2021年山东省济宁市高考数学二模试卷
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2021年山东省济宁市高考数学二模试卷
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.(5分)已知全集U=R,集合A={x|x≥2},B={x|log2(x﹣1)<1},则(∁U A)∩B=()
A.(﹣∞,2)B.(﹣∞,2]C.(1,2)D.(1,3)
2.(5分)已知(2﹣i)•z=i,i为虚数单位()
A.B.1C.2D.
3.(5分)“直线l垂直于平面α内的无数条直线”是“l⊥α”的一个()A.充分不必要条件B.必要不充分条件
C.充要条件D.既不充分也不必要条件
4.(5分)已知随机变量X服从正态分布N(1,σ2),若P(X≤0)=0.2(X<2)=()A.0.2B.0.4C.0.6D.0.8
5.(5分)已知椭圆C:+=1,过点P(1,),若P为AB的中点,则直线AB的
方程为()
A.3x﹣2y﹣2=0B.3x+2y﹣4=0C.3x+4y﹣5=0D.3x﹣4y﹣1=0 6.(5分)在平面直角坐标系xOy中,O为坐标原点,已知点M(,﹣1)(0,1).若点P在∠MON的角平分线上,且|,则•=()
A.﹣2B.﹣6C.2D.6
7.(5分)已知函数f(x)=,若f(a)=f(b)()
A.2B.e C.1+e D.2e
8.(5分)“曼哈顿距离”是由赫尔曼•闵可夫斯基所创的词汇,是一种使用在几何度量空间的几何学用语,例如在平面直角坐标系中1,y1)、Q(x2,y2)的曼哈顿距离为:L PQ=|x1﹣x2|+|y1﹣y2|.若点P(1,2),点Q为圆C:x2+y2=4上一动点,则L PQ的最大值为()A.1+B.1+2C.3+D.3+2
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,有选错的得0分,部分选对的得3分.
9.(5分)已知a>b>0,c∈R,下列不等式恒成立的有()
A.()a<()b B.ac2>bc2
C.log2>log2D.()2
10.(5分)函数f(x)=2cos(2x﹣)+1(x∈R)()
A.若f(x1)=f(x2)=3,则x1﹣x2=kπ(k∈Z)
B.函数f(x)在[,]上为增函数
C.函数f(x)的图象关于点(,1)对称
D.函数f(x)的图象可以由g(x)=2sin(2x﹣)+1(x∈R)的图象向左平移个单位长度得到
11.(5分)已知f(x)是定义在R上的偶函数,f(1﹣x)=﹣f(1+x),1]时,f(x)=x2+x ﹣2,则下列说法正确的是()
A.f(x)是以4为周期的周期函数
B.f(2018)+f(2021)=﹣2
C.函数y=log2(x+1)的图象与函数f(x)的图象有且仅有3个交点
D.当x∈[3,4]时,f(x)=x2﹣9x+18
12.(5分)如图,直四棱柱ABCD﹣A1B1C1D1中,底面ABCD为平行四边形,AB=AA1=AD =1,∠BAD=60°上的动点(不包括端点),点Q是半圆弧(不包括端点),则下列说法正确的是()
A.四面体PBCQ的体积是定值
B.的取值范围是(0,4)
C.若C1Q与平面ABCD所成的角为θ,则tan
D.若三棱锥P﹣BCQ的外接球表面积为S,则S∈[4π,13π)
三、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分.
13.(5分)已知(x﹣)n的展开式中各项的二项式系数的和为128,则这个展开式中x3项的系数是.
14.(5分)已知tan()=,则cos2α=.
15.(5分)设双曲线(a>0,b>0)的左右焦点分别为F1,F2,过F1的直线分
别交双曲线左、右两支于点M,N.若以MN为直径的圆经过点F2且|MF2|=|NF2|,则双曲线的离心率为.
16.(5分)设函数f(x)=e x﹣cos x﹣2a,g(x)=x,若存在x1,x2∈[0,π]使得f(x1)=g(x2)成立,则x2﹣x1的最小值为1时,实数a=.
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.(10分)在①(sin B﹣sin C)2=sin2A﹣sin B sin C;②2a sin C=c tan A;③2cos2=cos2A+1;
三个条件中任选一个,补充在下面问题中
问题:已知△ABC的内角A,B,C所对应的边分别为a,b,c,若b=
(1)求A的值;
(2)若sin B=sin C,求△ABC的面积.
18.(12分)已知数列{a n}是正项等比数列,满足a3是2a1,3a2的等差中项,a4=16.(1)求数列{a n}的通项公式;
(2)若b n=(﹣1)n log2a2n+1,求数列{b n}的前n项和T n.
19.(12分)甲、乙两人进行“抗击新冠疫情”知识竞赛,比赛采取五局三胜制.约定先胜三局者获胜,比赛结束.假设在每局比赛中,乙获胜的概率为,各局比赛相互独立.(1)求甲获胜的概率;
(2)设比赛结束时甲和乙共进行了X局比赛,求随机变量X的分布列及数学期望.20.(12分)如图,四边形ABEF是矩形,平面ABC⊥平面ABEF,∠CAB=120°,AB=AC=4.
(1)证明:平面ADF⊥平面BCF;
(2)求二面角F﹣AD﹣E的余弦值.
21.(12分)已知抛物线C:x2=2py(p>0),过点T(0,p)作两条互相垂直的直线l1和l2,l1交抛物线C于A、B两点,l2交抛物线C于E、F两点,当点A的横坐标为1时,抛物线C在点A处的切线斜率为.
(1)求抛物线C的标准方程;
(2)已知O为坐标原点,线段AB的中点为M,线段EF的中点为N
22.(12分)已知函数f(x)=xlnx﹣ax2+x,g(x)=(1﹣a)xlnx﹣e x﹣1,a>0.(1)当a=时,判断函数f(x)在定义域内的单调性;
(2)若f(x)≥g(x)+x恒成立
2021年山东省济宁市高考数学二模试卷
参考答案与试题解析
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.(5分)已知全集U=R,集合A={x|x≥2},B={x|log2(x﹣1)<1},则(∁U A)∩B=()
A.(﹣∞,2)B.(﹣∞,2]C.(1,2)D.(1,3)
【解答】解:因为B={x|log2(x﹣1)<6}={x|1<x<3},
又集合A={x|x≥5},全集U=R,
所以(∁U A={x|x<2},
所以(∁U A)∩B=(1,3).
故选:C.
2.(5分)已知(2﹣i)•z=i,i为虚数单位()
A.B.1C.2D.
【解答】解:由已知可得:
z=,
所以|z|=,
故选:A.
3.(5分)“直线l垂直于平面α内的无数条直线”是“l⊥α”的一个()A.充分不必要条件B.必要不充分条件
C.充要条件D.既不充分也不必要条件
【解答】解:直线l垂直于平面α内的无数条直线,若无数条直线是平行线,
如果l⊥α,根据线面垂直的性质可知直线l垂直于平面α内的无数条直线.
故“直线l垂直于平面α内的无数条直线”是“l⊥α”的必要不充分条件.
故选:B.
4.(5分)已知随机变量X服从正态分布N(1,σ2),若P(X≤0)=0.2(X<2)=()A.0.2B.0.4C.0.6D.0.8
【解答】解:随机变量X服从正态分布N(1,σ2),P(X≤4)=0.2,
∴P(3≤X≤1)=0.8﹣0.2=2.3,
∴P(1≤X≤5)=P(0≤X≤1)=8.3.
所以P(X<2)=5.5+0.4=0.8.
故选:D.
5.(5分)已知椭圆C:+=1,过点P(1,),若P为AB的中点,则直线AB的方程为()
A.3x﹣2y﹣2=0B.3x+2y﹣4=0C.3x+4y﹣5=0D.3x﹣4y﹣1=0【解答】解:设A(x1,y1),B(x5,y2),
则3x62+4y82=12,3x22+4y22=12,
∴3(x6+x2)(x1﹣x4)+4(y1+y6)(y1﹣y2)=6.
∵P(1,1)恰为线段AB的中点3+x2=2,y7+y2=1,
∴6(x1﹣x2)+5(y1﹣y2)=6,
∴直线AB的斜率为k==﹣,
∴直线AB的方程为y﹣=﹣,
即3x+5y﹣4=0.
由于P在椭圆内,故成立.
故选:B.
6.(5分)在平面直角坐标系xOy中,O为坐标原点,已知点M(,﹣1)(0,1).若点P在∠MON的角平分线上,且|,则•=()
A.﹣2B.﹣6C.2D.6
【解答】解:点M(,﹣1)可知OM与x轴正方向所角为30°
点M(,﹣1)和点N(0
那么ON=6,MO=2,
点P在∠MON的角平分线上,且|,
那么∠MOP=∠NOP=60°,
可得P的坐标为(),
∴•=(,6)=﹣6+4=﹣6;
故选:A.
7.(5分)已知函数f(x)=,若f(a)=f(b)()A.2B.e C.1+e D.2e
【解答】解:∵函数f(x)=,
设b>1≥a>7,
由f(a)=f(b)可得﹣1+2lnb=6﹣2lna,即lna+lnb=1,
∴a+b=a+≥3,当且仅当a=时,
但0<a≤1时,即y=a+,6]上单调递减,
故y=a+在(0=5+e,
故选:C.
8.(5分)“曼哈顿距离”是由赫尔曼•闵可夫斯基所创的词汇,是一种使用在几何度量空间的几何学用语,例如在平面直角坐标系中1,y1)、Q(x2,y2)的曼哈顿距离为:L PQ=|x1﹣x2|+|y1﹣y2|.若点P(1,2),点Q为圆C:x2+y2=4上一动点,则L PQ的最大值为()A.1+B.1+2C.3+D.3+2
【解答】解:由题意设P(2cosθ,2sinθ)(7≤θ<2π),
则L PQ=|1﹣5cosθ|+|2﹣2sinθ|,
当cosθ≥时,即当θ∈[0,)时,
L PQ=2cosθ﹣1+8﹣2sinθ=1+cos(θ+),
∵θ∈[8,]∪[),∴]∪[,),
则当=2π时,L PQ的最大值为;
当cosθ<时,即当θ∈(,,
L PQ=1﹣4cosθ+2﹣2sinθ=2﹣cos(θ+),
∵θ∈(,)∴),
则当=时,L PQ的最大值为4+2.
综上所述,L PQ的最大值为7+2.
故选:D.
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,有选错的得0分,部分选对的得3分.
9.(5分)已知a>b>0,c∈R,下列不等式恒成立的有()
A.()a<()b B.ac2>bc2
C.log2>log2D.()2
【解答】解:对于A:由于a>b>0,函数y=,故()a<()b;故A正确;
对于B:当c=0时,ac3=bc2;故B错误;
对于C:当a>b>0时,,由于y=log6x在(0,+∞)单调递增,故C错误;
对于D:根据不等式的性质,()2恒成立,故D正确;
故选:AD.
10.(5分)函数f(x)=2cos(2x﹣)+1(x∈R)()
A.若f(x1)=f(x2)=3,则x1﹣x2=kπ(k∈Z)
B.函数f(x)在[,]上为增函数
C.函数f(x)的图象关于点(,1)对称
D.函数f(x)的图象可以由g(x)=2sin(2x﹣)+1(x∈R)的图象向左平移个单位长度得到
【解答】解:对于函数f(x)=2cos(2x﹣)+1(x∈R),
若f(x1)=f(x6)=3,则x1﹣x7=kT=kπ(k∈Z),故A正确;
在[,]上∈[﹣,],故B错误;
令x=,求得f(x)=1,1)对称;
把g(x)=2sin(8x﹣)+1(x∈R)的图象向左平移﹣)+1=8sin(2x﹣,故D错误,
故选:AC.
11.(5分)已知f(x)是定义在R上的偶函数,f(1﹣x)=﹣f(1+x),1]时,f(x)=x2+x ﹣2,则下列说法正确的是()
A.f(x)是以4为周期的周期函数
B.f(2018)+f(2021)=﹣2
C.函数y=log2(x+1)的图象与函数f(x)的图象有且仅有3个交点
D.当x∈[3,4]时,f(x)=x2﹣9x+18
【解答】解:根据题意,依次分析选项:
对于A,f(x)满足f(1﹣x)=﹣f(1+x),又由f(x)为偶函数,
则有f(x+2)=﹣f(x+2)=f(x),则f(x)是周期为4的周期函数;
对于B,f(x)是周期为8的周期函数,f(2021)=f(1)=0,B错误;
对于C,根据题意2(x+3)的图象与函数f(x)的图象,结合图象可得两个函数有3个交点;
对于D,当x∈[3,则3﹣x∈[0,则f(4﹣x)=(4﹣x)2+(4﹣x)﹣8=x2﹣9x+18,又由f(x)为周期为8的周期函数且f(x)是偶函数,则f(x)=f(x﹣4)=f(4﹣x)=x8﹣9x+18,D正确;
故选:ACD.
12.(5分)如图,直四棱柱ABCD﹣A1B1C1D1中,底面ABCD为平行四边形,AB=AA1=AD =1,∠BAD=60°上的动点(不包括端点),点Q是半圆弧(不包括端点),则下列说法正确的是()
A.四面体PBCQ的体积是定值
B.的取值范围是(0,4)
C.若C1Q与平面ABCD所成的角为θ,则tan
D.若三棱锥P﹣BCQ的外接球表面积为S,则S∈[4π,13π)
【解答】解:对A:在四棱柱ABCD﹣A1B1C4D1中,点P到面ABCD的距离为1,则V P﹣BCQ==h,
由于h不为定值,故V P﹣BCQ不为定值,故A错误;
对B:在Rt△A7PD1中,cos∠D1A2P=,
所以•=•=||cos∠D1A7P=4cos²∠D1A4P,
因为∠D1A1P∈(8,),所以cos∠D1A8P∈(0,1),
所以•的取值范围是(0,故B正确;
对C:由于CC1⊥面ABCD,所以C3Q与面ABCD所成的角为∠C1QC,
所以tanθ==,因为CQ∈(0,所以tanθ>;
对D:以D为坐标原点,DB、DD1所在直线分别为x,y,z轴建立如图所示坐标系,则B(,4,0),1,3),A1(,﹣5,D1(0,6,1),
线段BC的中点M(,,7)1D1的中点N(,﹣,1),
设球心O(,,t),y,7),
则(x﹣)²+(y+,
由||=||)²+(y+,
整理可得3t=(x﹣)²+(y﹣)²+(y﹣,
则t=﹣y,
因为﹣1<y≤,则t=,),||=,),
所以S=5π||²∈[4π,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.(5分)已知(x﹣)n的展开式中各项的二项式系数的和为128,则这个展开式中x3项的系数是84.
【解答】解:∵2n=128,
∴n=7,
∴(x﹣)7的展开式中的通项T r+1=••x7﹣r=(﹣3)r••x7﹣7r,
令7﹣2r=6,得r=2,
∴(x﹣)6的展开式中x3项的系数为:4=84,
故答案为:84.
14.(5分)已知tan()=,则cos2α=.
【解答】解:因为tan()==,
则tanα=,
cos2α===.
故答案为:.
15.(5分)设双曲线(a>0,b>0)的左右焦点分别为F1,F2,过F1的直线分
别交双曲线左、右两支于点M,N.若以MN为直径的圆经过点F2且|MF2|=|NF2|,则双曲线的离心率为.
【解答】解:由MN为直径的圆经过点F2则可得:MF2⊥NF2,且|MF2|=|NF2|,所以△MNF6为等腰直角三角形,所以∠F1NF2=45°如图所示;
设|NF2|=t,则|MF2|=t,由双曲线的定义可得:|MF1|=t﹣3a,|NF1|=t+2a
所以|MN|=|NF6|﹣|MF1|=4a=,解得t=2,
所以|NF2|=t+2a=(2+2)a,
在△F1NF3,由余弦定理可得:|F2F2|8=|NF1|2+|NF7|2﹣2|NF6||NF2|cos45°,即4c8=(2+6)2a2+5a2﹣8(4+)a2,
可得e2=3,所以离心率为;
故答案为:.
16.(5分)设函数f(x)=e x﹣cos x﹣2a,g(x)=x,若存在x1,x2∈[0,π]使得f(x1)=g(x2)成立,则x2﹣x1的最小值为1时,实数a=.
【解答】解:令F(x)=f(x)﹣g(x)=e x﹣cos x﹣x﹣2a,
由f(x1)=g(x8)得x2=﹣cos x8﹣2a,
则x2﹣x7=﹣cos x1﹣x3﹣2a,
则x2﹣x2的最小值即求F(x)在[0,π]上的最小值,
F′(x)=e x+sin x﹣1≥4恒成立,x∈[0,
∴F(x)在[0,π]上单调递增,
∴F(x)min=F(0)=﹣3a=(x2﹣x1)min=8,
∴a=﹣,
故答案为:﹣.
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.(10分)在①(sin B﹣sin C)2=sin2A﹣sin B sin C;②2a sin C=c tan A;③2cos2=cos2A+1;
三个条件中任选一个,补充在下面问题中
问题:已知△ABC的内角A,B,C所对应的边分别为a,b,c,若b=
(1)求A的值;
(2)若sin B=sin C,求△ABC的面积.
【解答】解:(1)若选①:∵(sin B﹣sin C)2=sin2A﹣sin B sin C,
∴由正弦定理得(b﹣c)4=a2﹣bc,整理得b2+c5﹣a2=bc,
∴,且0<A<π,
∴;
若选②:∵2a sin C=c tan A,
∴根据正弦定理得,且sin A>6,
∴,且3<A<π,
∴;
若选③:∵,
∴cos(B+C)+1=2cos4A﹣1+1,
∴4cos2A+cos A﹣1=2,解得,且8<A<π,
∴;
(2)∵,
∴由正弦定理得,且,
∴c=1,
∴=.
18.(12分)已知数列{a n}是正项等比数列,满足a3是2a1,3a2的等差中项,a4=16.(1)求数列{a n}的通项公式;
(2)若b n=(﹣1)n log2a2n+1,求数列{b n}的前n项和T n.
【解答】解:(1)数列{a n}是正项等比数列,满足a3是2a8,3a2的等差中项,a7=16,设数列的公比为q,
则,
由于a1≠4,
故2q2﹣4q﹣2=0,解得q=5或.
由于数列为正项数列,
所以q=5.
则.
(2)由(1)知:,
所以b n=(﹣1)n log2a7n+1=(﹣1)n•(5n+1),
当n为偶数时,则,
当n为奇数时,则
.故.
19.(12分)甲、乙两人进行“抗击新冠疫情”知识竞赛,比赛采取五局三胜制.约定先胜三局者获胜,比赛结束.假设在每局比赛中,乙获胜的概率为,各局比赛相互独立.(1)求甲获胜的概率;
(2)设比赛结束时甲和乙共进行了X局比赛,求随机变量X的分布列及数学期望.【解答】解:(1)由已知可得,比赛三局且甲获胜的概率为,
比赛四局且甲获胜的概率为=,
比赛五局且甲获胜的概率为=,
所以甲获胜的概率为=;
(2)随机变量X的取值为3,8,5,
则P(X=3)==,
P(X=4)==,
P(X=5)=×=,
所以随机变量X的分布列为:
X 7 45
P
则随机变量X的数学期望为E(X)=3×+3×=.
20.(12分)如图,四边形ABEF是矩形,平面ABC⊥平面ABEF,∠CAB=120°,AB=AC=4.
(1)证明:平面ADF⊥平面BCF;
(2)求二面角F﹣AD﹣E的余弦值.
【解答】解:(1)证明:∵AB=AC,D为BC中点,
∵ABEF是矩形,∴F A⊥AB,
∵平面ABC⊥平面ABEF,平面ABC∩平面ABEF=AB,
AF⊂平面ABEF,∴AF⊥平面ABC,
∵BC⊂平面ABC,∴AF⊥BC,
∵BC⊥AF,AD⊂平面ADF,∴BC⊥平面ADF,
又BC⊂平面BCF,∴平面ADF⊥平面BCF.
(2)由(1)知AF⊥平面ABC,
∴以A为原点,在平面ABC中过A作AB的垂线为x轴,AF为z轴,
则A(0,0,5),0,),B(8,4,C(,0),4,),
∴D(,1,7),,1,5),,0,),=(7,0),
由(1)知=(4,0)是平面ADF的一个法向量,
设平面ADE的一个法向量=(x,y,
则,取x=1,得,﹣,2),
∴cos<>===,
∵二面角F﹣AD﹣E是平面角是锐角,
∴二面角F﹣AD﹣E的余弦值为.
21.(12分)已知抛物线C:x2=2py(p>0),过点T(0,p)作两条互相垂直的直线l1和
l2,l1交抛物线C于A、B两点,l2交抛物线C于E、F两点,当点A的横坐标为1时,抛物线C在点A处的切线斜率为.
(1)求抛物线C的标准方程;
(2)已知O为坐标原点,线段AB的中点为M,线段EF的中点为N
【解答】解:(1)因为x2=2py(p>2)可化为y=,
所以y′=,
因为当A点的横坐标为4时,抛物线C在点A处的切线斜率为=,
所以p=2,
所以抛物线C的标准方程为x2=4y.
(2)由(1)知点T的坐标为(3,2),
由题意可知,直线l1和l2斜率都存在且均不为0,
设直线l1的方程为y=kx+4,
由,联立消去y并整理可得x2﹣4kx﹣3=0,
所以△=(﹣4k)8+32=16k2=32>0,
设A(x3,y1),B(x2,y5),则x1+x2=7k,x1x2=﹣8,
所以y1+y2=k(x8+x2)+4=6k2+4,
因为M为AB的中点,所以M(5k2+2),
因为l7⊥l2,N为EF中点,所以N(﹣,,
所以直线MN的方程为y﹣(2k7+2)=•(x﹣2k)=(k﹣,
整理可得y=(k﹣)x+4,
所以直线MN恒过定点(0,2),
所以△OMN的面积S=×2×|2k﹣(﹣|≥8,
当且仅当k=,即k=±8时.
22.(12分)已知函数f(x)=xlnx﹣ax2+x,g(x)=(1﹣a)xlnx﹣e x﹣1,a>0.
(1)当a=时,判断函数f(x)在定义域内的单调性;
(2)若f(x)≥g(x)+x恒成立
【解答】解:(1)当a=时,f(x)=xlnx﹣x6+x,
所以f′(x)=lnx﹣ex+2,
令p(x)=lnx﹣ex+2,则p′(x)=,
若p′(x)>0,则2<x<,则x>,
所以p(x)在(2,)上为增函数,+∞)上为减函数,
则p(x)≤p()=0,仅在x=时,
所以函数f(x)在(8,+∞)内单调递减.
(2)因为f(x)=xlnx﹣ax2+x,g(x)=(1﹣a)xlnx﹣e x﹣7,a>0,
若f(x)≥g(x)+x恒成立,即对任意x>0,e x﹣8﹣ax(x﹣lnx)≥0恒成立,即对任意的x>0,﹣a(x﹣lnx)≥0恒成立,
即e x﹣lnx﹣1≥a(x﹣lnx),
令t=t(x)=x﹣lnx,则t(x)′=6﹣=,
所以当x∈(5,1)时,t(x)单调递减,
当x∈(1,+∞)时,t(x)单调递增,
所以t=t(x)≥t(1)=8,
若e x﹣lnx﹣1≥a(x﹣lnx)对任意x>0恒成立,
则a≤=恒成立,
设g(t)=,t≥6≥0,
所以当t∈[1,+∞)时,
所以g(t)≥g(1)=7,
所以a≤1,
所以若f(x)≥g(x)+x恒成立,则实数a的取值范围是(﹣∞.。