• 点、直线、平面之间的位置关系
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题型: 单选题
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单选题

长方体AC1中,AB=BC=1,AA1=2,过顶点D1在空间作直线l,使l与直线AC和BC1所成的角都等于,这样的直线最多可作(  )条.

A1

B2

C3

D4

正确答案

D

解析

解:连接A1C1、A1B,

∵长方体AC1中,A1A∥C1C且A1A=C1C

∴四边形AA1C1C是平行四边形,得A1C1∥AC

∴∠A1C1B(或其补角)就是直线AC和BC1所成的角

△A1C1B中,A1C1=AC==,同理可得A1B=BC1==

∴cos∠A1C1B==

由此可得直线AC和BC1所成的角为arccos=arccos

设△A1C1B确定的平面为α,直线A1C1是直线m,直线BC1是直线n,

得m、n所成的锐角为arccos,是大于的角

经过m、n的交点O作直线l,当l在α内的射影在m、n所成角的平分线上时,l与m、n所成的角相等.

∵m、n所成的锐角为arccos

∴当l在α内的射影在m、n所成钝角的角平分线上时,l与m、n所成角的范围为(-arccos],所成角的最小值大于-arccos

并且无限接近-arccos,而-arccos

所以此种情况有两个位置满足l与m、n所成角等于

当l在α内的射影在m、n所成锐角的角平分线上时,l与m、n所成角的范围为(arccos],

因为arccos,所以直线l也有两个位置满足与m、n所成角都等于

综上所述,经过m、n的交点O,有4条直线l满足与m、n所成角等于

再将直线l平移至经过点D1,可得经过顶点D1在空间作直线l,

使l与直线AC和BC1所成的角都等于,这样的直线最多可作4条

故选D

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题型:简答题
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简答题

已知直线a∥平面α,过a与α相交的平面有几个?它们的交线之间有什么关系?这些交线与α平行吗?

正确答案

解:直线a∥平面α,过a与α相交的平面有无数个,且直线a∥交线,

∴它们的交线之间互相平行,这些交线在α内.

解析

解:直线a∥平面α,过a与α相交的平面有无数个,且直线a∥交线,

∴它们的交线之间互相平行,这些交线在α内.

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题型: 单选题
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单选题

已知:α,β是不同的平面,l,m,n是不同的直线,则下列说法正确的是(  )

A⇒α⊥β

B⇒l⊥α

C⇌l⊥α

D⇒α∥β

正确答案

A

解析

解:对于A,因为过m的平面与β交于直线n,则m∥n,又l∥m,则l∥n,又l⊥α,所以n⊥α,n⊂β,所以α⊥β;故A正确;

对于B,l⊥m,m⊂α,直线l有可能在α内,所以B错误;

对于C,如果直线m,n平行,直线l可能在α内;故C 错误;

对于D,如果直线m,n平行,平面α,β可能相交;故D错误;

故选A.

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题型: 单选题
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单选题

若l、m、n是互不相同的空间直线,α,β是不重合的平面,则下列选项中正确的是(  )

A若α∥β,l⊊α,n⊊β,则l∥n

B若α⊥β,l⊊α,则l⊥β

C若l⊥α,l∥β,则α⊥β

D若l⊥n,m⊥n,则l∥m

正确答案

C

解析

解:对于A,α∥β与直线l、n的位置关系无关,所以直线l、n的位置关系不确定,A错误;

对于B,由α⊥β,l⊊α,得出l⊥β或l∥β或l⊂β,所以B错误;

对于C,由l⊥α,l∥β,过l作平面γ∩β=a,

所以l∥a,所以a⊥α,从而β⊥α,C正确;

对于D,m⊥n,l⊥n,直线m、l的位置关系是平行或相交或异面,所以D错误.

故选:C.

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题型: 单选题
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单选题

直线与平面的位置关系有(  )种.

A1

B2

C3

D4

正确答案

C

解析

解:直线与平面的位置关系有3种,线在面内、线与面相交、线与面平行.

故选C

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题型: 单选题
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单选题

设m,n是两条不同的直线,α,β是两个不同的平面,则下列命题中的假命题是(  )

A若m⊥n,m⊥α,n⊄α,则n∥α

B若m⊥β,α⊥β,则m∥α或m⊂α

C若m∥α,α⊥β,则m⊥β

D若m⊥n,m⊥α,n⊥β,则α⊥β

正确答案

C

解析

解:若m⊥n,m⊥α,则n与α的关系为,n在α内或n与α平行

又∵n⊄α,∴n∥α,故A为真命题

若m⊥β,α⊥β,则m∥α或m⊂α,故B为真命题

若m∥α,α⊥β,则m与β可能平行也可能相交,故C为假命题

若m⊥n,m⊥α,则n⊄α或n∥α,又由n⊥β,则α⊥β,故D为真命题

故选C

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题型: 单选题
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单选题

下列命题正确的是(  )

A若两条直线和同一个平面平行,则这两条直线平行

B若一个平面内有三个点到另一个平面的距离相等,则这两个平面平行

C若两个平面都垂直于第三个平面,则这两个平面平行

D若一条直线和两个相交平面都平行,则此直线与这两个平面的交线平行

正确答案

D

解析

解:A.若两条直线和同一个平面平行,则这两条直线可能平行、相交或为异面直线,故不正确;

B.若一个平面内有三个点到另一个平面的距离相等,而这3个点在同一条直线上,则这两个平面可能平行或相交,故不正确;

C.若两个平面都垂直于第三个平面,则这两个平面可能平行或相交,例如:天花板与两个相交平面的位置关系;

D.若一条直线和两个相交平面都平行,则此直线与这两个平面的交线平行正确.证明如下:

已知:α∩β=l,a∥α,a∥β.

求证:a∥l.

证明:过直线分别作平面γ,π满足:γ∩β=b,γ∩π=c.

∵a∥β,∴a∥b.

又∵a∥α,b⊄α,

∴b∥α,

又b⊂β,β∩α=l,

∴b∥l,

∴a∥l.

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题型: 单选题
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单选题

在空间中,下列命题正确的是(  )

A平行于同一平面的两条直线平行

B垂直于同一平面的两条直线平行

C平行于同一直线的两个平面平行

D垂直于同一平面的两个平面平行

正确答案

B

解析

解:对于A,平行于同一平面的两条直线的位置关系可能是相交、平行、或异面,故A不正确;

对于B,根据线面垂直的性质定理,可得垂直于同一平面的两条直线平行,故B正确;

对于C,平行于同一直线的两个平面的位置关系可能是平行或相交,故C不正确;

对于D,垂直于同一平面的两个平面的位置关系也可能是相交,

例如长方体过同一顶点的三个面,其中两个平面同时垂直于第三个平面,故D不正确.

故选B

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题型:填空题
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填空题

(文科)如图,在直角梯形ABCD中,BC⊥DC,AE⊥DC,M、N分别是AD、BE的中点,将△ADE沿AE折起(D不在平面ABC内).下列说法正确的是______

①不论D折至何位置都有MN∥平面DEC;

②不论D折至何位置都有MN⊥AE;

③不论D折至何位置都有MN∥AB;

④在折起过程中,一定存在某个位置,使EC⊥AD;

⑤在折起过程中,一定存在某个位置,使MN∥BD.

正确答案

①②④

解析

解:由已知,在未折叠的原梯形中,AB∥DE,BE∥AD.

∴四边形ABED为平行四边形,∴DA=EB.

折叠后得出图形如下:

①过M,N分别作AE,BC的平行线,交ED,EC于F,H.连接FH

∵AM=BN,∴EN=DM,等量代换后得出HN=FM,

又CB∥EA,∴HN∥FM,

∴四边形MNHF是平行四边形.

∴MN∥FH

∵MN⊄面CED,HF⊂面CED.∴MN∥平面DEC.  ①正确

②由已知,AE⊥ED,AE⊥EC,∴AE⊥面CED,HF⊂面CED,

∴AE⊥HF,∴MN⊥AE;②正确

③MN与AB 异面.假若MN∥AB,则MN与AB确定平面MNAB,

从而BE⊂平面MNAB,AD⊂平面MNAB.与BE和AD是异面直线矛盾.③错误.

④当CE⊥ED时,EC⊥AD.∵CE⊥EA,EA∩ED=E,∴CE⊥面AED,AD⊂面AED.得出EC⊥AD.④正确.

⑤由①知,在折起过程中,不存在某个位置,使MN∥BD.⑤错误.

故答案为:①②④.

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题型:简答题
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简答题

如图1,在Rt△ABC中,∠C=90°,BC=3,AC=6,D,E,F分别是AC,AB CB上的点,且DE∥BC,DE=2,CF=1,将△ADE沿DE折起到△A1DE的位置,使AC⊥CD,如图2.

(1)求证:A1C⊥平面BCDE;

(2)若M是A1E的中点,求CM与平面A1BE所成角的正弦值;

(3)试问线段A1C上是否存在点P,使平面FDP∥平面A1BE?请你说明理由.

正确答案

(1)证明:∵CD⊥DE,A1D⊥DE,CD∩A1D=D,

∴DE⊥平面A1CD.

又∵A1C⊂平面A1CD,∴A1C⊥DE.

又A1C⊥CD,CD∩DE=D,

∴A1C⊥平面BCDE;

(2)解:建立如图所示的坐标系,AC=2

则D(-2,0,0),A1(0,0,2),E(-2,2,0),

=(0,3,-2),=(-2,2,-2),

设平面A1BE的法向量为=(x,y,z),则

∴取=(-1,2,

∵M(-1,1,),

=(-1,1,),

设CM与平面A1BE所成角为θ,则

sinθ=|cos<>|==

∴CM与平面A1BE所成角的正弦值为

(3)解:连接DF,则

∵DE∥FB,DE=FB,

∴四边形FBED为平行四边形,

∴DF∥EB,

∵EB⊂平面A1BE,DF⊄平面A1BE,

∴DF∥平面A1BE,

过F作FP∥A1B交A1C于P,同理FP∥平面A1BE,

∵FP∩DF=F,

∴平面FDP∥平面A1BE,

∴线段A1C上存在点P,使平面FDP∥平面A1BE.

解析

(1)证明:∵CD⊥DE,A1D⊥DE,CD∩A1D=D,

∴DE⊥平面A1CD.

又∵A1C⊂平面A1CD,∴A1C⊥DE.

又A1C⊥CD,CD∩DE=D,

∴A1C⊥平面BCDE;

(2)解:建立如图所示的坐标系,AC=2

则D(-2,0,0),A1(0,0,2),E(-2,2,0),

=(0,3,-2),=(-2,2,-2),

设平面A1BE的法向量为=(x,y,z),则

∴取=(-1,2,

∵M(-1,1,),

=(-1,1,),

设CM与平面A1BE所成角为θ,则

sinθ=|cos<>|==

∴CM与平面A1BE所成角的正弦值为

(3)解:连接DF,则

∵DE∥FB,DE=FB,

∴四边形FBED为平行四边形,

∴DF∥EB,

∵EB⊂平面A1BE,DF⊄平面A1BE,

∴DF∥平面A1BE,

过F作FP∥A1B交A1C于P,同理FP∥平面A1BE,

∵FP∩DF=F,

∴平面FDP∥平面A1BE,

∴线段A1C上存在点P,使平面FDP∥平面A1BE.

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题型:填空题
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填空题

下列命题:

①如果一条直线平行于平面内的一条直线,那么这条直线与这个平面平行;

②垂直于同一条直线的两个平面互相平行;

③如果一条直线与平面内无数条直线都垂直,那么这条直线与这个平面垂直;

④如果一个平面内有一条直线与另一个平面垂直,那么这两个平面互相垂直.

其中正确的命题的序号为______

正确答案

②④

解析

解:①如果平面外一条直线平行于平面内的一条直线,那么这条直线与这个平面平行,故不正确;

②垂直于同一条直线的两个平面互相平行,根据面面平行的判定定理可知正确;

③平面内无数条直线均为平行线时,不能得出直线与这个平面垂直,故不正确;

④如果一个平面内有一条直线与另一个平面垂直,那么这两个平面互相垂直,利用平面与平面垂直度判定定理可知正确.

故答案为:②④.

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题型: 单选题
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单选题

给出下列几个说法:①过一点有且只有一条直线与已知直线平行;②过一点有且只有一条直线与已知直线垂直;③过平面外一点有且只有一条直线与该平面平行;④过平面外一点有且只有一个平面与该平面平行.其中正确说法的个数为(  )

A0

B1

C2

D3

正确答案

C

解析

解:根据空间点、线、面间的位置关系,过一点有且只有一条直线与已知直线平行,故①正确.

过直线上一点有有无数条直线和已知直线垂直,故②不正确.

过平面外一点有无数条直线和已知平面平行,故③不正确. 

过平面外一点有且只有一个平面与该平面平行,故④正确.

故选:C.

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题型: 单选题
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单选题

在正方体ABCD-A′B′C′D′中与AD′成60°角的面对角线的条数是(  )

A4

B6

C8

D10

正确答案

C

解析

解:如图AC、CD′与AD1成60°角

这样的直线有4条,

另外,这样的A′B、A′C′与AD1成60°

直线也有4条,共8条.

故选C.

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题型:简答题
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简答题

如图,已知四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是直角梯形,AB∥DC,∠ABC=45°,DC=1,AB=2,PA⊥平面ABCD,PA=1.

(1)求证:AB∥平面PCD

(2)求证:BC⊥平面PAC.

正确答案

证明:(1)证明:∵AB∥DC,且AB⊄平面PCD

∴AB∥平面PCD.

(2)证明:在直角梯形ABCD中,过C作CE⊥AB于点E,则四边形ADCE为矩形,

∴AE=DC=1,又AB=2,∴BE=1,在Rt△BEC中,∠ABC=45°,

∴CE=BE=1,

∴AD=CE=1,

,AC2+BC2=AB2

∴BC⊥AC

又∵PA⊥平面ABCD∴PA⊥BC(7分)PA∩AC=A

∴BC⊥平面PAC

解析

证明:(1)证明:∵AB∥DC,且AB⊄平面PCD

∴AB∥平面PCD.

(2)证明:在直角梯形ABCD中,过C作CE⊥AB于点E,则四边形ADCE为矩形,

∴AE=DC=1,又AB=2,∴BE=1,在Rt△BEC中,∠ABC=45°,

∴CE=BE=1,

∴AD=CE=1,

,AC2+BC2=AB2

∴BC⊥AC

又∵PA⊥平面ABCD∴PA⊥BC(7分)PA∩AC=A

∴BC⊥平面PAC

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题型: 单选题
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单选题

若设m,n是两条不同的直线,α,β,γ是三个不同的平面,下列四个命题中假命题的是(  )

A若m⊥α,n∥α则m⊥n

B若m∥n,m⊥α则n⊥α

C若l∥α,α⊥β则l⊥β

D若α∥β,β∥γ,m⊥α,则m⊥γ

正确答案

C

解析

解:对A,设m∩α=O,过O与直线n的平面β,α∩β=a,∵n∥α,∴a∥n,又m⊥α,∴m⊥a,∴m⊥n,故A是真命题;

对B,根据平行线中的一条垂直于一个平面,则另一条也垂直于这个平面,故B是真命题;

对C,若l∥α,α⊥β,直线l与平面β的位置关系不确定,故C为假命题;

对D,∵α∥β,m⊥α,∴m⊥β,β∥γ,∴m⊥γ,故D是真命题;

故选C.

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