2023-2024學年北京大峪中學高二（上）期中數(shù)學試題和答案

高中PAGE1試題2023北京大峪中學高二（上）期中數(shù)學一、選擇題（本大題共10小題，每題4分，共40分）1.已知直線，則直線l的傾斜角為（）A. B. C. D.2.已知空間向量，，則（）A. B. C.1 D.23.圓與圓的位置關系為（）A.相離 B.外切 C.相交 D.內(nèi)切4.若表示圓的方程，則的取值范圍是（）A. B. C. D.5.已知直線和直線互相平行，則a的值是（）A.0 B.2 C. D.6.如圖，空間四邊形OABC中，，點M是OA的中點，點N在BC上，且，設，則x，y，z的值為（）A. B. C. D.7.點關于直線的對稱點的坐標為（）A. B. C. D.8.若，分別為與上任一點，則的最小值為（）A. B. C. D.9.直線與曲線有兩個不同的交點，則實數(shù)的取值范圍是（）A. B. C. D.10.設為函數(shù)圖像上的動點，是圓（其中）上的動點，若最小值為1，則以所有滿足條件的點為頂點的多邊形的面積為（）A. B. C. D.二、填空題（本大題共5小題，每題5分，共25分）11.已知，，若，則___________.12.已知圓與圓外切，則__________．13.無論取何值，直線恒經(jīng)過一個定點，的坐標為__________，經(jīng)過點且在兩坐標軸上的截距相等的直線的方程為__________．14.在棱長為的正四面體（四個面都是正三角形）中，分別為的中點，則直線和夾角的余弦值為__________.15.如圖，四棱錐中，底面是邊長為2的正方形，是等邊三角形，平面平面，，，分別為棱，，的中點，為及其內(nèi)部的動點，滿足平面，給出下列四個結論：①直線與平面所成角為；②二面角的余弦值為；③點到平面的距離為定值；④線段長度的取值范圍是.其中所有正確結論的序號是__________．三、解答題（共6小題，共85分.解答應寫出文字說明、證明過程或演算步驟）16.在平面直角坐標系中，已知三個頂點的坐標分別為（1）設的中點為，求邊上的中線所在的直線方程；（2）求邊上的高所在的直線方程；（3）求的面積．17.已知圓過點，圓心為．（1）求圓的方程；（2）判斷直線與圓的位置關系；（3）已知過點的直線交圓于兩點，且，求直線的方程．18.在三棱錐中，和都是邊長為的等邊三角形，，分別是的中點．（1）求證：平面；（2）求證：平面平面；（3）求三棱錐的體積．19.已知圓E經(jīng)過點，，從下列3個條件選取一個：①過點；②圓E恒被直線平分；③與y軸相切.（1）求圓E的方程；（2）過點的直線l與圓E相切，求直線l方程.20.如圖，在四棱錐中，底面為直角梯形，其中，，，平面，且，點在棱上，點為中點.（1）證明：若，直線平面；（2）求二面角的正弦值；（3）是否存在點，使與平面所成角的正弦值為？若存在求出值；若不存在，說明理由.21.對于平面直角坐標系中的兩點，現(xiàn)定義由點到點的“折線距離”為.（1）已知，求；（2）已知點，點是直線上的一個動點，求的最小值；（3）對平面上給定的兩個不同的點，是否存在點，同時滿足①②.若存在，請求出所有符合條件的點；若不存在，請予以證明.

參考答案一、選擇題（本大題共10小題，每題4分，共40分）1.【答案】B【分析】根據(jù)方程得到斜率，然后可得其傾斜角.【詳解】因為直線的斜率為，所以直線l的傾斜角為故選：B2.【答案】D【分析】根據(jù)空間向量的坐標運算求解.【詳解】∵，，則，∴.故選：D.3.【答案】C【分析】將圓化為標準方程,找到圓心之間的距離和半徑之間的關系即可判斷圓與圓的位置關系.【詳解】解:由題知可化為,,所以圓心為,半徑為2,,圓心為,半徑為4,所以圓心之間的距離為,因為圓心距大于半徑差的絕對值,小于半徑和,所以兩圓相交.故選:C4.【答案】A【分析】把給定方程配方化成圓的標準方程形式即可計算作答.【詳解】方程化為：，因方程表示圓，于是得，解得，所以的取值范圍是：.故選：A5.【答案】B【分析】由兩直線平行直接列方程求解即可.【詳解】由題意可知，因為直線和直線互相平行，所以，解得，故選：B6.【答案】C【分析】將表示為以為基底的向量，由此求得的值.【詳解】依題意，所以.故選：C.【點睛】本小題主要考查空間中，用基底表示向量，考查空間向量的線性運算，屬于基礎題.7.【答案】A【分析】設點關于直線對稱的點為，由對稱關系可知，兩點連線與直線垂直，所以，又由兩點連線段的中點在直線上，得，解出點坐標.【詳解】設點關于直線對稱的點為，直線的斜率為-1，由對稱關系，兩點連線與直線垂直，所以，又因為兩點連線段的中點在直線上，代入得，解方程，解得，，所以對稱點為.故選：A.8.【答案】C【分析】兩條直線相互平行，的最小值是平行線之間的距離.【詳解】由，可得兩條直線相互平行，的最小值是平行線之間的距離，直線可變形為則的最小值為．故選：C9.【答案】D【分析】作出曲線的圖象，通過直線的平移，求解滿足條件時實數(shù)的取值范圍.【詳解】即，表示的曲線為圓心在原點，半徑是1的圓在x軸以及x軸上方的部分．

作出曲線的圖象，直線即，直線在軸上的截距為，當直線過點，與曲線有兩個不同的交點，此時，當直線與曲線相切時，，由，解得，所以直線與曲線有兩個不同的交點，實數(shù)的取值范圍是.故選：D10.【答案】D【分析】由題意，點在坐標軸上，且到函數(shù)圖像距離為2，找出符合條件的點，求多邊形的面積.【詳解】函數(shù)的圖像是原點出發(fā)的兩條射線與，兩條射線關于軸對稱，與軸正方向夾角為，圓，圓心，半徑為1，最小值為1，此時為2，，圓的圓心點始終在坐標軸上，所有滿足條件的點即坐標軸上到或或原點距離等于2的點，軸上有滿足條件，軸上有有滿足條件，如圖所示，過和分別作的垂線，垂足為與，則，，，，四邊形的面積.故選：D二、填空題（本大題共5小題，每題5分，共25分）11.【答案】6【分析】根據(jù)，可得，解方程即可得出答案.【詳解】解：因為，所以，即，解得.故答案為：6.12.【答案】【分析】由兩圓外切，兩圓心距等于兩圓半徑之和即可求出結果．【詳解】圓，圓心坐標為，半徑為2圓，圓心坐標，半徑為,

由兩圓外切，兩圓心距等于兩圓半徑之和，即，所以．

故答案為：．13.【答案】①.②.或【分析】將直線方程轉(zhuǎn)化為，即可得出定點坐標，然后根據(jù)截距的概念分類討論求直線方程即可.【詳解】直線，即，所以直線過定點，即點的坐標.過點且在兩坐標軸上的截距相等的直線的方程,當截距為0時，直線的方程即：；當截距不為0時，設截距為，直線方程為：，點在直線上，所以，解得，此時直線方程為，即，故直線方程為：或.故答案為：；或.14.【答案】【分析】連接MD，取MD中點E，連接EN，CE，所以，所以直線和夾角即為，分別求得各個長度，結合余弦定理，即可求得答案.【詳解】連接MD，取MD中點E，連接EN，CE，因為ABCD為正四面體，且棱長為1，分別為的中點，所以，因為E，N分別為MD，AD中點，所以，且，所以直線和夾角即為，在中，，所以在中，，所以直線和夾角的余弦值為.故答案為：15.【答案】②③【分析】對于①，直接找出直線與平面所成角求解；對于②，直接找到二面角的平面角求解；對于③，利用平面，兩點到平面的距離相等；對于④，求出的軌跡，再求線段長度的取值范圍.【詳解】對于①，連接，因為是等邊三角形，所以，又平面平面，平面平面，面，所以面，所以與平面所成角為，在直角中，，所以，故直線與平面所成角為不正確，故①錯誤；對于②，取中點為，連接，因為底面是邊長為2的正方形，所以，又，所以二面角的平面角為，又因為面，所以，在直角中，，所以，故②正確；對于③，因為平面，所以兩點到平面的距離相等，而點到平面的距離為定值，故點到平面的距離為定值，故③正確；對于④，取中點為，連接，則，因為面，面，故面，同理可證面，又因為，面，面，所以面面，又平面，面，面面，所以的軌跡為線段，在等邊中，的最大值為，最小值為到直線的距離為，故線段長度的取值范圍是，故④錯誤.故答案為：②③.三、解答題（共6小題，共85分.解答應寫出文字說明、證明過程或演算步驟）16.【答案】（1）（2）（3）【分析】（1）先由中點坐標公式求得，再利用點斜式即可求得所在的直線方程；（2）利用直線垂直斜率相等求得，再利用點斜式即可求得邊上的高所在的直線方程；（3）先用點斜式求得直線的方程，再利用點線距離公式與兩點距離公式分別求得的高與底，由此可求得的面積．【小問1詳解】因為，所以的中點，故，所以邊上的中線所在的直線方程為，即.【小問2詳解】設，交與點，則，因為，所以，所以邊上的高所在的直線方程為，即.【小問3詳解】由（2）知，所以直線的方程為，即，所以點到直線的距離，又，所以的面積為.17.【答案】（1）（2）直線與圓相切（3）或【分析】（1）由兩點間的距離公式求出半徑，即可得解；（2）求出圓心到直線的距離，即可判斷；（3）分直線的斜率存在與不存在兩種情況討論，利用垂徑定理與勾股定理表示出弦長，即可求出參數(shù)的值，從而得解.【小問1詳解】解：由題意，圓的半徑為，所以圓的方程為.【小問2詳解】解：設圓心到直線的距離為，則，故直線與圓相切；【小問3詳解】解：若斜率不存在，則直線方程為，弦心距，半徑為，則，符合題意；·若斜率存在，設直線方程為，即.所以弦心距，所以，解得，直線方程為，綜上所述，直線的方程為或.18.【答案】（1）證明見解析（2）證明見解析（3）【分析】（1）根據(jù)線面平行的判定定理，只須判定即可.（2）根據(jù)面面垂直的判定只須證明平面即可.（3）在（2）的基礎上，可利用三棱錐可換底的特性知，從而得解.【小問1詳解】分別為的中點，，又平面，平面，平面.【小問2詳解】連結，如圖，，，則，故，又為的中點，，同理，，又，，又，平面.由于平面，平面平面.【小問3詳解】由（2）可知平面為三棱錐的高，且，故.19.【答案】（1）（2）或【分析】（1）結合已知條件利用待定系數(shù)法或圓的幾何性質(zhì)即可求解；（2）分直線斜率存在和不存在兩種情況討論，結合點到直線的離公式計算即可.【小問1詳解】若選①：設圓E的方程為：，因為圓E經(jīng)過點，，，所以，故圓E的方程為：，即；若選②：由直線方程可知，，故直線恒過點，因為圓E恒被直線平分，所以圓E的圓心為，因為在圓上，故圓的半徑，從而圓E的方程為：；若選③：不妨設圓E的圓心為，半徑為，此時，故圓E的方程為：，分別將，代入上式可得，，故圓E的方程為：；【小問2詳解】當直線l的斜率不存在時，其方程為，圓E的圓心到直線的距離為，則此時直線與圓相切，當直線l的斜率存在時，設方程為，即，則圓心到直線的距離，解得，所以此時直線的方程為，即，綜上：直線l的方程為或.20.【答案】（1）證明見解析（2）（3）存在，或【分析】（1）利用面面平行證明線面平行；（2）利用坐標法求二面角余弦值與正弦值；（3）設，可表示點與，再根據(jù)線面夾角求得的值.【小問1詳解】如圖所示，在線段上取一點，使，連接，，，，又，，，四邊形為平行四邊形，，又，，所以平面平面，平面，平面；【小問2詳解】如圖所示，以點為坐標原點，以為軸，為軸，為軸建立空間直角坐標系，則，，，，又是中點，則，所以，，，設平面的法向量，則，令，則，設平面的法向量，則，令，則，所以，則二面角的正弦值為；【小問3詳解】存在，或假設存在點，設，即，，由（2）得，，，且平面的法向量，則，，則，，解得或，故存在點，此時或.21.【答案】（1）4；（2）；（3）存在，答案見解析.【分析】（1）根據(jù)題中給定定義直接求解;（2）根據(jù)定義列出式子，用不等式求解最值；（3）根據(jù)定義分類討論證明.【小