2011高考全国2卷数学理科试题及答案详解
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2011年普通高等学校招生全国统一考试 全国卷2
理科数学
本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。
第Ⅰ卷1至2页。
第Ⅱ卷3至4页。
考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
第Ⅰ卷
注意事项:
1.答题前,考生在答题卡上务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将自己的姓名、准考证号填写清楚,并贴好条形码。
请认真核准条形码上的准考证号、姓名和科目。
2.每小题选出答案后,用2B 铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑,如需改动, 用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号,在试题卷上作答无效。
.......... 3.第Ⅰ卷共l2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。
一、选择题
(1)复数1z i =+,z 为z 的共轭复数,则1zz z --= (A )2i - (B )i - (C )i (D )2i
(2)函数0)y x =≥的反函数为
(A )2()4x y x R =∈ (B )2
(0)4
x y x =≥ (C )2
4y x =()x R ∈ (D )2
4(0)y x x =≥
(3)下面四个条件中,使a b >成立的充分而不必要的条件是 (A )1a b +> (B )1a b -> (C )22a b > (D )33a b >
(4)设n S 为等差数列{}n a 的前n 项和,若11a =,公差2d =,224A n S S +-=,则k = (A )8 (B )7 (C )6 (D )5
(5)设函数()cos (0)f x x ωω=>,将()y f x =的图像向右平移3
π
个单位长度后,所得的图像与原图像重合,则ω的最小值等于 (A )
1
3
(B )3 (C )6 (D )9
(6)已知直二面角α− ι−β,点A ∈α,AC ⊥ι,C 为垂足,B ∈β,BD ⊥ι,D 为垂[来源:Z§xx§]
足.若AB=2,AC=BD=1,则D 到平面ABC 的距离等于
(A)3 (B)3 (C)3
(D) 1
(7)某同学有同样的画册2本,同样的集邮册3本,从中取出4本赠送给4位朋友 每位朋友1本,则不同的赠送方法共有
(A)4种 (B)10种 (C)18种 (D)20种[来源:学科网]
(8)曲线y=2x e -+1在点(0,2)处的切线与直线y=0和y=x 围成的三角形的面积为 (A)13 (B)12 (C)2
3
(D)1
(9)设()f x 是周期为2的奇函数,当0≤x ≤1时,()f x =2(1)x x -,则5
()2
f -= (A) -12 (B)1 4- (C)14 (D)12
(10)已知抛物线C :2
4y x =的焦点为F ,直线24y x =-与C 交于A ,B 两点.则cos AFB ∠= (A)45 (B)35 (C)35
- (D)4
5-
(11)已知平面α截一球面得圆M ,过圆心M 且与α成060二面角的平面β截该球面得圆N.若该球面的半径为4,圆M 的面积为4π,则圆N 的面积为 (A)7π (B)9π (C)11π (D)13π
(12)设向量a ,b ,c 满足a =b =1,a b =1
2
-,,a c b c --=060,则c 的最大值等于 (A)2 (B)3 (c)2 (D)1
第Ⅱ卷 注意事项:
1答题前,考生先在答题卡上用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将自己的姓名、准考 证号填写清楚,然后贴好条形码。
请认真核准条形码卜的准考证号、姓名和科目。
2第Ⅱ卷共2页,请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域 内作答,在试题卷上作答无效。
3第Ⅱ卷共l0小题,共90分。
二、填空题:本大题共4小题,每小题5分,共20分把答案填在题中横线上 (注意:在试..卷上作答无效......
)
(13)(1-x )20的二项展开式中,x 的系数与x 9的系数之差为: .2y 2
(14)已知a ∈(
2
π
,π),sin α5tan2α=
(15)已知F 1、F 2分别为双曲线C : 29x - 2
27
y =1的左、右焦点,点A ∈C ,点M 的坐标为(2,0),
AM 为∠F 1AF 2∠的平分线.则|AF 2| = .
(16)己知点E 、F 分别在正方体ABCD -A 1B 2C 3D 4的棱BB 1 、CC 1上,且B 1E =2EB, CF=2FC 1,则面AEF 与面ABC 所成的二面角的正切值等于 .
三.解答题:本大题共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)(本小题满分l0分)(注意:在试题卷上作答无效.........) △ABC 的内角A 、B 、C 的对边分别为a 、b 、c.己知A —C =90°,a+c=2b ,求C.
(18)(本小题满分12分)(注意:在试题卷上作答无效.........
) 新 课 标第 一 网 根据以往统计资料,某地车主购买甲种保险的概率为0.5,购买乙种保险但不购买甲种保险的概率为0.3,设各车主购买保险相互独立
(I)求该地1位车主至少购买甲、乙两种保险中的l 种的概率;
(Ⅱ)X 表示该地的l00位车主中,甲、乙两种保险都不购买的车主数。
求X 的期望。
(19)如图,四棱锥S ABCD -中,19291
()10p
e
AB CD ,BC CD ⊥,侧面SAB 为等边三角形,2,1AB BC CD SD ====. (Ⅰ)证明:SD SAB ⊥;[来源:学_科_网Z_X_X_K] (Ⅱ)求AB 与平面SBC 所成角的大小.
(20)设数列{}n a 满足10a =且111
1.11n n
a a +-=--
(Ⅰ)求{}n a 的通项公式; (Ⅱ)设1
1
1, 1.n
n n n k n
k a b b S n
+=-==∑记S 证明:
[来源:学#科#网Z#X#X#K]
(21)已知O 为坐标原点,F 为椭圆2
2
:12
y C x +=在y 轴正半轴上的焦点,过F 且斜率为-2的直线l 与C 交与A 、B 两点,点P 满足0.OA OB OP ++=
(Ⅰ)证明:点P 在C 上;
(Ⅱ)设点P 关于点O 的对称点为Q ,证明:A 、P 、B 、Q 四点在同一圆上.
[来源:学科网]
(22)(本小题满分12分)(注意:在试题卷上作答无效.........) (Ⅰ)设函数2()ln(1)2
x
f x x x =+-
+,证明:当0x >时,()0f x >; (Ⅱ)从编号1到100的100张卡片中每次随即抽取一张,然后放回,用这种方式连续抽取20次,设抽得的20个号码互不相同的概率为p .证明:192
91()10
p e
2011年普通高等学校招生全国统一考试·全国卷II(理科)
全解全析
(1)复数1z i =+,z 为z 的共轭复数,则1zz z --= (A )2i - (B )i - (C )i
(D )2i
【思路点拨】先求出的z 共轭复数,然后利用复数的运算法则计算即可。
【精讲精析】选B.1,1(1)(1)(1)1z i zz z i i i i =---=+----=-. (2)函数0)y x x =≥的反函数为
(A )2
()4
x y x R =∈ (B )2
(0)4
x y x =≥ (C )2
4y x =()x R ∈
(D )2
4(0)y x x =≥
【思路点拨】先反解用y 表示x,注意要求出y 的取值范围,它是反函数的定义域。
【精讲精析】选 B.在函数0)y x =≥中,0y ≥且反解x 得2
4y x =,所以
0)y x =≥的反函数为2
(0)4
x y x =≥.
(3)下面四个条件中,使a b >成立的充分而不必要的条件是 (A )1a b +> (B )1a b -> (C )22a b > (D )33a b >
【思路点拨】本题要把充要条件的概念搞清,注意寻找的是通过选项能推出a>b ,而由a>b 推不出选项的选项.
【精讲精析】选A.即寻找命题P 使P ,a b a b ⇒>>推不出P ,逐项验证可选A 。
(4)设n S 为等差数列{}n a 的前n 项和,若11a =,公差2d =,224k k S S +-=,则k = (A )8 (B )7 (C )6 (D )5
【思路点拨】思路一:直接利用前n 项和公式建立关于k 的方程解之即可。
思路二: 利用221k k k k S S a a +++-=+直接利用通项公式即可求解,运算稍简。
【精讲精析】选D.
22112(21)2(21)224 5.k k k k S S a a a k d k k +++-=+=++=++⨯=⇒=
(5)设函数()cos (0)f x x ωω=>,将()y f x =的图像向右平移3
π
个单位长度后,所得的图像与原图像重合,则ω的最小值等于 (A )
1
3
(B )3 (C )6 (D )9 【思路点拨】此题理解好三角函数周期的概念至关重要,将()y f x =的图像向右平移3
π
个单位长度后,所得的图像与原图像重合,说明了3
π
是此函数周期的整数倍。
【精讲精析】选C. 由题
2()3
k k Z π
π
ω
=
⋅∈,解得6k ω=,令1k =,即得min 6ω=.
(6)已知直二面角l αβ--,点,A AC l α∈⊥,C 为垂足,,,B BD l D β∈⊥为垂足.若AB=2,AC=BD=1,则D 到平面ABC 的距离等于
(D) 1 【思路点拨】本题关键是找出或做出点D 到平面ABC 的距离DE ,根据面面垂直的性质不
难证明AC ⊥平面β,进而β⊥平面平面ABC,所以过D 作DE BC ⊥于E ,则DE 就是要求的距离。
【精讲精析】选C.
如图,作DE BC ⊥于E ,由l αβ--为直二面角,AC l ⊥得
AC ⊥平面β,进而AC DE ⊥,又
,BC DE BC
AC C ⊥=,于是DE ⊥平面ABC ,故DE
为D 到平面ABC 的距离。
在Rt BCD ∆中,利用等面积法得126
33
BD DC DE BC ⨯⨯=
==
. (7)某同学有同样的画册2本,同样的集邮册3本,从中取出4本赠送给4位朋友每位朋友1本,则不同的赠送方法共有
(A)4种 (B)10种 (C)18种 (D)20种
【思路点拨】本题要注意画册相同,集邮册相同,这是重复元素,不能简单按照排列知识来铸。
所以要分类进行求解。
【精讲精析】选B.分两类:取出的1本画册,3本集邮册,此时赠送方法有1
44C =种;取出的2本画册,2本集邮册,此时赠送方法有2
46C =种。
总的赠送方法有10种。
(8)曲线y=2x e -+1在点(0,2)处的切线与直线y=0和y=x 围成的三角形的面积为 (A)
13 (B)12 (C)2
3
(D)1 【思路点拨】利用导数求出点(0,2)切线方程然后分别求出与直线y=0与y=x 的交点问题即可解决。
【精讲精析】选A.202,|2x
r y e y -=''=-=-切线方程是:22y x =-+,在直角坐标系中作出
示意图,即得121
1233
S =⨯⨯=。
(9)设()f x 是周期为2的奇函数,当0≤x ≤1时,()f x =2(1)x x -,则5
()2
f -= (A) -12 (B)1 4- (C)14 (D)
12
【思路点拨】解本题的关键是把通过周期性和奇偶性把自变量5
2
-转化到区间[0,1]上进行求值。
【精讲精析】选A.
先利用周期性,再利用奇偶性得: 5111()()()2222
f f f -=-=-=-
. (10)已知抛物线C :2
4y x =的焦点为F ,直线24y x =-与C 交于A ,B 两点.则cos AFB ∠= (A)
45 (B)35 (C)35
- (D)4
5-
【思路点拨】方程联立求出A 、B 两点后转化为解三角形问题。
【精讲精析】选D.
联立2424
y x
y x ⎧=⎨=-⎩,消y 得2540x x -+=,解得1,4x x ==.
不妨设A 在x 轴上方,于是A ,B 的坐标分别为(4,4),(1,-2),
可求35,5,2AB AF BF ===,利用余弦定理2224
cos 25
AF BF AB AFB AF BF +-∠=
=-⨯. (11)已知平面α截一球面得圆M ,过圆心M 且与α成060二面角的平面β截该球面得圆N.若该球面的半径为4,圆M 的面积为4π,则圆N 的面积为 (A)7π (B)9π (C)11π (D)13π 【思路点拨】做出如图所示的图示,问题即可解决。
【精讲精析】选D.
作示意图如,由圆M 的面积为4π,易得
222,23MA OM OA MA ==-=,
Rt OMN ∆中,30OMN ∠=。
故cos30 3.MN OM =⨯=. 设圆M 和圆N 相交于CD , 圆N 的半径229413r MN MC =+=+=
圆N 的面积为213S r ππ=⨯=
故选择D
(12)设向量,,a b c 满足1||||1,,,602
a b a b a c b c ==⋅=-<-->=,则||c 的最大值等于 (A)2 (B)3 (c)2 (D)1
【思路点拨】本题按照题目要求构造出如右图所示的几何图形,然后分析观察不难得到当线段AC 为直径时,||c 最大. 【精讲精析】选A.如图,构造
,,,120,60,AB a AD b AC c BAD BCD ===∠=∠=,
所以A 、B 、C 、D 四点共圆,分析可知当线段AC 为直径时,||c 最大,最大值为2. (13)(1-x )20的二项展开式中,x 的系数与x 9的系数之差为: .
【思路点拨】解本题一个掌握展开式的通项公式,另一个要注意r n r
n n C C -=.
【精讲精析】0. 由20120()r r T C x +=-得x 的系数为220C , x 9的系数为1820C ,而182
2020C C =.
(14)已知a ∈(
2
π
,π),sin α=55,则tan2α=
【思路点拨】本题涉及到同角三角函数关系式,先由正弦值求出余弦值一定要注意角的范围,再求出正切值,最后利用正切函数的倍角公式即可求解。
【精讲精析】43-
.由a ∈(2
π
,π),sin α=55得25sin 1cos ,tan 5cos 2αααα=-
==-, 2
2tan 4
tan 21tan 3
ααα=
=--. (15)已知F 1、F 2分别为双曲线C : 29x - 2
27
y =1的左、右焦点,点A ∈C ,点M 的坐标为(2,
0),AM 为∠F 1AF 2的平分线.则|AF 2| = .
【思路点拨】本题用内角平分线定理及双曲线的定义即可求解。
【精讲精析】6. 由角平分线定理得:
221211||||1
,||||26||||2
AF MF AF AF a AF MF ==-==,故2||6AF =. (16)己知点E 、F 分别在正方体ABCD -A 1B 2C 3D 4的棱BB 1 、CC 1上,且B 1E =2EB, CF=2FC 1,则面AEF 与面ABC 所成的二面角的正切值等于 .
【思路点拨】本题应先找出两平面的交线,进而找出或做出二面角的平面角是解决此问题的关键,延长EF 必与BC 相交,交点为P ,则AP 为面AEF 与面ABC 的交线.
【精讲精析】
3
.延长EF 交BC 的延长线于P ,则AP 为面AEF 与面ABC 的交线,因为90CAP ∠=,所以FCA ∠为面AEF 与面ABC 所成的二面角的平面角。
2
tan
FC FCA CA ∠===(17)(本小题满分l0分)(注意:在试题卷上作答无效.........
)
△ABC 的内角A 、B 、C 的对边分别为a 、b 、c.己知A —C =90°,b ,求C. 【思路点拨】解决本题的突破口是利用正弦定理把边的关系转化为角的正弦的关系,然后再结合A —C =90°,得到sin cos A C =.即可求解。
【精讲精析】选D.由90A C -=,得A 为钝角且sin cos A C =,
利用正弦定理,a c +=
可变形为sin sin A C B +=,
即有sin sin cos sin 45)2A C C C C B +=+=+=,
又A 、B 、C 是ABC ∆的内角,故
45C B +=或(45)180C B ++=(舍去)
所以(90)(45)180A B C C C C ++=++++=。
所以15C =.
(18)(本小题满分12分)(注意:在试题卷上作答无效.........
) 根据以往统计资料,某地车主购买甲种保险的概率为0.5,购买乙种保险但不购买甲种保险的概率为0.3,设各车主购买保险相互独立
(I)求该地1位车主至少购买甲、乙两种保险中的l 种的概率;
(Ⅱ)X 表示该地的l00位车主中,甲、乙两种保险都不购买的车主数。
求X 的期望。
【思路点拨】解本题应首先主出该车主购买乙种保险的概率为p,利用乙种保险但不购买甲种保险的概率为0.3,即可求出p=0.6.然后(ii )利用相互独立事件的概率计算公式和期望公式计算即可.
【精讲精析】设该车主购买乙种保险的概率为p,由题意知:(10.5)0.3p ⨯-=,解得
0.6p =。
(I )
设所求概率为P 1,则11(10.5)(10.6)0.8P =--⨯-=.
故该地1位车主至少购买甲、乙两种保险中的1种的概率为0.8。
(II )
对每位车主甲、乙两种保险都不购买的概率为(10.5)(10.6)0.2-⨯-=。
(100,0.2).1000.220X B EX =⨯=
所以X 的期望是20人。
(19)如图,四棱锥S ABCD -中,//AB CD ,
BC CD ⊥,侧面SAB 为等边三角形,
2,1AB BC CD SD ====.
(Ⅰ)证明:SD SAB ⊥平面; (Ⅱ)求AB 与平面SBC 所成角的大小.
【思路点拨】本题第(I )问可以直接证明,也可建系证明。
(II )建立空间直角坐标系,利用空间向量的坐标运算计算把求角的问题转化为数值计算问题,思路清晰思维量小。
【精讲精析】计算SD=1,5,2AD SA =
=,于是222SA SD AD +=,利用勾股定理,可
知SD SA ⊥,同理,可证SD SB ⊥ 又SA
SB S =,
因此,SD SAB ⊥平面.
(II )过D 做Dz ABCD ⊥平面,如图建立空间直角坐标系D -xyz , A(2,-1,0),B(2,1,0),C(0,1,0),1
3(,0,
)22
S 可计算平面SBC 的一个法向量是(0,3,2),(0,2,0)n AB ==
||2321
|cos ,|7||||27
AB n AB n AB n ⋅<>=
==⋅.
所以AB 与平面SBC 所成角为21arcsin
. (20)设数列{}n a 满足10a =且111
1.11n n
a a +-=--
(Ⅰ)求{}n a 的通项公式; (Ⅱ)设1
1
1, 1.n
n n n k n k a b b S n
+=-=
=<∑记S 证明:
【思路点拨】解本题突破口关键是由式子
111 1.11n n a a +-=--得到1
{}1n
a -是等差数列,
进而可求出数列{}n a 的通项公式.(II )问求出{}n b 的通项公式注意观察到能采用裂项相消的方式求和。
【精讲精析】 (I) 1
{
}1n
a -是公差为1的等差数列, 1
11
(1)1.11n n n a a =+-⨯=--
所以1
()n n a n N n
-=
∈* (II)1
1111
n n n
a n
b n
n n n +--+=
=
=-+1
1(
((
111223
11
n
n k k S b n n n ===+-++-=-<++∑. (21)已知O 为坐标原点,F 为椭圆2
2
:12
y C x +=在y 轴正半轴上的焦点,过F 且斜率为-2l 与C 交与A 、B 两点,点P 满足0.OA OB OP ++= (Ⅰ)证明:点P 在C 上;
(Ⅱ)设点P 关于点O 的对称点为Q ,证明:A 、P 、B 、Q 四点在同一圆上.
【思路点拨】方程联立利用韦达定理是解决这类问题的基本思路,
注意把0.OA OB OP ++=用坐标表示后求出P 点的坐标,然后再结合直线方程把P 点的纵坐标也用A 、B 两点的横坐标表示出来。
从而求出点P 的坐标代入椭圆方程验证即可证明点P 在C 上。
(II)此问题证明有两种思路:思路一:关键是证明,APB AQB ∠∠互补.通过证明这两个角的正切值互补即可,再求正切值时要注意利用倒角公式。
思路二:根据圆的几何性质圆心一定在弦的垂直平分线上,所以根据两条弦的垂直平分线的交点找出圆心N ,然后证明N 到四个点A 、B 、P 、Q 的距离相等即可. 【精讲精析】 (I)设1122(,),(,)A x y B x y
直线:1l y =+,与2
2
12
y x +=
联立得2410x --=
12x x =
=
12121
24
x x x x +=
=- 由0.OA OB OP ++=得1212((),())P x x y y -+-+
12()2
x x -+=-
,
121212()(11))21y y x x -+=-+++=+-=-
2
2(1)(122
--+=
所以点P 在C 上。
(II
)法一:121222tan (1)(1)1122
PA PB
PA PB
k k APB y y k k -∠=
=
----+
214()
3x x -=
=
同理
22tan 1111QB QA QA QB
k k AQB y y k k -∠=
=
--+
2112124()
322
x x -=
=-
所以,APB AQB ∠∠互补, 因此A 、P 、B 、Q 四点在同一圆上。
法二:
由(,1)2P -
-
和题设知,,1)2Q ,PQ 的垂直平分线1l
的方程为2
y x =-…① 设AB 的中点为M
,则1,)42M ,AB 的垂直平分线2l
的方程为1
24y x =+…② 由①②得1l 、2l
的交点为1
()88
N -
||8
NP ==
,
21||||2
AB x x =-=
||4AM =
,||8
MN ==,
||8
NA ==
故||||NP NA =.||||,||||NP NQ NA NB == 所以A 、P 、B 、Q 四点在同一圆圆N 上.
(22)(本小题满分12分)(注意:在试题卷上作答无效.........) (Ⅰ)设函数2()ln(1)2
x
f x x x =+-
+,证明:当0x >时,()0f x >; (Ⅱ)从编号1到100的100张卡片中每次随即抽取一张,然后放回,用这种方式连续抽
取20次,设抽得的20个号码互不相同的概率为p .证明:19291(
)10p e
<< 【思路点拨】本题第(I )问是利用导数研究单调性最值的常规题,不难证明。
第(II)问证明如何利用第(I )问结论是解决这个问题的关键也是解题能力高低的体现。
【精讲精析】(I)2
2212(2)2()01(2)(2)(1)
x x x f x x x x x +-'=
-=≥++++ 所以()f x 在(1,)-+∞上单增。
当0x >时,()(0)0f x f >=。
(II )1009998
81100100100
100
p =
⨯⨯⨯⨯
由(I),当x<0时,()(0)0f x f <=,即有2ln(1)2
x
x x +<
+ 故1()91
10
19ln
19ln(1)192110102210
-
=-<⨯=--⨯+
于是919ln
210
e
e -<,即19291
()10e
<.
利用推广的均值不等式:
122
,0n
n n i x x x x x n
++
+≥>
19
191009998
811009998
819100100100100()100100100
10019
10p ⎛⎫+++
+
⎪=
⨯⨯⨯⨯<= ⎪
⎪⎝⎭
另解:211
(ln )()0x x
x
'''==-
<, 所以ln y x =是上凸函数,于是1212ln ln ln ln
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n x x x x x x n
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因此100999881
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ln ln ln
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故199
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综上:19291()10p e
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