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- 2021-06-02 发布
2019—2020学年度第二学期高三年级三模考试
数学(理科)试卷
命题人:何慧 审核人:徐丹
第Ⅰ卷
一、选择题
1.设集合,,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】
求出集合,利用交集的定义可得出集合.
【详解】,,因此,.
故选:C.
【点睛】本题考查交集的计算,涉及了绝对值不等式的求解,考查计算能力,属于基础题.
2.若复数满足,则的共轭复数在复平面内对应的点位于( )
A. 第一象限 B. 第二象限 C. 第三象限 D. 第四象限
【答案】D
【解析】
【分析】
先根据求出,再求出,即得在复平面内对应的点所在的象限.
【详解】由得.
所以对应的点为,在第四象限.
故选:D.
【点睛】
- 28 -
本题主要考查复数的除法运算,考查共轭复数的概念和复数的几何意义,意在考查学生对这些知识的理解掌握水平.
3.设实数,满足条件则的最大值为( )
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
【答案】C
【解析】
【分析】
由约束条件作出可行域,化目标函数为直线方程的斜截式,数形结合得到最优解,联立方程组求出最优解的坐标,代入目标函数得答案.
【详解】作出不等式组对应的可行域,如图所示,由可得,
将直线l:进行平移,
当l与AB重合时,目标函数z达到最大值,
因为AB过点(0,2);
∴zmax=0+2+1=3.
故选:C.
【点睛】本题主要考查简单线性规划求解目标函数的最值问题.其中解答中正确画出不等式组表示的可行域,利用“一画、二移、三求”,确定目标函数的最优解是解答的关键,着重考查了数形结合思想,及推理与计算能力,属于基础题.
4.平面向量与的夹角为,,则等于( )
- 28 -
A. B. C. 12 D.
【答案】B
【解析】
因为,与的夹角为,故,则,应选答案B.
5.如图,是函数的部分图象,则的解析式可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】
由图像的对称性和单调性逐个判断即可.
【详解】解:由图像可知,函数图像关于轴对称,所以应为偶函数,所以排除A;
由图像可知函数值能取到小于0的值,所以排除C;
对于当时,,而当 时,
,而正弦的函数图像可知D不正确,
故选:B
【点睛】此题考查函数图像的识别,利用函数的奇偶性,增减性,或取特殊值进行识别,属于中档题.
6.已知二项式展开式中,二项式系数之和等于64,则展开式中常数项等于( )
A. 240 B. 120 C. 48 D. 36
- 28 -
【答案】A
【解析】
【分析】
由题意结合二项式系数和的性质可得即,写出二项式展开式的通项公式,令即可得解.
【详解】由题意,解得,则,
则二项式的展开式的通项公式为,
令即,则.
故选:A.
【点睛】本题考查了二项式定理的应用,考查了运算求解能力,属于基础题.
7.祖冲之是中国南北朝时期的数学家和天文学家,他在数学方面的突出贡献是将圆周率的精确度计算到小数点后第位,也就是和之间,这一成就比欧洲早了多年,我校“爱数学”社团的同学,在祖冲之研究圆周率的方法启发下,自制了一套计算圆周率的数学实验模型.该模型三视图如图所示,模型内置一个与其各个面都相切的球,该模型及其内球在同一方向有开口装置.实验的时候,同学们随机往模型中投掷大小相等,形状相同的玻璃球,通过计算落在球内的玻璃球数量,来估算圆周率的近似值.已知某次实验中,某同学一次投掷了个玻璃球,请你根据祖冲之的圆周率精确度(取小数点后三位)估算落在球内的玻璃球数量( )
A. B. C. D.
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【答案】B
【解析】
【分析】
先求出正四面体的体积与内切球的体积,设落在球内的玻璃球数量为,由几何概型的概率计算公式,得到即可解决.
【详解】由三视图知,该模型是一个棱长为的正四面体及其内切球,
正四面体体积,
过球心及正四面体顶点作截面,如图所示,
易知,所以,即,解得
所以内切球体积,
设落在球内的玻璃球数量为,则,即
近似计算得.
故选:B.
【点睛】本题考查几何概型的概率模型与三视图的综合应用,涉及到正四面体的体积与内切球的体积问题,是一道中档题.
8.设函数,,其中,.若,
- 28 -
,且的最小正周期大于,则
A. , B. , C. , D. ,
【答案】A
【解析】
由题意,其中,所以,又,所以,所以,,由得,故选A.
【考点】求三角函数的解析式
【名师点睛】有关问题,一种为提供函数图象求解析式或某参数的范围,一般先根据图象的最高点或最低点确定,再根据周期或周期或周期求出,最后再利用最高点或最低点坐标满足解析式,求出满足条件的值,另一种时根据题目用文字形容的函数图象特点,如对称轴或曲线经过的点的坐标,根据题意自己画出图象,再寻求待定的参变量,题型很活,求或的值或最值或范围等.
9.甲、乙、丙、丁四人参加冬季滑雪比赛,有两人获奖.在比赛结果揭晓之前,四人的猜测如下表,其中“√”表示猜测某人获奖,“×”表示猜测某人未获奖,而“〇”则表示对某人是否获奖未发表意见.已知四个人中有且只有两个人的猜测是正确的,那么两名获奖者是( )
甲获奖
乙获奖
丙获奖
丁获奖
甲的猜测
√
×
×
√
乙的猜测
×
〇
〇
√
丙的猜测
×
√
×
√
丁的猜测
〇
〇
√
×
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A. 乙丁 B. 乙丙 C. 丙丁 D. 甲丁
【答案】A
【解析】
【分析】
根据甲、乙、丙对丁的猜测可得丁获奖,而且丁的猜测是错误的,根据甲、丙对甲、乙的猜测,必有1人错误,可得乙的猜测正确,根据乙的猜测,即可得出结论.
【详解】由甲、乙、丙均猜测丁获奖,丁猜测丁没有获奖,
故丁的猜测错误,否则有三人猜测错误,
所以丁获奖,再由甲、丙对对甲、乙猜测结果,
因此甲、丙一人猜测正确,另一人猜测错误,
所以乙猜测正确,则甲不获奖,甲猜测错误,
故乙、丙猜测正确,即乙、丁获奖.
故选:A
【点睛】本题考查逻辑思维和推理能力,通过猜测结果找出矛盾关系是解题关键,属于基础题.
10.已知椭圆的左、右焦点分别为,.也是抛物线的焦点,点为与的一个交点,且直线的倾斜角为,则的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】
先根据椭圆和抛物线的性质得到,再由直线与椭圆方程联立求出点坐标,求出和,根据椭圆定义得到关于和的方程,进而求出离心率.
【详解】由题意可知,,则.所以.因为,直线
- 28 -
的倾斜角为,所以直线的方程为:.由得,所以.因为,所以.在中,,.由椭圆的定义得:,即,解得:.
故选:.
【点睛】本题考查椭圆定义、抛物线定义、直线与抛物线的位置关系和离心率,属于基础题.
11.已知,不等式对任意的实数都成立,则实数的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】
首先不等式变形为,,不等式等价于,然后利用函数的单调性可得对任意恒成立,再利用参变分离恒成立,转化为求函数的最小值.
【详解】不等式变形为 ,
即,设,
则不等式对任意的实数恒成立,
等价于对任意恒成立,
,则在上单调递增,
,即对任意恒成立,
恒成立,即,
令 ,则 ,
- 28 -
当时,,在上单调递减,
当时, ,在上单调递增,
时,取得最小值 ,
,即,
的最小值是.
故选:B
【点睛】本题考查函数,导数,不等式恒成立的综合问题,意在考查转化与化归的思想,计算能力,本题的关键和难点是不等式的变形,并能构造函数并转化为对任意恒成立,属于难题.
12.已知正方体的外接球的表面积为,与的重心分别为,,球与该正方体的各条棱都相切,则球被所在直线截的弦长为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】
由题意可求得正方体棱长为3,则球的半径,以点为坐标原点,建立空间直角坐标系,求得,进而可得点到直线的距离,根据公式可得弦长.
【详解】设正方体的边长为,则,即正方体棱长为,.球的球心为正方体的中心,以点为坐标原点,建立如图所示的空间直角坐标系,则A(3,0,0),,B(3,3,0),,D(0,0,0),
- 28 -
,
点到直线的距离,
又球的半径为,
因此正方体外接球被所在直线截的弦长为.
故选:D.
【点睛】本题考查了正方体的几何性质,正方体和球的关系以及垂径定理,考查空间想象能力和计算能力,属于中档题.
第Ⅱ卷
二、填空题
13.已知双曲线的一个焦点与抛物线的焦点重合,抛物线的准线与双曲线交于,两点,且的面积为6(为原点),则双曲线的标准方程为______.
【答案】
【解析】
【分析】
求出抛物线焦点坐标即得椭圆焦点坐标,可得,由的面积为6可得,联立两式求得的值,从而可得结果.
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【详解】解: ,,
即焦点为,
即的焦点为,
,①
又的面积为6,
时,,
,得,②
由①②得,,
双曲线的方程为.
故答案为:
【点睛】本题主要考查抛物线的方程与性质以及双曲线的方程与性质,属于中档题.求解双曲线方程的题型一般步骤:(1)判断焦点位置;(2)设方程;(3)列方程组求参数;(4)得结论.
14.2020年初,我国突发新冠肺炎疫情.面对“突发灾难”,举国上下心,继解放军医疗队于除夕夜飞抵武汉,各省医疗队也陆续增援,纷纷投身疫情防控与病人救治之中.为分担“逆行者”的后顾之忧,某大学学生志愿者团队开展“爱心辅学”活动,为抗疫前线工作者子女在线辅导功课.现随机安排甲、乙、丙3名志愿者为某学生辅导数学、物理、化学、生物4门学科,每名志愿者至少辅导1门学科,每门学科由1名志愿者辅导,则数学学科恰好由甲辅导的概率为______.
【答案】
【解析】
【分析】
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根据题意,由排列组合公式分析3名志愿者辅导4门学科的情况数目,再分析其中甲辅导数学的情况数目,由古典概型公式计算可得答案.
【详解】解:根据题意,要求甲、乙、丙3名志愿者每名志愿者至少辅导1门学科,
每门学科由1名志愿者辅导,则必有1人辅导2门学科;
则有种情况,
若甲辅导数学,有种情况,
则数学学科恰好由甲辅导的概率为,
故答案为:.
【点睛】本题考查古典概型的概率,涉及排列组合的应用,属于基础题.
15.海洋蓝洞是地球罕见的自然地理现象,被喻为“地球留给人类保留宇宙秘密的最后遗产”,我国拥有世界上最深的海洋蓝洞,若要测量如图所示的蓝洞的口径,两点间的距离,现在珊瑚群岛上取两点,,测得,,,,则,两点的距离为________.
【答案】
【解析】
【分析】
△ACD中求出AC,△ABD中求出BC,△ABC中利用余弦定理可得结果.
【详解】解:由已知,△ACD中,∠ACD=15°,∠ADC=150°,
∴∠DAC=15°由正弦定理得,
△BCD中,∠BDC=15°,∠BCD=135°,
∴∠DBC=30°,
- 28 -
由正弦定理,,
所以BC;
△ABC中,由余弦定理,
AB2=AC2+BC2﹣2AC•BC•cos∠ACB=
解得:AB,
则两目标A,B间的距离为.
故答案为.
【点睛】本题主要考查了正弦、余弦定理在解三角形中的应用问题,也考查了数形结合思想和转化思想,是中档题.
16.已知圆点,直线与圆交于两点,点在直线上且满足.若,则弦中点的横坐标的取值范围为_____________.
【答案】
【解析】
【分析】
①当直线斜率不存在时,易求得;②当直线斜率存在时,设其方程为,利用直线与圆有交点可求得;将直线方程与圆方程联立得到韦达定理的形式;根据和可整理得到,,,
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满足的方程,代入韦达定理的结论整理可得;当时,知;当时,可将表示为关于的函数,利用对号函数的性质可求得值域,即为所求的范围;综合两类情况可得最终结果.
【详解】设,
①当直线斜率不存在时,直线方程,此时,,
,,,,
满足,此时;
②当直线斜率存在时,设其方程为:,
与圆有两个不同交点,,即,
由得:,
设,,
则,,
,
.
,,解得:,
由得:,
整理得:,
,整理得:,
- 28 -
当时,;
当时,,代入式得:,
解得:,
,
,,
当时,单调递增,
在上单调递减,
,
综上所述:弦中点的横坐标的取值范围为.
故答案为:.
【点睛】本题考查直线与圆的综合应用问题,涉及到直线与圆位置关系的应用、向量共线的坐标表示、函数值域的求解等知识;求解本题的关键是能够结合韦达定理的形式,将所求的点的横坐标表示为关于直线斜率的函数关系式的形式,从而利用对号函数的性质求得函数值域;本题计算量较大,难度较高,对学生的分析和解决问题能力、运算和求解能力有较高要求.
三、解答题
17.已知等差数列的公差为,是数列的前项和,等比数列的公比为,是数列的前项和,,,,.
(1)求数列的通项公式;
(2)是否存在正整数,使得关于的不等式有解?若存在,求出
- 28 -
的值;若不存在,说明理由.
【答案】(1);(2)存在,.
【解析】
【分析】
(1)首先根据题意得到,再求即可.
(2)首先求出,,将不等式有解转化为,即可得到答案.
【详解】(1)由,,得或(舍去)
∴
(2)∵,∴,,
∴,,
∴
有解,即有解,
又,
,(当时,解得或5),
故存在,使得关于的不等式有解.
【点睛】本题主要考查等差,等比数列的通项公式和前项和公式,同时考查了不等式有解,属于中档题.
18.如图,在多面体中,是边长为4的等边三角形,,,,点为的中点,平面平面.
- 28 -
(1)求证:平面
(2)线段上是否存在一点,使得二面角为直二面角?若存在,试指出点的位置;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)证明见解析;(2)存在,为线段上靠近点的八等分点.
【解析】
【分析】
(1)根据题目条件证明平面,从而得到//,得出//平面;
(2)建立空间直角坐标系,假设存在点,计算平面和平面的法向量,使法向量数量积为零,然后求解,根据的值确定点的位置.
【详解】解:(1)因为,是边长为4等边三角形,
所以,
所以是等腰直角三角形,.
又点为的中点,所以.
因为平面平面,平面平面,
所以平面.
因,,
所以,,
所以与都是直角三角形,
故,.
又,
所以平面,
所以.
- 28 -
因为平面,平面,
所以平面.
(2)连接,以为原点,,,所在直线分别为,,轴,建立如图所示的空间直角坐标系,
则,,,,
设存在,使得二面角为直二面角,易知,且.
设平面的法向量为,
则由,,
得,令,得,,
故.
设平面的法向量为,
则由,,
得,令,得,,
故.
由,得,故.
所以当为线段上靠近点的八等分点时,二面角为直二面角.
- 28 -
【点睛】本题为空间立体几何综合题,考查空间中线面平行的证明及根据二面角大小确定动点的位置问题,难度较大. 解决根据二面角大小求参的问题关键点在于合理设元、计算法向量,使法向量的夹角余弦值符合题目条件即可.
19.如图在平面直角坐标系中,已知椭圆的离心率为,短轴长为4.
(I)求椭圆的方程;
(2)若与原点距离为1的直线与椭圆相交于,两点,直线与平行,且与椭圆相切于点(,位于直线的两侧).记,的面积分别为,若,求实数的取值范围.
【答案】(1);(2).
【解析】
【分析】
- 28 -
(1)根据椭圆的几何性质得到关系,求解得到标准方程;(2)设,根据可知,,又与原点距离为,即,可把化简为:,根据与椭圆相切,联立可得,由此代入化简可得的范围,再进一步求解出的范围.
【详解】(1),,,所以椭圆的方程为.
(2)因为原点与直线的距离为,所以,即,
设直线,由,得,
因为直线与椭圆相切,所以,整理得,
因为直线与直线之间的距离,所以,,
所以,又,因为,所以,又,位于直线的两侧,所以,同号,
所以,所以,故实数的取值范围为.
【点睛】本题考查椭圆几何性质、直线与椭圆的关系中求解参数范围问题,关键是构造出满足题意的函数关系式,然后通过函数求值域的方法,求解出函数的范围,从而可以推导出参数的范围.
20.2019年由“杂交水稻之父”袁隆平团队研发的第三代杂交水稻10月21日至22日首次公开测产,经测产专家组评定,最终亩产为1046.3千克.第三代杂交水稻的综合优势,可以推动我国的水稻生产向更加优质、高产、绿色和可持续方向发展.某企业引进一条先进的年产量为100
- 28 -
万件的食品生产线,计划以第三代杂交水稻为原料进行深加工.已知该生产线生产的产品的质量以某项指标值为衡量标准,其产品等级划分如下表.为了解该产品的生产效益,该企业先进行试生产,并从中随机抽取了1000件产品,测量了每件产品的质量指标值,得到如下的产品质量指标值的频率分布直方图.
质量指标值
产品等级
废品
合格
良好
优秀
良好
(1)若从质量指标值不小于85的产品中,采用分层抽样的方法抽取7件产品,然后从这7件产品中任取3件,求产品的质量指标值的件数的分布列及数学期望;
(2)将频率视为概率,从该产品中有放回地随机抽取3件,记“抽出的产品中至少有1件是合格及以上等级”为事件.求事件发生的概率;
(3)若每件产品的质量指标值与利润(单位:元)的关系如下表所示;()
质量指标值
利润
试确定的值,使得该生产线的年盈利取得最大值,并求出最大值(参考数值:,,)
【答案】(1)答案见解析;(2)0.973;(3),90万元.
【解析】
【分析】
(1)由频率分布直方图求出质量指标值所处范围内的频率,根据分层抽样的知识求出各层的样本数,进而利用超几何分布求解概率,得分布列,求得数学期望;
(2
- 28 -
)由频率分布直方图求出对应事件的频率,然后用频率估计概率,最后代入二项分布的公式中求解即可;
(3)根据频率分布直方图,确定每个范围内产品利润取值的概率,建立利润的函数模型,利用导数求函数的最值即可.
【详解】解:(1)由频率分布直方图可知,质量指标值不小于85的产品中,
的频率为;
的频率为;
的频率为.
故利用分层抽样的方法抽取的7件产品中,的有4件,
的有2件,的有1件.
从这7件产品中任取3件,质量指标值的件数的所有可能取值为0,1,2,
则;
;
.
所以的分布列为
0
1
2
故.
(2)设“从该产品中抽取一件为合格及以上等级”的概率为,则根据频率分布直方图可得,
则.
- 28 -
(3)由题意可得该产品的质量指标值与对应概率如下表所示():
质量指标值
利润
0.3
0.4
0.15
0.1
0.05
故每件产品的利润,
则,令,则,
故当时,,当时,,
所以当时,取得最大值,
(元).
所以当时,每件产品的利润取得最大值为0.9元
电已知,该生产线的年产量为100万件,
所以该生产线的年盈利的最大值为(万元).
【点睛】本题考查频率分布直方图,分层抽样,超几何分布,数学期望的求解,二项分布,利用导数研究函数的最值等,考查数据分析、数学建模、数学运算等核心素养.
21.已知函数.
(1)当时,求函数的最小值;
(2)若,,求证:.
【答案】(1)0;(2)证明见解析
【解析】
【分析】
(1),对函数求导,利用导数判断其单调性,进而可求出最小值;
- 28 -
(2)构造函数,对函数求导,分别求出和时,函数的单调性,进而证明其最大值小于0,即可证明结论成立.
【详解】(1)由题意知的定义域为.
当时,,
则.
令,则,
令,得,令,得,
故在上单调递增,在上单调递减,
则,即对任意,恒成立.
所以令,得,令,得,
故在上单调递增,在上单调递减,
所以当时,取得最小值,即.
(2)令,,
则,
当时,,则,单调递增,
所以当时,,故成立;
当时,,显然,
令,则,
- 28 -
因为,所以,即在上单调递增,
因为,所以,
因为,且,所以,
所以存在满足,则,整理得,
则有.
因为,所以存在唯一零点,
所以时,,,单调递增;时,,,单调递减,
所以当时,的最大值为,且.
由,可得,故.
令,,则,
所以在上单调递增,所以,
故,所以时,成立.
综上所述,.
【点睛】本题考查利用导数求函数的最值,考查利用导数证明不等式,考查学生逻辑推理能力与计算求解能力,属于难题.
选考题
选修4-4:坐标系与参数方程
22.在直角坐标系中.直线的参数方程为(为参数,
- 28 -
).以坐标原点为极点,轴的正半轴为极轴,建立极坐标系,圆的极坐标方程为.
(1)化圆的极坐标方程为直角坐标标准方程;
(2)设点,圆心,若直线与圆交于、两点,求的最大值.
【答案】(1);(2).
【解析】
【分析】
(1)将圆的极坐标方程化为,由可将圆的极坐标方程化为直角坐标标准方程;
(2)求得直线的参数方程为(为参数,),设点、所对应的参数分别为、,将直线的参数方程与圆的普通方程联立,列出韦达定理,利用直线参数方程的几何意义结合三角恒等变换、正弦型函数的有界性可求得的最大值.
【详解】(1)圆的极坐标方程为,
所以.
因为,,,所以,
所以圆的直角坐标标准方程为;
(2)由(1)知圆的圆心的直角坐标为,则,所以,
- 28 -
所以直线的参数方程为(为参数,).
将直线的参数方程代入,得.
设点、对应的参数分别为、,则,,
,
因此,当时,取得最大值.
【点睛】本题考查极坐标方程与普通方程之间的相互转化,同时也考查了利用直线参数方程的几何意义求最值,涉及三角恒等变换思想以及正弦函数有界性的应用,考查计算能力,属于中等题.
选修4-5:不等式选讲
23.已知函数,不等式的解集为.
(1)解不等式;
(2)若,,,求证:.
【答案】(1)或;(2)证明见解析.
【解析】
【分析】
(1)先根据已知求出,再利用分类讨论法解不等式即得解;
(2)由得,再利用基本不等式证明不等式.
【详解】(1)由,得,
的解集为,
- 28 -
则,,得.
不等式可化为,
则或或,
解得或或,
所以原不等式的解集为或.
(2)因为,,
所以,即.
所以,
当且仅当,即,时取等号.
所以不等式得证.
【点睛】本题主要考查绝对值不等式的解法,考查基本不等式证明不等式,意在考查学生对这些知识的理解掌握水平.
- 28 -
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