- 空间几何体的结构
- 共7713题
某几何体的直观图如下左图,其按一定比例画出的三视图如下右图,三视图中的长度对应直观图中
2cm;
(1)结合两个图形,试描述该几何体的特征(即写出已知,包括图中一些相关线段的长度,及空间中的位置关系);
(2)求AB与CD所成角的大小;
(3)计算该几何体的体积与表面积。(解答时写出必要的推理过程)
正确答案
解:(1)三棱锥A-BCD中,面ABC⊥面BCD,∠BCD=90°,AC=CD=BC=AB=4。
(2)面ABC⊥面BCD,面ABC∩面BCD=BC,
∵CD⊥BC,
∴CD⊥面ABC,
∵AB面ABC,
∴CD⊥AB,即AB与CD所成的角是90°。
(3)由三视图可知AE=2,且为三棱锥的高,
所以,三棱锥A-BCD的体积为(cm3),
由(2)可知CD⊥AC,CD⊥BC,
∴,
,
△ABD中,AD=BD=4,AB=4,AB上的高为
,
∴。
已知正三棱台的侧面和下底面所成的二面角为60°,棱台下底面的边长为a,侧面积为S,求棱台上底面的边长.
正确答案
解:设O,O1分别为下,上底面中心,连接OO1,
则OO1⊥平面ABC,
上底面边长为x,连接AO,A1O1并延长交BC,B1C1分别于D、D1两点,
则AD⊥BC,
连接DD1,则DD1⊥BC,
∠ADD1为二面角A-BC-D1的平面角,即∠ADD1=60°,
过D1作D1E∥OO1交AD于E,则D1E⊥平面ABC,
在正△ABC,△A1B1C1中,AD=,A1D1=
,
在Rt△D1ED中,ED=OD-OE=(AD-A1D1)=
(a-x),
则D1D=2ED=(a-x),
由题意S=3·,即S=
(a2-x2),
解得:x=。
如图,空间四边形ABCD的对棱AD、BC成60°的角,且AD=BC=a,平行于AD与BC的截面分别交AB、AC、CD、BD于E、F、G、H.
(1)求证:四边形EFGH为平行四边形;
(2)E在AB的何处时截面EGFH的面积最大?最大面积是多少?
正确答案
(1)证明:∵BC∥平面EFGH,BC平面ABC,平面ABC∩平面EFGH=EF,
∴BC∥EF,同理BC∥GH,
∴EF∥GH,同理EH∥FG,
∴四边形EGFH为平行四边形.
(2)解:∵AD与BC成60°角,
∴∠HGF=60°或120°,
设AE:AB=x,∵,BC=a,
∴EF=ax,由,得EH=a(1-x),
∴
,
当时,
,
即当E为AB的中点时,截面的面积最大,最大面积为.
已知正方体ABCD-A1B1C1D1中,点E,F分别是棱AB,AA1的中点,求证:三条直线DA,CE,D1F交于一点。
正确答案
证明:连结EF、、
,
在正方体中,点E、F分别是棱
的中点,
∴,
,
又,
∴四边形A1BCD1为平行四边形,
∴,
,
∴,
,
∴四边形是梯形,
∴与CE的延长线交于一个点,设为O点,则有O∈
,
平面AD1,
∴O∈平面AD1,同理O∈平面AC,且平面AD1∩平面AC=AD,
∴O∈AD,
∴三条直线交于一点。
如图所示,在三棱锥P-ABC中,PA⊥平面ABC,AB=BC=CA=2,M为AB的中点,四点P、A、M、C都在球O的球面上,
(1)证明:平面PAB⊥平面PCM;
(2)证明:线段PC的中点为球O的球心;
(3)若球O的表面积为20π,求二面角A-PB-C的平面角的余弦值.
正确答案
(1)证明:∵AC=BC,M为AB的中点,
∴CM⊥AB,
∵PA⊥平面ABC,CM平面ABC,
∴PA⊥CM,
∵AB∩PA=A,AB平面PAB,PA
平面PAB,
∴CM⊥平面PAB,
∵CM平面PCM,
∴平面PAB⊥平面PCM。
(2)证明:由(1)知CM⊥平面PAB,
∵PM平面PAB,
∴CM⊥PM,
∵PA⊥平面ABC,AC平面ABC,
∴PA⊥AC,
如图(1),取PC的中点N,连接MN、AN,
在Rt△PAC中,点N为斜边PC的中点,
∴AN=PN=NC,
在Rt△PMC中,点N为斜边PC的中点,
∴MN=PN=NC,
∴PN=NC=AN=MN,
∴点N是球O的球心,即线段PC的中点为球O的球心.
(3)解:依题意得4π·NC2=20π,解得,
∴,
作MD⊥PB,垂足为D,连接CD,
由(1)知CM⊥平面PAB,
∵PB平面PAB,
∴PB⊥CM,
又MD∩MC=M,∴PB⊥平面CMD,
∵CD平面CMD,
∴CD⊥PB,
∴∠CDM是二面角A-PB-C的平面角,
在Rt△PAB和Rt△MDB中,
,
∴,
在Rt△CMD中,,
∴,
∴二面角A-PB-C的平面角的余弦值是。
根据图中所给的图形制成几何体后,哪些点重合在一起.
正确答案
如图展开图折叠复原几何体:可知
J与N;A、M与D;H与E;G与F;B与C.
如图所示,在三棱锥P-ABC中,PA⊥面ABC,∠ABC=90°.该三棱锥中有哪些直角三角形,哪些面面垂直(只写结果,不要求证明).
正确答案
因为PA⊥面ABC,所以三角形PAC,三角形PAB为直角三角形.
因为∠ABC=90°,所以三角形ABC为直径三角形.三角形PBC为直角三角形.
平面PAB⊥底面ABC,面PAC⊥面ABC,面PBC⊥面PAB.
如图是从上下底面处在水平状态下的棱长为a的正方体ABCD-A1B1C1D1中分离出来的。
(1)∠DC1D1在图中的度数和它表示的角的真实度数都是45°,对吗?
(2)∠A1C1D的真实度数是60°,对吗?
(3)设BC=1,如果用图示中这样一个装置来盛水,那么最多能盛多少体积的水?
正确答案
解:(1)对;
(2)对;
(3)。
将圆心角为120°,面积为3π的扇形,作为圆锥的侧面,求圆锥的表面积和体积.
正确答案
设圆锥的母线为l,底面半径为r,
∵3π=πl2
∴l=3,
∴120°=×360°,
∴r=1,
∴圆锥的高是=2
∴圆锥的表面积是πr2+πrl=4π
圆锥的体积是×π×12×2
=
如图,四棱锥P﹣ABCD中,底面ABCD为平行四边形.∠DAB=60°,AB=2AD,
PD⊥底面ABCD.
(I)证明:PA⊥BD
(II)设PD=AD=1,求棱锥D﹣PBC的高.
正确答案
解:(Ⅰ)证明:因为∠DAB=60°,AB=2AD,
由余弦定理得BD=,
从而BD2+AD2=AB2,
故BD⊥AD
又PD⊥底面ABCD,
可得BD⊥PD
所以BD⊥平面PAD.
故PA⊥BD.
(II)解:作DE⊥PB于E,
已知PD⊥底面ABCD,
则PD⊥BC,
由(I)知,BD⊥AD,
又BC∥AD,∴BC⊥BD.
故BC⊥平面PBD,BC⊥DE,
则DE⊥平面PBC.
由题设知PD=1,
则BD=,PB=2.
根据DE·PB=PD·BD,
得DE=,即棱锥D﹣PBC的高为
.
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