- 空间几何体的结构
- 共7713题
已知正方形ABCD,AB=2,若将沿正方形的对角线BD所在的直线进行翻折,则在翻折的过程中,四面体
的体积的最大值是____.
正确答案
试题分析:将沿正方形的对角线BD所在的直线进行翻折,在翻折过程,底面积不变,高在变化,当平面
与平面
垂直时,高最大,最大值为
,故四面体
的体积的最大值是
.
如图,平行四边形中,
,
的面积为
,则平行四边形
的面积为
.
正确答案
.
试题分析:由于四边形为平行四边形,
,且
,
,
,
,同理
,
,
,故
,因此四边形
的面积
.
(本小题满分14分)
如图1,在直角梯形中,
,
,且
.
现以为一边向形外作正方形
,然后沿边
将正方形
翻折,使平面
与平面
垂直,
为
的中点,如图2.
(1)求证:∥平面
;
(2)求证:平面
;
(3)求点到平面
的距离.
正确答案
(1)证明:取中点
,连结
.
在△中,
分别为
的中点,
所以∥
,且
.
由已知∥
,
,
所以∥
,且
. …………………………3分
所以四边形为平行四边形.
所以∥
. …………………………4分
又因为平面
,且
平面
,
所以∥平面
. ………………………5分
(2)证明:在正方形中,
.
又因为平面平面
,且平面
平面
,
所以平面
.
所以. ………………………7分
在直角梯形中,
,
,可得
.
在△中,
,
所以.
所以. …………………………8分
所以平面
. …………………………10分
(3)解法一:由(2)知,平面
又因为平面
,所以平面
平面
. ……………………11分
过点作
的垂线交
于点
,则
平面
所以点到平面
的距离等于线段
的长度 ………………………12分 在直角三角形
中,
所以
所以点到平面
的距离等于
. ………………………14分
解法二:由(2)知,
所以
………………………12分
又,设点
到平面
的距离为
则
所以
所以点到平面
的距离等于
. ………………………14分
略
(本小题满分12分)
如图,在四棱锥P - ABCD中,ΔPCD为等边三角形,四边形ABCD为矩形,平面PDC丄平面ABCD,M,N、E分别是AB,PD,PC的中点,AB =2AD.
(I)求证DE丄MN;
(II)求二面角B-PA-D的余弦值.
正确答案
略
(本小题满分14分)
如图所示,平面
,底面
为菱形,
为
的中点.
(1)求证:平面
;
(2)求证://平面
;
(3) 求二面角的平面角的大小.
正确答案
解:(1) ………5分
(2)连结NO,证明PA//NO即可………5分
(3)由(l)可知,BO⊥平面PAC,故在平面PAC内,作OM⊥A,
连结BM(如图),则∠BMO为二面角的平
面角.在中,易知
即二面角的正切值为
…………14分
略
已知圆锥的表面积为6,且它的侧面展开图是一个半圆,则这个圆锥的底面半径为_____.
正确答案
试题分析:设圆锥的底面的半径为,圆锥的母线为
则由,得
,
而
所以
故答案为.
如图,已知正三棱柱中,
,
,
为
上的动点.
(1)求五面体的体积;
(2)当在何处时,
平面
,请说明理由;
(3)当平面
时,求证:平面
平面
.
正确答案
(1)4;(2)为
的中点;(3)证明过程详见解析.
试题分析:本题主要以正三棱柱为几何背景,考查椎体体积、线面平行、面面垂直的判定,运用传统几何法求解证明,突出考查空间想象能力和计算能力.第一问,由图形判断五面体就是四棱锥,所以主要任务就是求高和底面面积;第二问,利用直线与平面平行的性质定理,证明出,所以
为
中点;第三问,结合第二问的结论,由线面垂直的判定定理,得出
⊥平面
,再由面面垂直的判定定理得出结果.
试题解析:(Ⅰ)如图可知五面体是四棱锥,
∵侧面垂直于底面
,
∴正三角形的高
就是这个四棱锥
的高,
又,
.
于是. 4分
(Ⅱ)当点为
中点时,
∥平面
.
连结连结
,∵四边形
是矩形,
∴为
中点,
∵∥平面
,平面
平面
=
,
∴,∴
为
的中点. 8分
(Ⅲ)由(Ⅱ)可知当∥平面
时,
为
的中点.
∵为正三角形,
为
的中点,∴
,
由平面
,∴
,
又,∴
⊥平面
,
又平面
,∴平面
⊥平面
. 12分
如图,ABCD是边长为的正方形,ABEF是矩形,且二面角C
AB
F是直二面角,
,G是EF的中点,
(1)求GB与平面AGC所成角的正弦值.
(2)求二面角B—AC—G的余弦值.
正确答案
(1) (2)
建立空间直角坐标系,利用向量解决(1)求GB与平面AGC所成角的正弦值,求GB与平面AGC的法向量的余弦值;(2)求二面角B—AC—G的余弦值,即求两个平面法向量的余弦值
(向量法)
解:如图,以A为原点建立直角坐标系,
则A(0,0,0),B(0,2a,0),C(0,2a,2a),
G(a,a,0),F(a,0,0).
(由题意可得,
,
,
,
设平面AGC的法向量为,
由
……
……
(2)因是平面AGC的法向量,
又AF⊥平面ABCD,平面ABCD的法向量,得
,
(本小题满分12分)已知中∠ACB=90°,AS=BC=1,AC=2,SA⊥面ABC,AD⊥SC于D,
(1)求证: AD⊥面SBC;
(2)求二面角A-SB-C的大小.
正确答案
(1) 证明:
又面
又AC∩SA="A, "
面
…………2分
∵ AD平面SAC,
……………4分
又面
………6分
(2)由(1)AD⊥面SBC,过D作DE⊥BS交BS于E,连结AE,
则∠AED为二面角A-SB-C的平面角,………8分,
由AS=BC=1,AC=2,得AD=,………….10分
在直角△ADE中,,即二面角A-SB-C的大小为
………12分.
略
(本小题满分12分)
已知正方形ABCD的边长为1,.将正方形ABCD沿对角线
折起,使
,得到三棱锥A—BCD,如图所示.
(1)求证:;
(2)求二面角的余弦值.
正确答案
解: (1)证明:在中,
,
,
,
.
又
是正方形ABCD的对角线,
,
又. 4分
(2)由(II)知,则OC,OA,OD两两互相垂直,如图,以O为原点,建立空间直角坐标系
.
则,
是平面
的一个法向量.
7分
,
,
设平面的法向量
,则
,
.
即, 10分
所以且
令
则
,
,解得
. 11分
从而,二面角
的余弦值为
12分
略
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