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2021-2022学年高中数学 第5章 三角函数测评巩固练习新人教A版必修第一册

2021-2022学年高中数学 第5章 三角函数测评巩固练习新人教A版必修第一册

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第五章测评
(时间:120分钟　满分:150分)
一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,共60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.若角α的终边上有一点P(a,a)(a≠0),则sin α的值是(　　)
A.22 B.-22 C.1 D.22或-22
解析:因为r=|OP|=a2+a2=2|a|,
所以sinα=ar=22,a>0,-22,a<0.
所以sinα的值是22或-22.
答案:D
2.若一工件是扇形,其圆心角的弧度数为2,且该扇形弧所对的弦长也是2,则这个工件的面积为(　　)
A.1sin21 B.2sin22 C.1cos21 D.2cos22
解析:由题意得扇形的半径为1sin1,
故该扇形的面积为12×2×1sin21=1sin21.
答案:A
3.要得到函数y=cos2x+π3的图象,只需将函数y=cos 2x的图象(　　)
A.向左平移π3个单位长度 B.向左平移π6个单位长度
C.向右平移π6个单位长度 D.向右平移π3个单位长度
解析:∵y=cos2x+π3=cos2x+π6,
∴要得到函数y=cos2x+π3的图象,只需将函数y=cos2x的图象向左平移π6个单位长度.
答案:B
4.已知角α的终边上有一点P(1,3),则sin(π-α)-sinπ2+α2cos(α-2π)的值为(　　)
A.1 B.-45 C.-1 D.-4
解析:根据任意角的三角函数定义,
可得tanα=3.
所以sin(π-α)-sinπ2+α2cos(α-2π)=sinα-cosα2cosα
=12tanα-12=32-12=1.故选A.
答案:A
5.已知α为第二象限角,sin α=35,则sinα-π6的值等于(　　)
A.4+3310 B.4-3310 C.33-410 D.-4-3310
解析:∵sinα=35,α是第二象限角,∴cosα=-45.
∴sinα-π6=sinαcosπ6-cosαsinπ6
=35×32+45×12=33+410.故选A.
答案:A
6.函数f(x)=3cos x-3sin x的图象的一条对称轴方程是(　　)
A.x=5π6 B.x=2π3 C.x=π3 D.x=-π3
解析:∵f(x)=3cosx-3sinx
=2332cosx-12sinx=23cosx+π6,
∴函数f(x)图象的对称轴方程为x+π6=kπ,k∈Z,
即x=kπ-π6,k∈Z.
∴当k=1时,x=5π6是其中的一条对称轴方程,故选A.
答案:A
7.设sinπ4+θ=13,则sin 2θ等于(　　)
A.-19 B.-79 C.19 D.79
解析:因为sinπ4+θ=13,所以22(sinθ+cosθ)=13.
所以两边平方,可得12(1+sin2θ)=19.
解得sin2θ=-79.
答案:B
8.函数y=12sin 2x+sin2x(x∈R)的值域是(　　)
A.-12,32 B.-32,12
C.-22+12,22+12 D.-22-12,22-12
解析:y=12sin2x+1-cos2x2=2222sin2x-22cos2x+12=22sin2x-π4+12.
∵x∈R,∴2x-π4∈R,∴sin2x-π4∈[-1,1],
∴函数y的值域是-22+12,22+12.
答案:C
9.如图,已知函数y=3·tan2x+π6的部分图象与坐标轴分别交于点D,E,F,则△DEF的面积等于(　　)

A.π4 B.π2 C.π D.2π
解析:在y=3tan2x+π6中,
令x=0,得y=3tanπ6=1,故OD=1.
又函数y=3tan2x+π6的最小正周期为T=π2,所以EF=π2.
所以S△DEF=12·EF·OD=12×π2×1=π4.
答案:A
10.若函数f(x)=sin ωx+3cos ωx(ω>0)的图象与函数y=g(x)的图象关于点π3,0对称,且g(x)=fx-π3,则ω的最小值等于(　　)
A.1 B.2 C.3 D.4
解析:由题意得f(x)=2sinωx+π3.
∵函数f(x)的图象与函数y=g(x)的图象关于点π3,0对称,
∴g(x)=-f2π3-x.又g(x)=fx-π3,
∴-f2π3-x=fx-π3,
即-2sin2ωπ3-ωx+π3=2sinωx-ωπ3+π3.
∴sin-2ωπ3+ωx-π3=sinωx-ωπ3+π3.
结合-2ωπ3+ωx-π3与ωx-ωπ3+π3的特征可得ωx-ωπ3+π3--2ωπ3+ωx-π3=2kπ,k∈Z.
∴ω+2=6k,k∈Z.
又ω>0,∴当k=1时,ω取得最小值4,故选D.
答案:D
11.在北京召开的国际数学家大会会标是以我国古代数学家赵爽的弦图为基础设计.弦图是由四个全等的直角三角形与一个小正方形拼成的一个大正方形(如图).如果小正方形的边长为2,大正方形的边长为10,直角三角形中较小的锐角为θ,那么sinθ+π2-cosθ+π3=(　　)

A.4+3310 B.4-3310 C.-4+3310 D.-4-3310
解析:设直角三角形中较小的直角边长为a,
则a2+(a+2)2=102.∴a=6.
∴sinθ=610=35,cosθ=810=45.
∴sinθ+π2-cosθ+π3
=cosθ-12cosθ+32sinθ
=12cosθ+32sinθ
=12×45+32×35=4+3310,选A.
答案:A
12.已知α,β∈0,π4,tanα21-tan2α2=14,且3sin β=sin(2α+β),则α+β的值为(　　)
A.π6 B.π4 C.π3 D.5π12
解析:由题意得tanα=tan2×α2=2tanα21-tan2α2=12.
∵α∈0,π4,∴cosα=25,sinα=15.
∵3sinβ=sin(2α+β),
∴3sin[(α+β)-α]=sin[(α+β)+α],
即3sin(α+β)cosα-3cos(α+β)sinα=sin(α+β)cosα+cos(α+β)sinα,
即sin(α+β)cosα=2cos(α+β)sinα.
∴2sin(α+β)5=2cos(α+β)5.∴tan(α+β)=1,
又0<α+β<π2,∴α+β=π4.
答案:B
二、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分.把答案写在题中的横线上)
13.已知cosπ6-α=23,则sinα-2π3=　　　　　. 
解析:∵sinπ3+α=sinπ2-π6-α=cosπ6-α=23,
∴sinα-2π3=sinπ3+α-π=-sinπ3+α=-23.
答案:-23
14.设角α为钝角,且3sin 2α=cos α,则sin α=　　　　　. 
解析:因为α为钝角,所以sinα>0,cosα<0.
又因为3sin2α=cosα,可得6sinαcosα=cosα,
所以sinα=16.
答案:16
15.若方程3sin x+cos x=a在区间[0,2π]上恰有两个不同的实数解,则a的取值范围为　　　　　　　　　. 
解析:由题意可知a=232sinx+12cosx=2sinx+π6.
∵x∈[0,2π],∴x+π6∈π6,13π6.
令t=x+π6,可画出y=2sint,t∈π6,13π6上的图象(图象略).
∴由3sinx+cosx=a有两个不同的实数解,
再结合y=2sint,t∈π6,13π6上的图象(图象略),可知a∈(-2,1)∪(1,2).
答案:(-2,1)∪(1,2)
16.下表给出的是某港口在某季节每天几个时刻的水深:
时刻
0:00
3:00
6:00
9:00
12:00
15:00
18:00
21:00
24:00
水深/m
5.0
7.0
5.0
3.0
5.0
7.0
5.0
3.0
5.0

若该港口的水深y(单位:m)和时刻t(0≤t≤24,单位:h)的关系可用函数y=Asin(ωt)+h(其中A>0,ω>0,h>0)来近似描述,则该港口在11:00的水深为　　　　　m. 
解析:由题意得函数y=Asin(ωt)+h(其中A>0,ω>0,h>0)的周期为T=12,且h+A=7,h-A=3,解得A=2,h=5,且ω=2π12=π6,故y=2sinπ6t+5.
因此该港口在11:00的水深为y=2sin116π+5=4(m).
答案:4
三、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.(本小题满分10分)已知点P(1,t)在角θ的终边上,且sin θ=-63.
(1)求t和cos θ的值;
(2)求sinθ+sinθ-π22cosπ2+θ-cosθ+3sin(π-θ)cos(π+θ)的值.
解:(1)因为r=|OP|=t2+1,
所以sinθ=tt2+1=-63,解得t=-2.
所以θ为第四象限角.所以cosθ=1-sin2θ=33.
(2)sinθ+sinθ-π22cosπ2+θ-cosθ+3sin(π-θ)cos(π+θ)=sinθ-cosθ-2sinθ-cosθ+3sinθ(-cosθ)=-1.
18.(本小题满分12分)已知函数f(x)=sin2x-π3+cos2x-π6+2cos2x-1.
(1)求函数f(x)的最小正周期;
(2)若α∈π4,π2,且f(α)=325,求cos 2α.
解:(1)∵f(x)=12sin2x-32cos2x+32cos2x+12sin2x+cos2x=sin2x+cos2x=2sin2x+π4,
∴函数f(x)的最小正周期为T=2π2=π.
(2)∵f(α)=325,∴2sin2α+π4=325.
∴sin2α+π4=35.
∵α∈π4,π2,∴3π4≤2α+π4≤5π4.
∴cos2α+π4=-45.
∴cos2α=cos2α+π4-π4=cos2α+π4cosπ4+sin2α+π4sinπ4=-45×22+35×22=-210.
19.(本小题满分12分)已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)+B(A>0,ω>0)的一系列对应值如下表:
x
-π6
π3
5π6
4π3
11π6
7π3
17π6
y
-1
1
3
1
-1
1
3

(1)根据表格提供的数据求函数f(x)的解析式;
(2)根据(1)的结果,若函数y=f(kx)(k>0)的周期为2π3,当x∈0,π3时,方程f(kx)=m恰有两个不同的解,求实数m的取值范围.
解:(1)设f(x)的最小正周期为T,
则T=11π6--π6=2π.由T=2πω,得ω=1.
又B+A=3,B-A=-1,解得A=2,B=1.
令ω·5π6+φ=π2+2kπ(k∈Z),
即5π6+φ=π2+2kπ(k∈Z).
解得φ=-π3+2kπ(k∈Z).
故f(x)=2sinx-π3+1.
(2)∵函数y=f(kx)=2sinkx-π3+1的周期为2π3,又k>0,∴k=3.令t=3x-π3.
∵x∈0,π3,∴t∈-π3,2π3.

如图,sint=s在区间-π3,2π3上有两个不同的解,则s∈32,1.
∴方程f(kx)=m在x∈0,π3时恰好有两个不同的解,则m∈3+1,3,即实数m的取值范围是3+1,3.
20.(本小题满分12分)在函数f(x)=Asin(ωx+φ),x∈R其中A>0,ω>0,0<φ<π2的图象与x轴的交点中,相邻两个交点之间的距离为π2,且图象上的一个最低点为M2π3,-2.
(1)求f(x)的解析式;
(2)当x∈π12,π2时,求f(x)的值域.
解:(1)由最低点为M2π3,-2,得A=2.
由x轴上相邻两个交点之间的距离为π2,
得T2=π2,即T=π.故ω=2πT=2ππ=2.
由点M2π3,-2在图象上,得2sin2×2π3+φ=-2,
即sin4π3+φ=-1,故4π3+φ=2kπ-π2(k∈Z),
解得φ=2kπ-11π6(k∈Z).又φ∈0,π2,
所以φ=π6.所以f(x)=2sin2x+π6.
(2)由x∈π12,π2,得2x+π6∈π3,7π6.
当2x+π6=π2,即x=π6时,f(x)取得最大值2;
当2x+π6=7π6,即x=π2时,f(x)取得最小值-1,
故当x∈π12,π2时,f(x)的值域为[-1,2].
21.(本小题满分12分)已知函数f(x)=3sin xcos x+cos2x-12.
(1)求函数f(x)的最小正周期及单调递增区间;
(2)将函数f(x)图象上各点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),得到函数g(x)的图象.若关于x的方程g(x)-k=0在区间0,π2上有实数解,求实数k的取值范围.
解:(1)∵f(x)=3sinxcosx+cos2x-12=32sin2x+12cos2x=sin2x+π6,
∴函数f(x)的最小正周期为T=2π2=π.
由-π2+2kπ≤2x+π6≤π2+2kπ,k∈Z,
得-π3+kπ≤x≤π6+kπ,k∈Z.
故函数f(x)的单调递增区间为　　-π3+kπ,π6+kπ　　(k∈Z).
(2)将所得图象所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),得到g(x)=sinx+π6的图象.
∵0≤x≤π2.∴π6≤x+π6≤2π3.
∴12≤sinx+π6≤1.∴12≤g(x)≤1.
∴关于x的方程g(x)-k=0在区间0,π2上有实数解,即g(x)的图象与直线y=k有交点.
∴12≤k≤1.∴k的取值范围为12,1.
22.(本小题满分12分)如图,某公园摩天轮的半径为40 m,圆心距地面的高度为50 m,摩天轮做匀速转动,每3 min转一圈,摩天轮上的点P的起始位置在最低点处.

(1)已知在时刻t(单位:min)时点P距离地面的高度f(t)=Asin(ωt+φ)+h(其中A>0,ω>0,|φ|<π),求2 019 min时点P距离地面的高度;
(2)当点P距离地面(50+203)m以上时,可以看到公园的全貌,求转一圈中有多少时间可以看到公园的全貌?
解:(1)依题意,A=40,h=50,T=3,
则ω=2π3.由f(0)=10,|φ|<π,可知φ=-π2.
故在时刻t时点P距离地面的高度
f(t)=40sin2π3t-π2+50(t≥0).
因此f(2019)=40sin2π3×2019-π2+50=10,
即2019min时点P距离地面的高度为10m.
(2)由(1)知f(t)=40sin2π3t-π2+50=50-40cos2π3t,其中t≥0.
依题意,令f(t)>50+203,
即-40cos2π3t>203,即cos2π3t<-32,
解得2kπ+5π6<2π3t<2kπ+7π6,k∈N,
即3k+54<t<3k+74,k∈N.
由3k+74-3k+54=0.5,
可知转一圈中有0.5min时间可以看到公园全貌.