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高三数学检测试卷及参考答案

盐城市伍佑中学2019—2020学年春学期高三网上助学周练检测数学试题 3.13考试时间:120分钟 总分:160分 命题人:陈忠一、 填空题:本大题共14小题,每小题5分,共70分. 不需写出解答过程,请把答案直接写在指定位置上.1. 已知A =[0,1],B ={x|ln x ≤1},则A ∩B =________.2. 若复数z =(1+3i)2,其中i 为虚数单位,则z 的模为________.3. 已知数据x 1,x 2,…,x n (n ≥2)的标准差为则数据x 1,x 2,…,x n (n ≥2)的均值为________.4. 在区间[-1, 2]内随机选取一个实数,则该数为正数的概率是________.5. 执行如图所示的伪代码,则输出的结果的集合为________.6. 已知双曲线C :x 24-y 2=1的左焦点为F 1,P 为分支上一点.若P 到左准线的距离为d =95,则PF 1的长为________.7. 若函数f(x)=2sin ωx(0<ω<1)在闭区间⎣⎡⎦⎤0,π3上的最大值为2,则ω的值为_____.8.若f(x)=e x -ae x +a·sin x 为偶函数,且定义域不为R ,则a 的值为________.9.已知一个圆锥的轴截面是等边三角形,侧面积为6π,则该圆锥的体积等于________.10.在△ABC 中,边BC ,CA ,AB 上的高分别是h a ,h b ,h c ,且h a ∶h b ∶h c =6∶4∶3,则tan C =__________.11.设max{x ,y}=⎩⎪⎨⎪⎧x ,x ≥y ,y ,x <y ,若定义域为R 的函数f(x),g(x)满足:f(x)+g(x)=2xx 2+1,则max{f(x),g(x)}的最小值为________.12.如图,已知△ABC 中,BC =2,以BC 为直径的圆分别与AB ,AC交于M ,N ,MC 与NB 交于G.若BM →·BC →=2,则∠BGC =105°,则CN →·BC →=________.13.函数f(x)=(x -1)2ln x在区间[α,2](1<α<2)上的最大值是________.14.若二次函数f(x)=x 2-ax +2a -1存在零点,且零点是整数,则实数a 的值的集合为_____.二、 解答题:本大题共6小题,共90分. 解答时应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤.15. (本小题满分14分)已知向量OA →=(3,-4),OB →=(6,-3),OC →=(8+m ,m).(1) 当m =-194时,求证:点A ,B ,C 是一个直角三角形的顶点;(2) 在△ABC 中,若∠ABC>π2,试求实数m 的取值范围.16. (本小题满分14分)如图,直三棱柱ABCA 1B 1C 1的各条棱长均为2,D ,E 分别为棱B 1C 1,AC 的中点,O 是侧面ABB 1A 1的中心,过D 作DG ⊥A 1B 1于G ,过E 作EF ⊥AB 于F ,连结GF.求证:(1) G ,O ,F 三点在一条直线上; (2) DE ∥平面ABB 1A 1.在正项数列{b n }中,若4(1-q)(b 1+b 2+…+b n )=1-q n (∀n ∈N *,q ≠1),b 8=8b 5. (1) 求{b n }的通项公式;(2) 若数列{a n }满足a n =log 2b n ,数列{a n } 的前n 项的和为S n ,求数列{nS n }的最小项的值.18. (本小题满分16分)某开发商在对某小区进行规划时,准备设计一个圆形的活动中心.为达到提高小区居民的满意度,进行如下设计:在圆内接四边形ABCD 中,△ABD 所在的区域作为绿化区域,△BCD 所在的区域建一个儿童游乐场,其余的为休闲区域,以上三种区域的建造费用由国家贴补.图中BC =60 m ,CD =40 m.(1) 若BD =207 m ,AD =2AB ,求休闲区域的面积;(2) 若AD =40 m ,设∠BCD =θ∈(0,π2),经验表明:当S △ABDtan θ≥40时,该圆形活动中心的舒适度指数最高.试求该圆形活动中心的舒适度指数最高时cos θ的取值范围.已知椭圆C :x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0),A 1,A 2为椭圆C 的左、右顶点,椭圆的右焦点为F ,椭圆C 的离心率为e.(1) 设y =kx 的倾斜角为θ,直线y =kx 与椭圆交于D ,E 两点,DF ⊥EF ,e =12,求cos 2θ4+sin 2θ3的值; (2) 设过点F 且斜率为1的直线与椭圆交于P ,Q(其中P ,Q 分别在x 轴的上、下方),当S △PA 2F S △QA 1F的最小值为12时,求证:e 2-3(1+2)e +2≥0.20. (本题满分16分)已知函数f(x)=e -x (x 2+ax -2a 2+3a).(1) 若f(x)在区间[0,2]上有极值,求a 的取值范围;(2) 若a ≥-6,讨论方程f(x)=(2a +4)ln (x +1)-2a 2+3ae x在区间(0,2]的实根个数.附加题21. A. (选修42:矩阵与变换)若直线l :x =ky 在矩阵⎣⎢⎡⎦⎥⎤110k 对应的变换作用下得到的直线l′与直线l 重合,求k 的值.B. (选修44:坐标系与参数方程)在极坐标系(ρ, θ)(0≤θ<2π)中,求曲线ρcos θ=1与曲线ρ=2sin θ的交点Q 的极坐标.【必做题】第22题、第23题,每小题10分,共20分.解答时应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤.22. 如图,在直三棱柱ABCA 1B 1C 1中,AA 1=AB =AC =2,AB ⊥AC ,M 是棱BC 的中点,点P 在线段A 1B 上.(1) 若P 是线段A 1B 的中点,求直线MP 与直线AC 所成角的大小;(2) 若N 是CC 1的中点,直线A 1B 与平面PMN 所成角的正弦值为77,求线段BP 的长度.23. (1) 将一枚质地均匀的硬币连续抛n(n ∈N *)次,求正面向上为奇数次的概率; (2) 将一枚有瑕疵的硬币连续抛n(n ∈N *)次,若出现正面的概率是p(p ≠12),求正面向上为奇数次的概率(用含有n 的最简式子表示).1. (0,1] 解析:由条件得B =(0,e],所以A ∩B =(0,1].2. 10 解析:由题知z =(1+3i)2=-8+6i ,所以|z|=(-8)2+62=10.3. 2 解析:因为数据x 1,x 2,…,x n (n ≥2)的标准差为所以数据x 1,x 2,…,x n (n ≥2)的均值为2.4. 23 解析:易得正数的取值区间长度是2,总长度是3,由几何概型得所求概率为23.5. {49,45,38,28} 解析:i =1时,输出S =50-1=49;i =4时,输出S =49-4=45;i =7时,输出S =45-7=38; i =10时,输出S =38-10=28,所以输出的结果的集合为{49,45,38,28}. 6. 92 解析:双曲线的离心率为e =52,因为PF 1d =e ,所以PF 1=ed =52×95=92. 7. 34 解析:因为0<ω<1,x ∈⎣⎡⎦⎤0,π3,所以0≤ωx ≤πω3<π3,所以f(x)max =2sin πω3=2,所以sin πω3=22,所以πω3=π4,所以ω的值为34. 8. -1 解析:因为f(x)=e x-a e x +a ·sin x 为偶函数,且y =sin x 为奇函数,所以y =e x -ae x+a为奇函数.令g(x)=e x -a e x +a ,则g(-x)+g(x)=e -x -a e -x +a +e x -a e x +a =1-ae x 1+ae x +e x -ae x +a=0,所以2(1-a 2)e x (e x +a )(1+ae x )=0.因为e x(e x +a )(1+ae x )≠0,所以a =±1.因为f(x)的定义域不为R ,所以a =-1.9. 3π 解析:设圆锥的底面半径为r ,高为h.因为圆锥的轴截面是等边三角形,所以h=3r.又由圆锥的侧面积为6π,可得12·2πr ·2r =6π,解得r =3,所以圆锥的体积V =13πr 2·h =13πr 2·3r =33πr 3=3π. 10. -15 解析:设三边分别是a ,b ,c ,面积为s ,则a =2s h a ,b =2s h b ,c =2sh c.因为h a ∶h b ∶h c =6∶4∶3,所以a ∶b ∶c =2∶3∶4,所以cos C =a 2+b 2-c 22ab =-14.所以sin C =154,所以tan C =-15.11. -12 解析:不妨设f(x)≤g(x)(∀x ∈R ),则max{f(x),g(x)}=g(x)≥f (x )+g (x )2=x x 2+1.因为x ∈R ,且要求g(x)的最小值,所以必须x <0,所以x x 2+1≥x 2x 2·1=-12,当且仅当x =-1时取等号,所以max{f(x),g(x)}的最小值为-12.12. -1 解析:由已知得∠BMC =∠BNC =90°.因为BM →·BC →=|BM →|2,BM →·BC →=2,所以|BM →|= 2.因为BC =2,所以∠BCG =45°.因为∠BGC =105°,所以∠CBG =30°,即∠CBN =30°,所以CN =1,所以CN →·BC →=-CN →·CB →=-|CN →|2=-1.13. 1ln 2 解析:f′(x)=(x -1)(2xln x -x +1)x (ln x )2,令g(x)=2xln x -x +1,因为x ∈[α,2](1<α<2),所以g′(x)=2ln x +1>0,所以x ∈[α,2](1<α<2)时,g(x)=2xln x -x +1>0,所以f′(x)=(x -1)(2xln x -x +1)x (ln x )2>0,所以f(x)=(x -1)2ln x 在区间[α,2](1<α<2)上的最大值是f(2)=1ln 2.14. {0,8} 解析:若二次函数f(x)=x 2-ax +2a -1存在零点x 1,x 2,则x 1+x 2=a. 因为零点是整数,所以a 是整数.因为x 1,2=a±a 2-8a +42,所以a 2-8a +4是完全平方数,且a ≥4+23或a ≤4-2 3.令a 2-8a +4=b 2(b ∈Z ),(a -4)2-b 2=12(b ∈Z ),当a ≥4+23时,不妨设b >0,(a -4+b)(a -4-b)=12,所以⎩⎪⎨⎪⎧a -4+b =12,a -4-b =1,⎩⎪⎨⎪⎧a -4+b =6,a -4-b =2,⎩⎪⎨⎪⎧a -4+b =4,a -4-b =3, 所以a =8.同理得,当a ≤4-23时,不妨设b <0,⎩⎪⎨⎪⎧a -4+b =-12,a -4-b =-1,⎩⎪⎨⎪⎧a -4+b =-6,a -4-b =-2,⎩⎪⎨⎪⎧a -4+b =-4,a -4-b =-3,所以a =0. 15. (1) 证明:因为OA →=(3,-4),OB →=(6,-3),OC →=(134,-194),所以AB →=(3,1),AC →=(14,-34),所以AB →·AC →=3×14+1×(-34)=0,所以∠A 为直角,即点A ,B ,C 是一个直角三角形的顶点.(4分)(2) 解:因为向量OA →=(3,-4),OB →=(6,-3),OC →=(8+m ,m),所以BA →=(-3,-1),BC →=(m +2,m +3).在△ABC 中,因为∠ABC >π2,所以BA →=(-3,-1)与BC →=(m +2,m +3)不平行,且BA →·BC →<0,所以⎩⎪⎨⎪⎧-3m +2≠-1m +3,-3(m +2)+(-1)(m +3)<0,解得m ≠-72且m >-94,所以实数m 的取值范围是(-94,+∞).(14分)16. 证明:(1) 连结AG ,B 1F ,AB 1,在直三棱柱ABCA 1B 1C 1中, 因为AA 1⊥平面A 1B 1C 1,DG ⊂平面A 1B 1C 1, 所以AA 1⊥DG.因为AA 1∩A 1B 1=A 1,所以DG ⊥平面ABB 1A 1.同理EF ⊥平面ABB 1A 1,所以DG ∥EF ,所以D ,E ,F ,G 四点共面.设△A 1B 1C 1的A 1B 1边上的高为h ,因为直三棱柱ABCA 1B 1C 1的各条棱长均为2, 所以h = 3.因为D 为直三棱柱ABCA 1B 1C 1的棱B 1C 1的中点,所以DG =h 2=32,同理EF =32,所以DG =EF ,所以四边形DEFG 为平行四边形.在正方形ABB 1A 1中,因为GB 1=AF =12,GB 1∥AF ,所以四边形AFB 1G 为平行四边形,所以AB 1,GF 互相平分.因为O 是正方形ABB 1A 1的中心,即AB 1的中点,所以GF 经过O 点, 所以G ,O ,F 三点在一条直线上.(8分) (2) 由(1)知四边形DEFG 为平行四边形, 所以DE ∥FG.因为DE ⊄平面ABB 1A 1,FG ⊂平面ABB 1A 1, 所以DE ∥平面ABB 1A 1.(14分)17. 解:(1) 因为4(1-q)(b 1+b 2+…+b n )=1-q n (∀n ∈N *,q ≠1),所以4(1-q)(b 1+b 2+…+b n -1)=1-q n -1(∀n ∈N *,n ≥2,q ≠1),所以4(1-q)b n =q n -1-q n (∀n ∈N *,n ≥2,q ≠1),所以b n =14q n -1(∀n ∈N *,n ≥2,q ≠1).又4(1-q)b 1=1-q 1(q ≠1),所以b 1=14,所以b n =14q n -1(∀n ∈N *,q ≠1).因为b 8=8b 5,所以q 3=8,故q =2,所以b n =b 1q n -1=14×2n -1=2n -3,n ∈N *.(6分)(2) 由(1)可知a n =log 2b n =n -3,则数列{a n }是首项为-2,公差为1的等差数列,其前n项的和为S n =na 1+n (n -1)d 2=n 22-52n ,所以nS n =n(n 22-52n)=n 32-52n 2,所以(nS n )′=(n 32-52n 2)′=3n22-5n.令(nS n )′=0,得n =103,所以nS n 在⎣⎡⎦⎤1,103上单调递减,在[103,+∞)上单调递增. 因为3S 3=-9,4S 4=-8,所以数列{nS n }最小项的值是-9.(14分) 18. 解:(1) 在△BCD 中,BD =207,BC =60,CD =40,由余弦定理得cos ∠BCD =BC 2+CD 2-BD 22BC ·CD =602+402-(207)22×60×40=12.因为∠BCD ∈(0°,180°),所以∠BCD =60°. 因为A ,B ,C ,D 四点共圆,所以∠BAD =120°. 在△ABD 中,由余弦定理得BD 2=AB 2+AD 2-2AB·ADcos ∠BAD , 将AD =2AB ,BD =207代入化简,得AB =20,所以S 四边形ABCD =12AB ·ADsin ∠BAD +12CB ·CD ·sin ∠BCD =800 3 m 2.设△ABD 的外接圆的半径为R ,则R =BD 2sin ∠BAD =2072sin 120°=20213,所以休闲区域的面积为πR 2-8003=π(20213)2-8003=(2 800π3-8003) m 2.(8分)(2) 在△BCD ,△ABD 中分别利用余弦定理,得 BD 2=602+402-2×60×40cos θ ①, BD 2=AB 2+402-2×40·ABcos(π-θ) ②,联立①②消去BD ,得AB 2+80cos θ·AB +(4 800cos θ-3 600)=0, 解得AB =60-80cos θ(AB =-60舍去).因为AB >0,所以60-80cos θ>0,即cos θ<34,所以S △ABD tan θ≥40⇔12AB·ADsin (π-θ)tan θ≥40⇔12(60-80cos θ)·40·cos θ≥40⇔40cos 2θ-30cos θ+1≤0⇔15-18540≤cos θ≤15+18540.因为cos θ<34,所以此时cos θ的取值范围是⎣⎢⎡⎦⎥⎤15-18540,15+18540.(16分)19. (1) 解:不妨设D 在x 轴上方,因为直线y =kx 与椭圆交于D ,E 两点,所以OD =OE. 因为椭圆的右焦点为F ,且DF ⊥EF ,所以OF =OD. 设椭圆的半焦距为c ,则D(ccos θ,csin θ),代入x 2a 2+y 2b 2=1,得c 2cos 2θa 2+c 2sin 2θb 2=1.因为e =12,所以a =2c ,b =3c ,所以cos 2θ4+sin 2θ3=1.(6分)(2) 证明:设直线PQ 的方程为x =y +c(c 为椭圆的半焦距),与x 2a 2+y 2b2=1联立消去x ,得 (a 2+b 2)y 2+2cb 2y -b 4=0.设P ,Q 的坐标分别为(x 1,y 1),(x 2,y 2),所以y =-2cb 2±(2cb 2)2+4(a 2+b 2)b 42(a 2+b 2)=b 2(-c±2a )a 2+b 2,所以y 1=b 2(-c +2a )a 2+b 2,y 2=b 2(-c -2a )a 2+b 2,S △PA 2F S △QA 1F =(a -c )y 1(a +c )(-y 2)=(a -c )[b 2(-c +2a )](a +c )[b 2(c +2a )]=(a -c )(-c +2a )(a +c )(c +2a )=(1-e )(-e +2)(1+e )(e +2)=(e -1)(e -2)(e +1)(e +2). 因为S △PA 2F S △QA 1F 的最小值为12,所以(e -1)(e -2)(e +1)(e +2)≥12,化简得e 2-3(1+2)e +2≥0.(16分)20. 解:(1) 由题意知f′(x)=-x 2-ax +2x +2a 2-2ae x =0在(0,2)上有解,即x 2+(a -2)x -2a 2+2a =0在(0,2)上有解,即(x -a)[x -(-2a +2)]=0在(0,2)上有解,又a ≠-2a +2,解得a ∈(0,2)或a ∈(0,1)且a ≠23,即a 的取值范围是a ∈(0,23)∪(23,2).(4分)(2) 因为e -x>0,所以f(x)=(2a +4)ln (x +1)-2a 2+3ae x⇔x 2+ax -(2a +4)ln(x +1)=0.设g(x)=x 2+ax -(2a +4)ln(x +1),则g′(x)=2x 2+(a +2)x -(a +4)x +1=(x -1)[2x -(-a -4)]x +1.① 当-a -42=1,即a =-6时,g ′(x)≥0,∴ g(x)在(0,2]上单调递增. 又g(0)=0,∴ x ∈(0,2]时,g(x)>0,则此时原方程无实根.② 当-a -42≤0,即a ≥-4时,g(x)在(0,1]上单调递减,在[1,2]上单调递增.由g(0)=0,则(ⅰ)当g(2)=(1-ln 3)·(2a +4)≥0,即-4≤a ≤-2时,原方程在(0,2]上有且只有1个实根;(ⅱ)当g(2)=(1-ln 3)·(2a +4)<0,即a >-2时,原方程在(0,2]上无实根.③ 当0<-a -42<1,即-6<a <-4时,g(x)在⎣⎡⎦⎤-a +42,1上单调递减,在⎝⎛⎦⎤0,-a +42,[1,2]上单调递增,若g(1)=a +1-(2a +4)ln 2<0且g(2)≥0,则原方程有两实根,解得a >-2-12ln 2-1,∵ -6<-2-12ln 2-1<-4,即-2-12ln 2-1<a <-4,故此时原方程有两实根;若g(1)=a +1-(2a +4)ln 2<0,且g(2)<0,原方程有一实根,解得a 无解;若g(1)=a +1-(2a +4)ln 2=0,即a =-2-12ln 2-1时,原方程有一个实根;若g(1)=a +1-(2a +4)ln 2>0,即-6<a <-2-12ln 2-1时,原方程在(0,2]无实根.综上可得,当-2-12ln 2-1<a <-4时,原方程的实根个数为2;当-4≤a ≤-2或a =-2-12ln 2-1时,原方程的实根个数为1;当-6≤a <-2-12ln 2-1或a >-2时,原方程的实根个数为0.(16分)附加:21. A. 解:设M(x ,y)是直线l :x =ky 上的任意一点,变换T :⎣⎢⎡⎦⎥⎤x y →⎣⎢⎡⎦⎥⎤x′y′, 则⎣⎢⎡⎦⎥⎤x′y′=⎣⎢⎡⎦⎥⎤110k ⎣⎢⎡⎦⎥⎤x y =⎣⎢⎡⎦⎥⎤x +y ky ,即⎩⎪⎨⎪⎧x′=x +y ,y ′=ky.(4分) 因为直线l′与直线l 重合,所以l′的方程是x′=ky′,将⎩⎪⎨⎪⎧x′=x +y ,y ′=ky代入x′=ky′,得x +y =k 2y ,即x =(k 2-1)y.由M(x ,y)的任意性得k 2-1=k ,解得k =1±52.(10分)B. 解:将直线ρcos θ=1与圆ρ=2sin θ分别化为普通方程得x =1,x 2+(y -1)2=1,(6分)易得直线x =1与圆x 2+(y -1)2=1切于点Q(1,1),所以交点Q 的极坐标是(2,π4).(10分) 22. 解:以{AB ,AC ,AA 1}为正交基底建立如图所示的空间直角坐标系,则A(0,0,0),B(2,0,0),C(0,2,0),A 1(0,0,2),M(1,1,0).(1) 若P 是线段A 1B 的中点,则P(1,0,1),MP →=(0,-1,1),AC →=(0,2,0). 所以cos 〈MP →,AC →〉=-22×2=-22.所以直线MP 与直线AC 所成的角的大小为π4.(4分)(2) 由N(0,2,1),得MN →=(-1,1,1). 设 P(x ,y ,z),BP →=λBA 1→,0≤λ≤1, 则(x -2,y ,z)=λ(-2,0,2),所以⎩⎪⎨⎪⎧x =2-2λ,y =0,z =2λ,所以P(2-2λ,0,2λ),所以MP →=(1-2λ,-1,2λ). 设平面PMN 的法向量n =(x ,y ,z), 则n ⊥MN →,n ⊥MP →,所以⎩⎪⎨⎪⎧-x +y +z =0,(1-2λ)x -y +2λz =0,取n =(1+12λ,12λ,1).因为BA 1→=(-2,0,2),设直线A 1B 与平面PMN 所成角为θ. 由sin θ=|cos 〈n ,BA 1→〉|=⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪n ·BA 1→|n |·|BA1→|=⎪⎪⎪⎪⎪⎪(-2)×(1+12λ)+2(1+12λ)2+(12λ)2+1·22=77,得λ=14(负值舍去),所以BP →=14BA 1→,所以BP =14BA 1=22.(10分)23. 解:(1) 正面向上为i(i ∈N *)次的概率是C i n (12)i (1-12)n -i =C i n (12)n .(2分)① 当n 是奇数时,正面向上为奇数的概率为C 1n (12)n +C 3n (12)n +C 5n (12)n +…+C n n (12)n=(C 1n +C 3n +C 5n +…+C n n)(12)n =2n -1·(12)n =12;(3分) ② 当n 是偶数时,正面向上为奇数的概率为C 1n (12)n +C 3n (12)n +C 5n (12)n +…+C n -1n (12)n=(C 1n+C 3n +C 5n +…+C n -1n )·(12)n =2n -1·(12)n =12. 综上,正面向上为奇数次的概率是12.(4分)(2) 设P n 是n 次独立重复试验中正面出现奇数次的概率,则P n -1是n -1次独立重复试验中正面出现奇数次的概率,对前n -1次试验中正面向上为奇数次和偶数次分类讨论,得 P n =P n -1(1-p)+(1-P n -1)p ,化简得P n =p +(1-2p)P n -1,又P 1=p ,用迭代法得P n =1-(1-2p )n2(n ∈N *).(10分)。

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