- 空间几何体
- 共15406题
下列集合间关系不正确的是( )
正确答案
解析
解:∵正方体都是长方体,但长方体不一定是正方体,∴{正方体}⊊{长方体},A正确;
∵底面是矩形的直平行六面体是长方体,∴{长方体}⊊{直平行六面体},B正确;
∵底面是正方形的长方体为正四棱柱,∴{正四棱柱}⊊{长方体},C正确;
∵正四棱柱都是直平行六面体,但直平行六面体不一定是正四棱柱,∴D错误.
故选:D.
如图所示,直三棱柱的主视图面积为2a2,则左视图的面积为______.
正确答案
解析
解:∵已知棱柱的底边长为a的正三角形
∴其正视图的底边长为a
又∵直三棱柱的主视图面积为2a2,
∴棱柱的高为2a
又由其左视图的底边长为底面的高,即
∴左视图面积S=2a×=
a2
故答案为:.
设P,Q为一个正方体表面上的两点,已知此正方体绕着直线PQ旋转θ(0<θ<2π)角后能与自身重合,那么符合条件的直线PQ有______条.
正确答案
13
解析
解:若正方体绕着直线PQ旋转θ(0<θ<2π)角后能与自身重合,则PQ比过正方体中心,否则,正方体绕着直线PQ旋转θ(0<θ<2π)角后,中心不能回到原来的位置.
共有三种情况:如图,
当P,Q为正方体一体对角线两顶点时,把正方体绕PQ旋转,正方体回到原来的位置,此时直线共有4条;
当P,Q为正方两相对棱中点时,把正方体绕PQ旋转π,正方体回到原来的位置,此时直线共有6条;
当P,Q为正方体对面中心时,把正方体绕PQ旋转,正方体回到原来的位置,此时直线共有3条.
综上,符合条件的直线PQ有4+6+3=13条.
故答案为:13.
正方体的棱长为4,在正方体内放八个半径为1的球,再在这八个球中间放一个小球,则小球的半径为( )
正确答案
解析
解:∵在正方体内放八个半径为1的球,
∴这8个球的球心组成一个新的正方体,
连接棱长是4的正方体的对角线,
则在对角线上有8个小球中的两个还有最后放入到小球三个球依次相切,
∴最后放入到小球的直径等于新形成的棱长为2的小正方体的对角线减去两个球的半径
∴小球的直径是
∴小球的半径是
故选D.
圆柱形容器内部盛有高度为8cm的水,若放入三个相同的球(球的半径与圆柱的底面半径相同)后,水恰好淹没最上面的球(如图所示),则球的半径是______cm.
正确答案
4
解析
解:设球半径为r,则由3V球+V水=V柱可得3×,解得r=4.
故答案为:4
(理)如图所示的一块长方体木料中,已知AB=BC=4,AA1=1,设E为底面ABCD的中心,且
=λ
(0≤λ≤
),则该长方体中经过点A1、E、F的截面面积的最小值为______.
正确答案
解:设截面为A1FMN,显然A1FMN为平行四边形,过A点作AG⊥MF与G,则MG⊥A1G,作MK⊥AD与K,
根据题意AF=4λ,则CM=DK=4λ,KF=4-8λ,MF=,
易知Rt△MKF∽Rt△AGF,∴=
,∴AG=
,
∴A1G2=AG2+AA12=+1,
∴S截面2=MF2×A1G2=MF2×(+1)=162λ2+42+(4-8λ)2
=32(10λ2-2λ+1)=320(λ-)2+
(0≤λ≤
),
∴当λ=时,S截面2=取得最小值
,此时S截面为
.
故答案为:.
解析
解:设截面为A1FMN,显然A1FMN为平行四边形,过A点作AG⊥MF与G,则MG⊥A1G,作MK⊥AD与K,
根据题意AF=4λ,则CM=DK=4λ,KF=4-8λ,MF=,
易知Rt△MKF∽Rt△AGF,∴=
,∴AG=
,
∴A1G2=AG2+AA12=+1,
∴S截面2=MF2×A1G2=MF2×(+1)=162λ2+42+(4-8λ)2
=32(10λ2-2λ+1)=320(λ-)2+
(0≤λ≤
),
∴当λ=时,S截面2=取得最小值
,此时S截面为
.
故答案为:.
如图,边长为a的等边三角形ABC的中线AF与中位线DE交于点G,已知△A′DE(A′∉平面ABC)是△ADE绕DE旋转过程中的一个图形,有下列命题:
①平面A′FG⊥平面ABC;
②BC∥平面A′DE;
③三棱锥A′-DEF的体积最大值为a3;
④存在某个位置,使得DF与A′E垂直.
其中正确的命题是( )
正确答案
解析
解:①中由已知可得四边形ABCD 是菱形,
则DE⊥GA′,DE⊥GF,
∴DE⊥平面A′FG,∴面A′FG⊥面ABC,①正确;
又 BC∥DE,∴BC∥平面A′DE;②正确;
当面A′DE⊥面ABC 时,三棱锥A′-DEF 的体积达到最大,最大值为×
×
a2×
a=
a3,③正确;
当(A′E)2+EF2=(A′F)2时,DF与A′E垂直,∴④正确;
故选:D.
在棱柱中( )
正确答案
解析
解:有两个面互相平行,其余各面都是四边形,并且每相邻两个四边形的公共边都互相平行,由这些面所围成的几何体叫做棱柱. 所以两底面平行,且各侧棱也互相平行,A正确.B、C、D不满足定义.
故选A.
如图所示,在棱长为l的正方体ABCD-ABCD的面对角线AB上存在一点P使得AP+DP取得最小值,则此最小值为( )
正确答案
解析
解:把对角面A1BCD1绕A1B旋转至与△AA1B在同一平面上,连接AD1,
在△AA1D1中,AA1=A1D1=1,∠AA1D1=135°,
所以AD1=为所求的最小值.
故选D.
三条直线两两异面,则称为一组“T型线”,任选正方体12条面对角线中的三条,“T型线”的组数为______.
正确答案
24
解析
解:在正方体CDEF-C′D′E′F′中,上下这组平行平面中,C′E′与DF、CF′,C′E′与DF、D′E,C′E′与DF、EF′,C′E′与DF、CD′三条直线两两异面,组成4组“T型线”,即C′E′与DF这组异面直线中,另外四个面里面每个面可以提供一条对角线使得这三条构成“T型线”,同理D′F′与CE这一组也有4种情况;即一组平行平面中能构成8组“T型线”,又正方体有三组平行平面,故共有8×3=24组.
故答案为:24.
已知正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为1,M,N是对角线AC1上的两点,动点P在正方体表面上且满足|PM|=|PN|,则动点P的轨迹长度的最大值为( )
正确答案
解析
解:满足PM=PN这个条件可以看出点P是在垂直于AC1且过线段MN中点的一个平面a上的,又说P在正方体表面上,
∴P点的轨迹便是平面a与正方体各表面的交线所组成的一个由折线段构成的轨迹.
也就是垂直于正方体体对角线的平面与正方体表面相交的交线构成的哪个图形的周长最大.
假象有一个平面从A点开始切割(该平面垂直AC1),开始得到的图形是三角形,且三角形的周长慢慢变长,直到切割到A1点,
这个切割图形为三角形A1BD,此时是当切割图形是三角形时的周长最大值,为3.
之后的切割图形变为六边形,经计算得出当切割图形为六边形时图形的周长恒定还是为3,
之后切割图形又为三角形,周长开始从3递减趋向于零,
直至切割到C1点切割结束.
根据整个过程来说可以得出P点的最大长度为3.
故选B.
已知一长方体的一个顶点上的三条棱长分别为4,4,6,则它的对角线长为______.
正确答案
2
解析
解:∵长方体的一个顶点上的三条棱长分别为4,4,6,
∴它的对角线长为
l==
=2
.
故答案为:2.
在斜三棱柱ABC-A1B1C1中,A0,B0,分别为侧棱AA1,BB1上的点,且知BB0:B0B1=3:2,过A0,B0,C1的截面将三棱柱分成上下两个部分体积之比为2:1,则AA0:A0A1=( )
正确答案
解析
解:上下二部分体积高相等,体积之比为为两个四边形面积之比,
设二梯形高为h1,
=
=
,
AAO+BBO=AOA1+BOB1,设侧棱长为a,
,AA1=a,AAO=ak,AOA1=a(1-k),
BBO=,BOB1=
,
=a(1-k)-ak,k=
,
=
,
=
.
故选A.
如图,在平行六面体ABCD-A1B1C1D1中,AB=1,AD=2,AA1=3,AC1=5,∠BAD=∠BAA1=60°,求∠DAA1的大小.
正确答案
解:如图,连结BD、AC交于点O,连结A1O,A1B、A1D;
在△ABA1中,
AB=1,AA1=3,∠BAA1=60°;
故BA1==
,
在△ABD中,
AB=1,AD=2,∠BAD=60°;
故BD==
,
在△ABC中,
AB=1,BC=AD=2,∠CBA=120°;
故AC==
,
则AO==
,
在△ACC1中,
AC=,CC1=AA1=3,AC1=5;
故cos∠ACC1=
==-
,
则cos∠CAA1=,
则在△AOA1中,
AA1=3,AO=,cos∠CAA1=
,
则OA1==
,
在△BOA1中,
BA1=,BO=
,OA1=
,
则OA1==
,
cos∠BOA1==0,
则∠BOA1=90°,
则A1D=,
则在△ADA1中,
AD=2,AA1=3,DA1=,
则cos∠DAA1==
,
故∠DAA1=60°.
解析
解:如图,连结BD、AC交于点O,连结A1O,A1B、A1D;
在△ABA1中,
AB=1,AA1=3,∠BAA1=60°;
故BA1==
,
在△ABD中,
AB=1,AD=2,∠BAD=60°;
故BD==
,
在△ABC中,
AB=1,BC=AD=2,∠CBA=120°;
故AC==
,
则AO==
,
在△ACC1中,
AC=,CC1=AA1=3,AC1=5;
故cos∠ACC1=
==-
,
则cos∠CAA1=,
则在△AOA1中,
AA1=3,AO=,cos∠CAA1=
,
则OA1==
,
在△BOA1中,
BA1=,BO=
,OA1=
,
则OA1==
,
cos∠BOA1==0,
则∠BOA1=90°,
则A1D=,
则在△ADA1中,
AD=2,AA1=3,DA1=,
则cos∠DAA1==
,
故∠DAA1=60°.
若一条直线与一个正四棱柱各个面所成的角都为α,则cosα=______.
正确答案
解析
解:不妨认为一个正四棱柱为正方体,与正方体的所有面成角相等时,
为与相交于同一顶点的三个相互垂直的平面所成角相等,
即为体对角线与该正方体所成角.
所以 cosa=.
故答案为:
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