2,解之得c =7a ,
由此可得双曲线C 的离心率e =c
a
=7.故选C .
二、填空题(本大题共4个小题,每小题5分,共20分,把正确答案填在题中横线上) 13.已知p :x -1
x ≤0,q :4x +2x -m ≤0,若p 是q 的充分条件,则实数m 的取值范围
是_m ≥6__.导学号 21325109
[解析] 由x -1
x ≤0,即⎩⎪⎨⎪⎧
x (x -1)≤0x ≠0
,得0<x ≤1,由题设知,当0<x ≤1时,4x +2x -m ≤0,
即4x +22≤m 恒成立,易知y =4x +2x (0<x ≤1)的最大值为6,所以m ≥6.
14.已知点A 、B 、C 的坐标分别为(0,1,0)、(-1,0,-1)、(2,1,1),点P 的坐标为(x,0,z ),若P A ⊥AB ,P A ⊥AC ,则P 点的坐标为_(-1,0,2)__.导学号 21325110
[解析] 由已知,AB →=(-1,-1,-1),AC →=(2,0,1),P A →
=(-x,1,-z ), 由⎩⎪⎨⎪⎧
P A →·AB →=0P A →·
AC →=0,得⎩⎪⎨⎪⎧ x -1+z =0-2x -z =0,解得⎩⎪⎨⎪⎧
x =-1z =2.
∴P (-1,0,2).
15.如果过两点A (a,0)和B (0,a )的直线与抛物线y =x 2-2x -3没有交点,那么实数a 的取值范围是___(-∞,-
13
4
)___.导学号 21325111 [解析] 过A 、B 两点的直线为:x +y =a 与抛物线y =x 2-2x -3联立得x 2-x -a -3=
0,因为直线x 与抛物线没有交点,则方程无解.即Δ=1+4(a +3)<0,解之a <-
134
. 16.边长为1的等边三角形ABC 中,沿BC 边高线AD 折起,使得折后二面角B -AD
-C 为60°,点D 到平面ABC 的距离为10
导学号 21325112 [解析] 如图所示,AD ⊥平面BCD ,AD =
32
,
BD =CD =BC =1
2,
∴V A -BCD =1
3
×AD ×S △BCD .
又∵V A -BCD =V D -ABC =1
3×h ×S △ABC ,
∴由等积法可解得h =
1510
. 三、解答题(本大题共6个大题,共70分,解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤) 17.(本小题满分10分)如图,设椭圆x 2a 2+y 2
b 2=1(a >b >0)的左、右焦点分别为F 1,F 2,点
D 在椭圆上,DF 1⊥F 1F 2,|F 1F 2||DF 1|=22,△DF 1F 2的面积为2
2
.求椭圆的标准方程.
导学号 21325113
[解析] 设F 1(-c,0),F 2(c,0),其中c 2=a 2-b 2. 由
|F 1F 2||DF 2|=22,得|DF 1|=|F 1F 2|22
=2
2c . 从而S △DF 1F 2=12|DF 1|·|F 1F 2|=22c 2=22,故c =1.
从而|DF 1|=
22
. 由DF 1⊥F 1F 2,得|DF 2|2=|DF 1|2+|F 1F 2|2=9
2,
因此|DF 2|=
32
2
,所以2a =|DF 1|+|DF 2|=22,
故a =2,b 2=a 2-c 2=1.
因此,所求椭圆的标准方程为x 22
+y 2
=1.
18.(本小题满分12分)(2017·江苏徐州高二检测)在R 上定义运算⊗:x ⊗y =x (1-y ).若命题p “存在x 0>2,不等式(x 0-a )⊗x 0>a +2成立”为假命题,求实数a 的取值范围.
导学号 21325114
[思路分析] 先写出特称命题的否定,即转化为全称命题,将问题转化为恒成立问题,再利用相应知识建立方程或不等式求解.
[解析] 因为命题p “存在x 0>2,不等式(x 0-a )⊗x 0>a +2成立”为假命题,所以p 的否定为真命题,即“任意x >2,不等式(x -a )⊗x ≤a +2都成立”为真命题.
由题意得(x -a )⊗x =(x -a )(1-x ),故不等式(x -a )⊗x ≤a +2可化为(x -a )(1-x )≤a +2,化简得x 2-(a +1)x +2a +2≥0.
故原命题等价于x 2-(a +1)x +2a +2≥0在(2,+∞)上恒成立. 由二次函数f (x )=x 2-(a +1)x +2a +2的图象,知其对称轴为x =a +12,
则⎩⎪⎨⎪⎧
a +12
≤2,f (2)≥0
或⎩⎨⎧
a +1
2
>2,f (a +1
2)≥0,
解得a ≤3或3<a ≤7.
综上,实数a 的取值范围为(-∞,7].
19.(本小题满分12分)(2017·山西太原高二检测)已知抛物线C :y 2=4x ,点M (m,0)在x 轴的正半轴上,过点M 的直线l 与抛物线C 相交于A ,B 两点,O 为坐标原点.导学号 21325115
(1)若m =1,且直线l 的斜率为1,求以AB 为直径的圆的方程;
(2)是否存在定点M ,使得不论直线l 绕点M 如何转动,1|AM |2+1|BM |2恒为定值? [解析] (1)当m =1时,M (1,0),此时,点M 为抛物线C 的焦点,直线l 的方程为y =x -1,
设A ,B 两点坐标为A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),
联立⎩
⎪⎨⎪⎧
y 2=4x ,y =x -1,消去y 得,x 2-6x +1=0,
∴x 1+x 2=6,y 1+y 2=x 1+x 2-2=4,∴圆心坐标为(3,2). 又|AB |=x 1+x 2+2=8.
∴圆的半径为4,∴圆的方程为(x -3)2+(y -2)2=16.
(2)若存在这样的点M ,使得1|AM |2+1|BM |2为定值,由题意可设直线l 的方程为x =ky +m , 则直线l 的方程与抛物线C :y 2=4x 联立,
消去x 得,y 2-4ky -4m =0,则y 1y 2=-4m ,y 1+y 2=4k , ∴1|AM |2+1|BM |2=1(x 1-m )2+y 21+1
(x 2-m )2+y 22 =
1(k 2
+1)y 21+1
(k 2
+1)y 22
=y 21+y 22(k 2+1)y 21y 22
=(y 1+y 2)2-2y 1y 2(k 2+1)y 21y 2
2
=16k 2+8m (k 2+1)·16m 2=2k 2+m 2m 2(k 2+1)
, 因此要与k 无关,只需令m
2=1,即m =2,
此时1|AM |2+1|BM |2=14
. ∴存在定点M (2,0),不论直线l 绕点M 如何转动,
1|AM |2+1
|BM |2
恒为定值. 20.(本小题满分12分)如图,四棱柱ABCD -A 1B 1C 1D 1的所有棱长都相等,AC ∩BD =O ,A 1C 1∩B 1D 1=O 1,四边形ACC 1A 1和四边形BDD 1B 1均为矩形.导学号 21325116
(1)证明:O 1O ⊥底面ABCD ;
(2)若∠CBA =60°,求二面角C 1-OB 1-D 的余弦值.
[解析] (1)证明:∵四棱柱ABCD -A 1B 1C 1D 1的所有棱长都相等, ∴四边形ABCD 和四边形A 1B 1C 1D 1均为菱形.
∵AC ∩BD =O ,A 1C 1∩B 1D 1=O 1, ∴O 、O 1分别为BD 、B 1D 1中点.
∵四边形ACC 1A 1和四边形BDD 1B 1为矩形, ∴OO 1∥CC 1∥BB 1且CC 1⊥AC ,BB 1⊥BD , ∴OO 1⊥BD ,OO 1⊥AC ,
又∵AC ∩BD =O 且AC ,BD ⊂底面ABCD , ∴OO 1⊥底面ABCD .
(2)解法一:过O 1作B 1O 的垂线交B 1O 于点E ,连接EO 1、EC 1.不妨设四棱柱ABCD -A 1B 1C 1D 1的边长为2a .
∵OO 1⊥底面ABCD 且底面ABCD ∥面A 1B 1C 1D 1, ∴OO 1⊥平面A 1B 1C 1D 1,
又∵O 1C 1⊂平面A 1B 1C 1D 1,∴O 1C 1⊥OO 1, ∵四边形A 1B 1C 1D 1为菱形,∴O 1C 1⊥O 1B 1,
又∵O 1C 1⊥OO 1且OO 1∩O 1C 1=O 1,O 1O ,O 1B 1⊂平面OB 1D ., ∴O 1C 1⊥平面OB 1D ,
又∵B 1O ⊂平面OB 1D ,∴B 1O ⊥O 1C 1,
又∵B 1O ⊥O 1E 且O 1C 1∩O 1E =O 1,O 1C 1,O 1E ⊂平面O 1EC 1, ∴B 1O ⊥面O 1EC 1,
∴∠O 1EC 1为二面角C 1-OB 1-D 的平面角, cos ∠O 1EC 1=O 1E
EC 1
,
∵∠CBA =60°且四边形ABCD 为菱形,
∴O 1C 1=a ,B 1O 1=3a ,OO 1=2a ,B 1O =B 1O 21+OO 21=7a ,
则O 1E =B 1O 1·sin ∠O 1B 1O =B 1O 1·O 1O B 1O =3a ·2a 7a
=2217a ,
再由△O 1EC 1的勾股定理可得EC 1=O 1E 2+O 1C 2
1=
127a 2+a 2
=197
a , 则cos ∠O 1EC 1=O 1E EC 1=221
7a 19
7a =257
19,
所以二面角C 1-OB 1-D 的余弦值为257
19
.
解法二:∵四棱柱ABCD -A 1B 1C 1D 1的所有棱长都相等,∴四边形ABCD 是菱形,∴AC ⊥BD ,又O 1O ⊥平面ABCD ,从而OB 、OC 、OO 1两两垂直,以O 为坐标原点,OB 、OC 、OO 1所在直线分别为x 轴、y 轴、z 轴建立空间直角坐标系,不妨设AB =2,∵∠ABC
=60°,∴OB =3,OC =1,于是各相关点的坐标O (0,0,0)、B 1(3,0,2)、C 1(0,1,2),
易知n 1=(0,1,0)为平面BDD 1B 1的一个法向量, 设n 2=(x ,y ,z )是平面OB 1C 1的一个法向量, 则⎩⎪⎨⎪⎧
n 2·OB 1→=0n 2·
OC 1→=0,即⎩⎨⎧
3x +2z =0
y +2z =0.
取z =-3,则x =2,y =23, ∴n 2=(2,23,-3).
设二面角C 1-OB 1-D 的大小为θ,易知θ为锐角, ∴cos θ=|n 1·n 2||n 1||n 2|=257
19
,
∴二面角C 1-OB 1-D 的余弦值为257
19
.
21.(本小题满分12分)(2017·北京理,16)如图,在四棱锥P -ABCD 中,底面ABCD 为正方体,平面P AD ⊥平面ABCD ,点M 在线段PB 上,PD ∥平面MAC ,P A =PD =6,AB =4.导学号 21325117
(1)求证:M 为PB 的中点; (2)求二面角B -PD -A 的大小;
(3)求直线MC 与平面BDP 所成角的正弦值. [解析] (1)证明:设AC ,BD 交于点E ,连接ME , 因为PD ∥平面MAC ,平面MAC ∩平面PDB =ME , 所以PD ∥ME .
因为四边形ABCD 是正方形, 所以E 为BD 的中点, 所以M 为PB 的中点.
(2)解:如图,取AD 的中点O ,连接OP ,OE .
因为P A =PD ,
所以OP ⊥AD .
又因为平面P AD ⊥平面ABCD ,且OP ⊂平面P AD ,
所以OP ⊥平面ABCD .
因为OE ⊂平面ABCD ,
所以OP ⊥OE .
因为四边形ABCD 是正方形,
所以OE ⊥AD .
如图,建立空间直角坐标系O -xyz ,则P (0,0,2),D (2,0,0),B (-2,4,0),BD →=(4,
-4,0),PD →=(2,0,-2).
设平面BDP 的法向量为n =(x ,y ,z ),
则⎩⎪⎨⎪⎧
n ·BD →=0,n ·PD →=0, 即⎩⎨⎧
4x -4y =0,2x -2z =0.
令x =1,则y =1,z = 2.
于是n =(1,1,2).
平面P AD 的法向量为p =(0,1,0),
所以cos 〈n ,p 〉=n ·p |n ||p |=12. 由题意知二面角B -PD -A 为锐角,
所以它的大小为π3
. (3)解:由题意知M (-1,2,22),C (2,4,0),MC →=(3,2,-22
). 设直线MC 与平面BDP 所成角为α,
则sin α=|cos 〈n ,MC →〉|=|n ·MC →||n ||MC →|=269, 所以直线MC 与平面BDP 所成角的正弦值为269
. 22.(本小题满分12分)(2017·全国Ⅰ理,20)已知椭圆C :x 2a 2+y 2
b
2=1(a >b >0),四点P 1(1,1),P 2(0,1),P 3(-1,32),P 4(1,32
)中恰有三点在椭圆C 上.导学号 21325118 (1)求C 的方程.
(2)设直线l 不经过P 2点且与C 相交于A ,B 两点.若直线P 2A 与直线P 2B 的斜率的和为-1,证明:l 过定点.
[解析] (1)解:由于P 3,P 4两点关于y 轴对称,故由题设知椭圆C 经过P 3,P 4两点.
又由1a 2+1b 2>1a 2+34b
2知,椭圆C 不经过点P 1, 所以点P 2在椭圆C 上.
因此⎩⎨⎧ 1b 2=1,1a 2+34b 2
=1, 解得⎩⎪⎨⎪⎧
a 2=4,
b 2=1. 故椭圆C 的方程为x 24
+y 2=1. (2)证明:设直线P 2A 与直线P 2B 的斜率分别为k 1,k 2.
如果l 与x 轴垂直,设l :x =t ,由题设知t ≠0,且|t |<2,可得A ,B 的坐标分别为(t ,4-t 2
2
),(t ,-4-t 22),则k 1+k 2=4-t 2-22t -4-t 2+22t
=-1,得t =2,不符合题设. 从而可设l :y =kx +m (m ≠1).
将y =kx +m 代入x 24
+y 2=1得(4k 2+1)x 2+8kmx +4m 2-4=0. 由题设可知Δ=16(4k 2-m 2+1)>0.
设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则x 1+x 2=-8km 4k 2+1,x 1x 2=4m 2-44k 2+1
. 而k 1+k 2=y 1-1x 1+y 2-1x 2
=kx 1+m -1x 1+kx 2+m -1x 2
=2kx 1x 2+(m -1)(x 1+x 2)x 1x 2
. 由题设k 1+k 2=-1, 故(2k +1)x 1x 2+(m -1)(x 1+x 2)=0.
即(2k +1)·4m 2-44k 2+1+(m -1)·-8km 4k 2+1=0, 解得k =-m +12
. 当且仅当m >-1时,Δ>0,
于是l :y =-m +12
x +m , 即y +1=-m +12
(x -2), 所以l 过定点(2,-1).。