- 空间几何体
- 共15406题
已知二面角α-AB-β的平面角是锐角,C是平面α内一点(它不在棱AB上),点D是点C在面β上的射影,点E是棱AB上满足∠CEB为锐角的任一点,那么( )
正确答案
解析
解:过C向AB做垂线交AB于F,连接DF,因为CD⊥AB又CF⊥AB,
所以AB⊥面CDF,所以CF垂直于AB
在直角三角形CDF中,CF为斜边DF为直角边,所以CF>DF
易知tan∠CEF=tan∠DEB=
由CF>DF知,∠CEB>∠DEB
故选A.
向正三棱柱ABC-A1B1C1的容器中,装入一定量水,然后将面ABB1A1放到一个水平面上,则水的形状是______.
正确答案
棱柱
解析
解:如图
水的形状依然是有两个面平行,其他侧面都是平行四边形的几何体,是棱柱;
故答案为:棱柱.
一个表面涂为红色的棱长是4cm的正方体,将其分割成若干个棱长为1cm的小正方体,则只有一面是红色的小正方体个数为( )
正确答案
解析
解:∵正方体的棱长等于4cm,
∴将正方体分割成棱长为1cm的小正方体,总共有43=64个
其中位于大正方体的8个顶点处的小正方体,有3面涂有红色,共8个;
位于大正方体的12条棱处的小正方体,除了顶点处的小正方体外,
其它的小正方体有2面涂有红色,总共有2×12=24个;
位于大正方体内部,没有任何一个面与外界接触的小正方体总共有2×2×2=8个
因此,其中只有一面是红色的小正方体个数为64-8-24-8=24个
故选:C
如图所示,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,M是正方形ABCD的中心,N是棱CC1(包括端点)上的动点,现给出以下命题:
①对于任意的点N,都有MN⊥B1D1;
②存在点N,使得MN⊥平面A1BD;
③存在点N,使得异面直线MN和A1B1所成角的余弦值是;
④对于任意的点N,三棱锥B-MND1的体积为定值.
其中正确命题的编号是______.(写出所有正确命题的编号)
正确答案
①②④
解析
解:在①中,连接A1C1,由正方体的几何特征知,B1D1⊥A1C1,B1D1⊥AA1,
∴B1D1⊥平面ACC1A1,又MN⊂平面ACC1A1,∴B1D1⊥MN,
故①正确.
在②中,连接AC1,由正方体的几何特征知,AC1⊥A1B,AC1⊥A1D,
∴AC1⊥平面A1BD.
当N是棱CC1的中点时,MN∥AC1,则MN∥平面A1BD.
故②正确.
在③中,过N作CD的平行线NE,交DD1于E,连接ME,
过M作MF⊥EN交NE于F,则∠FNM即为异面直线MN与A1B1所成的角.如右图所示.
由知,Rt△EDM≌Rt△NCM,
∴ME=MN,∴EF=FN.
设正方体的棱长为2,CN=x,则cos∠FNM=,
由0≤x≤2知,≤cos∠FNM≤
,
而,故③错误.
在④中,考虑△D1BM,以BM为底,DD1为高,可知是定值.
又CC1∥平面BB1D1D,∴N到平面BB1D1D的距离等于CC1到平面BB1D1D的距离,为定值,
∴三棱锥N-BMD1的体积为定值,
由知,三棱锥B-MND1的体积为定值,
故④正确.
综上,正确命题是①②④.
故答案为①②④.
已知在空间四边形ABCD中,O1、O2分别是面ABC、面ACD的重心,已知BD=a,若过O1O2且与BC平行的平面交平面ABD于EF,则EF=______.
正确答案
解析
解:∵在空间四边形ABCD中,O1、O2分别是面ABC、面ACD的重心,
∴=
=
,EM∥BC,FM∥CD,
即=
,EF∥BD
∵BD=a,
∴EF=,
故答案为:
一个三棱锥的四个顶点均在直径为的球面上,它的三条侧棱两两垂直,若其中一条侧棱长是另一条侧棱长的2倍,则这3条侧棱长之和的最大值为( )
正确答案
解析
解:设三条弦长分别为x,2x,y,则:x2+(2x)2+y2=6,即:5x2+y2=6,设 x=sinθ,
y=cosθ,
则这3条弦长之和=3x+y=sinθ+
cosθ=
sin(θ+φ),其中tanφ=
,所以它的最大值为:
.
故选C.
用一个平面去截一个正方体,所得截面不可能是
(1)钝角三角形;
(2)直角三角形;
(3)菱形;
(4)正五边形;
(5)正六边形.
下述选项正确的是( )
正确答案
解析
解:如图所示截面为三角形ABC,OA=a,OB=b,OC=c,
AC2=a2+c2,AB2=a2+b2,BC2=b2+c2
∴cos∠CAB==
>0,
∴∠CAB为锐角,同理∠ACB与∠ABC也为锐角,即△ABC为锐角三角形;
如右图,取相对棱的中点,得到的四边形是菱形;
正方体有六个面,用平面去截正方体时最多与六个面相交得六边形,
如图为正六边形;
经过正方体的一个顶点去切就可得到5边形.
但此时不可能是正五边形.
故不可能是(1)(2)(4).
故选:B.
如图,正三棱柱ABC-A1B1C1的各棱长都等于2,D在AC1上,F为BB1中点,且FD⊥AC1,有下述结论
(1)AC1⊥BC;
(2)=1;
(3)二面角F-AC1-C的大小为90°;
(4)三棱锥D-ACF的体积为.
正确的有______.
正确答案
(2)(3)(4)
解析
解:(1)连接AB1,则∠B1C1A即为BC和AC1所成的角,在三角形AB1C1中,B1C1=2,AB1=2
,
AC1=2,cos∠B1C1A=
=
,
故(1)错;
(2)连接AF,C1F,则易得AF=FC1=,
又FD⊥AC1,则AD=DC1,故(2)正确;
(3)连接CD,则CD⊥AC1,且FD⊥AC1,
则∠CDF为二面角F-AC1-C的平面角,CD=,CF=
,DF=
=
=
,
即CD2+DF2=CF2,故二面角F-AC1-C的大小为90°,故(3)正确;
(4)由于CD⊥AC1,且FD⊥AC1,则AD⊥平面CDF,
则VD-ACF=VA-DCF=•AD•S△DCF=
×
×
×
=
.故(4)正确.
故答案为:(2)(3)(4)
在直三棱柱ABC-A1B1C1中,B1C1=A1C1,AC1⊥A1B,M,N分别是A1B1,AB 的中点,给出如下三个结论:
①C1M⊥平面A1ABB1
②A1B⊥AM
③平面AMC1∥平面CNB1,其中正确结论为______(填序号)
正确答案
①②③
解析
解:∵直三棱柱ABC-A1B1C1中,AA1⊥平面A1B1C1,C1M⊂平面A1B1C1,
∴C1M⊥AA1,
∵B1C1=A1C1,M是A1B1的中点,
∴C1M⊥A1B1,
∵AA1∩A1B1=A1,
∴C1M⊥平面ABB1A1,故①正确.
对于②:∵C1M⊥平面ABB1A1,AM⊂平面ABB1A1,
∴A1B⊥C1M,
∵AC1⊥A1B,AC1∩C1M=c1,
∴A1B⊥平面AC1M,
∵AM⊂平面AC1M,
∴A1B⊥AM,即②正确;
③:∵由题设得到AM∥B1N,C1M∥CN,
∴平面AMC1∥平面CNB1,故③正确.
故答案为:①②③.
三棱锥A的一个侧面与三棱锥B的一个侧面是全等的三角形,将这两个三角形重合,所得新多面体的面数是______.
正确答案
4或5或6
解析
解:如图中ABC都是正三角形;(1)中是正四面体;(2)中是五面体;(3)中是六面体;
新多面体的面数是4或5或6;
故答案为:4或5或6.
在棱长为1的正方体上,分别用过共顶点的三条棱中点的平面去截该正方体,则截去8个三棱锥后,剩下的凸多面体的体积是( )
正确答案
解析
解:在棱长为1的正方体上,分别用过共顶点的三条棱中点的平面截该正方体,则截去8个三棱锥,
8个三棱锥的体积为:=
.
剩下的凸多面体的体积是1-=
.
故选:D.
如图实线所示,一个几何体的正视图和侧视图相同,俯视图为圆形,该几何体的三视图恰好可放在边长为2的正方形内(图中虚线所示),则该几何体的体积为( )
正确答案
解析
解:由题意可知组合体上部是圆锥,高为1,底面半径为1,下部是半球,球的半径是1,
∴组合体的体积是两部分体积之和,
V=V半球+V圆锥==π.
故选:C.
如图是一个四棱锥的三视图,那么该四棱锥的体积是______.
正确答案
解析
解:由三视图知,几何体是一个四棱锥,
四棱锥的底面是一个长和宽分别是2和的矩形,
四棱锥的一条侧棱垂直于底面,且这条侧棱的长是,
∴四棱锥的体积是×2×
×
=
,
故答案为:;
在如图所示的三棱柱中,点A、BB1的中点M以及B1C1的中点N所确定的平面把三棱柱切割成体积不相等的两部分,则小部分的体积与大部分的体积之比为______.
正确答案
13:23
解析
解:延长MN与CC1的交点为P,CB的交点为Q,连结AP交A1C1于D,连结DN,
可得截面为DNMA,易得A1D=2DC1.不妨设三棱柱是直三棱柱,
底面AB⊥BC,且设AB=BC=AA1=2,下部分的体积为:VP-AQC-VP-DNC1-VM-AQB,QB=1,MB=1,NC=1,PC1=1.
棱柱的体积为V==4,
下部分的体积为:=
.
上部分几何体的体积为4-=
.
小部分的体积与大部分的体积之比为:=13:23.
故答案为:13:23.
如图,正方形ABCD所在平面与等腰三角形EAD所在平面相交于AD,AE⊥平面CDE.
(I)求证:AB⊥平面ADE;
(II)(理)在线段BE上存在点M,使得直线AM与平面EAD所成角的正弦值为,试确定点M的位置.
(文)若AD=2,求四棱锥E-ABCD的体积.
正确答案
(I)证明:∵AE⊥平面CDE,CD⊂平面CDE,∴AE⊥CD,
正方形ABCD中AD⊥CD,
∵AE∩AD=A,∴CD⊥平面ADE,
∵CD∥AB,∴AB⊥平面ADE.
(II)解:(理)在线段BE上存在点M,此时M为BE中点.
取AE中点H,连接MH,则MH是△EBA的中位线,MH∥AB,MH=AB,
由(I)证得AB⊥平面ADE,
∴MH⊥平面ADE,AH为AM在平面ADE内的射影,
∴∠HAM为直线AM与平面EAD所成角的平面角.
设正方形ABCD边长AD=AB=2,则等腰直角三角形EAD的腰AE=,在直角△HAM中,AH=
AE=
,MH=
AB=1,斜边AM=
=
,
∴sin∠HAM==
=
.
(文)由(I)证得AB⊥平面ADE,AB⊂平面ABCD,
∴平面ADE⊥平面ABCD.取AD中点O,连接EO,EO⊥AD,
∴EO⊥平面ABCD,EO为E到底面ABCD的距离.
若AD=2,则等腰直角三角形EAD斜边中线EO=AD=1,
四棱锥E-ABCD的体积V=EO×SABCD=
=
.
解析
(I)证明:∵AE⊥平面CDE,CD⊂平面CDE,∴AE⊥CD,
正方形ABCD中AD⊥CD,
∵AE∩AD=A,∴CD⊥平面ADE,
∵CD∥AB,∴AB⊥平面ADE.
(II)解:(理)在线段BE上存在点M,此时M为BE中点.
取AE中点H,连接MH,则MH是△EBA的中位线,MH∥AB,MH=AB,
由(I)证得AB⊥平面ADE,
∴MH⊥平面ADE,AH为AM在平面ADE内的射影,
∴∠HAM为直线AM与平面EAD所成角的平面角.
设正方形ABCD边长AD=AB=2,则等腰直角三角形EAD的腰AE=,在直角△HAM中,AH=
AE=
,MH=
AB=1,斜边AM=
=
,
∴sin∠HAM==
=
.
(文)由(I)证得AB⊥平面ADE,AB⊂平面ABCD,
∴平面ADE⊥平面ABCD.取AD中点O,连接EO,EO⊥AD,
∴EO⊥平面ABCD,EO为E到底面ABCD的距离.
若AD=2,则等腰直角三角形EAD斜边中线EO=AD=1,
四棱锥E-ABCD的体积V=EO×SABCD=
=
.
扫码查看完整答案与解析