• 点、直线、平面之间的位置关系
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题型:简答题
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简答题

如图所示,在三棱锥P-ABC中,,平面PAC⊥平面ABC,PD⊥AC于点D,AD=1,CD=3,PD=2.

(1)求三棱锥P-ABC的体积;

(2)证明△PBC为直角三角形.

正确答案

(1)解:因为平面PAC⊥平面ABC,平面PAC∩平面ABC=AC,PD⊂平面PAC,PD⊥AC,所以PD⊥平面ABC.…(2分)

记AC边上的中点为E,

在△ABC中,因为AB=BC,所以BE⊥AC.

因为,AC=4,

所以.…(4分)

所以△ABC的面积.…(5分)

因为PD=2,所以三棱锥P-ABC的体积=.…(7分)

(2)证法1:因为PD⊥AC,所以△PCD为直角三角形.

因为PD=2,CD=3,所以.…(9分)

连接BD,在Rt△BDE中,因为∠BED=90°,,DE=1,

所以.…(10分)

由(1)知PD⊥平面ABC,又BD⊂平面ABC,所以PD⊥BD.

在Rt△PBD中,因为∠PDB=90°,PD=2,

所以.…(12分)

在△PBC中,因为

所以BC2+PB2=PC2.…(13分)

所以△PBC为直角三角形.…(14分)

证法2:连接BD,在Rt△BDE中,因为∠BED=90°,,DE=1,

所以.…(8分)

在△BCD中,CD=3,

所以BC2+BD2=CD2,所以BC⊥BD.…(10分)

由(1)知PD⊥平面ABC,

因为BC⊂平面ABC,所以BC⊥PD.

因为BD∩PD=D,所以BC⊥平面PBD.…(12分)

因为PB⊂平面PBD,所以BC⊥PB.

所以△PBC为直角三角形.…(14分)

解析

(1)解:因为平面PAC⊥平面ABC,平面PAC∩平面ABC=AC,PD⊂平面PAC,PD⊥AC,所以PD⊥平面ABC.…(2分)

记AC边上的中点为E,

在△ABC中,因为AB=BC,所以BE⊥AC.

因为,AC=4,

所以.…(4分)

所以△ABC的面积.…(5分)

因为PD=2,所以三棱锥P-ABC的体积=.…(7分)

(2)证法1:因为PD⊥AC,所以△PCD为直角三角形.

因为PD=2,CD=3,所以.…(9分)

连接BD,在Rt△BDE中,因为∠BED=90°,,DE=1,

所以.…(10分)

由(1)知PD⊥平面ABC,又BD⊂平面ABC,所以PD⊥BD.

在Rt△PBD中,因为∠PDB=90°,PD=2,

所以.…(12分)

在△PBC中,因为

所以BC2+PB2=PC2.…(13分)

所以△PBC为直角三角形.…(14分)

证法2:连接BD,在Rt△BDE中,因为∠BED=90°,,DE=1,

所以.…(8分)

在△BCD中,CD=3,

所以BC2+BD2=CD2,所以BC⊥BD.…(10分)

由(1)知PD⊥平面ABC,

因为BC⊂平面ABC,所以BC⊥PD.

因为BD∩PD=D,所以BC⊥平面PBD.…(12分)

因为PB⊂平面PBD,所以BC⊥PB.

所以△PBC为直角三角形.…(14分)

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题型:填空题
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填空题

已知命题:“若x⊥y,y∥z,则x⊥z”成立,那么字母x、y、z在空间所表示的几何图形有可能是:

①都是直线;

②都是平面;

③x、y是直线,z是平面;

④x、z是平面,y是直线.

上述判断中,正确的有______.(请将你认为正确的判断的序号都填上)

正确答案

①②④

解析

解:对于①,若x、y、z所表示的几何图形都是直线,

则由直线与直线所成角的定义可得两条平行线与第三条直线所成夹角相等,

故“若x⊥y,y∥z,则x⊥z”成立,可得①正确;

对于②,若x、y、z所表示的几何图形都是平面,

则由平面与平面所成角的定义,可得两个平行平面与第三个平面所成角相等,

故“若x⊥y,y∥z,则x⊥z”成立,可得②正确;

对于③,若x、y表示直线,z表示平面,

则x⊥y且y∥z时,x也可能与z平行,不一定有x⊥z成立,故③不满足题意;

对于④,若x、z表示平面,y表示直线

则由面面垂直判定定理可得“若x⊥y,y∥z,则x⊥z”成立,故④正确.

故答案为:①②④

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题型: 单选题
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单选题

设a,b是两条不同直线,α,β是两个不同平面,则下列命题正确的是(  )

A若a∥α,b∥β且α∥β,则a∥b

B若a∥α,a∥β且b∥a,则b∥α

C若a⊥α,b⊥β且α∥β,则a∥b

D若a⊥α,a⊥β且b∥α,则b∥β

正确答案

C

解析

解:对于A,存在平面γ,满足γ∥α且γ∥β,则α∥β

若直线a、b是平面γ内的相交直线,则a∥α,b∥β成立

但a∥b不成立,故A选项不正确;

对于B,若a∥α,a∥β且b∥a,则直线b可能是平面α内且平行于a的直线,

因此,不一定得到b∥α,故B选项不正确;

对于C,若a⊥α且α∥β,则根据面面平行的性质,可得a⊥β

又因为b⊥β,结合线面垂直的性质可得a∥b,由此可得C项正确;

对于D,若a⊥α,a⊥β,则α∥β

直线b∥α,可得b∥β或b⊂β,所以“b∥β”不一定成立,故D不正确.

综上所述,只有C项是真命题

故选:C

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题型: 单选题
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单选题

已知直线l与直线m是异面直线,直线l在平面α内,在过直线m所作的所有平面中,下列结论正确的是(  )

A一定存在与l平行的平面,也一定存在与α平行的平面

B一定存在与l平行的平面,也一定存在与α垂直的平面

C一定存在与l垂直的平面,也一定存在与α平行的平面

D一定存在与l垂直的平面,也一定存在与α垂直的平面

正确答案

B

解析

解:A:根据空间中线面的位置关系可得:当性质m与平面α斜交时,不存在与α平行的平面.所以A错误.

B:根据空间中线面的位置关系可得:一定存在与l平行的平面,也一定存在与α垂直的平面.所以B正确.

C:由空间中线线的位置关系可得:当直线l与m不垂直时,不存在与l垂直的平面.所以C错误.

D:由空间中线线的位置关系可得:当直线l与m不垂直时,不存在与l垂直的平面.所以D错误.

故选B.

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题型:填空题
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填空题

设ℓ,m表示两条不同的直线,α表示一个平面,从“∥、⊥”中选择适当的符号填入下列空格的位置,使其成真命题:⇒m______α.

正确答案

解析

解:在α内作两条相交直线b,c;

∵l⊥α,

∴l⊥b,l⊥c

∵l∥m,

∴m⊥b,m⊥c

∴m⊥α

故答案为:∥,⊥;⊥.

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题型: 单选题
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单选题

(2013•温岭市校级模拟)已知α,β是两个不同的平面,m,n是两条不同的直线,则下列命题不正确的是(  )

A若α∥β,m⊂α,则m∥β

B若m⊥α,n⊥α,n⊥β,则m⊥β

C若m∥α,n∥β且α⊥β,则m⊥n

D若α∥β,m⊥α,n∥β,则m⊥n

正确答案

C

解析

解:对于A,若α∥β,m⊂α,根据面面平行的性质定理得到m∥β;故A正确;

对于B,由m⊥α,n⊥α,得到m∥n,由n⊥β,得到m⊥β;故B正确;

对于C,若m∥α,n∥β且α⊥β,得到m,n可能平行、相交、异面;故C错误;

对于D,若α∥β,m⊥α,得到m⊥β,又n∥β,得到m⊥n;故D正确;

故选C.

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题型: 单选题
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单选题

已知 m、n 是两条不重合的直线,α、β、γ是三个互不重合的平面,则下列命题中 正确的是(  )

A若 m∥α,n∥α,则  m∥n

B若α⊥γ,β⊥γ,则 α∥β

C若m⊥α,n⊥α,则 m∥n

D若 m∥α,m∥β,则 α∥β

正确答案

C

解析

解:对于A,若 m∥α,n∥α,则  m与n相交、平行或者异面;故A错误;

对于B,若α⊥γ,β⊥γ,则 α与β可能相交,如墙角;故B错误;

对于C,若m⊥α,n⊥α,根据线面垂直的性质定理得到 m∥n;故C正确;

对于D,若 m∥α,m∥β,则 α与β可能相交;故D错误;

故选C.

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题型: 单选题
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单选题

若两个平面互相平行,则分别在这两个平行平面内的两条直线(  )

A平行

B异面

C相交

D平行或异面

正确答案

D

解析

解:分别在两个互相平行的平面内的两条直线,没有公共点,故平行或异面,

故选:D.

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题型: 单选题
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单选题

已知两条直线a、b及平面α有四个命题:

①若a∥b且a∥α则b∥α;

②若a⊥α且b⊥α则a∥b;

③若a⊥α且a⊥b则b∥α;

④若a∥α且a⊥b则b⊥α;其中正确的命题是(  )

A1

B2

C3

D4

正确答案

A

解析

解:对于①,直线b与平面可以平行,还有b⊂α,错误;

对于②,由线面垂直的性质定理知,正确;

对于③有b∥α或b⊂α,故错误;

对于④,a∥α且a⊥b则b⊥α或者b∥α或者b⊂α,错误.

故选A.

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题型:填空题
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填空题

在空间中,有如下命题

①互相平行的两条直线在同一个平面内的射影必然是互相平行的两条直线

②若平面α∥平面β,则平面α内任意一条直线m∥平面β

③若平面α与平面β的交线为m,平面α内的直线n⊥直线m,则直线n⊥平面β

④若平面α内的三点A,B,C到平面β的距离相等,则α∥β

其中正确命题的序号是______

正确答案

解析

解:两平行线在同一平面内的射影还可能是两个点,故①错;

两平面平行则无公共点,平面α内任意一条直线m∥平面β,故②对;

由面面垂直的性质定理,少面面垂直条件,故③错;

三点位于平面异侧也满足距离相等,故④错;

综合可得,故答案为②.

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题型: 单选题
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单选题

如果直线l、m与平面α、β、γ满足:l=β∩γ,l∥α,m⊂α和m⊥γ,那么必有(  )

Aα⊥γ且l⊥m

Bα⊥γ且m∥β

Cm∥β且l⊥m

Dα∥β且α⊥γ

正确答案

A

解析

解:∵m⊂α和m⊥γ⇒α⊥γ,∵l=β∩γ,l⊂γ.∴l⊥m,

故选A.

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题型:简答题
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简答题

如图,在五棱锥S-ABCDE中,SA⊥底面ABCDE,SA=AB=AE=2,BC=DE=,∠BAE=∠BCD=∠CDE=120°.

(1)求异面直线CD与SB所成的角(用反三角函数值表示);

(2)证明:BC⊥平面SAB.

正确答案

解:(1)连接BE,延长BC、ED交于点F,则∠DCF=∠CDF=60°,

∴△CDF为正三角形,∴CF=DF.

又BC=DE,∴BF=EF.因此,△BFE为正三角形,

∴∠FBE=∠FCD=60°,∴BE∥CD

所以∠SBE(或其补角)就是异面直线CD与SB所成的角.

∵SA⊥底面ABCDE,SA=AB=AE=2,

∴SB=2,同理SE=2

又∠BAE=120°,所以BE=2,从而,cos∠SBE=

∴∠SBE=arccos

所以异面直线CD与SB所成的角是arccos

(2)由题意,△ABE为等腰三角形,∠BAE=120°,

∴∠ABE=30°,又∠FBE=60°,

∴∠ABC=90°,∴BC⊥BA

∵SA⊥底面ABCDE,BC⊂底面ABCDE,

∴SA⊥BC,又SA∩BA=A,

∴BC⊥平面SAB.

解析

解:(1)连接BE,延长BC、ED交于点F,则∠DCF=∠CDF=60°,

∴△CDF为正三角形,∴CF=DF.

又BC=DE,∴BF=EF.因此,△BFE为正三角形,

∴∠FBE=∠FCD=60°,∴BE∥CD

所以∠SBE(或其补角)就是异面直线CD与SB所成的角.

∵SA⊥底面ABCDE,SA=AB=AE=2,

∴SB=2,同理SE=2

又∠BAE=120°,所以BE=2,从而,cos∠SBE=

∴∠SBE=arccos

所以异面直线CD与SB所成的角是arccos

(2)由题意,△ABE为等腰三角形,∠BAE=120°,

∴∠ABE=30°,又∠FBE=60°,

∴∠ABC=90°,∴BC⊥BA

∵SA⊥底面ABCDE,BC⊂底面ABCDE,

∴SA⊥BC,又SA∩BA=A,

∴BC⊥平面SAB.

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题型: 单选题
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单选题

已知不同直线a,b,l,不同平面α,β,γ,则下列命题正确的是(  )

A若a⊥l,b⊥l,则a∥b

B若α⊥γ,β⊥γ,则α∥β

C若β⊥γ,b⊥γ,则b∥β

D若α⊥l,β⊥l,则α∥β

正确答案

D

解析

解:对于A,若a⊥l,b⊥l,则a,b平行、相交或异面,不正确;

对于B,若α⊥γ,β⊥γ,则α∥β,此命题不正确,因为垂直于同一平面的两个平面可能平行、相交,不能确定两平面之间是平行关系;

对于C,若β⊥γ,b⊥γ,则b∥β或b⊂β,不正确;

对于D,垂直于同一直线的两个平面平行,正确.

故选:D.

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题型: 单选题
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单选题

下列六个命题:①过平面外一点存在无数条直线和这个平面垂直;②若一条直线和平面内无数条直线垂直,则这条直线和平面垂直;③只有当一条直线和平面内两条相交直线垂直且过交点时,这条直线才和平面垂直;④垂心垂直平面未必垂直于平面内所有直线;⑤过两条异面直线中的一条可作另一条的垂面;⑥与不共线的三点距离相等的点只有一个.其中正确命题的个数是(  )

A0

B1

C2

D3

正确答案

A

解析

解::过平面外一点有且只有一条直线和这个平面垂直,故①错误,

若一条直线和平面内无数条直线垂直,则这条直线不一定和平面垂直,

这里的无数条直线若平行,就不可以,故②错误,

只有当一条直线和平面内两条相交直线垂直时,这条直线才和平面垂直,不用过交点,故③错误

直线垂直平面一定垂直于平面内所有直线,故④错误,

过两条异面直线中的一条不一定可作另一条的垂面,故⑤错误,

与不共线的三点距离相等的点有无数个,故⑥错误,

总上可知没有正确命题,

故选A.

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题型: 单选题
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单选题

在正方形SG1G2G3中,E、F分别是G1G2及G2G3的中点,D是EF的中点,现在沿SE、SF及EF把这个正方形折成一个四面体,使G1、G2、G3三点重合,重合后的点记为G,那么,在四面体S-EFG中必有(  )

ASG⊥△EFG所在平面

BSD⊥△EFG所在平面

CGF⊥△SEF所在平面

DGD⊥△SEF所在平面

正确答案

A

解析

解:∵在折叠过程中,

始终有SG1⊥G1E,SG3⊥G3F,

即SG⊥GE,SG⊥GF,

所以SG⊥平面EFG.

故选A.

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