山东省临沂市2024_2025学年高二数学上学期期中试卷含解析

这是一份山东省临沂市2024_2025学年高二数学上学期期中试卷含解析，共29页。试卷主要包含了 若圆与圆有3条公切线，则， 若，两点到直线的距离相等，则等内容，欢迎下载使用。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑.如需要改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号.回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效.
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回.
一、选择题：本题共8小题，每小题5分，共40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.
1. 直线的倾斜角为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】由直线方程计算直线斜率，即可得到直线的倾斜角.
【详解】由题意得，直线的斜率，故直线的倾斜角为.
故选：D.
2. 椭圆的离心率为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】把方程化为椭圆标准方程即可得到结果.
【详解】由得椭圆标准方程为，
∴，
∴离心率.
故选：B.
3. 已知是直线的方向向量，为平面的法向量，若，则（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】如果直线垂直于平面，那么直线的方向向量与平面的法向量平行.两个向量平行，则它们对应坐标成比例，我们可以根据这个性质来求解的值.
【详解】因为，所以与平行.
对于两个平行向量和，根据向量平行的性质，
它们对应坐标成比例，即.
由，交叉相乘可得，解得.
故选：A.
4. 若圆与圆有3条公切线，则（ ）
A. 5B. 4C. 3D. 2
【答案】A
【解析】
【分析】若两圆有3条公切线，则外切.我们需要先通过圆的方程，求出圆心坐标和半径，再根据两圆外切时圆心距等于两圆半径之和来求解的值.
【详解】圆，其圆心坐标为，半径.
圆，其圆心坐标为，半径.
因为两圆有3条公切线，所以两圆外切，此时圆心距.
根据两点间距离公式，圆心与的距离.
又因为，即.
移项可得.
两边平方可得，解得.
故选：A.
5. 空间三点，，，则以，为邻边的平行四边形的面积为（ ）
A. B. C. 7D.
【答案】D
【解析】
【分析】利用空间向量的数量积求出的值，然后利用三角形的面积公式可求得平行四边形的面积.
【详解】因为，，，
所以，，
所以，
，，
所以，
因为，所以，
所以，以，为邻边的平行四边形的面积为.
故选：D
6. 若圆，点在直线上，过点作圆的切线，切点为，则切线长的最小值为（ ）
A. 1B. 2C. D. 4
【答案】B
【解析】
【分析】先求出圆心到直线的距离，根据勾股定理，切线长、圆的半径和圆心到点的距离构成直角三角形，圆的半径固定，当圆心到点的距离最小时，切线长最小，而圆心到直线上点的最小距离就是圆心到直线的距离.
【详解】对于圆，其圆心坐标为，半径.
根据点到直线的距离公式，
则.
根据切线长、圆半径和圆心到点距离构成直角三角形，设切线长为，圆心到点的距离为，圆半径.
由勾股定理，当取最小值时，最小，
此时.
故选：B.
7. 若，两点到直线的距离相等，则（ ）
A. B. C. 2或D. 2或
【答案】C
【解析】
【分析】由题意，根据点到直线的距离公式建立关于的方程，解之即可求解.
【详解】由题意知，，
得，解得或，
即实数的值为或.
故选：C
8. 设为坐标原点，，为椭圆的两个焦点，点在上，，则（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】根据椭圆方程求出焦点坐标以及椭圆的基本参数，再利用余弦定理求出与的关系，然后通过向量关系求出.
【详解】对于椭圆，可得，.
可求出，所以焦点，.
设，，在中，根据余弦定理.
已知，，则.
又因为点在椭圆上，根据椭圆的定义，
将展开得.
用减去可得：
即则.
代入中，可得.
因为，所以.
.
则，
所以.
故选：A.
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分.在每小题给出的选项中，有多项符合题目要求.全部选对的得6分，部分选对的得部分分，有选错的得0分.
9. 若直线过点，且在两坐标轴上截距相等，则直线方程可能为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】BC
【解析】
【分析】对截距分类讨论，利用截距式及其斜率计算公式即可得出．
【详解】当直线经过原点时，可得直线方程为：，即．
当直线不经过原点时，可设的直线方程为：，把点代入可得：，可得．
综上可得：直线的方程为：或．
故选：BC．
10. 在平面直角坐标系中，已知，，点满足，设点的轨迹为，则（ ）
A. 当时，的方程是
B. 当时，以为直径的圆与的公共弦长为
C. 当时，圆的圆心在线段的延长线上
D. 以为直径的圆始终与相交
【答案】ACD
【解析】
【分析】根据题意设，由可得轨迹，当时，可得轨迹的方程，根据圆与圆的位置关系确定相交弦长从而可判断A，B；根据圆心的坐标确定与，坐标关系即可判断C；分别判断与时，圆的端点在圆内还是外即可判断圆与圆的位置，从而判断D.
【详解】设，因为，，则，
整理得点的轨迹为为，
对于A，B，当时，的方程是，故A正确；
此时圆心，半径，又以为直径的圆圆心为，半径为2，圆的方程为，
所以两圆方程作差可得公共弦长所在直线方程为：，
故公共弦长，故B不正确；
对于C，由于方程为，则此时圆心坐标为，
当时，，则圆的圆心在线段的延长线上，故C正确；
对于D，由于以为直径的圆方程为，圆的圆心为，半径为，
当时，，因为圆的圆心在线段的延长线上，
又，
则，，
故点在圆内，在圆外，即此时以为直径的圆始终与相交；
当时，，的圆心在线段的延长线上，
又，，
则，，
故点在圆外，在圆内，即此时以为直径的圆始终与相交；
综上，以为直径的圆始终与相交，故D正确.
故选：ACD.
11. 如图是数学家Germinal Dandelin用来证明一个平面截圆锥侧面得到的截口曲线是椭圆的模型（称为“Dandelin双球”）.在圆锥内放两个大小不同的小球，使得它们分别与圆锥的侧面、截面相切，截面分别与球，球切于点，（，是截口椭圆的焦点）.设图中球，球的半径分别为3和1，球心距，则（ ）

A. 椭圆的中心在直线上
B.
C. 直线与椭圆所在平面所成的角为
D. 椭圆的离心率为
【答案】BD
【解析】
【分析】根据给定的几何体，作出轴截面，结合圆的切线性质及勾股定理求出椭圆长轴和焦距作答.
【详解】依题意，截面椭圆的长轴与圆锥的轴相交，椭圆长轴所在直线与圆锥的轴确定的平面截此组合体，得圆锥的轴截面及球，球的截面大圆，如图，

点分别为圆与圆锥轴截面等腰三角形一腰相切的切点，线段是椭圆长轴，
可知椭圆C的中心（即线段的中点）不在直线上，故A错误；
椭圆长轴长，
过作于D，连，显然四边形为矩形，
又，
则，
过作交延长线于C，显然四边形为矩形，
椭圆焦距，故B正确；
所以直线与椭圆C所在平面所成的角的正弦值为，故C错误；
所以椭圆的离心率，故D正确；
故选：BD.
三、填空题：本题共3小题，每小题5分，共15分.
12. 若点是点在坐标平面内的射影，则________.
【答案】
【解析】
【分析】由题意可得，结合空间向量模的坐标表示即可求解.
【详解】因为点是点在坐标平面内的射影，
所以，得，
所以.
故答案为：
13. 若圆上恰有个点到直线的距离等于，则的取值范围是________.
【答案】
【解析】
【分析】求圆心到直线的距离，根据直线与圆的位置关系列不等式，求解即可得的取值范围.
【详解】圆心到直线的距离为，
若圆上恰有个点到直线的距离等于，
所以，则，解得。
所以的取值范围是.
故答案为：.
14. 《九章算术》中记录的“羡除”是算学和建筑学术语，指的是一段类似地下车库入口形状的几何体.如图，羡除中，四边形，均为等腰梯形，，，互相平行，平面平面，梯形，的高分别为2，4，且，，，则与平面所成角的正切值为________，异面直线与所成角的余弦值为_______
【答案】 ①. 2 ②. ##0.2
【解析】
分析】利用面面垂直得线面垂直，建立空间直角坐标系，表示各点坐标，利用空间向量解决线面角和线线角问题.
【详解】
过点作的垂线，垂足分别为，则.
由四边形，均为等腰梯形得，，.
∵，∴.
∵平面平面，平面平面，平面，
∴平面.
∵平面，∴.
以为原点建立如图所示空间直角坐标系，则，，，，
∴,
由题意得，平面的法向量为.
设与平面所成角为，则，
由得，，∴.
∵，
∴异面直线与所成角的余弦值为.
故答案：2；.
【点睛】思路点睛：本题考查立体几何综合问题，具体思路如下：
（1）过点作的垂线，垂足分别为，由得.
（2）由平面平面得平面，.
（3）以为原点建立空间直角坐标系，表示各点坐标，利用空间向量解决线面角和线线角问题.
四、解答题：本题共5小题，共77分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.
15. 如图，在空间四边形中，，分别为，的中点，点为的重心，设，，.
（1）试用向量，，，表示向量；
（2）若，，，求的值.
【答案】（1）
（2）
【解析】
【分析】（1）根据空间向量的线性运算化简即可得解；
（2）用，，表示出向量，再由空间向量数量积公式计算即可.
【小问1详解】
【小问2详解】
，
，
.
16. 已知圆的圆心在直线上，并且经过圆与圆的交点.
（1）求的方程；
（2）直线与交于，两点，当弦最短时，求的值，并求出此时关于对称的圆的方程.
【答案】（1）
（2），.
【解析】
【分析】（1）设出过圆与圆的交点的圆系方程，得到圆心后代入直线中计算即可得；
（2）由题意可得直线所过定点，再借助垂径定理即可得，再求出的圆心关于直线的对称点的坐标即可得解.
【小问1详解】
设经过圆与圆的交点的圆的方程为：
，
即为，
圆心为，代入得，，
所以方程为；
【小问2详解】
由得，
所以直线经过与的交点，
由，得交点，
所以当时最短，
因为，所以，解得，
即直线的方程为
由（1）得，半径，
设圆心关于直线的对称点，
则，解得，
所以关于对称的圆的方程为.

17. 如图，在直三棱柱中，，，，分别为棱，的中点，是与的交点.
（1）求点到平面的距离；
（2）在线段上是否存在一点，使平面，若存在，求出的值，若不存在，请说明理由.
【答案】（1）
（2）存在，
【解析】
【分析】（1）根据给定的几何体建立空间直角坐标系，求出平面的法向量，再利用点到平面距离的向量求求解.
（2）由（1）中信息，利用空间位置关系的向量证明推理得解.
【小问1详解】
在直三棱柱中，，，
以为原点，直线，，分别为轴、轴、轴建立空间直角坐标系，
则，，，，，，，
，，，
设平面的法向量为m=x1,y1,z1，则，取，得，
所以点到平面的距离.
【小问2详解】
由（1）知，，设，则，，
平面的一个法向量为，
由，得，而平面，
所以存在点，当时，平面.
18. 在圆上任取一点，过作轴的垂线段，垂足为，点在线段的延长线上，且，当在圆上运动时，点形成的轨迹为.（当经过圆与轴的交点时，规定点与点重合.）
（1）求的方程；
（2）设的上顶点为，过点作斜率为的直线与椭圆交于不同的两点，，直线，分别与轴交于点，，证明：线段的中点为定点.
【答案】（1）
（2）证明见解析
【解析】
【分析】（1）设，Px0,y0，点的坐标代入圆可得答案；
（2）设，，过点的直线为，与椭圆方程联立，利用韦达定理求出、，再由直线、直线的方程求出、相加可得答案.
【小问1详解】
设，Px0,y0，则，
所以，，
因为点在圆上，
所以，
即的方程为；
【小问2详解】
设过点的直线为，，，
由，得，
所以，解得，
所以，，
直线的方程为，令，解得，
直线的方程为，令，解得，
所以
，
因为，都在轴上，所以，中点的纵坐标为0，
所以线段的中点为定点.
19. 已知曲线，对坐标平面上任意一点，定义，若两点，，满足，称点，在曲线的同侧；，称点，在曲线的两侧.
（1）若曲线，判断，两点在曲线的同侧还是两侧；
（2）已知曲线，为坐标原点，求点集所构成图形的面积；
（3）记到点与到轴的距离之和为的点的轨迹为曲线，曲线，若曲线上总存在两点，在曲线两侧，求曲线的方程和实数的取值范围.
【答案】（1），两点在曲线的同侧；
（2）
（3），.
【解析】
【分析】（1）根据定义分别求解，再验证，即可判断；
（2）由，判断点集的位置，从而得轨迹的面积；
（3）设曲线上动点为，得曲线的方程，分别求解当，时的，利用，求解的范围．
小问1详解】
因为，
，
所以，
所以，两点在曲线的同侧；
【小问2详解】
因为，
所以，点集为曲线内部，
曲线如图所示
由此可得曲线所围成图形的面积为，
即点集所构成图形的面积为；
【小问3详解】
设曲线上的动点为，则曲线的方程为，
整理得，
所以，当时，，
此时，
所以，当时，，
此时，
要使曲线上总存在两点，在曲线两侧，则
所以，
解得，
所以曲线的方程为，实数的取值范围为.