- 空间几何体
- 共15406题
在长方体ABCD-A1B1C1D1中,则下列四个命题:
①P在直线BC1上运动时,三棱锥A-D1PC体积不变;
②P在直线BC1上运动时,直线AP与平面ACD1所成角不变;
③P在直线BC1上运动时,二面角P-AD1-C的大小不变;
④M在平面A1B1C1D1上到点D和C1的距离相等的点,则M点的轨迹是直线A1D1,
其中真命题的序号是______.
正确答案
①③④
解析
解:①∵BC1∥平面AD1,∴BC1∥上任意一点到平面AD1C的距离相等,所以体积不变,正确.
②P在直线BC1上运动时,直线AB与平面ACD1所成角和直线AC1与平面ACD1所成角不相等,所以不正确.
③当P在直线BC1上运动时,AP的轨迹是平面PAD1,即二面角P-AD1-C的大小不受影响,所以正确.
④∵M是平面A1B1C1D1上到点D和C1距离相等的点,∴M点的轨迹是一条与直线DC1平行的直线,而DD1=D1C1,所以正确.
故答案为:①③④
在直角梯形ABCD中,∠A=∠D=90°,AB<CD,SD⊥平面ABCD,AB=AD=a,S D=
,在线段SA上取一点E(不含端点)使EC=AC,截面CDE与SB交于点F.
(1)求证:四边形EFCD为直角梯形;
(2)设SB的中点为M,当的值是多少时,能使△DMC为直角三角形?请给出证明.
正确答案
解:(1)∵CD∥AB,AB⊂平面SAB,
∴CD∥平面SAB
面EFCD∩面SAB=EF,
∴CD∥EF.
∵∠D=90°,
∴CD⊥AD,
又SD⊥面ABCD,
∴SD⊥CD,
∴CD⊥平面SAD,
∴CD⊥ED又EF<AB<CD,
∴EFCD为直角梯形.
(2)当 =2时,能使DM⊥MC.
∵AB=a,
∴,
∴,
∴SD⊥平面ABCD,
∴SD⊥BC,
∴BC⊥平面SBD.
在△SBD中,SD=DB,M为SB中点,
∴MD⊥SB.
∴MD⊥平面SBC,MC⊂平面SBC,
∴MD⊥MC,
∴△DMC为直角三角形.
解析
解:(1)∵CD∥AB,AB⊂平面SAB,
∴CD∥平面SAB
面EFCD∩面SAB=EF,
∴CD∥EF.
∵∠D=90°,
∴CD⊥AD,
又SD⊥面ABCD,
∴SD⊥CD,
∴CD⊥平面SAD,
∴CD⊥ED又EF<AB<CD,
∴EFCD为直角梯形.
(2)当 =2时,能使DM⊥MC.
∵AB=a,
∴,
∴,
∴SD⊥平面ABCD,
∴SD⊥BC,
∴BC⊥平面SBD.
在△SBD中,SD=DB,M为SB中点,
∴MD⊥SB.
∴MD⊥平面SBC,MC⊂平面SBC,
∴MD⊥MC,
∴△DMC为直角三角形.
已知矩形ABCD的长AB=4,宽AD=3,将其沿对角线BD折起,得到四面体A-BCD,如图所示,给出下列结论:
①四面体A-BCD体积的最大值为;
②四面体A-BCD外接球的表面积恒为定值;
③若E、F分别为棱AC、BD的中点,则恒有EF⊥AC且EF⊥BD;
④当二面角A-BD-C为直二面角时,直线AB、CD所成角的余弦值为;
⑤当二面角A-BD-C的大小为60°时,棱AC的长为.
其中正确的结论有______(请写出所有正确结论的序号).
正确答案
②③④
解析
解:①四面体ABCD体积最大值为两个面互相垂直,四面体A-BCD体积的最大值为=
,故不正确;
②三棱锥A-BCD外接球的半径为,所以三棱锥A-BCD外接球的表面积为4
=25π;②正确;
③若E、F分别为棱AC、BD的中点,连接AF,CF则AF=CF,根据等腰三角形三线合一得到EF⊥AC;
连接DE,BE,容易判断△ACD≌△ACB,得到DE=BE,所以EF⊥BD;所以③正确;
④当二面角A-BD-C为直二面角时,以C为原点CB,CD所在直线分别为x,y轴,则由向量的数量积可以得到直线AB、CD所成角的余弦值为,所以④正确.
⑤当二面角A-BD-C的大小为60°时,棱AC的长为,在直角三角形ABD中,AB=4,AD=3,BD=5,
作AE⊥BD,CF⊥BD,则AE=CF=,DE=BF=
,
同理直角三角形ABC中,则EF=BD-DE-BF=,
在平面ABD内,过F作FH∥AE,且FH=AE,连接AH,易得四边形AEFH为矩形,
则AH=EF=,AH∥EF,
FH⊥DB,又CF⊥DB,即有∠CFH为二面角C-BD-A的平面角,且为60°,
即CH=CF=,
由BD⊥平面CFH,得到BD⊥CH,即有AH⊥CH,
则AC==
,故⑤错误;
故答案为:②③④.
棱长为a的正四面体中,高为h,斜高为m,相对棱间的距离为d,则a、m、h、d的大小关系正确的是( )
正确答案
解析
解:先判断棱长与斜高的关系,根据直角三角形斜边大于直角边得到a>m,
斜高与高之间的关系同理可得m>h,
在过相对棱之间的距离的面且垂直与一条棱的面上,两条边上的高比较大小,可以利用勾股定理来做,
出大小,h>d
综上可知a>m>h>d
故选A
从正方体的8个顶点中任选两个顶点相连所得的直线中,相交直线有______对.
正确答案
180
解析
解:从一个顶点出发共有7条直线,任选两条都相交,必共面,共有=21对,
从8个顶点出发的共面直线一共8×21=168对;
同一个面的两条对角线相交于一点,这样的有6对;
所有的体对角线相交于一点,体对角线共有4条,所以有=6对,
所以相交直线有168+6+6=180对,
故答案为:180.
根据图中所给的图形制成几何体后,哪些点重合在一起.
正确答案
解:如图展开图折叠复原几何体:可知
J与N;A、M与D;H与E;G与F;B与C.
解析
解:如图展开图折叠复原几何体:可知
J与N;A、M与D;H与E;G与F;B与C.
已知正三棱柱ABC-A1B1C1的所有棱长都是2,M是BC边的中点,在侧棱CC1上是否存在点N,使异面直线AB1与MN所成的角为90°?如果存在,请指出的值.
正确答案
解:以A为原点,以AB顺时针旋转30°得到的直线为x轴,以AC为y轴,以AA1为z轴,建立空间直角坐标系,
∵在正三棱柱ABC-A1B1C1中,所有棱的长度都是2,
∴A(0,0,0),B1(1,,0),M(
,
,0)
设在侧棱CC1上是否存在点N(0,0,z),使得异面直线AB1与MN所成的角为90°,
∴=(1,
,0),
=(-
,-
,z)
∵异面直线AB1与MN所成角为90°,
∴--
+z=0,
解得z=3,不合题意.
∴在侧棱CC1上是不存在点N,使异面直线AB1与MN所成的角为90°.
解析
解:以A为原点,以AB顺时针旋转30°得到的直线为x轴,以AC为y轴,以AA1为z轴,建立空间直角坐标系,
∵在正三棱柱ABC-A1B1C1中,所有棱的长度都是2,
∴A(0,0,0),B1(1,,0),M(
,
,0)
设在侧棱CC1上是否存在点N(0,0,z),使得异面直线AB1与MN所成的角为90°,
∴=(1,
,0),
=(-
,-
,z)
∵异面直线AB1与MN所成角为90°,
∴--
+z=0,
解得z=3,不合题意.
∴在侧棱CC1上是不存在点N,使异面直线AB1与MN所成的角为90°.
水平放置的正方体的六个面分别用“前面、后面、上面、下面、左面、右面”表示,如图是一个正方体的表面展开图,若图中“努”在正方体的后面,那么这个正方体的前面是( )
正确答案
解析
解:这是一个正方体的平面展开图,共有六个面,其中面“努”与面“有”相对,
所以图中“努”在正方体的后面,则这个正方体的前面是“有”.
故选B.
设倒圆锥形容器的轴截面为一个等边三角形,在此容器内注入水,并浸入半径为r的一个实心球,使球与水面恰好相切,试求取出球后水面高为多少?
正确答案
解:如图.在容器内注入水,并放入一个半径为r的铁球,这时水面记为AB,
将球从圆锥内取出后,这时水面记为EF.
三角形PAB为轴截面,是正三角形,
三角形PEF也是正三角形,圆O是正三角形PAB的内切圆.
由题意可知,DO=CO=r,AO=2r=OP,AC=r
∴V球=,VPC=
=3πr3
又设HP=h,则EH=h
∴V水==
∵V水+V球=VPC
即+
=3πr3,
∴h=
即圆锥内的水深是.
解析
解:如图.在容器内注入水,并放入一个半径为r的铁球,这时水面记为AB,
将球从圆锥内取出后,这时水面记为EF.
三角形PAB为轴截面,是正三角形,
三角形PEF也是正三角形,圆O是正三角形PAB的内切圆.
由题意可知,DO=CO=r,AO=2r=OP,AC=r
∴V球=,VPC=
=3πr3
又设HP=h,则EH=h
∴V水==
∵V水+V球=VPC
即+
=3πr3,
∴h=
即圆锥内的水深是.
过四面体一个顶点的三条棱的中点可以确定一个平面,这样的平面有4个,用这样的四个平面截去4个小棱锥后,剩下的几何体的表面积与原四面体的表面积之比是______.
正确答案
1:2
解析
解:如图,几何体用这样的四个平面截去4个小棱锥后,剩下的几何体
是一个平行八面体,对面面积相等,它们的和是所在原来平面的,
因而剩下的几何体的表面积与原四面体的表面积之比是:1:2,
故答案为:1:2.
如图所示的几何体中,底面ABCD是矩形,AB=9,BC=6,EF∥平面ABCD,EF=3,△ADE和△BCF
都是正三角形,则几何体EFABCD的体积为______.
正确答案
解析
解:本题可以采用分割的方法,过F,E做一个与平面ABCD垂直的平面,这个平面把几何体分割成三部分,
中间一部分得到一个侧棱长是3的几何体,且几何体是底面是一个等腰三角形,底边长是6,腰是
∴底面面积是×6×
=9
三棱柱的体积是3×9=27
,
两侧截取两个体积相等的四棱锥,
四棱锥的底面是边长分别是3,6的矩形,
高是3,
∴一个四棱锥的体积是,
∴两个四棱锥的体积是36,
∴几何体的体积是
故答案为:63
正方体的直观图如图所示,则其展开图是( )
正确答案
解析
解:根据题意,可得
对于A,展开图中的上下两边的正方形的对边中点连线应该呈左右方向显现,
故A的图形不符合题意;
对于B,展开图中最右边的“日”字形正方形的对边中点连线应该是上下方向呈现,
且应该在含有圆形的正方形的左边放置,故B的图形不符合题意;
对于C,展开图中最右边的正方形应该与含有圆形的正方形相邻,
故C的图形不符合题意;
对于D,沿如图的红线将正方体的侧面剪裁,展开可得如D项图的形状,故D的图形符合题意
故选:D
如图1是一个直三棱柱(以A1B1C1为底面)被一平面所截得到的几何体,截面为ABC.已知A1B1=B1C1=1,∠A1B1C1=90°,AA1=4,BB1=2.求此几何体的体积.
正确答案
解:过B作截面BA2C2∥面A1B1C1,分别交AA1,CC1于A2,C2.如图2,
则原几何体可视为四棱锥B-ACC2A2与三棱柱A1B1C1-A2BC2的组合体.
作BH⊥A2C2于H,则BH是四棱锥的高,
∵A1B1=B1C1=1,∠A1B1C1=90°,∴BH=,
∴=
•BH=
•
•(1+2)
•
=
∴=
-BB1=1,
故所求几何体体积为.
解析
解:过B作截面BA2C2∥面A1B1C1,分别交AA1,CC1于A2,C2.如图2,
则原几何体可视为四棱锥B-ACC2A2与三棱柱A1B1C1-A2BC2的组合体.
作BH⊥A2C2于H,则BH是四棱锥的高,
∵A1B1=B1C1=1,∠A1B1C1=90°,∴BH=,
∴=
•BH=
•
•(1+2)
•
=
∴=
-BB1=1,
故所求几何体体积为.
给出下列命题:
①底面是正多边形的棱锥是正棱锥;
②侧棱都相等的棱锥是正棱锥;
③侧棱和底面成等角的棱锥是正棱锥;
④侧面和底面所成二面角都相等的棱锥是正棱锥,其中正确命题的个数是( )
正确答案
解析
解:正棱锥的定义:底面是正多边形,顶点在底面的射影是底面正多边形的中心.
可以判断①底面是正多边形的棱锥是正棱锥;错误.
②侧棱都相等的棱锥是正棱锥;底面不一定是正多边形.错误.
③侧棱和底面成等角的棱锥是正棱锥;底面不一定是正多边形.错误.
④侧面和底面所成二面角都相等的棱锥是正棱锥;底面不一定是正多边形.错误.
故选A.
三棱锥P-ABC中,若PA=PB=PC,则顶点P在底面三角形的射影是底面三角形的( )
正确答案
解析
解:设点P作平面ABC的射影为O,
连接OA,OB,OC,
∵PA=PB=PC,
∵PO⊥底面ABC,
PO⊥OA,PO⊥OB,PO⊥OC,
∵PA=PB=PC,
∴OA=OB=OC
所以O为三角形的外心.
故选B.
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