湖北省恩施州高中教育联盟2024-2025学年高一上学期期末考试数学试题（解析版）

第页，共页第18页，共18页湖北省恩施州高中教育联盟2024-2025学年高一上学期期末考试数学试题命题单位：恩施州高中教育联盟咸丰一中命题人：杨金煜谢勇谢辉考试满分：150分考试用时：120分钟注意事项：1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上.2.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑.如需改动，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、单选题：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.设集合，则（）A. B. C. D.【答案】C【解析】【分析】求出两个集合后可求它们的交集.【详解】，故，故选：C.2.设命题，则的否定为（）A. B.C. D.【答案】B【解析】【分析】由全称命题的否定即可得解.【详解】因为命题为全称命题，所以该命题的否定为.故选：B.3.已知，则“”是“”的（）A.充分不必要条件 B.必要不充分条件 C.充要条件 D.既不充分也不必要条件【答案】A【解析】【分析】根据不等式的性质判断充分性，举例说明判断必要性，进而求解.【详解】由，得，所以充分性成立；当时，满足，但不满足，所以必要性不成立，所以“”是“”的充分不必要条件.故选：A4.已知关于的不等式的解集为，则关于的不等式的解集为（）A. B. C. D.【答案】C【解析】【分析】由不等式的解集得出关系，再解分式不等式即可.【详解】由不等式的解集为，可得，，即，所以不等式可化为，即，所以可得，解得或，所以不等式的解集为，故选：C5.已知函数，则函数的大致图象是（）A. B.C. D.【答案】B【解析】【分析】根据特殊点的函数值来确定正确答案.【详解】，所以AD选项错误，，所以C选项错误.综上所述，B选项正确.故选：B6.当生物死亡后，机体内原有的碳14含量会按确定的比率（称为衰减率）衰减，大约每经过5730年衰减为原来的一半，这个时间称为“半衰期”.如果是某生物刚死亡时机体内碳14的质量，那么经过年后，其机体内碳14所剩的质量.考古学家经常利用生物机体内碳14的含量来推断古生物死亡的大致时间.现考古发现某生物机体内碳14的含量是刚死亡时的，根据以上知识推断该生物的死亡时间距今约（）（参考数据：，）A.年 B.年 C.年 D.年【答案】C【解析】【分析】由生物机体内碳14所剩的质量，生物机体内碳14的含量是刚死亡时的，列出方程，利用对数运算求出.【详解】因为生物机体内碳14所剩的质量，且生物机体内碳14的含量是刚死亡时的，则，所以，则，则，又，又，，所以，解得，所以该生物的死亡时间距今约年.故选：C.7.已知函数的定义域为，，当时，恒有.若，则的大小关系是（）A. B. C. D.【答案】B【解析】【分析】分析条件可得为奇函数且为R上的增函数，根据奇函数可得，结合自变量的大小可得答案.【详解】令，则，∴.令，则，∴，故为奇函数.当时，，∵当时，恒有，∴，即，∴为R上的增函数.∵，且，∴，即.故选：B.8.已知函数且且，，则实数取值范围是（）A. B. C. D.【答案】D【解析】【分析】根据给定条件构造新函数得到它在上是增函数，再利用分段函数的单调性列式求解即可.【详解】因为且，不妨设，则，则，所以，令函数则为上的增函数，则解得.故选：D.二、多选题：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.下列选项正确的是（）A.B.若扇形的圆心角为，弧长为，则该扇形的面积为C.若是第二象限角，则是第一或第四象限角D.若，则【答案】BD【解析】【分析】根据三角函数值、扇形面积、象限角、同角三角函数的基本关系式等知识对选项进行分析，从而确定正确答案.【详解】A选项，，所以，所以A选项错误.B选项，对应的弧度为，所以扇形的半径为，所以扇形的面积为，所以B选项正确.C选项，是第二象限角，则，，所以是第一或第三象限角，C选项错误.D选项，若，两边平方可得：由于，所以，即或。当时，，此时，当时，，此时，综上，若，则（），所以D选项正确.故选：BD10.已知函数，则下列选项正确的是（）AB.若方程有两个不等实根，则C.若方程有四个不等实根，则D.方程所有实数根的和为10【答案】ACD【解析】【分析】画出函数图象，结合图象对四个结论依次分析，即可求解.【详解】画出函数的图象，对于A，由的图象可知其关于直线对称，所以，故A选项正确；对于B，如图1，当方程有两个不等实根时，或，故B选项错误.对于C，若方程有四个不等实根，由前分析知，根据对称性可知，而是方程的两个不等实根，所以，所以，故C选项正确.对于D，方程可化为，则，令，则，即的图象关于直线对称，由A选项知，的图象也关于直线对称，而，下面仅讨论当时两个函数图象公共点的情况：，如图2，当时，函数单调递减，单调递增，所以没有公共点；当时，联立和，得0，即，所以曲线和在上仅有一个公共点；当时，联立和，得（舍去）或，所以曲线和在上仅有一个交点；故的图象与的图象在上有两个公共点，根据函数对称性，的图象与的图象在上也有两个公共点.综上，的图象与的图象共有五个公共点，且关于直线对称，如图3，所以方程所有实数根的和为10，故D选项正确.故选：ACD.11.已知函数，则下列选项正确的是（）A.若，则函数的最小值为0 B.若且，则C.函数的图象关于点中心对称 D.若是的三边，则【答案】ABD【解析】【分析】利用基本不等式判断AB；利用函数定义域不对称判断C；利用函数单调性、结合放缩法与作差法判断D.【详解】对于A，当时，函数，当且仅当1，即时，等号成立，所以函数的最小值为0，故A选项正确；对于B，由，得，即（当且仅当4时，等号成立），故B选项正确；对于C，由的定义域为且，可知的定义域不关于点对称，所以函数的图象不关于点中心对称，故C选项错误；对于D，在上单调递增，是的三边，则，，所以，故D选项正确.故选：ABD.三、填空题：本题共3小题，每小题5分，共15分12.函数称为Gauss函数，表示不超过实数的最大整数，例如：，.若函数，则______________.【答案】【解析】【分析】根据题中定义求出的值，即可求得的值.【详解】因为，所以；，.故答案为：.13.已知是圆心在原点，半径为2的圆上一点，点从开始，在圆上按逆时针方向做匀速圆周运动，角速度为，则2s时点的坐标为______________.【答案】【解析】【分析】记点是角终边上的一点，求出角；经过2s，记点是角终边上的一点，根据三角函数定义，即可求出点的坐标.【详解】记点是角终边上的一点，则，，则；经过2s，记点是角终边上的一点，由题意，则，，即点的坐标为.故答案为：14.正实数x，y满足，则的最小值为______________.【答案】##2.5【解析】【分析】构造函数，利用单调性可得，再利用均值不等式即可求解.详解】由，有，令函数，因为和都是增函数，则是增函数，所以，则，即，所以，当且仅当，即时，等号成立.故答案为：.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.（1）若，求的值；（2）计算：.【答案】（1）3；（2）7【解析】【分析】（1）根据对数运算性质先求出，再由指数运算法则，即可求出结果；（2）根据对数运算和指数幂的运算法则，即可求出结果.【详解】（1），.（2）原式.16.已知.（1）若，求的值；（2）已知的三个内角分别为，且，若，求的值.【答案】（1）3（2）【解析】【分析】（1）利用诱导公式、同角三角函数的基本关系式求得正确答案.（2）利用诱导公式求得正确答案.【小问1详解】，因，所以，.【小问2详解】由（1）得，因为的三个内角分别为，所以，所以，即，又因为，所以，所以.17.已知函数.（1）若函数的定义域为，求实数的取值范围；（2）当时，判断函数在区间上的零点个数并证明.【答案】（1）（2）唯一一个零点，证明见解析【解析】【分析】（1）由题意得对任意恒成立；讨论，两种情况，即可求出结果；（2）当时，，先根据复合函数单调性的判断方法，判断其单调性，再由零点存在性定理，即可判断出零点个数.【详解】（1）因为函数的定义域为R，所以对任意恒成立；当时，不等式可化为，解得，不符合题意；当时，只需，解得，所以实数取值范围为.（2）在区间上有唯一一个零点，证明如下：当时，，令，所以函数在区间上单调递增.又因为在区间上单调递增，所以在区间上单调递增，而，又，所以，因为，又，所以，所以，结合在区间上单调递增.所以在区间上有唯一一个零点.18.矩形的周长为20，设.（1）求矩形面积的最大值及此时的值；（2）当矩形为正方形时，将矩形分割成如图1所示的四个全等的直角三角形和一个正方形，若正方形的边长为1，求；（3）若，如图2，把矩形沿某条直线折叠，使得重合，记为，折叠后，折痕与原矩形边分别交于点的面积为，求的最小值.【答案】（1）最大值为25，此时（2）（3）【解析】【分析】（1）根据基本不等式可求最大值；（2）设，根据正余弦的平方关系可求该角的正余弦，故可求正切或者根据勾股定理可求的长，从而求得角的正切值；（3）利用面积差或等积法可得，再结合基本不等式可求最小值【小问1详解】设，由题意，，所以矩形的面积，当且仅当时，等号成立，所以矩形面积的最大值为25，此时.【小问2详解】设，由题意，，即，又，所以，所以.另解：设，则，在中，，解得，所以，所以.【小问3详解】因为，所以，设，所以，即，易知直线PQ过矩形中心，所以梯形APQD的面积为，所以，所以，当且仅当，即时，等号成立.故的最小值为.另解：因为，所以，设，所以，即，易证，所以，所以，所以，即，当且仅当，即时，等号成立.故的最小值为.19.中国桥梁建筑的奇迹——四渡河大桥位于湖北省恩施土家族苗族自治州巴东县，该桥主桥是一座特大单跨双铰钢桁架加劲梁悬索桥，两座桥墩之间的钢索构成的曲线形态在数学上被称为悬链线，悬链线在建筑和工程等领域有着广泛的应用.悬链线是生活中常见的一种曲线，如沾满露珠自然下垂的蜘蛛丝、两根电线杆之间的电线、横跨深涧的观光索道的电缆等，这类悬链线对应的函数表达式为是非零常数，无理数2.71828…）（1）当时，悬链线对应的函数又称为双曲正弦函数，记为；当时，悬链线对应的函数又称为双曲余弦函数，记为.求证：；（2）若为偶函数且在上单调递增，请写出一组符合条件的a，b的值，并说明理由；（3）在（2）的条件下，关于的不等式的解集，求实数的取值范围.【答案】（1）证明见解析（2）（答案不唯一），理由见解析（3）【解析】【分析】（1）根据新定义计算求证即可；（2）利用指数函数的单调性及函数单调性的定义求解即可；（3）利用函数的单调性转化为，再由解集为的子集，列出不等式求解即可.【小问1详解】证明：由题意，，所以，【小问2详解】因为为偶函数，所以，即，所以，所以，即，此时，任取且，所以.因为，所