北京市西城区高考数学二模试卷(理科)(解析).doc
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2016年北京市西城区高考数学二模试卷(理科)
一、选择题(共8小题,每小题5分,满分40分)
1.设全集U=R,集合A={x|0<x<2},B={x|x<1},则集合(∁UA)∩B=( )
A.(﹣∞,0) B.(﹣∞,0] C.(2,+∞) D.[2,+∞)
2.若复数z满足z+z•i=2+3i,则在复平面内z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
3.在△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c,若sin(A+B)=,a=3,c=4,则sinA=( )
A. B. C. D.
4.某四棱锥的三视图如图所示,该四棱锥最长棱的棱长为( )
A.2 B. C.3 D.2
5.“a,b,c,d成等差数列”是“a+d=b+c”的( )
A.充分而不必要条件 B.必要而不充分条件
C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件
6.某市家庭煤气的使用量x(m3)和煤气费f(x)(元)满足关系f(x)=,已知某家庭今年前三个月的煤气费如表
月份
用气量
煤气费
一月份
4m3
4元
二月份
25m3
14元
三月份
35m3
19元
若四月份该家庭使用了20m3的煤气,则其煤气费为( )
A.11.5元 B.11元 C.10.5元 D.10元
7.如图,点A,B在函数y=log2x+2的图象上,点C在函数y=log2x的图象上,若△ABC为等边三角形,且直线BC∥y轴,设点A的坐标为(m,n),则m=( )
A.2 B.3 C. D.
8.设直线l:
3x+4y+a=0,圆C:
(x﹣2)2+y2=2,若在圆C上存在两点P,Q,在直线l上存在一点M,使得∠PMQ=90°,则a的取值范围是( )
A.[﹣18,6] B.[6﹣5,6+5] C.[﹣16,4] D.[﹣6﹣5,﹣6+5]
二、填空题(共6小题,每小题5分,满分30分)
9.在二项式的展开式中,常数项等于______.
10.设x,y满足约束条件,则z=x+3y的最大值是______.
11.执行如图所示的程序框图,输出的S值为______.
12.设双曲线C的焦点在x轴上,渐近线方程为y=x,则其离心率为______;若点(4,2)在C上,则双曲线C的方程为______.
13.如图,△ABC为圆内接三角形,BD为圆的弦,且BD∥AC,过点A做圆的切线与DB的延长线交于点E,AD与BC交于点F,若AB=AC=4,BD=5,则=______;AE=______.
14.在某中学的“校园微电影节”活动中,学校将从微电影的“点播量”和“专家评分”两个角度来进行评优.若A电影的“点播量”和“专家评分”中至少有一项高于B电影,则称A电影不亚于B电影,已知共有10部微电影参展,如果某部电影不亚于其他9部,就称此部电影为优秀影片,那么在这10部微电影中,最多可能有______部优秀影片.
三、解答题(共6小题,满分80分)
15.已知函数f(x)=(1+tanx)cos2x.
(1)若α为第二象限角,且sina=,求f(α)的值;
(2)求函数f(x)的定义域和值域.
16.某中学有初中学生1800人,高中学生1200人,为了解学生本学期课外阅读时间,现采用分成抽样的方法,从中抽取了100名学生,先统计了他们课外阅读时间,然后按“初中学生”和“高中学生”分为两组,再将每组学生的阅读时间(单位:
小时)分为5组:
[0,10),[10,20),[20,30),[30,40),[40,50],并分别加以统计,得到如图所示的频率分布直方图.
(1)写出a的值;
(2)试估计该校所有学生中,阅读时间不小于30个小时的学生人数;
(3)从阅读时间不足10个小时的样本学生中随机抽取3人,并用X表示其中初中生的人数,求X的分布列和数学期望.
17.如图,正方形ABCD的边长为4,E,F分别为BC,DA的中点,将正方形ABCD沿着线段EF折起,使得∠DFA=60°,设G为AF的中点.
(1)求证:
DG⊥EF;
(2)求直线GA与平面BCF所成角的正弦值;
(3)设P,Q分别为线段DG,CF上一点,且PQ∥平面ABEF,求线段PQ长度的最小值.
18.设a∈R,函数f(x)=.
(1)若函数f(x)在(0,f(0))处的切线与直线y=3x﹣2平行,求a的值;
(2)若对于定义域内的任意x1,总存在x2使得f(x2)<f(x1),求a的取值范围.
19.已知椭圆C:
+=1(a>b>0)的两个焦点和短轴的两个顶点构成的四边形是一个正方形,且其周长为4.
(1)求椭圆C的方程;
(2)设过点B(0,m)(m>0)的直线l与椭圆C相交于E,F两点,点B关于原点的对称点为D,若点D总在以线段EF为直径的圆内,求m的取值范围.
20.已知任意的正整数n都可唯一表示为n=a0•2k+a+…+a+ak•20,其中a0=1,a1,a2,…,ak∈{0,1},k∈N.
对于n∈N*,数列{bn}满足:
当a0,a1,…,ak中有偶数个1时,bn=0;否则bn=1,如数5可以唯一表示为5=1×22+0×21+1×20,则b5=0.
(1)写出数列{bn}的前8项;
(2)求证:
数列{bn}中连续为1的项不超过2项;
(3)记数列{bn}的前n项和为Sn,求满足Sn=1026的所有n的值.(结论不要求证明)
2016年北京市西城区高考数学二模试卷(理科)
参考答案与试题解析
一、选择题(共8小题,每小题5分,满分40分)
1.设全集U=R,集合A={x|0<x<2},B={x|x<1},则集合(∁UA)∩B=( )
A.(﹣∞,0) B.(﹣∞,0] C.(2,+∞) D.[2,+∞)
【考点】交、并、补集的混合运算.
【分析】根据全集U=R求出A的补集,再求A的补集与B的交集即可.
【解答】解:
∵全集U=R,集合A={x|0<x<2}=(0,2),
B={x|x<1}=(﹣∞,1),
∴∁UA=(﹣∞,0]∪[2,+∞);
∴(∁UA)∩B=(﹣∞,0].
故选:
B.
2.若复数z满足z+z•i=2+3i,则在复平面内z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
【考点】复数代数形式的乘除运算.
【分析】由z+z•i=2+3i,得,然后利用复数代数形式的乘除运算化简,求出在复平面内z对应的点的坐标,则答案可求.
【解答】解:
由z+z•i=2+3i,
得=,
则在复平面内z对应的点的坐标为:
(,),位于第一象限.
故选:
A.
3.在△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c,若sin(A+B)=,a=3,c=4,则sinA=( )
A. B. C. D.
【考点】正弦定理.
【分析】由内角和定理及诱导公式知sin(A+B)=sinC=,再利用正弦定理求解.
【解答】解:
∵A+B+C=π,
∴sin(A+B)=sinC=,
又∵a=3,c=4,
∴=,
即=,
∴sinA=,
故选B.
4.某四棱锥的三视图如图所示,该四棱锥最长棱的棱长为( )
A.2 B. C.3 D.2
【考点】由三视图求面积、体积.
【分析】由三视图知该几何体是一个四棱锥,由三视图求出几何元素的长度、判断出位置关系,由直观图求出该四棱锥最长棱的棱长.
【解答】解:
根据三视图可知几何体是一个四棱锥,
底面是一个直角梯形,AD⊥AB、AD∥BC,AD=AB=2、BC=1,
PA⊥底面ABCD,且PA=2,
∴该四棱锥最长棱的棱长为PC===3,
故选:
C.
5.“a,b,c,d成等差数列”是“a+d=b+c”的( )
A.充分而不必要条件 B.必要而不充分条件
C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件
【考点】必要条件、充分条件与充要条件的判断.
【分析】由a,b,c,d成等差数列,可得:
a+d=b+c,反之不成立:
例如a=0,d=5,b=1,c=4.即可判断出结论.
【解答】解:
由a,b,c,d成等差数列,可得:
a+d=b+c,反之不成立:
例如a=0,d=5,b=1,c=4.
∴“a,b,c,d成等差数列”是“a+d=b+c”的充分不必要条件.
故选:
A.
6.某市家庭煤气的使用量x(m3)和煤气费f(x)(元)满足关系f(x)=,已知某家庭今年前三个月的煤气费如表
月份
用气量
煤气费
一月份
4m3
4元
二月份
25m3
14元
三月份
35m3
19元
若四月份该家庭使用了20m3的煤气,则其煤气费为( )
A.11.5元 B.11元 C.10.5元 D.10元
【考点】函数的值.
【分析】根据待定系数法求出A、B、C的值,求出f(x)的表达式,从而求出f(20)的值即可.
【解答】解:
由题意得:
C=4,
将(25,14),(35,19)代入f(x)=4+B(x﹣A),得:
,解得,
∴f(x)=,
故x=20时:
f(20)=11.5,
故选:
A.
7.如图,点A,B在函数y=log2x+2的图象上,点C在函数y=log2x的图象上,若△ABC为等边三角形,且直线BC∥y轴,设点A的坐标为(m,n),则m=( )
A.2 B.3 C. D.
【考点】对数函数的图象与性质.
【分析】根据题意,设出A、B、C的坐标,由线段BC∥y轴,△ABC是等边三角形,得出AB、AC与BC的关系,求出m、n的值,计算出结果.
【解答】解:
根据题意,设B(x0,2+log2x0),A(m,n),C(x0,log2x0),
∵线段BC∥y轴,△ABC是等边三角形,
∴BC=2,2+log2m=n,
∴m=2n﹣2,∴4m=2n;
又x0﹣m=,
∴m=x0﹣,
∴x0=m+;
又2+log2x0﹣n=1,
∴log2x0=n﹣1,x0=2n﹣1;
∴m+=2n﹣1;2m+2=2n=4m,
∴m=,
故选:
D.
8.设直线l:
3x+4y+a=0,圆C:
(x﹣2)2+y2=2,若在圆C上存在两点P,Q,在直线l上存在一点M,使得∠PMQ=90°,则a的取值范围是( )
A.[﹣18,6] B.[6﹣5,6+5] C.[﹣16,4] D.[﹣6﹣5,﹣6+5]
【考点】直线与圆的位置关系.
【分析】由切线的对称性和圆的知识将问题转化为C(2,0)到直线l的距离小于或等于2,再由点到直线的距离公式得到关于a的不等式求解.
【解答】解:
圆C:
(x﹣2)2+y2=2,圆心为:
(2,0),半径为,
∵在圆C上存在两点P,Q,在直线l上存在一点M,使得∠PMQ=90°,
∴在直线l上存在一点M,使得M到C(2,0)的距离等于2,
∴只需C(2,0)到直线l的距离小于或等于2,
故≤2,解得﹣16≤a≤4,
故选:
C.
二、填空题(共6小题,每小题5分,满分30分)
9.在二项式的展开式中,常数项等于 160 .
【考点】二项式定理.
【分析】展开式的通项为=,要求常数项,只要令6﹣2r=0可得r,代入即可求
【解答】解:
展开式的通项为=
令6﹣2r=0可得r=3
常数项为=160
故答案为:
160
10.设x,y满足约束条件,则z=x+3y的最大值是 .
【考点】简单线性规划.
【分析】画出满足条件的平面区域,求出角点的坐标,结合函数图象求出z的最大值即可.
【解答】解:
画出满足条件的平面区域,如图示:
由,解得A(,),
由z=x+3y得:
y=﹣x+,
显然直线过A时,z最大,z的最大值是z=+3×=,
故答案为:
.
11.执行如图所示的程序框图,输出的S值为 .
【考点】程序框图.
【分析】根据所给数值执行循环语句,然后判定是否满足判断框中的条件,一旦满足条件就退出循环,输出结果.
【解答】解:
模拟执行程序,可得
i=2,S=1
S=,i=3
满足条件i<10,执行循环体,i=5,S==,i=6
满足条件i<10,执行循环体,i=11,S=×=,i=12
不满足条件i<10,退出循环,输出S的值为.
故答案为:
.
12.设双曲线C的焦点在x轴上,渐近线方程为y=x,则其离心率为 ;若点(4,2)在C上,则双曲线C的方程为 .
【考点】双曲线的简单性质.
【分析】根据双曲线渐近线和a,b的关系建立方程进行求解即可求出离心率的大小,利用待定系数法求λ,即可得到结论.
【解答】解:
∵双曲线C的焦点在x轴上,渐近线方程为y=x,
∴=,即==e2﹣1=,
则e2=,则e=,
设双曲线方程为﹣y2=λ,λ>0,
∵若点(4,2)在C上,
∴λ==8﹣4=4,
即双曲线方程为﹣y2=4,
即,
故答案为:
13.如图,△ABC为圆内接三角形,BD为圆的弦,且BD∥AC,过点A做圆的切线与DB的延长线交于点E,AD与BC交于点F,若AB=AC=4,BD=5,则= ;AE= 6 .
【考点】与圆有关的比例线段.
【分析】利用平行线的性质,求出;利用弦切角定理、切割线定理,求AE.
【解答】解:
∵BD∥AC,AC=4,BD=5
∴==.
由弦切角定理得∠EAB=∠ACB,又因为,AB=AC,所以∠EAB=∠ABC,
所以直线AE∥直线BC,又因为AC∥BE,所以是平行四边形.
所以BE=AC=4.
由切割线定理,可得AE2=EB•ED=4×(4+5)=36,
所以AE=6.
故答案为:
;6.
14.在某中学的“校园微电影节”活动中,学校将从微电影的“点播量”和“专家评分”两个角度来进行评优.若A电影的“点播量”和“专家评分”中至少有一项高于B电影,则称A电影不亚于B电影,已知共有10部微电影参展,如果某部电影不亚于其他9部,就称此部电影为优秀影片,那么在这10部微电影中,最多可能有 10 部优秀影片.
【考点】进行简单的合情推理.
【分析】记这10部微电影为A1﹣A10,设这10部微电影为先退到两部电影的情形,若A1的点播量>A2的点播量,且A2的专家评分>A1的专家评分,则优秀影片最多可能有2部,以此类推可知:
这10部微电影中,优秀影片最多可能有10部.
【解答】解:
记这10部微电影为A1﹣A10,
设这10部微电影为先退到两部电影的情形,若A1的点播量>A2的点播量,且A2的专家评分>A1的专家评分,则优秀影片最多可能有2部;
再考虑3部电影的情形,若A1的点播量>A2的点播量>A3的点播量,且A3的专家评分>A2的专家评分>A1的专家评分,则优秀影片最多可能有3部.
以此类推可知:
这10部微电影中,优秀影片最多可能有10部.
故答案为:
10.
三、解答题(共6小题,满分80分)
15.已知函数f(x)=(1+tanx)cos2x.
(1)若α为第二象限角,且sina=,求f(α)的值;
(2)求函数f(x)的定义域和值域.
【考点】三角函数中的恒等变换应用;正弦函数的定义域和值域.
【分析】
(1)由α为第二象限角及sina的值,利用同角三角函数间的基本关系求出cosα及tanα的值,再代入f(α)中即可得到结果.
(2)函数f(x)解析式利用二倍角和辅助角公式将f(x)化为一个角的正弦函数,根据x的范围,即可得到函数值域.
【解答】解:
(1)∵α为第二象限角,且sina=,
∴cosα=﹣,
∴tanα=﹣,
∴f(α)=(1+tanα)cos2α=
(2)函数f(x)的定义域为{x|x≠kπ+,k∈Z},
化简f(x)=sin(2x+)+,
∵x≠kπ+,k∈Z
∴2x+≠2kπ+,k∈Z
∴﹣1≤sin(2x+)≤1
∴﹣≤f(x)≤
∴f(x)的值域为[﹣,]
16.某中学有初中学生1800人,高中学生1200人,为了解学生本学期课外阅读时间,现采用分成抽样的方法,从中抽取了100名学生,先统计了他们课外阅读时间,然后按“初中学生”和“高中学生”分为两组,再将每组学生的阅读时间(单位:
小时)分为5组:
[0,10),[10,20),[20,30),[30,40),[40,50],并分别加以统计,得到如图所示的频率分布直方图.
(1)写出a的值;
(2)试估计该校所有学生中,阅读时间不小于30个小时的学生人数;
(3)从阅读时间不足10个小时的样本学生中随机抽取3人,并用X表示其中初中生的人数,求X的分布列和数学期望.
【考点】离散型随机变量及其分布列;古典概型及其概率计算公式;离散型随机变量的期望与方差.
【分析】
(1)根据频率频率直方图的性质,可求得a的值;
(2)由分层抽样,求得初中生有60名,高中有40名,分别求得初高中生阅读时间不小于30小时的学生的频率及人数,求和;
(3)分别求得,初高中生中阅读时间不足10个小时的学生人数,写出X的取值及概率,写出分布列和数学期望.
【解答】解:
(1)由频率直方图的性质,(0.005+0.02+a+0.04+0.005)×10=1,
a=0.03,
(2)由分层抽样可知:
抽取的初中生有60名,高中有40名,
∵初中生中,阅读时间不小于30小时的学生的频率为(0.03+0.005)×10=0.25,
∴所有的初中生阅读时间不小于30小时的学生约有0.25×1800=450人,
同理,高中生阅读时间不小于30小时的学生的频率为(0.03+0.005)×10=0.035,
学生人数约为0.35×1200=420人,
所有的学生阅读时间不小于30小时的学生约有450+420=870,
(3)初中生中阅读时间不足10个小时的学生的频率为0.005×10=0.05,样本人数为0.05×60=3人,
同理,高中生中阅读时间不足10个小时的学生的频率为0.005×10×40=2,
故X的可能取值为:
1,2,3,
P(X=1)==,P(X=2)==,P(X=3)==,
∴X的分布列为:
X
1
2
3
P
∴E(X)=1×+2×+3×=.
17.如图,正方形ABCD的边长为4,E,F分别为BC,DA的中点,将正方形ABCD沿着线段EF折起,使得∠DFA=60°,设G为AF的中点.
(1)求证:
DG⊥EF;
(2)求直线GA与平面BCF所成角的正弦值;
(3)设P,Q分别为线段DG,CF上一点,且PQ∥平面ABEF,求线段PQ长度的最小值.
【考点】直线与平面所成的角;直线与平面垂直的性质;点、线、面间的距离计算.
【分析】
(1)由矩形性质得出EF⊥DF,EF⊥AF,故EF⊥平面AFD,得出EF⊥DG;
(2)证明DG⊥平面ABEF,以G为原点建立空间直角坐标系,求出和平面BCF的法向量的坐标,则GA与平面BCF所成角的正弦值为|cos<>|;
(3)设P(0,0,k)(0≤k≤),=λ(0≤λ≤1),求出的坐标,令=0得出k与λ的关系,得出||关于λ的函数,根据λ的范围求出函数的最小值.
【解答】
(1)证明:
∵E,F分别正方形ABCD的边BC,DA的中点,
∴EF⊥DF,EF⊥AF,
又DF⊂平面ADF,AF⊂平面ADF,DF∩AF=F,
∴EF⊥平面ADF,
∵DG⊂平面ADF,
∴DG⊥EF.
(2)∵DF=AF,∠DFA=60°,
∴△ADF是等边三角形,
∵G是AF的中点,∴DG⊥AF.
又EF⊥DG,EF,AF⊂平面ABEF,AF∩EF=F,
∴DG⊥平面ABEF.
设BE中点为H,连结GH,则GA,GD,GH两两垂直,
以G为原点,以GA,GH,GD为坐标轴建立空间直角坐标系如图:
则G(0,0,0),A(1,0,0),B(1,4,0).C(0,4,),F(﹣1,0,0).
∴=(1,0,0),=(﹣1,0,),=(﹣2,﹣4,0).
设平面BCF的法向量为=(x,y,z),则,
∴,令z=2得=(2,﹣,2).
∴=2,||=,||=1.
∴cos<,>==.
∴直线GA与平面BCF所成角的正弦值为.
(3)设P(0,0,k)(0≤k≤),=λ(0≤λ≤1),
则=(1,0,k),=(1,4,),∴=(λ,4λ,λ),
∴=(λ﹣1,4λ,λ﹣k).
∵DG⊥平面ABEF,∴=(0,0,)为平面ABEF的一个法向量.
∵PQ∥平面ABEF,∴,∴=()=0,
∴k=.
∴||===.
∴当λ=时,||取得最小值.
18.设a∈R,函数f(x)=.
(1)若函数f(x)在(0,f(0))处的切线与直线y=3x﹣2平行,求a的值;
(2)若对于定义域内的任意x1,总存在x2使得f(x2)<f(x1),求a的取值范围.
【考点】导数在最大值、最小值问题中的应用;利用导数研究曲线上某点切线方程.
【分析】
(1)求出f(x)的导数,求得切线的斜率,解方程可得a的值;
(2)对于定义域内的任意x1,总存在x2使得f(x2)<f(x1),即为f(x)在x≠﹣a不存在最小值,讨论a=0,a>0,a<0,求得单调区间和极值,即可得到a的范围.
【解答】解:
(1)函数f(x)=的导数为f′(x)=,x≠﹣a,
可得函数f(x)在(0,f(0))处的切线斜率为,
由题意可得=3,解得a=±1;
(2)对于定义域内的任意x1,总存在x2使得f(x2)<f(x1),
即为f(x)在x≠﹣a不存在最小值,
①a=0时,f(x)=无最小值,显然成立;
②a>0时,f(x)的导数为f′(x)=,
可得f(x)在(﹣∞,﹣a)递减;在(﹣a,3a)递增,在(3a,+∞)递减,
即有f(x)在x=3a处取得极大值,
当x>a时,f(x)>0;x<a时,f(x)<0.取x1<a,x2≠﹣a即可,
当x1<﹣a时,f(x)在(﹣∞,﹣a)递减,且x1<x1+|x1+a|<﹣a,
f(x1)>f(x1+|x1+a|),故存在x2=x1+|x1+a|,使得f(x2)<f(x1);
同理当﹣a<x1<a时,令x2=x1﹣|x1+a|,使得f(x2)<f(x1)也符合;
则有当a>0时,f(x2)<f(x1)成立;
③当a<0时,f(x)在(﹣∞,3a)递减;在(3a,a)递增,在(﹣a,+∞)递减,
即有f(x)在x=3a处取得极小值,
当x>a时,f(x)>0;x<a时,f(x)<0.
f(x)min=f(3a),当x1=3a时,不存在x2,使得f(x2)<f(x1).
综上可得,a的范围是[0,+∞).
19.已知椭圆C:
+=1(a>b>0)的两个焦点和短轴的两个顶点构成的四边形是一个正方形,且其周长为4.
(1)求椭圆C的方程;
(2)设过点B(0,m)(m>0)的直线l与椭圆C相交于E,F两点,点B关于原点的对称点为D,若点D总在以线段EF为直径的圆内,求m的取值范围.
【考点】直线与圆锥曲线的综合问题;椭圆的标准方程.
【分析】
(1)由题意列出方程组求出a,b,由此能求出椭圆C的方程.
(2)当直线l的斜率不存在时,l的方程为x=0,|EF|=2,点B在椭圆内,由,得(2k2+1)x2+4kmx+2m2﹣2=0,由此利用根的判别式、韦达定理、弦长公式、由此能求出m的取值范围.
【解答】解:
(1)由题意,得,
又∵a2=b2+c2,解得a=,b=1,c=1,
∴椭圆C的方程为.
(2)当直线l的斜率不存在时,由题意知l的方程为x=0,
此时,E,F为椭圆的上下顶点,且|EF|=2,
∵点D总在以线段EF为直径的圆内,且m>0,
∴0<m<1,∴点