- 空间几何体
- 共15406题
如图所示,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,点E是边BC的中点.动点P在直线BD1(除B,D1两点)上运动的过程中,平面DEP可能经过的该正方体的顶点是______.(写出满足条件的所有顶点)
正确答案
A1,B1,D
解析
解:取BB1的中点F,则A,D,E,F四点共面,D1,B在平面ADEF的两侧,故D1B与平面相交,满足题意;
取A1D1的中点M,则M,D,E,B1四点共面,D1,B在平面MDEB1的两侧,故D1B与平面相交,满足题意;
D显然满足.
动点P在直线BD1(除B,D1两点)上运动的过程中,平面DEP可能经过的该正方体的顶点是A1,B1,D.
故答案为:A1,B1,D.
称四个面均为直角三角形的三棱锥为“四直角三棱锥”,若在四直角三棱锥SABC中,∠SAB=∠SAC=∠SBC=90°,则第四个面中的直角为______.
正确答案
∠ABC
解析
证明:如图,
四直角三棱锥S-ABC中,因为,∠SAB=∠SAC=90°,
所以SA⊥AB,SA⊥AC,又AB∩AC=A,所以SA⊥平面ABC,
而BC⊂平面ABC,所以SA⊥BC.
又∠SBC=90°,所以SB⊥BC,又SA∩SB=S,所以BC⊥平面SAB.
而AB⊂平面SAB,所以AB⊥BC,所以∠ABC为直角.
故答案为∠ABC.
一个无盖的正方体盒子的平面展开图如图所示,则在原正方体中∠ABC的值为( )
正确答案
解析
解:由题意画出正方体的图形,如图,
显然三角形ABC是正三角形,所以∠ABC=60°,
故选C.
在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AB=BC=,BB1=2,∠ABC=90°,E、F分别为AA1、C1B1的中点,求沿棱柱的表面从E到F两点的最短路径的长度.
正确答案
解:题中E、F分别在AA1、C1B1上,所以“展开”后的图形中必须有AA1、C1B1;故“展开”方式有以下四种:
(ⅰ)沿CC1将面ACC1A1和面BCC1B1展开至同一平面,如图1,求得:EF2=;
(ⅱ)沿BB1将面ABB1A1和面BCC1B1展开至同一平面,如图2,求得:EF2=;
(ⅲ)沿A1B1将面ABB1A1和面A1B1C1展开至同一平面,如图3,求得:EF2=;
(ⅳ)沿A1C1将面ACC1A1和面A1C1B1展开至同一平面,如图4,求得:EF2=;
比较可得(ⅳ)情况下,EF的值最小;
故EF的最小值为.
解析
解:题中E、F分别在AA1、C1B1上,所以“展开”后的图形中必须有AA1、C1B1;故“展开”方式有以下四种:
(ⅰ)沿CC1将面ACC1A1和面BCC1B1展开至同一平面,如图1,求得:EF2=;
(ⅱ)沿BB1将面ABB1A1和面BCC1B1展开至同一平面,如图2,求得:EF2=;
(ⅲ)沿A1B1将面ABB1A1和面A1B1C1展开至同一平面,如图3,求得:EF2=;
(ⅳ)沿A1C1将面ACC1A1和面A1C1B1展开至同一平面,如图4,求得:EF2=;
比较可得(ⅳ)情况下,EF的值最小;
故EF的最小值为.
下列五个命题中正确命题的个数是( )
①棱长相等的直四棱柱是正方体
②对角线相等的平行六面体是直平行六面体
③有两条侧棱垂直于底面一边的平行六面体是直平行六面体
④平行六面体ABCD-A1B1C1D1的六个面为菱形,顶点B在面ACB1上射影为△ACB1的外心
⑤平行六面体ABCD-A1B1C1D1的六个面为矩形,顶点B在面ACB1上射影为△ACB1的内心.
正确答案
解析
解:①棱长相等的正四棱柱是正方体,故①不正确,
②对角线相等的平行六面体是直平行六面体,②正确
③有两条侧棱垂直于底面一边的平行六面体不一定是直平行六面体,故③不正确
平行六面体ABCD-A1B1C1D1的六个面为菱形,顶点B在面ACB1上射影可以根据过B的三条棱都相等,得到射影到三角形各个顶点的距离相等.得到为△ACB1的外心,故④正确,⑤不正确,
综上可知②④两个正确,
故选A.
如图,在正三棱柱ABC-A1B1C1中,已知BB1=BC=2.
(1)求正三棱柱ABC-A1B1C1的体积;
(2)直线AB1与平面AA1C1C所成角的正弦值.
正确答案
解:(1).(3分)
(2)令E为A1C1中点,连B1E,则B1E⊥面ACC1A1.
再连AE,得∠B1AE为AB1与面ACC1A所成角.(6分)
在Rt△AB1E中,,
,∴
.
故直线AB1与平面AA1C1C所成角的正弦值.(8分)
解析
解:(1).(3分)
(2)令E为A1C1中点,连B1E,则B1E⊥面ACC1A1.
再连AE,得∠B1AE为AB1与面ACC1A所成角.(6分)
在Rt△AB1E中,,
,∴
.
故直线AB1与平面AA1C1C所成角的正弦值.(8分)
在正方体ABCD-A′B′C′D′中,P为棱AA′上一动点,Q为底面ABCD上一动点,M是PQ的中点,若点P,Q都运动时,点M构成的点集是一个空间几何体,则这个几何体是( )
正确答案
解析
解:由题意知,当P在A′处,Q在AB上运动时,M的轨迹为过AA′的中点,在平面AA′B′B内平行于AB的线段(靠近AA′),当P在A′处,Q在AD上运动时,M的轨迹为过AA′的中点,在平面AA′D′D内平行于AD的线段(靠近AA′),
当Q在B处,P在AA′上运动时,M的轨迹为过AB的中点,在平面AA′B′B内平行于AA′的线段(靠近AB),
当Q在D处,P在AA′上运动时,M的轨迹为过AD的中点,在平面AA′B′B内平行于AA′的线段(靠近AD),
当P在A处,Q在BC上运动时,M的轨迹为过AB的中点,在平面ABCD内平行于AD的线段(靠近AB),
当P在A处,Q在CD上运动时,M的轨迹为过AD的中点,在平面ABCD内平行于AB的线段(靠近AB),
同理得到:P在A′处,Q在BC上运动;P在A′处,Q在CD上运动;P在A′处,Q在C处,P在AA′上运动;
P、Q都在AB,AD,AA′上运动的轨迹.进一步分析其它情形即可得到M的轨迹为棱柱体.
故选:A.
正方体ABCD-A1B1C1D1中,EF⊥AC,EF⊥A1D则EF和BD1的关系是______.
正确答案
平行
解析
解:法一:根据图象可知:
EF⊥AC,EF⊥A1D,A1D∥B1C,B1C⊥EF,AC∩B1C=C,
∴EF⊥面AB1C,而BD1⊥面AB1C,即BD1∥EF.
法二:建立以D1为原点的空间直角坐标系D1-xyz,且设正方形的边长为1
所以就有D1(0,0,0),B(1,1,0),A1(1,0,0),D(0,0,1),A(1,0,1),C(0,1,1)
所以 =(-1,0,1),
=(-1,1,0),
=(-1,-1,1)
所以 •
=-1+1=0 所以A1D⊥BD1,
•
=1-1=0 所以AC⊥BD1,
所以BD1与A1D和AC都垂直
又∵EF是AC、A1D的公共垂线,
∴BD1∥EF.
故答案为:平行.
图是正方体平面展开图,在这个正方体中
①BM与ED垂直; ②DM与BN垂直.
③CN与BM成60°角;④CN与BE是异面直线.
以上四个命题中,正确命题的序号是______.
正确答案
①②③
解析
解:由已知中正方体的平面展开图,
我们可以得到正方体的直观图如下图所示:
由正方体的几何特征可得:
①BM与ED垂直,正确;
②DM与BN垂直,正确;
③CN与BM成60°角,正确;
④CN与BE平行,故CN与BE是异面直线,错误;
故答案为:①②③
(2015秋•黑龙江期末)已知正方体ABCD-A1B1C1D1中,点E为上底面A1C1的中心,若+
,则x、y的值分别为( )
正确答案
解析
解:如图,
++
(
).
故选C.
已知在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AB=1,BC=2,AC=,AA1=3,M为线段BB1上的一动点,则当AM+MC1最小时,△AMC1的面积为______.
正确答案
1
解析
解:将直三棱柱ABC-A1B1C1沿棱BB1展开成平面连接AC1,与BB1的交点即为满足AM+MC1最小时的点M,
由于AB=1,BC=2,AA1=3,再结合棱柱的性质,可得BM=AA1=1,故B1M=2,
∴AM=,AC1=2
,MC1=2
,
cos∠AMC1=
==-
,
∴sin∠AMC1=,
∴△AMC1的面积.
故答案为1.
(理科)已知如图,正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为1,E,F分别为棱DD1,AB上的点(不含顶点).则下列说法正确的是______.
①A1C⊥平面B1EF;
②△B1EF在侧面上的正投影是面积为定值的三角形;
③在平面A1B1C1D1内总存在与平面B1EF平行的直线;
④平面B1EF与平面ABCD所成的二面角(锐角)的大小与点E位置有关,与点F位置无关;
⑤当E,F分别为中点时,平面B1EF与棱AD交于点P,则三棱锥P-DEF的体积为.
正确答案
②③⑤
解析
解:对于①A1C⊥平面B1EF,不一定成立,因为A1C⊥平面AC1D,而两个平面面B1EF与面AC1D不一定平行.
对于②△B1EF在侧面BCC1B1上 的正投影是面积为定值的三角形,此是一个正确的结论,因为其投影三角形的一边是棱BB1,而E点在面上的投影到此棱BB1的距离是定值,故正确;
对于③在平面A1B1C1D1内总存在与平面B1EF平行的直线,此两平面相交,一个面内平行于两个平面的交线一定平行于另一个平面,此结论正确;
对于④平面B1EF在平面ABCD中的射影为△DFB,面积为定值,但△B1EF的面积不定,故不正确;
对于⑤由面面平行的性质定理可得EQ∥B1F,故D1Q=,B1Q∥PF,故AP=
,所以三棱锥P-DEF的体积为
,故正确
故答案为:②③⑤.
如图所示,在三棱柱ABC-A1B1C1中,AA1⊥底面A1B1C1,底面为直角三角形,∠ACB=90°,AC=2,BC=1,CC1=
,P是BC1上一动点,则A1P+PC的最小值是______.
正确答案
解析
解:连A1B,沿BC1将△CBC1展开与△A1BC1在同一个平面内,如图所示,
连A1C,则A1C的长度就是所求的最小值.
在三棱柱ABC-A1B1C1中,AA1⊥底面A1B1C1,底面为直角三角形,∠ACB=90°,AC=2,BC=1,CC1=,
∴BC1=2,A1C1=2,A1B=2,BC=1,CC1=
,
即∠A1C1B=90°,∠CC1B=30°,
∴∠A1C1C=90°+30°=120°,
由余弦定理可求得A1C2==
,
∴A1P+PC的最小值是 ,
故答案为:.
在正方体上任意选择4个顶点,作为如下五种几何形体的4个顶点:①矩形;②不是矩形的平行四边形;③有三个面为等腰直角三角形,有一个面为等边三角形的四面体;④每个面都是等边三角形的四面体;⑤每个面都是直角三角形的四面体.能使这些几何形体正确的所有序号是______.
正确答案
①③④⑤
解析
解:在正方体ABCD-A1B1C1D1中,
由顶点A1,B,C,D1确定的四边形是矩形;
由顶点A,B,D,A1确定的四面体有三个面是等腰直角三角形,有一个面是等边三角形;
由顶点D,A1,B,C1确定的四面体每个面都是等边三角形;
由顶点A1,A,B,C确定的四面体每个面都是直角三角形.
综上所述,正确的所有序号是①③④⑤.
故答案为:①③④⑤
水平桌面上放置着一个容积为V的密闭长方体玻璃容器ABCD-A1B1C1D1,其中装有V的水,给出下列操作与结论:
①把容器一端慢慢提起,使容器的一条棱AD保持在桌面上,这个过程中,水的状始终是柱体;
②在①中的运动过程中,水面始终是矩形;
③把容器提离桌面,随意转动,水面始终过长方体内一个定点;
④在③中水与容器的接触面积始终不变.
以上说法正确的是______.(把所有正确命题的序号都填上)
正确答案
①②③④
解析
解:①水的部分始终呈棱柱状;从棱柱的特征平面ABFE平行平面DCGH即可判断①正确;如图.
②在①中的运动过程中,水面四边形EFGH的对边始终保持平行,且EF⊥FG,故水面始终是矩形,②是正确的;
③由于始终装有的水,而平分正方体体积的平面必定经过正方体的中心,即水面始终过长方体内一个定点;所以结论正确;
④在③中水与容器的接触时,由于水的体积是定值,所以水与容器的接触面的面积是正方体表面积的一半,故始终保持不变,所以正确.
故选A.
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