2021年山东卷数学高考试卷(原卷+答案).pdf

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1、1/17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（新高考（新高考 I 卷）卷）（适用地区：山东、福建、广东、河北、湖北、湖南、江苏）数数 学学注意事项：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，将答案书写在答题卡上，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24Axx，2,3,4,5B，则AB（）A 2B2,3C3,

2、4D2,3,42已知2 iz，则iz z（）A62iB42iC62iD42i3已知圆锥的底面半径为2，其侧面展开图为一个半圆，则该圆锥的母线长为（）A2B2 2C4D4 24下列区间中，函数 7sin6fxx单调递增的区间是（）A0,2B,2C3,2D3,225已知1F，2F是椭圆C：22194xy的两个焦点，点M在C上，则12MFMF的最大值为（）A13B12C9D66若tan2，则sin1 sin2sincos（）A65B25C25D657若过点,a b可以作曲线exy 的两条切线，则（）AebaBeabC0ebaD0eab8有 6 个相同的球，分别标有数字 1，2，3，4，5，6，从中有

3、放回的随机取两次，每次取 1 个球，甲表示事件2/17“第一次取出的球的数字是 1”，乙表示事件“第二次取出的球的数字是 2”，丙表示事件“两次取出的球的数字之和是 8”，丁表示事件“两次取出的球的数字之和是 7”，则（）A甲与丙相互独立B甲与丁相互独立C乙与丙相互独立D丙与丁相互独立二、多选题二、多选题9 有一组样本数据1x，2x，nx，由这组数据得到新样本数据1y，2y，ny，其中iiyxc(1,2,),in c为非零常数，则（）A两组样本数据的样本平均数相同B两组样本数据的样本中位数相同C两组样本数据的样本标准差相同D两组样数据的样本极差相同10已知O为坐标原点，点1cos,sinP，2

4、cos,sinP，3cos,sinP，()1,0A，则（）A12OPOPB12APAPC312OA OPOP OP D123OA OPOP OP 11已知点P在圆225516xy上，点4,0A、0,2B，则（）A点P到直线AB的距离小于10B点P到直线AB的距离大于2C当PBA最小时，3 2PB D当PBA最大时，3 2PB 12在正三棱柱111ABCABC中，11ABAA，点P满足1BPBCBB ，其中0,1，0,1，则（）A当1时，1AB P的周长为定值B当1时，三棱锥1PABC的体积为定值C当12时，有且仅有一个点P，使得1APBPD当12时，有且仅有一个点P，使得1AB 平面1AB P

5、第第 IIII 卷（非选择题）卷（非选择题）三、填空题三、填空题13已知函数 322xxxaf x是偶函数，则a _.14已知O为坐标原点，抛物线C：22ypx(0p)的焦点为F，P为C上一点，PF与x轴垂直，Q为x轴3/17上一点，且PQOP，若6FQ，则C的准线方程为_.15函数 212lnf xxx 的最小值为_.四、双空题四、双空题16某校学生在研究民间剪纸艺术时，发现剪纸时经常会沿纸的某条对称轴把纸对折，规格为20dm 12dm的长方形纸，对折 1 次共可以得到10dm 12dm，20dm 6dm两种规格的图形，它们的面积之和21240dmS，对折 2 次共可以得到5dm 12dm，

6、10dm 6dm，20dm 3dm三种规格的图形，它们的面积之和22180dmS，以此类推，则对折 4 次共可以得到不同规格图形的种数为_；如果对折n次，那么1nkkS_2dm.五、解答题五、解答题17已知数列 na满足11a，11,2,.nnnanaan为奇数为偶数（1）记2nnba，写出1b，2b，并求数列 nb的通项公式；（2）求 na的前 20 项和.18某学校组织“一带一路”知识竞赛，有 A，B 两类问题，每位参加比赛的同学先在两类问题中选择一类并从中随机抽取一个问题回答，若回答错误则该同学比赛结束；若回答正确则从另一类问题中再随机抽取一个问题回答，无论回答正确与否，该同学比赛结束.

7、A 类问题中的每个问题回答正确得 20 分，否则得 0 分；B 类问题中的每个问题回答正确得 80 分，否则得 0 分，己知小明能正确回答 A 类问题的概率为 0.8，能正确回答 B 类问题的概率为 0.6，且能正确回答问题的概率与回答次序无关.（1）若小明先回答 A 类问题，记X为小明的累计得分，求X的分布列；（2）为使累计得分的期望最大，小明应选择先回答哪类问题？并说明理由.19 记ABC是内角A，B，C的对边分别为a，b，c.已知2bac，点D在边AC上，sinsinBDABCaC.（1）证明：BDb；（2）若2ADDC，求cosABC.20如图，在三棱锥ABCD中，平面ABD 平面BC

8、D，ABAD，O为BD的中点.4/17（1）证明：OACD；（2）若OCD是边长为 1 的等边三角形，点E在棱AD上，2DEEA，且二面角EBCD的大小为45，求三棱锥ABCD的体积.21在平面直角坐标系xOy中，已知点117,0F、21217,02FMFMF，点M的轨迹为C.（1）求C的方程；（2）设点T在直线12x 上，过T的两条直线分别交C于A、B两点和P，Q两点，且TA TBTP TQ，求直线AB的斜率与直线PQ的斜率之和.22已知函数 1 lnf xxx.（1）讨论 fx的单调性；（2）设a，b为两个不相等的正数，且lnlnbaabab，证明：112eab.5/17参考答案参考答案1

9、B【分析】利用交集的定义可求AB.【详解】由题设有2,3AB，故选：B.2C【分析】利用复数的乘法和共轭复数的定义可求得结果.【详解】因为2zi，故2zi，故2222=4+42262z ziiiiiii,故选：C.3B【分析】设圆锥的母线长为l，根据圆锥底面圆的周长等于扇形的弧长可求得l的值，即为所求.【详解】设圆锥的母线长为l，由于圆锥底面圆的周长等于扇形的弧长，则22l，解得2 2l.故选：B.4A【分析】解不等式22262kxkkZ，利用赋值法可得出结论.【详解】因为函数sinyx的单调递增区间为22,22kkkZ，对于函数 7sin6fxx，由22262kxkkZ，解得22233kxk

10、kZ，取0k，可得函数 fx的一个单调递增区间为2,33，则20,233，2,233，A 选项满足条件，B 不满足条件；取1k，可得函数 fx的一个单调递增区间为58,33，32,233 且358,233，358,2,233，CD 选项均不满足条件.故选：A.5C【分析】本题通过利用椭圆定义得到1226MFMFa，借助基本不等式212122MFMFMFMF即可得到答案【详解】由题，229,4ab，则1226MFMFa，所以2121292MFMFMFMF（当且仅当123MFMF时，等号成立）6/17故选：C6C【分析】将式子先利用二倍角公式和平方关系配方化简，然后增添分母(221sincos)，

11、进行齐次化处理，化为正切的表达式，代入tan2 即可得到结果【详解】将式子进行齐次化处理得：22sinsincos2sin cossin1 sin2sinsincossincossincos2222sinsincostantan4 22sincos1 tan1 45故选：C7D【分析】解法一：根据导数几何意义求得切线方程，再构造函数，利用导数研究函数图象，结合图形确定结果；解法二：画出曲线xye的图象，根据直观即可判定点,a b在曲线下方和x轴上方时才可以作出两条切线.【详解】在曲线xye上任取一点,tP t e，对函数xye求导得exy，所以，曲线xye在点P处的切线方程为ttyeext，即

12、1ttye xt e，由题意可知，点,a b在直线1ttye xt e上，可得11tttbaet eat e，令 1tf tat e，则 tftat e.当ta时，0ft，此时函数 f t单调递增，当ta时，0ft，此时函数 f t单调递减，所以，maxaf tf ae，由题意可知，直线yb与曲线 yf t的图象有两个交点，则 maxabf te，当1ta时，0f t，当1ta时，0f t，作出函数 f t的图象如下图所示：7/17由图可知，当0abe时，直线yb与曲线 yf t的图象有两个交点.故选：D.解法二：画出函数曲线xye的图象如图所示，根据直观即可判定点,a b在曲线下方和x轴上方

13、时才可以作出两条切线.由此可知0abe.故选：D.8B【分析】根据独立事件概率关系逐一判断【详解】11561()()()()6636366PPPP甲，乙，丙，丁，1()0()()()()()36PPPPPP甲丙甲丙，甲丁甲丁，1()()()()0()()36PPPPPP乙丙乙丙，丙丁丁丙，故选：B9CD【分析】A、C 利用两组数据的线性关系有()()E yE xc、()()D yD x，即可判断正误；根据中位数、极差的定义，结合已知线性关系可判断 B、D 的正误.【详解】A：()()()E yE xcE xc且0c，故平均数不相同，错误；B：若第一组中位数为ix，则第二组的中位数为iiyxc，

14、显然不相同，错误；C：()()()()D yD xD cD x，故方差相同，正确；D：由极差的定义知：若第一组的极差为maxminxx，则第二组的极差为8/17maxminmaxminmaxmin()()yyxcxcxx，故极差相同，正确；故选：CD10AC【分析】A、B 写出1OP，2OP、1APuuu r，2APuuu r的坐标，利用坐标公式求模，即可判断正误；C、D 根据向量的坐标，应用向量数量积的坐标表示及两角和差公式化简，即可判断正误.【详解】A：1(cos,sin)OP，2(cos,sin)OP，所以221|cossin1OP，222|(cos)(sin)1OP，故12|OPOP，

15、正确；B：1(cos1,sin)AP，2(cos1,sin)AP，所以222221|(cos1)sincos2cos1 sin2(1 cos)4sin2|sin|22AP，同理222|(cos1)sin2|sin|2AP，故12|,|APAP不一定相等，错误；C：由题意得：31 cos()0sin()cos()OA OP ，12coscossin(sin)cos()OP OP ，正确；D：由题意得：11 cos0sincosOA OP ，23coscos()(sin)sin()OP OP cos cos 2，故一般来说123OA OPOP OP 故错误；故选：AC11ACD【分析】计算出圆心到

16、直线AB的距离，可得出点P到直线AB的距离的取值范围，可判断 AB 选项的正误；分析可知，当PBA最大或最小时，PB与圆M相切，利用勾股定理可判断 CD 选项的正误.【详解】圆225516xy的圆心为5,5M，半径为4，直线AB的方程为142xy，即240 xy，圆心M到直线AB的距离为2252 541111 545512 ，所以，点P到直线AB的距离的最小值为11 5425，最大值为11 54105，A 选项正确，B 选项错误；如下图所示：9/17当PBA最大或最小时，PB与圆M相切，连接MP、BM，可知PMPB，22052534BM，4MP，由勾股定理可得223 2BPBMMP，CD 选项

17、正确.故选：ACD.12BD【分析】对于 A，由于等价向量关系，联系到一个三角形内，进而确定点的坐标；对于 B，将P点的运动轨迹考虑到一个三角形内，确定路线，进而考虑体积是否为定值；对于 C，考虑借助向量的平移将P点轨迹确定，进而考虑建立合适的直角坐标系来求解P点的个数；对于 D，考虑借助向量的平移将P点轨迹确定，进而考虑建立合适的直角坐标系来求解P点的个数【详解】易知，点P在矩形11BCC B内部（含边界）对于 A，当1时，11=BPBCBBBCCC ，即此时P线段1CC，1AB P周长不是定值，故 A 错误；对于 B，当1时，1111=BPBCBBBBBC ，故此时P点轨迹为线段11BC，

18、而11/BCBC，11/BC平面1ABC，则有P到平面1ABC的距离为定值，所以其体积为定值，故 B 正确对于 C，当12时，112BPBCBB ，取BC，11BC中点分别为Q，H，则BPBQQH ，所以P点轨迹为线段QH，不妨建系解决，建立空间直角坐标系如图，13,0,12A，0,0P,，10,02B，则13,0,12AP，10,2BP，110AP BP ，所以0或1故,H Q均满足，故 C 错误；对于 D，当12时，112BPBCBB ，取1BB，1CC中点为,M NBPBMMN ，所以P点轨迹为线段MN设010,2Py，因为30,02A，所以031,22APy ，13 1,122AB，所

19、以10/1700311104222yy，此时P与N重合，故 D 正确故选：BD131【分析】利用偶函数的定义可求参数a的值.【详解】因为 322xxxaf x，故322xxfxxa，因为 fx为偶函数，故 fxf x，时332222xxxxxaxa，整理得到12+2=0 xxa，故1a，故答案为：11432x 【分析】先用坐标表示PQ，再根据向量垂直坐标表示列方程，解得p，即得结果.【详解】抛物线C：22ypx(0p)的焦点,02pF,P 为C上一点，PF与x轴垂直，所以 P 的横坐标为2p，代入抛物线方程求得 P 的纵坐标为p,不妨设(,)2pPp,因为 Q 为x轴上一点，且PQOP，所以

20、Q 在 F 的右侧，又|6FQ，(6,0),(6,)2pQPQpuuu r因为PQOP，所以PQ OP 2602pp,0,3ppQ，所以C的准线方程为32x 故答案为：32x .151【分析】由解析式知()f x定义域为(0,)，讨论102x、112x、1x，并结合导数研究的单调性，即可求()f x最小值.【详解】由题设知：()|21|2lnf xxx定义域为(0,)，当102x时，()1 22lnf xxx，此时()f x单调递减；11/17当112x时，()21 2lnf xxx，有2()20fxx，此时()f x单调递减；当1x 时，()21 2lnf xxx，有2()20fxx，此时(

21、)f x单调递增；又()f x在各分段的界点处连续，综上有：01x时，()f x单调递减，1x 时，()f x单调递增；()(1)1f xf故答案为：1.165415 37202nn【分析】（1）按对折列举即可；（2）根据规律可得nS，再根据错位相减法得结果.【详解】（1）由对折 2 次共可以得到5dm 12dm，10dm 6dm，20dm 3dm三种规格的图形，所以对着三次的结果有：5312 5 610 3 2022，；，共 4 种不同规格（单位2dm)；故对折 4 次可得到如下规格：5124，562，5 3，3102，3204，共 5 种不同规格；（2）由于每次对着后的图形的面积都减小为原

22、来的一半，故各次对着后的图形，不论规格如何，其面积成公比为12的等比数列，首项为 1202 dm,第 n 次对折后的图形面积为111202n，对于第 n 此对折后的图形的规格形状种数，根据（1）的过程和结论，猜想为1n种（证明从略），故得猜想1120(1)2nnnS，设012111201120 2120 3120 42222nknknSSL，则1211120 2120 3120120(1)22222nnnnS，两式作差得：2112011111240 12022222nnnS1160 1120122401212nnn112011203120360360222nnnnn，因此，4240315372

23、072022nnnnS.故答案为：5；41537202nn.12/1717（1）122,5bb；（2）300.【分析】（1）根据题设中的递推关系可得13nnbb，从而可求 nb的通项.（2）根据题设中的递推关系可得 na的前20项和为20S可化为2012910210Sbbbb，利用（1）的结果可求20S.【详解】（1）由题设可得121243212,12 15baabaaa 又22211kkaa，2122kkaa，*()kN故2223kkaa，即13nnbb，即13nnbb所以 nb为等差数列，故21331nbnn.（2）设 na的前20项和为20S，则2012320Saaaa，因为123419

24、201,1,1aaaaaa，所以20241820210Saaaa129109 10210210 23103002bbbb.18（1）见解析；（2）B类【分析】（1）通过题意分析出小明累计得分X的所有可能取值，逐一求概率列分布列即可（2）与（1）类似，找出先回答B类问题的数学期望，比较两个期望的大小即可【详解】（1）由题可知，X的所有可能取值为0，20，10001 0.80.2P X ；200.8 1 0.60.32P X；1000.8 0.60.48P X 所以X的分布列为X020100P0.20.320.48（2）由（1）知，0 0.220 0.32 100 0.4854.4E X 若小明先

25、回答B问题，记Y为小明的累计得分，则Y的所有可能取值为0，80，10001 0.60.4P Y ；800.6 1 0.80.12P Y；1000.8 0.60.48P X 13/17所以 0 0.480 0.12 100 0.4857.6E Y 因为54.457.6，所以小明应选择先回答B类问题19（1）证明见解析；（2）7cos12ABC.【分析】（1）根据正弦定理的边角关系有acBDb，结合已知即可证结论.（2）由题设2,33bbBDb ADDC，应用余弦定理求cosADB、cosCDB，又ADBCDB，可得42221123bbaa，结合已知及余弦定理即可求cosABC.【详解】（1）由题

26、设，sinsinaCBDABC，由正弦定理知：sinsincbCABC，即sinsinCcABCb，acBDb，又2bac，BDb，得证.（2）由题意知：2,33bbBDb ADDC，22222241399cos24233bbbccADBbbb，同理2222221099cos2233bbbaaCDBbbb，ADBCDB，2222221310994233bbcabb，整理得2221123bac，又2bac，42221123bbaa，整理得422461130aa bb，解得2213ab或2232ab，由余弦定理知：222224cos232acbaABCacb，当2213ab时，7cos16ABC不

27、合题意；当2232ab时，7cos12ABC；14/17综上，7cos12ABC.20(1)详见解析(2)36【分析】（1）根据面面垂直性质定理得 AO平面 BCD，即可证得结果；（2）先作出二面角平面角，再求得高，最后根据体积公式得结果.【详解】（1）因为 AB=AD,O 为 BD 中点，所以 AOBD因为平面 ABD平面 BCD=BD,平面 ABD平面 BCD，AO 平面 ABD，因此 AO平面 BCD，因为CD平面 BCD，所以 AOCD(2)作 EFBD 于 F,作 FMBC 于 M,连 FM因为 AO平面 BCD，所以 AOBD,AOCD所以 EFBD,EFCD,BDCDD,因此 E

28、F平面 BCD，即 EFBC因为 FMBC，FMEFFI,所以 BC平面 EFM，即 BCME则EMF为二面角 E-BC-D 的平面角,4EMF因为BOOD,OCD为正三角形,所以BCD为直角三角形因为2DEEA,1112(1)2233FMBF从而 EF=FM=213AOAO Q平面 BCD,所以11131133326BCDVAO S 21（1）221116yxx；（2）0.【分析】（1）利用双曲线的定义可知轨迹C是以点1F、2F为左、右焦点双曲线的右支，求出a、b的值，即可得出轨迹C的方程；（2）设点1,2Tt，设直线AB的方程为112ytkx，设点11,A x y、22,B x y，联立直

29、线AB与曲线C的方程，列出韦达定理，求出TA TB的表达式，设直线PQ的斜率为2k，同理可得出TP TQ的表达式，由TA TBTP TQ化简可得12kk的值.15/17【详解】因为121222 17MFMFFF，所以，轨迹C是以点1F、2F为左、右焦点的双曲线的右支，设轨迹C的方程为222210,0 xyabab，则22a，可得1a，2174ba，所以，轨迹C的方程为221116yxx；（2）设点1,2Tt，若过点T的直线的斜率不存在，此时该直线与曲线C无公共点，不妨直线AB的方程为112ytkx，即1112yk xtk，联立1122121616yk xtkxy，消去y并整理可得2221111

30、11621602kxktkxtk，设点11,A x y、22,B x y，则112x 且212x.由韦达定理可得2111221216kk txxk，211221116216tkx xk，所以，22122121121122112 111111222416tkxxTA TBkxxkx xk，设直线PQ的斜率为2k，同理可得2222212 116tkTP TQk，因为TA TBTP TQ，即222212221212 112 11616tktkkk，整理可得2212kk，即12120kkkk，显然120kk，故120kk.因此，直线AB与直线PQ的斜率之和为0.22（1）fx的递增区间为0,1，递减区

31、间为1,+；（2）证明见解析.【分析】（1）求出函数的导数，判断其符号可得函数的单调区间；（2）设1211,xxab，原不等式等价于122xxe，前者可构建新函数，利用极值点偏移可证，后者可设21xtx，从而把12xxe转化为1 ln1ln0tttt在1,上的恒成立问题，利用导数可证明该结论成立.【详解】（1）函数的定义域为0,，16/17又 1 ln1lnfxxx ，当0,1x时，0fx，当1,+x时，0fx，故 fx的递增区间为0,1，递减区间为1,+.（2）因为lnlnbaabab，故ln1ln+1baab，即ln1ln+1abab，故11ffab，设1211,xxab，由（1）可知不妨

32、设1201,1xx.因为0,1x时，1 ln0f xxx，,xe时，1 ln0f xxx，故21xe.先证：122xx，若22x，122xx必成立.若22x，要证：122xx，即证122xx，而2021x，故即证122f xfx，即证：222f xfx，其中212x.设 2,12g xf xfxx，则 2lnln 2gxfxfxxx ln2xx，因为12x，故021xx，故ln20 xx，所以 0gx，故 g x在1,2为增函数，所以 10g xg，故 2f xfx，即222f xfx成立，所以122xx成立，综上，122xx成立.设21xtx，则1t，结合ln1ln+1abab，1211,x

33、xab可得：11221 ln1 lnxxxx，即：111 ln1 lnlnxttx，故11lnln1tttxt，要证：12xxe，即证11txe，即证1ln1ln1tx，即证：1lnln111ttttt，即证：1 ln1ln0tttt，17/17令 1 ln1ln,1S ttttt t，则 112ln11 lnln 111tS tttttt，先证明一个不等式：ln1xx.设 ln1u xxx，则 1111xuxxx，当10 x 时，0ux；当0 x 时，0ux，故 u x在1,0上为增函数，在0,+上为减函数，故 max00u xu，故ln1xx成立由上述不等式可得当1t 时，112ln 11ttt，故 0S t恒成立，故 S t在1,上为减函数，故 10S tS，故1 ln1ln0tttt成立，即12xxe成立.综上所述，112eab.