- 空间几何体
- 共15406题
如图(1),一个正四棱柱形的密闭容器水平放置,其底部镶嵌了同底的正四棱锥形实心装饰块,容器内盛有a升水时,水面恰好经过正四棱锥的顶点P.如果将容器倒置,水面也恰好过点P(图(2))
有下列四个命题:
A.正四棱锥的高等于正四棱柱高的一半
B.将容器侧面水平放置时,水面也恰好过点P
C.任意摆放该容器,当水面静止时,水面都恰好经过点P
D.若往容器内再注入a升水,则容器恰好能装满.
其中真命题的代号是:______(写出所有真命题的代号).
正确答案
BD
解析
解:设图(1)水的高度h2几何体的高为h1
图(2)中水的体积为b2h1-b2h2=b2(h1-h2),
所以b2h2=b2(h1-h2),所以h1=
h2,故A错误,D正确.
对于B,当容器侧面水平放置时,P点在长方体中截面上,
又水占容器内空间的一半,所以水面也恰好经过P点,故B正确.
对于C,假设C正确,当水面与正四棱锥的一个侧面重合时,
经计算得水的体积为b2h2>
b2h2,矛盾,故C不正确.
故选BD
在三棱柱ABC-A1B1C1中,各棱长都等于2a,下底面ABC在水平面上保持不动,在侧棱与底面所成的角保持为60°的情况下,上底面A1B1C1还是可以移动的,则△A1B1C1在下底面ABC所在平面上的竖直投影所扫过的区域的面积为______.
正确答案
解析
解:∵三棱柱ABC-A1B1C1中,各棱长都等于2a,
当下底面ABC在水平面上保持不动,
且侧棱与底面所成的角为60°时,
△A1B1C1在下底面ABC所在平面上的竖直投影所扫过的区域如下图所示:
由图可知该区域有一个边长为2a的正三角形,三个两边长分别为2a,a的矩形,和三个半径为a,圆心角为120°的扇形组成
其面积S=•(2a)2+3•(2a)•a+π•a2=
故答案为:
在正方体ABCD-A1B1C1D1中,下列四队截面中彼此平行的一对是( )
正确答案
解析
解:∵AC∥A1C1,AC⊂面ACD1,A1C1⊄面ACD1,
∴AC∥面ACD1,
∵A1B∥D1C,D1C⊂面ACD1,A1B⊄面ACD1,
∴A1B∥面ACD1,
∵A1B∩A1B1=A1,
∴面ACD1∥面A1BC1
故选:A
如图,已知圆柱的底面半径是3,高是4,A、B两点分别在两底面的圆周上,并且AB=5,那么直线AB与轴OO‘之间的距离等于______.
正确答案
解析
解:如图直线AB与轴OO‘之间的距离,等于直线轴OO'与平面ABC的距离,
由图形可知直线AB与轴OO'之间的距离
等于O到BC 的距离,AB=5,AC=4,所以BC=3
所以所求距离为:
故答案为:
若平行六面体ABCD-A′B′C′D′的棱长都为1,底面ABCD为正方形,且AA′和AB与AD的夹角都等于120°,则对角线BD′的长为______.
正确答案
解析
解:平行六面体ABCD-A′B′C′D′的棱长都为1,底面ABCD为正方形,
且AA′和AB与AD的夹角都等于120°,那么AA′在底面ABCD上的射影垂直BD,
即BB′D′D是矩形,DB=,所以对角线BD′=
故答案为:
在正三棱柱ABC-A1B1C1中,AB1=BB1.
(1)求证:AB1⊥BC1;
(2)求二面角A-BC1-C的正切值.
正确答案
(1)证法一:如图,取BC的中点M,
连接B1M、BC1交于N,则AM⊥面BC1.
下证BC1⊥B1M.设BB1=1,则AB1=,AB=BC=
,
∴tan∠B1MB==tan∠B1BC1.
∴得△B1MB∽△B1BN.
∴∠B1BM=90°=∠B1NB,即BC1⊥B1M.
∴BC1⊥斜线AB1.
证法二:如图,取B1C1和B1B的中点E与D,
连接ED,则DE∥BC1.再取AB的中点G,
连接DG,则DG∥AB1,
∴∠GDE为异面直线AB1、BC1所成的角.
下用勾股定理证明∠GDE为直角.取A1B1的中点F,
连接EF、EG、FG,则EG=且DE、DG均可表示出.
故可知EG2=DE2+DG2,∴∠GDE=90°.
(2)解:连接AN,则∠ANM为所求二面角的平面角,tan∠ANM=3.
解析
(1)证法一:如图,取BC的中点M,
连接B1M、BC1交于N,则AM⊥面BC1.
下证BC1⊥B1M.设BB1=1,则AB1=,AB=BC=
,
∴tan∠B1MB==tan∠B1BC1.
∴得△B1MB∽△B1BN.
∴∠B1BM=90°=∠B1NB,即BC1⊥B1M.
∴BC1⊥斜线AB1.
证法二:如图,取B1C1和B1B的中点E与D,
连接ED,则DE∥BC1.再取AB的中点G,
连接DG,则DG∥AB1,
∴∠GDE为异面直线AB1、BC1所成的角.
下用勾股定理证明∠GDE为直角.取A1B1的中点F,
连接EF、EG、FG,则EG=且DE、DG均可表示出.
故可知EG2=DE2+DG2,∴∠GDE=90°.
(2)解:连接AN,则∠ANM为所求二面角的平面角,tan∠ANM=3.
(2015秋•辽宁校级期末)如图,正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为1,线段B1D1上有两个动点E、F,且EF=
,则下列结论中正确的序号是______.
①AC⊥BE ②EF∥平面ABCD ③三棱锥A-BEF的体积为定值
④△AEF的面积与△BEF的面积相等.
正确答案
①②③
解析
解:对于①,由题意及图形知,AC⊥面DD1B1B,故可得出AC⊥BE,故①正确;
对于②,由正方体ABCD-A1B1C1D1的两个底面平行,EF在其一面上,故EF与平面ABCD无公共点,故有EF∥平面ABCD,故②正确;
对于③,由几何体的性质及图形知,三角形BEF的面积是定值,A点到面DD1B1B,故可得三棱锥A-BEF的体积为定值,故③正确;
对于④,由图形可以看出,B到线段EF的距离与A到EF的距离不相等,故△AEF的面积与△BEF的面积相等不正确,故④错误.
∴正确命题的序号是①②③.
故答案为:①②③.
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,水面面积始终不变;
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
①③④
解析
解:①水的部分始终呈棱柱状;从棱柱的特征两个底面互相平行可以判断①正确;
②在①中的运动过程中,水面四边形的面积在对角面时最大,是变化的,∴②错误;
③长方体内装有V的水,平分长方体体积的平面经过长方体的中心,即水面过长方体内一个定点;∴③正确;
④∵水的体积是定值,∴水与容器的接触面的面积是长方体表面积的一半,终保持不变,∴④正确.
故答案为:①③④.
根据下列对于几何结构特征的描述,说出几何体的名称:由7个面围成,其中两个面是互相平行且全等的五边形,其他面是全等的矩形,该几何体是______.
正确答案
五棱柱
解析
解:两个面互相平行且全等的五边形,则这两个面肯定是几何体的上、下底面
其余各面是全等的矩形,则这些矩形是侧面
符合五棱柱的定义和结构特点
故答案为:五棱柱
如图所示,正方体ABCD-A′B′C′D′的棱长为1,E、F分别是棱AA′,CC′的中点,过直线EF的平面分别与棱BB′、DD′交于M、N,给出以下四个命题:
①平面MENF⊥平面BDD′B′;
②平面MENF的为矩形;
③当M为BB′的中点时,MENF的面积最小;
④四棱锥C′-MENF的体积为常数;
以上命题中正确命题的序号为______.
正确答案
①③④
解析
解:对于①:显然,EF⊥BD,又EF⊥DD′,
∴EF⊥平面BDD′B′,
∴平面MENF⊥平面BDD′B′;
∴①正确;
对于②:∵平面ADD′A′∥平面BCC′B′,
∴EN∥MF,且EN=MF,
∴四边形EMFN为平行四边形,
∴四边形MENF为平行四边形,
故②错误;
对于③:MENF的面积=×EF×MN,
当M为BB′的中点时,MN最短,此时面积最小.
故③正确;
对于④:连结C′E,C′M,C′N,则四棱锥则分割为两个小三棱锥,
它们以C′EF为底,以M,N分别为顶点的两个小棱锥.
因为三角形C′EF的面积是个常数.M,N到平面C‘EF的距离是个常数,
所以四棱锥C'-MENF的体积V为常函数,所以④正确.
综上,正确的有①③④.
故答案为:①③④.
如图是正方体的平面展开图,在这个正方体中:
①BM与DE平行;
②CN与BE是异面直线;
③CN与BM成60°角;
④DM与BN垂直.
以上四个结论中,正确的是______.
正确答案
③④
解析
解:展开图复原的正方体如图,不难看出:
①BM与ED平行;错误的,是异面直线;
②CN与BE是异面直线,错误;是平行线;
③从图中连接AN,AC,由于几何体是正方体,故三角形ANC是等边三角形,所以AN与CN的夹角是60°,又AN∥BM,故CN与BM成60°;正确;
④DM与BN垂直.正确
判断正确的答案为③④.
故答案为:③④.
正方体ABCD-A1B1C1D1中,P、Q、R分别是AB、AD、B1C1的中点.那么,正方体的过P、Q、R的截面图形是______.
正确答案
正六边形
解析
解:延长QP,CB交于V,连接RV,交BB1于S.
作RT∥PQ,交C1D1于M.延长PQ,CD交于T,连接TM,交DD1于N.
如图所示:
正方体过P、Q、R的截面图形是六边形,
且是边长是正方体棱长的倍的正六边形.
答案:正六边形.
如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,F为线段BC1的中点,E为线段A1C1上的动点,则下列命题中正确的序号有______
①存在点E使EF∥BD1;
②存在点E使EF⊥平面AB1C1;
③存在点E使EF与AD1所成的角等于90°;
④三棱锥B1-ACE的体积为定值.
正确答案
②③④
解析
解:对于命题①,取C1D1的中点G,连结GF,如图1所示.
∵F为BC1中点,则FG∥BD1.
设存在点E,使EF∥BD1,于是过点F有两条直线与BD1平行,
∴假设不成立,即不存在点E,使EF∥BD1,故①为假命题.
对于命题②,若E为A1C1的中点,连结A1B,则EF∥A1B.如图2所示.
∵AB1⊥A1B,∴EF⊥AB1,
又∵C1B1⊥平面A1B1BA,AB1⊂平面A1B1BA,∴C1B1⊥A1B,
∴C1B1⊥EF,又AB1∩C1B1=B1,
∴EF⊥AB1C1,故②为真命题.
对于命题③,当E与A1重合时,连结CE,CB1,A1C,则BC1⊥CB1.如图3所示.
又EB1⊥平面B1C1CB,B1C⊂平面B1C1CB,∴EB1⊥BC1,
∵EB1∩B1C=B1,∴BC1⊥平面EB1C,
∵EF⊂平面EB1C,∴BC1⊥EF,
又∵AD1∥BC1,∴AD1⊥EF,
即存在点E,使EF与AD1所成的角等于90°.
对于命题④,设AB=a,则=
.
∵三棱锥B1-ACE的高即为点B1到平面A1C1CA的距离d,为,
∴=
,
即三棱锥B1-ACE的体积为定值,故④为真命题.
综上知,命题中正确的序号有②③④,故答案为②③④.
长方体ABCD-A1B1C1D1的棱AB=AD=4cm,AA1=2cm,则点A1到平面AB1D1的距离等于______cm.
正确答案
解析
解:由题意可得三棱锥B1-AA1D1的体积是=
,
三角形AB1D1的面积为4,设点A1到平面AB1D1的距离等于h,则
,
则h=
故点A1到平面AB1D1的距离为.
故答案为:.
长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=BC=1,BB1=,设点A关于直线BD1的对称点为P,则P与C1两点之间的距离为( )
正确答案
解析
解:
∵长方体ABCD-A1B1C1D1
中,AB=BC=1,BB1=,
∴AD1=,D1C=2,
∠AD1C1=90°,
∵设点A关于直线BD1的对称点为P,
∴在△AD1B中,
∠AD1B=30°,
∴∠PD1B=30°,
AD1=PD1=,即∠PD1C1=30°,
∵在△PD1C1中,D1C1=1,PD1=,∠PD1C1=30°,
∴根据余弦定理得出:C1P==1,
故选:A
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