《2021年全国甲卷理科数学高考试卷(原卷+答案).pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021年全国甲卷理科数学高考试卷(原卷+答案).pdf（22页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、1/22绝密绝密启用前启用前2021 年普通高等学校招生全国统一考试年普通高等学校招生全国统一考试（全国甲卷）（全国甲卷）（适用地区：云南、广西、贵州、四川、西藏）理科数学理科数学注意事项：1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡和试卷指定位置上。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。第第 I I 卷（选择题）卷（选择题）一、单选题一、单选题1设集合104,53MxxNxx，则MN（）A103xxB14
2、3xxC45xxD05xx2为了解某地农村经济情况，对该地农户家庭年收入进行抽样调查，将农户家庭年收入的调查数据整理得到如下频率分布直方图：根据此频率分布直方图，下面结论中不正确的是（）A该地农户家庭年收入低于 4.5 万元的农户比率估计为 6%B该地农户家庭年收入不低于 10.5 万元的农户比率估计为 10%C估计该地农户家庭年收入的平均值不超过 6.5 万元D估计该地有一半以上的农户，其家庭年收入介于 4.5 万元至 8.5 万元之间2/223已知2(1)32izi，则z（）A312i B312i C32iD32i4青少年视力是社会普遍关注的问题，视力情况可借助视力表测量通常用五分记录法和
3、小数记录法记录视力数据，五分记录法的数据 L 和小数记录表的数据 V 的满足5lgLV已知某同学视力的五分记录法的数据为4.9，则其视力的小数记录法的数据为（）（10101.259）A1.5B1.2C0.8D0.65 已知12,F F是双曲线 C 的两个焦点，P 为 C 上一点，且121260,3FPFPFPF，则 C 的离心率为（）A72B132C7D136在一个正方体中，过顶点 A 的三条棱的中点分别为 E，F，G该正方体截去三棱锥A EFG后，所得多面体的三视图中，正视图如图所示，则相应的侧视图是（）ABCD7等比数列 na的公比为 q，前 n 项和为nS，设甲：0q，乙：nS是递增数列
4、，则（）A甲是乙的充分条件但不是必要条件B甲是乙的必要条件但不是充分条件C甲是乙的充要条件D甲既不是乙的充分条件也不是乙的必要条件82020 年 12 月 8 日，中国和尼泊尔联合公布珠穆朗玛峰最新高程为 8848.86（单位：m），三角高程测量法是珠峰高程测量方法之一如图是三角高程测量法的一个示意图，现有 A，B，C 三点，且 A，B，C 在同一水平面上的投影,A B C满足45AC B ，60A BC 由 C 点测得 B 点的仰角为15，BB与CC的差为 100；由 B 点测得 A 点的仰角为45，则 A，C 两点到水平面ABC 的高度差AACC约为（31.732）（）3/22A346B3
5、73C446D4739若cos0,tan222sin，则tan（）A1515B55C53D15310将 4 个 1 和 2 个 0 随机排成一行，则 2 个 0 不相邻的概率为（）A13B25C23D4511已如 A，B，C 是半径为 1 的球 O 的球面上的三个点，且,1ACBC ACBC，则三棱锥OABC的体积为（）A212B312C24D3412设函数 fx的定义域为 R，1f x为奇函数，2f x为偶函数，当1,2x时，2()f xaxb若 036ff，则92f（）A94B32C74D52第第 IIII 卷（非选择题）卷（非选择题）二、填空题二、填空题13曲线212xyx在点1,3 处
6、的切线方程为_14已知向量3,1,1,0,abcakb若ac，则k _15已知12,F F为椭圆 C：221164xy的两个焦点，P，Q 为 C 上关于坐标原点对称的两点，且12PQFF，则四边形12PFQF的面积为_4/2216已知函数 2cos()f xx的部分图像如图所示，则满足条件74()()043f xff xf的最小正整数 x 为_三、解答题三、解答题17甲、乙两台机床生产同种产品，产品按质量分为一级品和二级品，为了比较两台机床产品的质量，分别用两台机床各生产了 200 件产品，产品的质量情况统计如下表：一级品二级品合计甲机床15050200乙机床12080200合计2701304
7、00（1）甲机床、乙机床生产的产品中一级品的频率分别是多少?（2）能否有 99%的把握认为甲机床的产品质量与乙机床的产品质量有差异?附：22()()()()()n adbcKa b c d a c b d2P Kk0.0500.0100.001k3.8416.63510.82818已知数列 na的各项均为正数，记nS为 na的前 n 项和，从下面中选取两个作为条件，证明另外一个成立数列 na是等差数列：数列nS是等差数列；213aa5/22注：若选择不同的组合分别解答，则按第一个解答计分19已知直三棱柱111ABCABC中，侧面11AAB B为正方形，2ABBC，E，F 分别为AC和1CC的中
8、点，D 为棱11AB上的点11BFAB（1）证明：BFDE；（2）当1B D为何值时，面11BBC C与面DFE所成的二面角的正弦值最小?20 抛物线 C 的顶点为坐标原点 O 焦点在 x 轴上，直线 l：1x 交 C 于 P，Q 两点，且OPOQ 已知点2,0M，且M与 l 相切（1）求 C，M的方程；（2）设123,A A A是 C 上的三个点，直线12A A，13A A均与M相切判断直线23A A与M的位置关系，并说明理由21已知0a 且1a，函数()(0)axxf xxa（1）当2a 时，求 fx的单调区间；（2）若曲线 yf x与直线1y 有且仅有两个交点，求 a 的取值范围22在直
9、角坐标系xOy中，以坐标原点为极点，x 轴正半轴为极轴建立极坐标系，曲线 C 的极坐标方程为2 2cos（1）将 C 的极坐标方程化为直角坐标方程；（2）设点 A 的直角坐标为1,0，M 为 C 上的动点，点 P 满足2APAM ，写出的轨迹1C的参数方程，并判断 C 与1C是否有公共点23已知函数()2,()2321f xxg xxx6/22（1）画出 yf x和 yg x的图像；（2）若 f xag x，求 a 的取值范围7/22参考答案参考答案1B【分析】根据交集定义运算即可【详解】因为1|04,|53MxxNxx，所以1|43MNxx,故选：B.【点睛】本题考查集合的运算，属基础题，在
10、高考中要求不高，掌握集合的交并补的基本概念即可求解.2C【分析】根据直方图的意义直接计算相应范围内的频率，即可判定 ABD,以各组的中间值作为代表乘以相应的频率，然后求和即得到样本的平均数的估计值，也就是总体平均值的估计值，计算后即可判定 C.【详解】因为频率直方图中的组距为 1，所以各组的直方图的高度等于频率.样本频率直方图中的频率即可作为总体的相应比率的估计值.该地农户家庭年收入低于 4.5 万元的农户的比率估计值为0.020.040.066%,故 A 正确；该地农户家庭年收入不低于 10.5 万元的农户比率估计值为0.040.02 30.1010%,故 B 正确；该地农户家庭年收入介于
11、4.5 万元至 8.5 万元之间的比例估计值为0.100.140.20 20.6464%50%,故 D 正确；该地农户家庭年收入的平均值的估计值为3 0.024 0.045 0.106 0.147 0.208 0.209 0.10 10 0.10 11 0.04 12 0.02 13 0.02 14 0.027.68 (万元)，超过 6.5万元，故 C 错误.综上，给出结论中不正确的是 C.故选：C.【点睛】本题考查利用样本频率直方图估计总体频率和平均值，属基础题，样本的频率可作为总体的频率的估计值，样本的平均值的估计值是各组的中间值乘以其相应频率然后求和所得值，可以作为总体的平均值的估计值.
12、注意各组的频率等于频率组距组距.3B8/22【分析】由已知得322izi，根据复数除法运算法则，即可求解.【详解】2(1)232izizi，32(32)23312222iiiiziii i .故选：B.4C【分析】根据,L V关系，当4.9L 时，求出lgV，再用指数表示V，即可求解.【详解】由5lgLV，当4.9L 时，lg0.1V ，则10.110101110100.81.25910V.故选：C.5A【分析】根据双曲线的定义及条件，表示出12,PFPF，结合余弦定理可得答案.【详解】因为213PFPF，由双曲线的定义可得12222PFPFPFa，所以2PFa，13PFa；因为1260FPF
13、,由余弦定理可得222492 3cos60caaaa ，整理可得2247ca，所以22274ace，即72e.故选：A【点睛】关键点睛：双曲线的定义是入手点，利用余弦定理建立,a c间的等量关系是求解的关键.6D【分析】根据题意及题目所给的正视图还原出几何体的直观图，结合直观图进行判断.9/22【详解】由题意及正视图可得几何体的直观图，如图所示，所以其侧视图为故选：D7B【分析】当0q 时，通过举反例说明甲不是乙的充分条件；当 nS是递增数列时，必有0na 成立即可说明0q 成立，则甲是乙的必要条件，即可选出答案【详解】由题，当数列为2,4,8,时，满足0q，但是 nS不是递增数列，所以甲不是
14、乙的充分条件若 nS是递增数列，则必有0na 成立，若0q 不成立，则会出现一正一负的情况，是矛盾的，则0q 成立，所以甲是乙的必要条件故选：B【点睛】在不成立的情况下，我们可以通过举反例说明，但是在成立的情况下，我们必须要给予其证明过程8B【分析】通过做辅助线，将已知所求量转化到一个三角形中，借助正弦定理，求得A B，进而得到答案【详解】10/22过C作CHBB，过B作BDAA，故 100100AACCAABBBHAABBAD，由题，易知ADB为等腰直角三角形，所以ADDB所以100 100AACCDBA B因为15BCH，所以100tan15CHC B在A B C中，由正弦定理得：1001
15、00sin45sin75tan15 cos15sin15A BC B，而62sin15sin(4530)sin45 cos30cos45 sin304 ，所以2100 42100(31)27362A B，所以 100373AACCA B故选：B【点睛】本题关键点在于如何正确将AACC的长度通过作辅助线的方式转化为 100A B 9A【分析】由二倍角公式可得2sin22sincostan2cos21 2sin，再结合已知可求得1sin4，利用同角三角函数的基本关系即可求解.【详解】costan22sin2sin22sincoscostan2cos21 2sin2sin，11/220,2，cos0
16、，22sin11 2sin2sin，解得1sin4，215cos1 sin4，sin15tancos15.故选：A.10C【分析】采用插空法，4 个 1 产生 5 个空，分 2 个 0 相邻和 2 个 0 不相邻进行求解.【详解】将 4 个 1 和 2 个 0 随机排成一行，可利用插空法，4 个 1 产生 5 个空，若 2 个 0 相邻，则有155C 种排法，若 2 个 0 不相邻，则有2510C 种排法，所以 2 个 0 不相邻的概率为1025 103.故选：C.11A【分析】由题可得ABC为等腰直角三角形，得出ABC外接圆的半径，则可求得O到平面ABC的距离，进而求得体积.【详解】,1AC
17、BC ACBC，ABC为等腰直角三角形，2AB，则ABC外接圆的半径为22，又球的半径为 1，设O到平面ABC的距离为d，则2222122d，所以111221 1332212O ABCABCVSd .故选：A.【点睛】关键点睛：本题考查球内几何体问题，解题的关键是正确利用截面圆半径、球半径、球心到截面距离的勾股关系求解.12D12/22【分析】通过1f x是奇函数和2f x是偶函数条件，可以确定出函数解析式 222f xx，进而利用定义或周期性结论，即可得到答案【详解】因为1f x是奇函数，所以11fxf x ；因为2f x是偶函数，所以22f xfx 令1x，由得：024ffab ，由得：3
18、1ffab，因为 036ff，所以462ababa，令0 x，由得：11102fffb，所以 222f xx 思路一：从定义入手9551222222ffff1335112222ffff 511322=2222ffff 所以935222ff 思路二：从周期性入手由两个对称性可知，函数 fx的周期4T 所以91352222fff 故选：D【点睛】在解决函数性质类问题的时候，我们通常可以借助一些二级结论，求出其周期性进而达到简便计算的效果13520 xy【分析】先验证点在曲线上，再求导，代入切线方程公式即可【详解】13/22由题，当1x 时，3y ，故点在曲线上求导得：222221522xxyxx，
19、所以1|5xy故切线方程为520 xy故答案为：520 xy14103.【分析】利用向量的坐标运算法则求得向量c的坐标，利用向量的数量积为零求得k的值【详解】3,1,1,0,3,1abcakbk,3 31 10acack ，解得103k ,故答案为：103.【点睛】本题考查平面向量的坐标运算，平面向量垂直的条件，属基础题，利用平面向量1122,px yqxy垂直的充分必要条件是其数量积12120 x xy y.158【分析】根据已知可得12PFPF，设12|,|PFm PFn，利用勾股定理结合8mn，求出mn，四边形12PFQF面积等于mn，即可求解.【详解】因为,P Q为C上关于坐标原点对称
20、的两点，且12|PQFF，所以四边形12PFQF为矩形，设12|,|PFm PFn，则228,48mnmn，所以22264()2482mnmmnnmn，8mn，即四边形12PFQF面积等于8.故答案为：8.16214/22【分析】先根据图象求出函数()f x的解析式，再求出7(),()43ff的值，然后求解三角不等式可得最小正整数或验证数值可得.【详解】由图可知313341234T，即2T，所以2；由五点法可得232，即6；所以()2cos 26f xx.因为7()2cos143f，()2cos032f；所以由74()()()()043f xff xf可得()1f x 或()0f x；因为 1
21、2cos 22cos1626f，所以，方法一：结合图形可知，最小正整数应该满足()0f x，即cos 206x，解得,36kxkk Z，令0k，可得536x，可得x的最小正整数为 2.方法二：结合图形可知，最小正整数应该满足()0f x，又(2)2cos 406f，符合题意，可得x的最小正整数为 2.故答案为：2.17（1）75%；60%；（2）能.【分析】本题考查频率统计和独立性检验，属基础题，根据给出公式计算即可【详解】（1）甲机床生产的产品中的一级品的频率为15075%200,15/22乙机床生产的产品中的一级品的频率为12060%200.（2）22400 150 80 120 5040
22、0106.635270 130 200 20039K,故能有 99%的把握认为甲机床的产品与乙机床的产品质量有差异.18答案见解析【分析】选作条件证明时，可设出nS，结合,nnaS的关系求出na，利用 na是等差数列可证213aa；选作条件证明时，根据等差数列的求和公式表示出nS，结合等差数列定义可证；选作条件证明时，设出nSanb，结合,nnaS的关系求出na，根据213aa可求b，然后可证 na是等差数列.【详解】选作条件证明：设(0)nSanb a，则2nSanb，当1n 时，211aSab；当2n 时，221nnnaSSanbanab22aanab；因为 na也是等差数列，所以222a
23、baaab，解得0b；所以221naan，所以213aa.选作条件证明：因为213aa，na是等差数列，所以公差2112daaa，所以21112nn nSnadn a，即1nSa n，因为11111nnSSana na，所以nS是等差数列.选作条件证明：设(0)nSanb a，则2nSanb，16/22当1n 时，211aSab；当2n 时，221nnnaSSanbanab22aanab；因为213aa，所以2323aabab，解得0b或43ab ；当0b时，221,21naaaan，当2n 时，2-1-2nna aa满足等差数列的定义，此时 na为等差数列；当43ab 时，4=3nSanb
24、ana，103aS 不合题意，舍去.综上可知 na为等差数列.19（1）见解析；（2）112B D【分析】通过已知条件，确定三条互相垂直的直线，建立合适的空间直角坐标系，借助空间向量证明线线垂直和求出二面角的平面角的余弦值最大，进而可以确定出答案【详解】因为三棱柱111ABCABC是直三棱柱，所以1BB 底面ABC，所以1BBAB因为11/A BAB，11BFAB，所以BFAB，又1BBBFB，所以AB 平面11BCC B所以1,BA BC BB两两垂直以B为坐标原点，分别以1,BA BC BB所在直线为,x y z轴建立空间直角坐标系，如图所以1110,0,0,2,0,0,0,2,0,0,0
25、,2,2,0,2,0,2,2BACBAC，1,1,0,0,2,1EF17/22由题设,0,2D a（02a）（1）因为0,2,1,1,1,2BFDEa，所以012 1 120BF DEa ，所以BFDE（2）设平面DFE的法向量为,mx y z，因为1,1,1,1,1,2EFDEa ，所以00m EFm DE，即0120 xyza xyz 令2za，则3,1,2maa因为平面11BCC B的法向量为2,0,0BA，设平面11BCC B与平面DEF的二面角的平面角为，则2263cos222142214m BAmBAaaaa 当12a 时，2224aa取最小值为272，此时cos取最大值为3632
26、72所以2min63sin133，此时112B D 20（1）抛物线2:C yx，M方程为22(2)1xy；（2）相切，理由见解析【分析】（1）根据已知抛物线与1x 相交，可得出抛物线开口向右，设出标准方程，再利用对称性设出,P Q坐标，由OPOQ，即可求出p；由圆M与直线1x 相切，求出半径，即可得出结论；（2）先考虑12A A斜率不存在，根据对称性，即可得出结论；若121323,A A A A A A斜率存在，由123,A A A三点在抛物线上，将直线121223,A A A A A A斜率分别用纵坐标表示，再由1212,A A A A与圆M相切，得出2323,yyyy与1y的关系，最后求
27、出M点到直线23A A的距离，即可得出结论.【详解】18/22（1）依题意设抛物线200:2(0),(1,),(1,)C ypx pPyQy，20,1120,21OPOQOP OQypp ，所以抛物线C的方程为2yx，(0,2),MM与1x 相切，所以半径为1，所以M的方程为22(2)1xy；（2）设111222333(),(,),(,)A x yA xyA xy若12A A斜率不存在，则12A A方程为1x 或3x，若12A A方程为1x，根据对称性不妨设1(1,1)A，则过1A与圆M相切的另一条直线方程为1y，此时该直线与抛物线只有一个交点，即不存在3A，不合题意；若12A A方程为3x，
28、根据对称性不妨设12(3,3),(3,3),AA则过1A与圆M相切的直线13A A为33(3)3yx，又1 313313133113,033A Ayykyxxyyy，330,(0,0)xA，此时直线1323,A A A A关于x轴对称，所以直线23A A与圆M相切；若直线121323,A A A A A A斜率均存在，则1 21 323121323111,A AA AA Akkkyyyyyy，所以直线12A A方程为11121yyxxyy，整理得1212()0 xyyyy y，同理直线13A A的方程为1313()0 xyyyy y，直线23A A的方程为2323()0 xyyyy y，19/
29、2212A A与圆M相切，12212|2|11()y yyy整理得22212121(1)230yyy yy，13A A与圆M相切，同理22213131(1)230yyy yy 所以23,yy为方程222111(1)230yyy yy 的两根，2112323221123,11yyyyyyyy，M到直线23A A的距离为：21223122123213|2|2|121()1()1yy yyyyyy 22112222111|1|111(1)4yyyyy，所以直线23A A与圆M相切；综上若直线1213,A A A A与圆M相切，则直线23A A与圆M相切.21（1）20,ln2上单调递增；2,ln2上
30、单调递减；（2）1,ee.【分析】（1）求得函数的导函数，利用导函数的正负与函数的单调性的关系即可得到函数的单调性；（2）利用指数对数的运算法则，可以将曲线 yf x与直线1y 有且仅有两个交点等价转化为方程lnlnxaxa有两个不同的实数根，即曲线 yg x与直线lnaya有两个交点，利用导函数研究 g x的单调性，并结合 g x的正负，零点和极限值分析 g x的图象，进而得到ln10aae，发现这正好是 0g ag e，然后根据 g x的图象和单调性得到a的取值范围.【详解】（1）当2a 时，22222ln2222 ln2,242xxxxxxxxxxxf xfx,令 0fx 得2ln2x,
31、当20ln2x时，0fx,当2ln2x 时，0fx,20/22函数 f x在20,ln2上单调递增；2,ln2上单调递减；（2）lnln1lnlnaxaxxxaf xaxxaaxaxa,设函数 ln xg xx,则 21 ln xgxx,令 0gx，得xe,在0,e内 0gx,g x单调递增；在,e 上 0gx,g x单调递减；1maxg xg ee,又 10g，当x趋近于时，g x趋近于 0，所以曲线 yf x与直线1y 有且仅有两个交点，即曲线 yg x与直线lnaya有两个交点的充分必要条件是ln10aae,这即是 0g ag e,所以a的取值范围是1,ee.22（1）2222xy；（2
32、）P 的轨迹1C的参数方程为322cos2sinxy（为参数），C 与1C没有公共点.【分析】（1）将曲线 C 的极坐标方程化为22 2 cos，将cos,sinxy代入可得；（2）设,P x y，设22cos,2sinM，根据向量关系即可求得 P 的轨迹1C的参数方程，求出两圆圆心距，和半径之差比较可得.【详解】（1）由曲线 C 的极坐标方程2 2cos可得22 2 cos，将cos,sinxy代入可得222 2xyx，即2222xy，即曲线 C 的直角坐标方程为2222xy；（2）设,P x y，设22cos,2sinM2APAM ，1,222cos1,2sin22cos2,2sinxy，
33、21/22则122cos22sinxy，即322cos2sinxy，故 P 的轨迹1C的参数方程为322cos2sinxy（为参数）曲线 C 的圆心为2,0，半径为2，曲线1C的圆心为32,0，半径为 2，则圆心距为32 2，32 222，两圆内含，故曲线 C 与1C没有公共点.23（1）图像见解析；（2）112a【分析】（1）分段去绝对值即可画出图像；（2）根据函数图像数形结和可得需将 yf x向左平移可满足同角，求得yf xa过1,42A时a的值可求.【详解】（1）可得2,2()22,2x xf xxxx，画出图像如下：34,231()232142,2214,2xg xxxxxx，画出函数图像如下：22/22（2）()|2|f xaxa，如图，在同一个坐标系里画出 ,f xg x图像，yf xa是 yf x平移了a个单位得到，则要使()()f xag x，需将 yf x向左平移，即0a，当yf xa过1,42A时，1|2|42a，解得112a 或52（舍去），则数形结合可得需至少将 yf x向左平移112个单位，112a.【点睛】关键点睛：本题考查绝对值不等式的恒成立问题，解题的关键是根据函数图像数形结合求解.