- 空间几何体
- 共15406题
PA垂直于以AB为直径的圆所在的平面,C为圆上异于A、B的任一点,则下列关系不正确的是.
正确答案
解析
解:由题意可得AC⊥BC,由PA⊥以AB为直径的圆所在的平面可知PA⊥BC,故排除A
⇒BC⊥平面PAC,故排除B
结合选项B,利用直线与平面垂直的性质可得BC⊥PC,故排除D
故选C.
如图:ABCD-A1B1C1D1是正方体.求证:
(1)A1C⊥D1B1;
(2)A1C⊥BC1.
正确答案
解:(1)连A1C1,由正方体的性质得,A1C1⊥B1D1,
又CC1⊥面A1C1,A1C1是线A1C在面A1B1C1D1内的射影,由三垂线定理可知,A1C⊥B1D1 .
(2)连B1C,由正方体的性质得,BC1和B1C垂直,B1C是A1C在面BCC1B1内的射影,
由三垂线定理可知,A1C⊥BC1.
解析
解:(1)连A1C1,由正方体的性质得,A1C1⊥B1D1,
又CC1⊥面A1C1,A1C1是线A1C在面A1B1C1D1内的射影,由三垂线定理可知,A1C⊥B1D1 .
(2)连B1C,由正方体的性质得,BC1和B1C垂直,B1C是A1C在面BCC1B1内的射影,
由三垂线定理可知,A1C⊥BC1.
如图,正方体ABCD-A1B1C1D1中,E,F分别为棱DD1,AB上的点.已知下列判断:①A1C⊥平面B1EF;②△B1EF在侧面BCC1B1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的位置有关,与点F的位置无关,其中正确判断的个数有( )
正确答案
解析
解:如图
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与平面ABCD所成的二面角(锐角)的大小与点E的位置有关,与点F的位置无关,此结论不对,与两者都有关系,可代入几个特殊点进行验证,如F与A重合,E与D重合时的二面角与F与B重合,E与D重合时的情况就不一样.故此命题不正确
综上,②③是正确的
故选B
设P={斜棱柱},Q={直棱柱},M={正棱柱},N={棱柱},则Q∪M=( )
正确答案
解析
解:在这四种图形中,包含元素最多的是棱柱,其次是直棱柱,
最小的是正棱柱,其次是直棱柱,
集合Q是集合M的真子集,
则Q∪M=Q
在四个选项中,只有B符合这个关系,
故选B.
如图,在透明塑料制成的长方体ABCD-A1B1C1D1容器内灌进一些水,将容器底面一边BC固定于地面上,再将容器倾斜,随着倾斜度的不同,有下列四个说法:
①水的部分始终呈棱柱状;
②水面四边形EFGH的面积不改变;
③棱A1D1始终与水面EFGH平行;
④当E∈AA1时,AE+BF是定值.
其中正确说法是( )
正确答案
解析
解:①水的部分始终呈棱柱状;从棱柱的特征平面AA1B1B平行平面CC1D1D即可判断①正确;
②水面四边形EFGH的面积不改变;EF是可以变化的EH不变的,所以面积是改变的,②是不正确的;
③棱A1D1始终与水面EFGH平行;由直线与平面平行的判断定理,可知A1D1∥EH,所以结论正确;
④当E∈AA1时,AE+BF是定值.水的体积是定值,高不变,所以底面面积不变,所以正确.
故选D.
若长方体的一个顶点上的三条棱的长分别为3,4,5,从长方体的一条对角线的一个端点出发,沿表面运动到另一个端点,其最短路程是 ______.
正确答案
解析
解:从长方体的一条对角线的一个端点A出发,沿表面运动到另一个端点B,有三种方案,如图是它们的三种部分侧面展开图,
AB路程可能是:
或
,
或.
最短路程是:.
故答案为:.
已知正四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,AB=2,AA1=3.
(Ⅰ)求证:A1C⊥BD;
(Ⅱ)求直线A1C与侧面BB1C1C所成的角的正切值;
(Ⅲ)求二面角B1-CD-B的正切值.
正确答案
解:(I)连AC,在正四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,
底面ABCD是正方形,所以AC⊥BD
又侧棱AA1⊥平面ABCD
∴AC是A1C在平面ABCD上的射影
∴A1C⊥BD(三垂线定理);(4分)
(II)在正四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,A1B1⊥平面BB1C1C,
所以B1C是A1C在平面BB1C1C上的射影
∴∠A1CB1就是直线A1C与侧面BB1C1C所成的角,(6分)
在直角三角形A1CB1,A1B1⊥B1C,A1B1=2,
∴;(9分)
(III)在正四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,CD⊥平面BB1C1C
∴CD⊥B1C,CD⊥BC
∴∠B1CB为二面角B1-CD-B的平面角,(11分)
∴
二面角B1-CD-B的正切值为.
解析
解:(I)连AC,在正四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,
底面ABCD是正方形,所以AC⊥BD
又侧棱AA1⊥平面ABCD
∴AC是A1C在平面ABCD上的射影
∴A1C⊥BD(三垂线定理);(4分)
(II)在正四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,A1B1⊥平面BB1C1C,
所以B1C是A1C在平面BB1C1C上的射影
∴∠A1CB1就是直线A1C与侧面BB1C1C所成的角,(6分)
在直角三角形A1CB1,A1B1⊥B1C,A1B1=2,
∴;(9分)
(III)在正四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,CD⊥平面BB1C1C
∴CD⊥B1C,CD⊥BC
∴∠B1CB为二面角B1-CD-B的平面角,(11分)
∴
二面角B1-CD-B的正切值为.
在直三棱柱中,AC⊥BC,AC=4,BC=CC1=2,若用平行于三棱柱A1B1C1-ABC的某一侧面的平面去截此三棱柱,使得到的两个几何体能够拼接成长方体,则长方体表面积的最小 值为______.
正确答案
24
解析
解:由题意如图,若过AB,AC,A1B1,A1C1的中点截此三棱柱可拼接成一个正方体,其底面是边长为2的正方形,高是2,故其表面积是6×4=24;
若过BC,BA,B1C1,B1A1中点截此三棱柱拼接成一个长方体,此长方体高为2,底面是边长分别为1,4,故其表面积为2×1×4+2×2×4+2×1×2=28
比较知,拼接成长方体的表面积的最小值是24
故答案为24
在棱长为1的正方体ABCD-A1B1C1D1中,过对角线BD1的一个平面交AA1于E,交CC1于F,得四边形BFD1E,给出下列结论:
①四边形BFD1E有可能为梯形
②四边形BFD1E有可能为菱形
③四边形BFD1E在底面ABCD内的投影一定是正方形
④四边形BFD1E有可能垂直于平面BB1D1D
⑤四边形BFD1E面积的最小值为
其中正确的是______(请写出所有正确结论的序号)
正确答案
②③④⑤
解析
解:四边形BFD1E有两组对边分别平行知是一个平行四边形,
故①不正确,
当两条棱上的交点是中点时,四边形BFD1E为菱形,四边形BFD1E垂直于平面BB1D1D,故②④正确,
四边形BFD1E在底面ABCD内的投影是面ABCD,一定是正方形,
故③正确,
当E,F分别是两条棱的中点时,四边形BFD1E面积的最小值为,
故⑤正确.
总上可知有②③④⑤正确,
故答案为:②③④⑤
(2015秋•泰安校级月考)如图是一个正方体盒子的平面展开图,在其中的两个正方形内标有数字1,2,3和-3,要在其余正方形内分别填上-1,-2,使得按虚线折成正方体后,相对面上的两数互为相反数,则A处应填______.
正确答案
-2
解析
解:由图可得,A与2所在的面为相对面,相对面上的两数互为相反数,则A处应填-2.
故答案为:-2.
如图,点P在正方体ABCD-A1B1C1D1的面对角线BC1上运动,则下列四个结论:
①三棱锥A-D1PC的体积不变;②A1P∥平面ACD1;③DP⊥BC1;④平面PDB1⊥平面ACD1.其中正确的结论的是______.
正确答案
①②④
解析
解:对于①,由题意知AD1∥BC1,∴BC1∥平面AD1C,
∴BC1上任意一点到平面AD1C的距离均相等,
∴以P为顶点,平面AD1C为底面的三棱锥A-D1PC的体积不变,∴①正确;
对于②,连接A1B,A1C1,A1C1∥AC,由①知:AD1∥BC1,
∴平面BA1C1∥平面ACD1,由线面平行的定义得,∴②正确;
对于③,∵DC⊥平面BCB1C1,∴DC⊥BC1,
若DP⊥BC1,则BC1⊥平面DCP,
BC1⊥PC,则P为中点,与P为动点矛盾,∴③错误;
对于④,连接DB1,由DB1⊥AC且DB1⊥AD1,
得DB1⊥面ACD1,∴平面PDB1⊥平面ACD1,∴④正确.
综上,正确的结论是①②④.
故答案为:①②④.
在正方体ABCD-A1B1C1D1中.
①经过点A垂直于平面A1BD的直线也垂直于平面B1D1C;
②设O为AC和BD的交点,则异面直线AB1与OC1所成的角是;
③若正方体的棱长为2,则经过棱D1C1,B1C1,BB1中点的正方体的截面面积为3;
④若点P是正方形ABCD内(包括边界)的动点,点Q在对角线A1C上,且满足PQ⊥A1C,PA=PQ,则点P的轨迹是线段.
以上命题正确的个数为( )
正确答案
解析
解:正方体ABCD-A1B1C1D1中,易证平面A1BD∥面B1D1C选,∴①正确;
∵A1B∥D1C,∠OC1D就是异面直线AB1与OC1所成的角.
∵BD⊥OC,BD⊥CC1,∴BD⊥面OCC1,∴BD⊥OC1,
又,∴
,即异面直线AB1与OC1所成
的角是,∴②正确;
设棱B1D1,B1C1,BB1,AB,AD,DD1的中点分别为E,F,G,H,M,N,
则过点E,F,G的正方形截面就是正六边形EFGHMN,,∴③正确;
连结A1P,易证AA1⊥AP,又PQ⊥A1C,PA=PQ,PA1=PA1,∴Rt△A1PA≌Rt△A1PQ,A1A=A1Q,
∴Q为A1C上定点.
又PA=PQ,点P在线段AQ的中垂面上,∴点P在AQ的中垂面与正方形ABCD的交线上,
∴④正确,
故选:D.
如图,已知正方体ABCD-A1B1C1D1中,E、F分别为D1C1、B1C1的中点,AC∩BD=P,A1C1∩EF=Q,若A1C交平面DBFE于R点,试确定R点的位置.
正确答案
解:在正方体AC1中,连接PQ,
∵Q∈A1C1,∴Q∈平面A1C1CA.又Q∈EF,
∴Q∈平面BDEF,即Q是平面A1C1CA与平面BDEF的公共点,
同理,P也是平面A1C1CA与平面BDEF的公共点.
∴平面A1C1CA∩平面BDEF=PQ.
又A1C∩平面BDEF=R,
∴R∈A1C,
∴R∈平面A1C1CA,
R∈平面BDEF.
∴R是A1C与PQ的交点.如图.
解析
解:在正方体AC1中,连接PQ,
∵Q∈A1C1,∴Q∈平面A1C1CA.又Q∈EF,
∴Q∈平面BDEF,即Q是平面A1C1CA与平面BDEF的公共点,
同理,P也是平面A1C1CA与平面BDEF的公共点.
∴平面A1C1CA∩平面BDEF=PQ.
又A1C∩平面BDEF=R,
∴R∈A1C,
∴R∈平面A1C1CA,
R∈平面BDEF.
∴R是A1C与PQ的交点.如图.
下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:棱柱的侧面都是四边形,A不正确;
正方体和长方体都是特殊的四棱柱,正确;
所有的几何体的表面都能展成平面图形,球不能展开为平面图形,C不正确;
棱柱的各条棱都相等,应该为侧棱相等,所以D不正确;
故选B
已知正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长是,在正方体表面上到点A的距离为2的点的轨迹形成的所有曲线的总长度是( )
正确答案
解析
解:由题意,此问题的实质是以A为球心、2为半径的球在正方体ABCD-A1B1C1D1各个面上交线的长度计算,
正方体的各个面根据与球心位置关系分成两类:ABCD、AA1DD1、AA1BB1为过球心的截面,截痕为大圆弧,各弧圆心角为 ;
A1B1C1D1、B1BCC1、D1DCC1为与球心距离为1的截面,截痕为小圆弧,
由于截面圆半径为r=1,故各段弧圆心角为 .
∴这条曲线长度为3••2+3•
•1=
故选C.
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