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广东省湛江市第四中学2022-2023学年度高二第一学期第一次月考数学试卷(考试时间:120分钟试卷满分:150分)第Ⅰ卷一、单项选择题: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,只有一个选项是符合题目要求的.1.设,,直线过点且与线段相交,则的斜率的取值范围是( )A.或B.C.D.或k≥12.在空间直角坐标系中,若直线l的方向向量为,平面的法向量为,则( )A.B.C.或D.l与斜交3.过点且倾斜角为的直线方程为( )A.B.C.D.4.已知,则下列结论正确的是( )A.B.C.D.以上都不对5.已知点、,若线段的垂直平分线的方程是,则实数的值是( )A.B.C.D.6.在空间直角坐标系中,与点关于平面对称的点为( )A.B.C.D.7.在空间直角坐标系中,为直线的一个方向向量,为平面的一个法向量,且,则( )A.B.C.D.8.在棱长为1的正四面体中,点满足,点满足,当最短时,( )A.B.C.D.二、多项选择题:本题共4小题,每小题5分,共20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5分,部分选对的得3分,有选错的得0分.
19.如果,,那么直线经过( )A.第一象限B.第二象限C.第三象限D.第四象限10.三棱锥中,平面与平面的法向量分别为,若,则二面角的大小可能为( )A.B.C.D.11.已知空间中三点,,,则下列说法正确的是( )A.与是共线向量B.与同向的单位向量是C.和夹角的余弦值是D.平面的一个法向量是12.已知直线l1:3x+y﹣3=0,直线l2:6x+my+1=0,则下列表述正确的有( )A.直线l2的斜率为.B.若直线l1垂直于直线l2,则实数m=﹣18C.直线l1倾斜角的正切值为3.D.若直线l1平行于直线l2,则实数m=2第Ⅱ卷三、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分.13.已知直线l经过点P(0,1)且一个方向向量为(2,1),则直线l的方程为______.14.已知分别是平面α,β,γ的法向量,则α,β,γ三个平面中互相垂直的有________对.15.直线ax+y+a﹣3=0恒过定点(16题)16.已知E、F、G、H分别是正方体,边AB,CD,,的中点,则异面直线EH与GF所成角的余弦值为___________.四.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.下图是一个机器人手臂的示意图.该手臂分为三段,分别可用向量,,代表.(1)若用向量代表整条手臂,求;(2)求所代表的点与原点之间的距离.
218.已知的顶点坐标为,,.(1)试判断的形状;(2)求边上的高所在直线的方程.19.如图,已知平面,底面为正方形,,分别为的中点.(1)求证:平面;(2)求与平面所成角的正弦值.20.已知直线与直线.(1)若,求m的值;(2)若点在直线上,直线过点P,且在两坐标轴上的截距之和为0,求直线的方程.21.如图,在三棱柱ABC﹣A1B1C1中,CC1⊥平面ABC,D,E,F分别为AA1,AC,A1C1的中点,AB=BC=5,AC=AA1=2.(1)求证:AC⊥平面BEF;(2)求点D与平面BEC1的距离;
322.如图,在三棱柱中,四边形是边长为的正方形,,,(1)证明:平面平面;(2)在线段上是否存在点,使得,若存在,求的值;若不存在,请说明理由
4参考答案:1.D【分析】如图,求出可得斜率的取值范围.【详解】由题设可得,因为直线与线段相交,则或,故选:D.2.C【解析】由可得,所以或,即可得正确选项.【详解】直线l的方向向量为,平面的法向量为,因为,所以,所以或,故选:C.3.D【分析】由倾斜角为求出直线的斜率,再利用点斜式可求出直线方程
5【详解】解:因为直线的倾斜角为,所以直线的斜率为,所以直线方程为,即,故选:D4.C5.C6.A7.B【分析】由已知条件得出,结合空间向量数量积的坐标运算可求得实数的值.【详解】因为,则,解得.B8.A【分析】由题知平面,直线,故当、最短时,平面,,再根据向量的关系计算即可得答案.【详解】,,∴,,即:,;平面,直线,所以当、最短时,平面,,为的中心,为线段的中点,如图:又正四面体的棱长为1,,平面,,.故选:A.
6【点睛】本题考查空间向量的数量积运算,共面向量定理,共线向量定理,解题的关键在于结合共面向量定理与共线向量定理得平面,直线,进而当当、最短时,平面,,再求解.【分析】由已知条件得出,结合空间向量数量积的坐标运算可求得实数的值.9.ACD【分析】把直线方程的一般式化为斜截式,从而可判断直线经过的象限.【详解】因为,故,故直线的斜截式方程为:,因为,,故,故直线经过第一象限、第三象限、第四象限,故选:ACD.10.BC【分析】由二面角的大小与法向量夹角相等或互补即可求得结果.【详解】二面角的大小与法向量的夹角相等或互补,二面角的大小可能为或.故选:BC.11.BD【分析】根据共线向量的坐标表示可知A错误;根据与同向的单位向量为,计算可知B正确;利用向量夹角公式计算可知C错误;根据法向量的求法可知D正确.【详解】对于A,,,可知,与不共线,A错误;对于B,,,,即与同向的单位向量是,B正确;对于C,,,即和夹角的余弦值为,C错误;对于D,设平面的法向量,则,令,解得:,,,即平面的一个法向量为,D正确.故选:BD.
712.BD【分析】利用直线l1的方程,考虑斜率不存在的情况可判断选项A,利用两条直线垂直的充要条件可判断选项B,利用倾斜角与斜率的关系可判断选项C,利用两条直线平行的充要条件可判断选项D.【详解】解:直线l1:3x+y﹣3=0,直线l2:6x+my+1=0,当m=0时,直线l2的斜率不存在,故选项A错误;当直线l1垂直于直线l2,则有3×6+1×m=0,解得m=﹣18,故选项B正确;直线l1的斜率为﹣3,故倾斜角的正切值为﹣3,故选项C错误;当直线l1平行于直线l2,则,解得m=2,故选项D正确.故选:BD.13.【分析】根据方向向量可得直线的斜率,进而根据点斜式求解方程即可.【详解】因为直线l的一个方向向量为(2,1),所以其斜率为,所以直线l的方程为,即.故答案为:14.0【分析】计算每两个向量的数量积,判断该两个向量是否垂直,可得答案.【详解】因为,,.所以中任意两个向量都不垂直,即α,β,γ中任意两个平面都不垂直.故答案为:0.15.(﹣1,3)【分析】建立空间直角坐标系,分别计算平面APC与平面PBC的法向量,然后利用公式计算即可.【详解】依据题意建立如图所示的空间直角坐标系:,,,,所以,,,.
8设平面APC的法向量为,∴不妨设,则,设平面PBC的法向量为,∴不妨设,则,,设为,则.故答案为:16.【分析】根据空间向量线性运算的性质,结合空间向量夹角公式进行求解即可.【详解】,,设该正方体的棱长为,显然,于是有,所以,,所以,因此异面直线EH与GF所成角的余弦值为,故答案为:17.(1)(2).解(1)由题意(2)由题意.
918(1)直角三角形;(2).【分析】(1)先求直线的斜率,再根据斜率关系即可判断;(2)由得边上高线所在直线的斜率为,进而根据点斜式求解即可.【详解】解:(1),,,,为直角三角形(2)因为,所以,边上高线所在直线的斜率为直线的方程是,即19.(1)证明见解析;(2).【分析】(1)建立空间直角坐标系,利用向量法证得平面.(2)利用直线的方向向量,平面的法向量,计算线面角的正弦值.【详解】(1)以为原点建立如图所示空间直角坐标系,则.,,所以,由于,所以平面.(2),,设平面的法向量为,则,令,则,所以.设直线与平面所成角为,则.
1020.(1),(2)或【分析】(1)由题意可知,所以可得,从而可求出m的值;(2)将点的坐标代入直线的方程中,求出m的值,从而可得点的坐标,然后设出直线方程,利用两坐标轴上的截距之和为0,列方程可求出直线方程【详解】解:(1)因为,所以,且,由,得,解得或(舍去)所以,(2)因为点在直线上,所以,得,所以点的坐标为,所以设直线的方程为(),令,则,令,则,因为直线在两坐标轴上的截距之和为0,所以,解得或,所以直线的方程为或21.【解答过程】(1)证明:由于AB=BC,E是AC的中点,所以AC⊥BE,由于E,F分别是AC,A1C1的中点,所以EF∥CC1,所以EF⊥平面ABC,所以EF⊥AC,
11由于BE⋂EF=E,所以AC⊥平面BEF.(2)解:由(1)可知EA,EB,EF两两相互垂直,以E为空间坐标原点建立如图所示空间直角坐标系,B(0,2,0),C1(﹣1,0,2),设平面BEC1的法向量为m→=(x1,y1,z1),则m→⋅EB→=2y1=0m→⋅EC1→=−x1+2z1=0,故可设m→=(2,0,1),D(1,0,1),BD→=(1,−2,1),所以D到平面BEC1的距离为|m→⋅BD→|m→||=35=355.22.【详解】(1)在中,,,,满足,所以,又,,所以面,又面,所以,又四边形是边长为的正方形,所以,又,所以面,又平面,所以平面平面;(2)在线段上存在点,使得,且,理由如下:由(1)得,以点C为原点,所在直线分别为轴建立空间直角坐标系,如图所示,则,,,,,设,,所以,解得,,,所以,,要使,则需,即,解得,故.
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