高考数学压轴专题(易错题)备战高考《三角函数与解三角形》单元汇编附答案
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新《三角函数与解三角形》专题解析
一、选择题
1.在△ABC 中,7b =,5c =,3
B π
∠=,则a 的值为 A .3 B .4
C .7
D .8
【答案】D 【解析】 【分析】
根据题中所给的条件两边一角,由余弦定理可得2222cos b a c ac B =+-,代入计算即可得到所求的值. 【详解】
因为7,5,3
b c B π
==∠=
,由余弦定理可得2222cos b a c ac B =+-,
即2
1
4925252
a a =+-⨯⨯
,整理得25240a a --=, 解得8a =或5a =-(舍去),故选D. 【点睛】
该题考查的是有关解三角形的问题,在解题的过程中,涉及到的知识点有余弦定理,解三角形所用的就是正弦定理和余弦定理,结合题中的条件,选择适当的方法求得结果.
2.如图,直三棱柱ABC A B C '''-的侧棱长为3,AB BC ⊥,3AB BC ==,点E ,F 分别是棱AB ,BC 上的动点,且AE BF =,当三棱锥B EBF '-的体积取得最大值时,则异面直线A F '与AC 所成的角为( )
A .
2
π B .
3
π C .
4
π D .
6
π 【答案】C 【解析】 【分析】
设AE BF a ==,1
3
B EBF EBF V S B B '-'=
⨯⨯V ,利用基本不等式,确定点 E ,F 的位置,然后根据//EF AC ,得到A FE '∠即为异面直线A F '与AC 所成的角,再利用余弦定理求解. 【详解】
设AE BF a ==,则()()2
3119333288B EBF
a a V
a a '-+-⎡⎤
=⨯⨯⨯-⨯≤=⎢⎥⎣⎦
,当且仅当3a a =-,即3
2
a =
时等号成立, 即当三棱锥B EBF '-的体积取得最大值时,点E ,F 分别是棱AB ,BC 的中点, 方法一:连接A E ',AF ,则352A E '=
,352AF =,2292
A F AA AF ''=+=,132
22
EF AC =
=
, 因为//EF AC ,所以A FE '∠即为异面直线A F '与AC 所成的角,
由余弦定理得2
2
2
81945
2424cos 93222222
A F EF A E A FE A F EF +-
''+-'∠=
=='⋅⋅⨯⨯, ∴4
A FE π
'∠=.
方法二:以B 为坐标原点,以BC 、BA 、BB '分别为x 轴、y 轴、z 轴建立空间直角坐
标系,
则()0,3,0A ,()3,0,0C ,()0,3,3A ',3,0,02F ⎛⎫
⎪⎝⎭
, ∴3,3,32A F ⎛⎫'=-- ⎪⎝⎭
u u u u r ,()3,3,0AC =-u u u r ,
所以9922cos ,92322
A F AC A F AC A F AC +'⋅'==='⋅⨯u u u u r u u u r u u u u r u u u r u u u u r u u u r ,
所以异面直线A F '与AC 所成的角为4
π. 故选:C 【点睛】
本题主要考查异面直线所成的角,余弦定理,基本不等式以及向量法求角,还考查了推理论证运算求解的能力,属于中档题.
3.已知函数(
)sin f x a x x =的一条对称轴为56
x π
=
,函数()f x 在区间()12,x x 上具有单调性,且()()12f x f x =-,则下述四个结论:
①实数a 的值为1;
②()()1,x f x 和()()
22,x f x 两点关于函数()f x 图象的一条对称轴对称; ③21x x -的最大值为π, ④12x x +的最小值为
23
π. 其中所有正确结论的编号是( ) A .①②③ B .①③④
C .①④
D .③④
【答案】B 【解析】 【分析】 根据56
x π
=
是函数()f x 的一条对称轴,确定函数()f x ,再根据函数()f x 在区间()12,x x 上具有单调性,得到21x x -的最大值为
2
T
π=,然后由()()12f x f x =-,得到()()1
1
,x f x 和()()2
2
,x f x 两点关于函数()f x 的一个对称中心对称求解验证.
【详解】 ∵56x π
=
是函数()f x 的一条对称轴,∴()53f x f x π⎛⎫=-
⎪⎝⎭
, 令0x =,得()503f f π⎛⎫= ⎪⎝⎭
,即-1a =,①正确;
∴(
)sin 2sin 3π⎛
⎫=-=- ⎪⎝
⎭f x x x x .
又因为函数()f x 在区间()12,x x 上具有单调性, ∴21x x -的最大值为
2
T
π=,且()()12f x f x =-, ∴()(
)11,x f x 和()()
22,x f x 两点关于函数()f x 的一个对称中心对称,
∴121233223
x x x x k ππ⎛⎫⎛⎫-+- ⎪ ⎪+π⎝⎭⎝⎭=-=π
,k Z ∈, ∴12223
x x k π
π+=+,k Z ∈,
当0k =时,12x x +取最小值23
π
,所以①③④正确,②错误. 故选:B
【点睛】
本题主要考查三角函数的图象和性质,还考查了推理论证,运算求解的能力,属于中档题.
4.如图,边长为1正方形ABCD ,射线BP 从BA 出发,绕着点B 顺时针方向旋转至
BC ,在旋转的过程中,记([0,])2
ABP x x π
∠=∈,BP 所经过的在正方形ABCD 内的区
域(阴影部分)的面积为()y f x =,则函数()f x 的图像是( )
A .
B .
C .
D .
【答案】D 【解析】 【分析】
根据条件列()y f x =,再根据函数图象作判断. 【详解】 当0,4x π⎡⎤
∈⎢⎥⎣⎦
时,()
112y f x tanx ==⨯⨯; 当,42x ππ⎛⎤
∈
⎥⎝⎦
时,()11112y f x tanx ==-⨯⨯; 根据正切函数图象可知选D. 【点睛】
本题考查函数解析式以及函数图象,考查基本分析识别能力,属基本题.
5.已知函数(
)()03f x x πωω⎛
⎫=
-> ⎪⎝
⎭的最小正周期为π,若
()()122f x f x ⋅=-,则12x x -的最小值为( )
A .
2
π B .
3
π C .π
D .
4
π
【答案】A 【解析】 【分析】
由正弦型函数的最小正周期可求得ω,得到函数解析式,从而确定函数的最大值和最小值;根据()()122f x f x ⋅=-可知1x x =和2x x =必须为最大值点和最小值点才能够满足等式;利用整体对应的方式可构造方程组求得()12122
x x k k π
π-=-+,12,k k Z ∈;从
而可知120k k -=时取最小值. 【详解】
由()f x 最小正周期为π可得:
2π
πω
= 2ω∴= (
)23f x x π⎛
⎫∴=
- ⎪⎝
⎭
(
)max f x ∴,(
)min f x =()()122f x f x ⋅=-Q 1x x ∴=和2x x =分别为()f x 的最大值点和最小值点
设1x x =为最大值点,2x x =为最小值点
()111222
2232,2232x k k k Z x k ππππππ⎧
-=+⎪⎪∴∈⎨⎪-=-⎪⎩
()12122x x k k ππ∴-=-+,
当120k k -=时,12min
2
x x π
-=
本题正确选项:A 【点睛】
本题考查正弦型函数性质的综合应用,涉及到正弦型函数最小正周期和函数值域的求解;关键是能够根据函数的最值确定1x 和2x 为最值点,从而利用整体对应的方式求得结果.
6.已知函数()2sin()0,,2f x x πωϕωϕπ⎛⎫
⎡⎤=+>∈ ⎪⎢⎥⎣⎦⎝
⎭的部分图象如图所示,其中()01f =,
5
||2
MN =
,则点M 的横坐标为( )
A .
12
B .25
-
C .1-
D .23
-
【答案】C 【解析】 【分析】 由(0)1f =求出56
πϕ=,由5||23MN π
ω=⇒=,再根据()2f x =可得答案.
【详解】
由函数()2sin()0,,2f x x πωϕωϕπ⎛⎫
⎡⎤=+>∈ ⎪⎢⎥⎣⎦⎝
⎭的部分图象, 可得(0)2sin 1f ϕ==,56
πϕ∴=
, 2
2512||2243MN ππωω⎛⎫
==+⋅= ⎪
⎝⎭, ∴函数5()2sin 3
6f x x π
π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭
,
令52sin 236x π
π⎛⎫
+
= ⎪⎝⎭
, 得
52,03
62
x k k π
ππ
π+
=+=得1x =-. 故选:C. 【点睛】
本题主要考查三角函数的图象与性质,考查了数形结合思想的应用,解题的关键是利用勾股定理列方程求出3
π
ω=
,属于中档题.
7.△ABC 中,已知tanA =13
,tanB =1
2,则∠C 等于( )
A .30°
B .45°
C .60°
D .135°
【答案】D 【解析】 【分析】
利用三角形内角和为180o ,可得:tan tan()tan(+)C A B A B π=--=-,利用两角和公
式和已知条件,即可得解. 【详解】 在△ABC 中,
11tan tan 32tan tan()tan(+)=-1111tan tan 132
A B C A B A B A B π+
+=--=-=-
=---⋅, 所以135C ?o .
故选:D. 【点睛】
本题考查了正切的两角和公式,考查了三角形内角和,考查了转化思想和计算能力,属于中档题.
8.已知函数()sin 26f x x π⎛⎫
=-
⎪⎝
⎭
,若方程()2
3
f x =
的解为12,x x (120x x π<<<),则()21sin x x -=( )
A .
23
B .
49
C
D
【答案】C 【解析】 【分析】 由已知可得2123
x x π
=
-,结合x 1<x 2求出x 1的范围,再由()121122236sin x x sin x cos x ππ⎛
⎫⎛
⎫-=-
=-- ⎪ ⎪⎝
⎭⎝⎭
求解即可. 【详解】
因为0<x π<,∴112666
x π
ππ⎛⎫
-∈- ⎪⎝⎭
,, 又因为方程()2
3
f x =的解为x 1,x 2(0<x 1<x 2<π), ∴
1223x x π+=,∴2123
x x π
=-, ∴()12112223
6sin x x sin x cos x ππ⎛
⎫⎛
⎫-=-=-- ⎪ ⎪⎝
⎭⎝⎭
, 因为122123
x x x x π=-<,,∴0<x 13π
<,
∴12662x π
ππ⎛⎫
-
∈- ⎪⎝⎭
,,
∴由()112263f x sin x π⎛⎫
=-= ⎪⎝
⎭,得1526cos x π⎛
⎫-= ⎪⎝⎭
, ∴()125
sin x x -=-,故()21sin x x -=5
故选C . 【点睛】
本题考查了三角函数的恒等变换及化简求值和三角函数的图象与性质,属中档题.
9.若θ是第二象限角,则下列选项中能确定为正值的是( ) A .sin B .cos
C .tan
D .cos2θ
【答案】C 【解析】 【分析】
直接利用三角函数象限角的三角函数的符号判断即可. 【详解】
由θ是第二象限角可得为第一或第三象限角,所以tan >0.故选C 【点睛】
本题考查三角函数值的符号的判断,是基础题.
10.已知ABC V 的内角,,A B C 的对边分别为,,a b c ,且3cos cos 2cos c
a B
b A C
+=,
1a =,3b =
c =( )
A 6
B .1
C 2
D 3【答案】B 【解析】 【分析】
先由正弦定理将3cos cos 2cos c a B b A C
+=中的边转化为角,可得3sin sin()C
A B +=可求出角6
C π
=,再利用余弦定理可求得结果.
【详解】
解:因为3cos cos 2cos c
a B
b A C
+=
,
所以正弦定理得,3sin sin cos sin cos C
A B B A +=
所以3sin sin()C
A B +=
3sin 2cos C C C
=,
因为sin 0C ≠,所以cos C =, 又因为(0,)C π∈,所以6
C π
=,
因为1a =,b =
所以由余弦定理得,2222cos 13211c a b ab C =+-=+-⨯=, 所以1c = 故选:B 【点睛】
此题考查的是利用正、余弦定理解三角形,属于中档题.
11.已知1F 、2F 分别为双曲线22
146
x y -=的左、右焦点,M 为双曲线右支上一点且满
足120
MF MF ⋅=u u u u v u u u u v ,若直线2MF 与双曲线的另一个交点为N ,则1MF N ∆的面积为( )
A .12
B .
C .24
D .【答案】C 【解析】 【分析】
设1MF m =,2MF n =,根据双曲线的定义和
12MF MF ⊥,可求出6m =,2n =,再设2NF t =,则14NF t =+根据勾股定理求出6t =即可求出三角形的面积. 【详解】
解:设1MF m =,2MF n =,
∵1F 、2F 分别为双曲线22146
x y -=的左、右焦点,
∴24m n a -==,122F F c ==
∵120
MF MF ⋅=u u u u v u u u u v
, ∴12MF MF ⊥,
∴222440m n c +==, ∴()2
222m n m n mn -=+-, 即2401624mn =-=, ∴12mn =, 解得6m =,2n =,
设2NF t =,则124NF a t t =+=+,
在1Rt NMF ∆中可得()()22
2426t t +=++, 解得6t =, ∴628MN =
+=, ∴1MF N ∆的面积111
862422
S MN MF =⋅=⨯⨯=. 故选C .
【点睛】
本题考查了双曲线的定义和向量的数量积和三角形的面积,考查了运算能力和转化能力,属于中档题.
12.若函数()y f x =同时满足下列三个性质:①最小正周期为π;②图象关于直线
3
x π
=
对称;③在区间,63ππ⎡⎤
-
⎢⎥⎣
⎦上单调递增,则()y f x =的解析式可以是( ) A .sin 26y x π⎛
⎫=- ⎪⎝
⎭
B .sin 26x y π⎛⎫
=- ⎪⎝⎭
C .cos 26y x π⎛⎫
=- ⎪⎝
⎭
D .cos 23y x π⎛⎫
=+
⎪⎝
⎭
【答案】A 【解析】 【分析】
利用性质①可排除B ,利用性质②可排除C ,利用性质③可排除D ,通过验证选项A 同时满足三个性质. 【详解】
逐一验证,由函数()f x 的最小正周期为π,而B 中函数最小正周期为241
2
π
π
=,故排除B ;
又cos 2cos 0362πππ⎛⎫⨯-== ⎪
⎝
⎭,所以cos 26y x π⎛
⎫=- ⎪⎝⎭的图象不关于直线3x π=对称,
若63x ππ-
≤≤,则023x ππ≤+≤,故函数cos 23y x π⎛
⎫=+ ⎪⎝
⎭在,63ππ⎡⎤-⎢⎥⎣⎦上单调递减,
故排除D ; 令22
6
2
x π
π
π
-
≤-
≤
,得63x ππ-
≤≤,所以函数sin 26y x π⎛
⎫=- ⎪⎝
⎭在,63ππ⎡⎤-⎢⎥⎣⎦上单调递
增.由周期公式可得22T π
π=
=,当3x π=时,sin(2)sin 1362
πππ⨯-==, 所以函数sin 26y x π⎛
⎫=- ⎪⎝
⎭同时满足三个性质.
故选A . 【点睛】
本题考查了三角函数的周期性,对称性,单调性,属于中档题.
13.已知函数()3cos(
2)2
f x x π
=+,若对于任意的x ∈R ,都有12()()()f x f x f x 剟
成立,则12x x -的最小值为( ) A .4 B .1
C .
1
2
D .2
【答案】D 【解析】 【分析】
由题意得出()f x 的一个最大值为()2f x ,一个最小值为()1f x ,于此得出12x x -的最小值为函数()y f x =的半个周期,于此得出答案. 【详解】
对任意的x ∈R ,()()()12f x f x f x 剟
成立. 所以()()2min 3f x f x ==-,()()2max 3f x f x ==,所以12min
22
T
x x -=
=,故选D . 【点睛】
本题考查正余弦型函数的周期性,根据题中条件得出函数的最值是解题的关键,另外就是灵活利用正余弦型函数的周期公式,考查分析问题的能力,属于中等题.
14.已知π1
cos 25
α⎛⎫-= ⎪⎝⎭,则cos2α=( )
A .
725
B .725
-
C .
2325
D .2325
-
【答案】C
【分析】
由已知根据三角函数的诱导公式,求得sin α,再由余弦二倍角,即可求解. 【详解】 由π1
cos α25⎛⎫-=
⎪⎝⎭
,得1sin α5=,又由2123cos2α12sin α122525=-=-⨯=. 故选C . 【点睛】
本题主要考查了本题考查三角函数的化简求值,其中解答中熟记三角函数的诱导公式及余弦二倍角公式的应用是解答的关键,着重考查了推理与计算能力,属于基础题.
15.直线y a =与函数()tan (0)4f x x πωω⎛
⎫
=+
> ⎪⎝
⎭
的图象的相邻两个交点的距离为2π,若()f x 在()(),0m m m ->上是增函数,则m 的取值范围是( )
A .(0,
]4
π B .(0,]2
π
C .3(0,
]4
π D .3(0,
]2
π 【答案】B 【解析】 【分析】
根据直线y a =与函数()f x 的图象的相邻两个交点的距离为一个周期,得到1
2
ω=
,则()1
tan 2
4f x x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭,然后求得其单调增区间,再根据()f x 在()(),0m m m ->上是增
函数,由(,)m m -是增区间的子集求解. 【详解】
因为直线y a =与函数()f x 的图象的相邻两个交点的距离为一个周期, 所以12ω=,()1tan 2
4f x x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭,
由12
242k x k π
ππππ-
<
+<+,得322()22k x k k ππ
ππ-<<+∈Z , 所以()f x 在3,22ππ⎛⎫
-
⎪⎝⎭
上是增函数, 由3(,),22m m ππ⎛⎫
-⊆- ⎪⎝
⎭, 解得02
m π
<≤.
故选:B 【点睛】
本题主要考查正切函数的图象和性质,还考查了运算求解的能力,属于中档题
16.已知
243
3sin5cos
77
ππ
αα⎛⎫⎛⎫
+=-+ ⎪ ⎪
⎝⎭⎝⎭
,则tan
14
π
α⎛⎫
-=
⎪
⎝⎭
()
A.
5
3
-B.
3
5
-C.
3
5
D.
5
3
【答案】B
【解析】
【分析】
根据诱导公式计算得到
35
tan
73
π
α
⎛⎫
+=
⎪
⎝⎭
,故
3
tan tan
1472
πππ
αα
⎡⎤
⎛⎫⎛⎫
-=+-
⎪ ⎪
⎢⎥
⎝⎭⎝⎭
⎣⎦
,解得答案.
【详解】
由诱导公式可知
2433
3sin3sin33sin
777
πππ
απαα
⎡⎤
⎛⎫⎛⎫⎛⎫
+=++=-+
⎪ ⎪ ⎪
⎢⎥
⎝⎭⎝⎭⎝⎭
⎣⎦
,
又
243
3sin5cos
77
ππ
αα
⎛⎫⎛⎫
+=-+
⎪ ⎪
⎝⎭⎝⎭
得
33
3sin5cos
77
ππ
αα
⎛⎫⎛⎫
-+=-+
⎪ ⎪
⎝⎭⎝⎭
,
所以
35
tan
73
π
α
⎛⎫
+=
⎪
⎝⎭
,
313
tan tan
3
14725
tan
7
πππ
αα
π
α
⎡⎤
⎛⎫⎛⎫
-=+-=-=-
⎪ ⎪
⎢⎥⎛⎫
⎝⎭⎝⎭
⎣⎦+
⎪
⎝⎭
.
故选:B.
【点睛】
本题考查了三角恒等变换,意在考查学生的计算能力和转化能力.
17.上世纪末河南出土的以鹤的尺骨(翅骨)制成的“骨笛”(图1),充分展示了我国古代高超的音律艺术及先进的数学水平,也印证了我国古代音律与历法的密切联系.图2为骨笛测量“春(秋)分”,“夏(冬)至”的示意图,图3是某骨笛的部分测量数据(骨笛的弯曲忽略不计),夏至(或冬至)日光(当日正午太阳光线)与春秋分日光(当日正午太阳光线)的夹角等于黄赤交角.
由历法理论知,黄赤交角近1万年持续减小,其正切值及对应的年代如下表:
黄赤交角 2341︒'
2357︒'
2413︒'
2428︒'
2444︒'
正切值 0.439 0.444 0.450 0.455 0.461 年代
公元元年
公元前2000年
公元前4000年
公元前6000年
公元前8000年
根据以上信息,通过计算黄赤交角,可估计该骨笛的大致年代是( ) A .公元前2000年到公元元年 B .公元前4000年到公元前2000年 C .公元前6000年到公元前4000年 D .早于公元前6000年
【答案】D 【解析】 【分析】
先理解题意,然后根据题意建立平面几何图形,在利用三角函数的知识计算出冬至日光与春秋分日光的夹角,即黄赤交角,即可得到正确选项. 【详解】
解:由题意,可设冬至日光与垂直线夹角为α,春秋分日光与垂直线夹角为β, 则αβ-即为冬至日光与春秋分日光的夹角,即黄赤交角, 将图3近似画出如下平面几何图形:
则16tan 1.610α=
=,169.4tan 0.6610
β-==, tan tan 1.60.66
tan()0.4571tan tan 1 1.60.66
αβαβαβ---=
=≈++⨯g .
0.4550.4570.461<<Q ,
∴估计该骨笛的大致年代早于公元前6000年.
故选:D . 【点睛】
本题考查利用三角函数解决实际问题的能力,运用了两角和与差的正切公式,考查了转化思想,数学建模思想,以及数学运算能力,属中档题.
18.ABC ∆的内角A B C 、、的对边分别是a b c 、、,若2B A =,1a =,3b =
c =( )
A .3
B .2
C 2
D .1
【答案】B 【解析】
1,sin sin sin 22sin cos A B A A A ===cos 2
A =
,
所以2
2212c c =
+-2320,c c -+=求得1c =或 2.c = 若1c =,则三角形为等腰三角形,0030,60A C B ===不满足内角和定理,排除. 【考点定位】本题考查正弦定理和余弦定理的应用,考查运算能力和分类讨论思想.
当求出cos A =
00
30,60A B ==,便于三角形的初步定型,也为排除1c =提供了依据.如果选择支中同时给出了1或2,会增大出错率.
19.函数()sin())f x x x ωϕωϕ=+++(ω>0)的图像过点(1,2),若f (x )相邻的两个零点x 1,x 2满足|x 1-x 2|=6,则f (x )的单调增区间为( ) A .[-2+12k ,4+12k](k ∈Z ) B .[-5+12k ,1+12k](k ∈Z ) C .[1+12k ,7+12k](k ∈Z ) D .[-2+6k ,1+6k](k ∈Z )
【答案】B 【解析】 【分析】
由题意得()23f x sin x πωϕ⎛⎫
=++
⎪⎝
⎭
,根据相邻两个零点满足126x x -=得到周期为12T =,于是可得6
π
=
ω.再根据函数图象过点()1,2求出2()k k Z ϕπ=∈,于是可得函数的解析式,然后可求出单调增区间. 【详解】
由题意得()()()23f x sin x x sin x πωϕωϕωϕ⎛⎫
=++=++ ⎪⎝
⎭
, ∵()f x 相邻的两个零点1x ,2x 满足126x x -=, ∴函数()f x 的周期为12T =, ∴6
π
=
ω, ∴()26
3f x sin x π
πϕ⎛⎫=++
⎪⎝⎭.
又函数图象过点()1,2, ∴2222632sin sin cos πππϕϕϕ⎛⎫⎛⎫
++=+==
⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
,
∴cos 1ϕ=, ∴2()k k Z ϕπ=∈,
∴()26
3f x sin x π
π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭.
由22,2632
k x k k Z π
πππ
ππ-
+≤
+
≤
+∈,
得512112,k x k k Z -+≤≤+∈,
∴()f x 的单调增区间为[]
()512,112k k k Z -++∈. 故选B . 【点睛】
解答本题的关键是从题中所给的信息中得到相关数据,进而得到函数的解析式,然后再求出函数的单调递增区间,解体时注意整体代换思想的运用,考查三角函数的性质和应用,属于基础题.
20.设2
α
是第一象限角,且cos cos αα=-,则α是第( )象限角 A .一 B .二
C .三
D .四
【答案】B 【解析】 【分析】
计算得到720180720k k α︒<<︒+︒,k Z ∈,再根据cos 0α<得到答案. 【详解】
∵
2
α是第一象限角,∴360903602k k α
︒<<︒+︒,k Z ∈,
∴720180720k k α︒<<︒+︒,k Z ∈,
∴α为第一象限角或第二象限角或终边在y 轴正半轴上的轴线角,
∵cos cos αα=-,∴cos 0α<,∴α是第二象限角. 故选:B . 【点睛】
本题考查了角度所在象限,意在考查学生的计算能力和转化能力.。