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题型:简答题
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简答题

已知棱长为a的正方体ABCD-A1B1C1D1中,M,N分别是棱CD,AD的中点.

(1)求证:四边形MNA1C1是梯形;

(2)求证:∠DNM=∠D1A1C1

正确答案

证明:(1)连接AC,在△ACD中,

∵M,N分别是棱CD,AD的中点,

∴MN是三角形的中位线,

∴MN∥AC,MN=AC.由正方体的性质得:AC∥A1C1,AC=A1C1

∴MN∥A1C1,且MN= A1C1,即MN≠A1C1

∴四边形MN A1C1是梯形.

(2)由(1)可知MN∥A1C1,又∵ND∥A1D1

∴∠DNM与∠D1A1C1相等或互补,而∠DNM与∠D1A1C1均是直角三角形的锐角,

∴∠DNM=∠D1A1C1

解析

证明:(1)连接AC,在△ACD中,

∵M,N分别是棱CD,AD的中点,

∴MN是三角形的中位线,

∴MN∥AC,MN=AC.由正方体的性质得:AC∥A1C1,AC=A1C1

∴MN∥A1C1,且MN= A1C1,即MN≠A1C1

∴四边形MN A1C1是梯形.

(2)由(1)可知MN∥A1C1,又∵ND∥A1D1

∴∠DNM与∠D1A1C1相等或互补,而∠DNM与∠D1A1C1均是直角三角形的锐角,

∴∠DNM=∠D1A1C1

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题型:填空题
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填空题

已知长方体的三条面对角线的长分别为5,4,x,则x的取值范围为______

正确答案

解析

解:设长方体共一顶点的三条棱长分别为a,b,c,

由题意可得

∴x2=41-2a2

∵0<a2<42

∴9<x2<41,

故答案为:

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题型:填空题
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填空题

已知长方体的侧面积为6,高为1,则长方体对角线长的最小值为 ______

正确答案

解析

解:设AA1=1,AB=a,AD=b,

则2(a+b)×1=6,∴a+b=3

又对角线AC12=a2+b2+c2=1+a2+b2+≥1+=1+=

则长方体对角线长的最小值为

故答案为:

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题型:填空题
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填空题

在长方体ABCD-A1B1C1D1中,其中ABCD是正方形,AA1>AB.设点A到直线B1D的距离和到平面DCB1A1的距离分别为d1,d2,则的取值范围是______

正确答案

解析

解:设AB=a,AA1=b,由AA1>AB得b>a,

在RT△AB1D中,由三角形面积相等得,

点A到直线B1D的距离d1==

连接A1D,过A作AE⊥A1D,

由CD⊥平面ADD1A1得,CD⊥AE,又AE⊥A1B,则AE⊥平面DCB1A1

所以AE为点A到平面DCB1A1的距离,

则d2=AE==

所以==,上式分子分母同除以b2得,=

设t=,则0<t<1,代入上式可得=

设y=====1,

当且仅当时取等号,此时t=0,

因为0<t<1,函数y在(0,1)上是增函数,当t=1时,y==

所以1<y<

故答案为:

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题型:填空题
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填空题

如图是一个正方体的展开图,在原正方体中,下列结论中正确的序号是______

①AB与CD所在直线垂直;

②CD与EF所在直线平行;

③AB与MN所在直线成60°角;

④MN与EF所在直线异面.

正确答案

③④

解析

解:如图,将其还原成一个正方体,

易得:AB与CD所在直线成60°角,CD与EF所在直线成60°角,

则①②错.

由于△ABF为正三角形,所以∠ABF=60°,

而MN∥BF,所以AB与MN成60°角,③对;

因MN与EF所在直线异面,④对.

故答案为:③④.

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题型: 单选题
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单选题

正方体ABCD-A′B′C′D′中,过顶点A′与正方体其他顶点的连线与直线BC′成60°角的条数为(  )

A0

B1

C2

D3

正确答案

C

解析

解:过顶点A′与正方体其他顶点的连线与直线BC′成60°角的棱有A′C′、A′B,

共2条.

故选C.

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题型: 单选题
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单选题

一个棱柱是正四棱柱的条件是(  )

A底面是正方形,有两个侧面是矩形

B底面是正方形,有两个侧面垂直于底面

C底面是菱形,且有一个顶点处的三条棱两两垂直

D每个侧面都是全等矩形的四棱柱

正确答案

C

解析

解:上、下底面都是正方形,且侧棱垂直于底面的棱柱叫做正四棱柱.

故A和B错在有可能是斜棱柱,

D错在上下底面有可能不是正方形,

底面是菱形,且有一个顶点处的三条棱两两垂直能保证上、下底面都是正方形,且侧棱垂直于底面.

故选C.

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题型: 单选题
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单选题

有一正方体,六个面上分别写有数字1、2、3、4、5、6,有三个人从不同的角度观察的结果如图所示.如果记3的对面的数字为m,4的对面的数字为n,那么m+n的值为(  )

A8

B7

C6

D5

正确答案

A

解析

解:经观察分析知,题图(1)、(2)中顶点A、B是同一条斜对交线的两个端点,结合题图(3)得3的对面为6,4的对面为2,∴m+n=8.

故选A.

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题型:填空题
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填空题

(2015•石家庄二模)三棱锥中有四条棱长为4,两条棱长为a,则a的取值范围为______

正确答案

解析

解:由题意得,三棱锥中有四条棱长为4,两条棱长为a,

有以下两种情况:如图,

①底面是边长为4的正三角形,三条侧棱长为4,a,a,此时a可以取最大值,

取BC的中点为D,连接AD、PD,则AD⊥BC,PD⊥BC

所以AD=,PD=

<4+,两边平方得

解得2<a<

②构成三棱锥的两条对角线长为a,其他各边长为4,如图所示,

此时a<2,解得0<a<

综上可得,a的取值范围是

故答案为:

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题型:填空题
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填空题

如图正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为2,则点B1到直线AC的距离是______

正确答案

解析

解:设AC∩BD=O,连B1O,

∵AC⊥BD,B1B⊥面ABCD,∴B1O⊥AC,

则B1O的长就是所求点B1到直线AC的距离.

在Rt△BB1O中,BB1=2,BO=,∴B1O=

故答案为:

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题型:填空题
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填空题

在棱锥A-BCD中,侧棱AB,AC,AD两两垂直,E为底面BCD上一点,若E到三个侧面的距离分别为3,4,5,则以线段AE为直径的球的表面积为______

正确答案

50π

解析

解:根据题意:点E到三个侧面的垂线与侧棱AB,AC,AD围成一个棱长为3、4、5的长方体,

则其外接球的直径即为AE且为长方体的体对角线.

∴2r==5

∴r=

由球的表面积公式得:S=4πr2=50π

故答案为:50π.

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题型:填空题
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填空题

下面关于四棱柱的四个命题:

①若有两个侧面垂直于底面,则该四棱柱为直四棱柱;

②若两个过相对侧棱的截面都垂直于底面,则该四棱柱为直四棱柱;

③若四个侧面两两全等,则该四棱柱为直四棱柱;

④若四棱柱的四条对角线两两相等,则该四棱柱为直四棱柱.

其中,真命题的编号是 ______(写出所有真命题的编号).

正确答案

②④

解析

解:①错,必须是两个相邻的侧面;

②正确;因两个过相对侧棱的截面都垂直于底面可得到侧棱垂直于底面;

③错,反例,可以是斜四棱柱;

④正确,对角线两两相等,则此两对角线所在的平行四边形为矩形.

故答案为:②④.

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题型: 单选题
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单选题

如图正方体A1B1C1D1-ABCD的侧面AB1内有动点P到直线AB与到直线B1C1的距离相等,则动点P所在的曲线的形状为 (  )

A

B

C

D

正确答案

C

解析

解:根据图形判断:

∵侧面AB1内有动点P到直线AB与到直线B1C1的距离相等

∴侧面AB1内有动点P到直线AB与|PB1|相等,

∴根据抛物线的定义可判断:动点P所在的曲线为以B1为焦点,以直线AB为准线的抛物线.

可判断A1在抛物线上,

故选:C

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题型:填空题
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填空题

给出下列命题:

①在正方体中任意选择四个不共面的顶点,它们可能是正四面体的四个顶点;

②底面是等边三角形,侧面都是等腰三角形的三棱锥是正三棱锥;

③若一个四棱柱中有两个侧面垂直于底面,则该四棱柱为直四棱柱;

④一个棱锥可以有两个侧棱和底面垂直;

⑤所有侧面都是正方形的四棱柱一定是正方体.

其中正确命题的序号是______

正确答案

解析

解:对于①,在正方体中任意选择四个不共面的顶点,它们可能是正四面体的四个顶点,

正四面体是每个面都是等边三角形的四面体,如正方体ABCD-A1B1C1D1中的四面体A-CB1D1,∴①正确;

对于②,底面是等边三角形,侧面都是等腰三角形的三棱锥不一定是正三棱锥,

如底面△ABC为等边三角形,且AB=VB=VC=BC=AC,

则△VBC为等边三角形,△VAB和△VCA均为等腰三角形,但不能判定其为正三棱锥;∴②错误;

对于③,一个四棱柱中有两个侧面垂直于底面,该四棱柱不一定为直四棱柱,

必须是相邻的两个侧面才是直四棱柱,∴③错误;

对于④,一个棱锥如果有两条侧棱和底面垂直,则这两条侧棱互相平行,∴④错误;

对于⑤,所有侧面都是正方形的四棱柱不一定是正方体,如底面是菱形时,此时的四棱柱不是正方体,∴⑤错误.

综上,正确的命题是①.

故答案为:①.

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题型: 单选题
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单选题

如图,正方体ABCD-A1B1C1D1中,O为底面ABCD的中心,M为棱BB1的中点,则下列结论中错误的是(  )

AD1O∥平面A1BC1

BD1O⊥平面AMC

C异面直线BC1与AC所成的角等于60°

D点B到平面AMC的距离为

正确答案

D

解析

解:如图,

连接B1D1,交A1C1于N,则可证明OD1∥BN,

由OD1⊄面A1BC1,BN⊂面A1BC1,可得D1O∥面A1BC1,A正确;

由三垂线定理的逆定理可得OD1⊥AC,

设正方体棱长为2,可求得OM2=3,

,有OD1⊥OM,由线面垂直的判定可得D1O⊥平面AMC,B正确;

由正方体的面对角线相等得到△A1BC1为正三角形,即∠A1C1B=60°,

∴异面直线BC1与AC所成的角等于60°,C正确;

设点B到平面AMC的距离为d,正方体的棱长为2a,则

,由VB-AMC=VA-BCM,得

,解得:d=,D错误.

故选:D.

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