- 空间几何体
- 共15406题
(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:.
如图,已知球O是棱长为1的正方体ABCD-A1B1C1D1的内切球,则平面ACD1截球O的截面面积为( )
正确答案
解析
解:根据题意知,平面ACD1是边长为
的正三角形,故所求截面的面积是该正三角形的内切圆的面积,
则由图得,△ACD1内切圆的半径是×tan30°=
,
则所求的截面圆的面积是π××
=
.
故选A.
空间一条直线l1与一个正四棱柱的各个面所成的角都为α,则另一条直线l2与这个正四棱柱的各条棱所成的角都为β,则下列说法正确的是______.
①此四棱柱必为正方体;
②l1与四棱柱的各边所成的角也相等;
③若四棱柱为正四棱柱,l1与这个正四棱柱的各条棱所成的角都为β,则sin2α+sin2β=1.
正确答案
②③
解析
解:不妨在正四棱柱中截取一个正方体ABCD-EFGH,如图.
空间一条直线l1与此正四棱柱的各个面所成的角都为α,直线l1可以是此正方体的体对角线BH,直线l1与这个正四棱柱的各条棱所成的角也相等,故②正确;
但是此正四棱柱未必为正方体,故①不正确;
在图中,∠HBE=α,∠HBA=β,
且sin2α+sin2β=+
=
+
=
=
=1,故③正确.
故答案为:②③.
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.
已知如图,斜三棱柱ABC-A1B1C1的侧面A1ACC1与底面ABC垂直,∠ABC=90°,BC=2,AC=2
,且AA1⊥A1C,AA1=A1C.
(1)求侧棱A1A与底面ABC所成角的大小;
(2)求侧面A1ABB1与底面ABC所成二面角的大小;
(3)求顶点C到侧面A1ABB1的距离.
正确答案
(1)解:如图作A1D⊥AC,垂足为D,由面A1ACC1⊥面ABC,得A1D⊥面ABC,
所以∠A1AD为A1A与面ABC所成的角.
因为AA1⊥A1C,AA1=A1C,
所以∠A1AD=45°为所求.
(2)解:作DE⊥AB,垂足为E,连A1E,则由A1D⊥面ABC,得A1E⊥AB.
所以∠A1ED是面A1ABB1与面ABC所成二面角的平面角.
由已知,AB⊥BC,得ED∥BC.
又D是AC的中点,BC=2,AC=2,
所以DE=1,AD=A1D=,tan∠A1ED=
=
.
故∠A1ED=60°为所求.
(3)解法一:由点C作平面A1ABB1的垂线,垂足为H,
则CH的长是C到平面A1ABB1的距离.
连接HB,由于AB⊥BC,得AB⊥HB.
又A1E⊥AB,知HB∥A1E,且BC∥ED,
所以∠HBC=∠A1ED=60°
所以CH=BCsin60°=为所求.
解法二:连接A1B.
根据定义,点C到面A1ABB1的距离,即为三棱锥C-A1AB的高h.
由得
,
即
所以为所求.
解析
(1)解:如图作A1D⊥AC,垂足为D,由面A1ACC1⊥面ABC,得A1D⊥面ABC,
所以∠A1AD为A1A与面ABC所成的角.
因为AA1⊥A1C,AA1=A1C,
所以∠A1AD=45°为所求.
(2)解:作DE⊥AB,垂足为E,连A1E,则由A1D⊥面ABC,得A1E⊥AB.
所以∠A1ED是面A1ABB1与面ABC所成二面角的平面角.
由已知,AB⊥BC,得ED∥BC.
又D是AC的中点,BC=2,AC=2,
所以DE=1,AD=A1D=,tan∠A1ED=
=
.
故∠A1ED=60°为所求.
(3)解法一:由点C作平面A1ABB1的垂线,垂足为H,
则CH的长是C到平面A1ABB1的距离.
连接HB,由于AB⊥BC,得AB⊥HB.
又A1E⊥AB,知HB∥A1E,且BC∥ED,
所以∠HBC=∠A1ED=60°
所以CH=BCsin60°=为所求.
解法二:连接A1B.
根据定义,点C到面A1ABB1的距离,即为三棱锥C-A1AB的高h.
由得
,
即
所以为所求.
如图,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,AD1、AC、A1C1、BC1分别是四个面上的对角线.求证:∠D1AC=∠A1C1B.
正确答案
证明:∵多面体ABCD-A1B1C1D1为长方体,
∴AB∥C1D1且AB=C1D1,∴四边形ABC1D1为平行四边形,∴AD1=C1B.
同理AA1∥CC1且AA1=CC1,∴四边形ACC1A1为平行四边形,∴AC=A1C1.
连结A1B,CD1,同理可证A1B=CD1.
∴△D1AC≌△A1C1B.
∴∠D1AC=∠A1C1B.
解析
证明:∵多面体ABCD-A1B1C1D1为长方体,
∴AB∥C1D1且AB=C1D1,∴四边形ABC1D1为平行四边形,∴AD1=C1B.
同理AA1∥CC1且AA1=CC1,∴四边形ACC1A1为平行四边形,∴AC=A1C1.
连结A1B,CD1,同理可证A1B=CD1.
∴△D1AC≌△A1C1B.
∴∠D1AC=∠A1C1B.
在一个密封的容积为1的透明正方体容器内装有部分液体,如果任意转动该正方体,液面的形状都不可能是三角形,那么液体体积的取值范围是______.
正确答案
(,
)
解析
解:如图,正方体ABCD-EFGH,此时若要使液面不为三角形,
则液面必须高于平面EHD,且低于平面AFC.
而当平面EHD平行水平面放置时,若满足上述条件,则任意转动该正方体,
液面的形状都不可能是三角形.
所以液体体积必须>三棱柱G-EHD的体积,
并且<正方体ABCD-EFGH体积-三棱柱B-AFC体积1-=
,
答案为(,
).
表面积为16π的球内切于正三棱柱ABC-A1B1C1的各个面,则该项棱柱的体积为( )
正确答案
解析
解:设球半径为R,
由题意,正三棱柱的高是直径为2R,正三棱柱底面正三角形的内切圆的半径是R,
所以正三角形的边长是2 R,高是3R,则正三棱柱的体积为V=
2
R•3R•2R=6
R3.
由于表面积为16π的球,∴R=2.
则该项棱柱的体积为:.
故选A.
一个棱锥的各条棱都相等,那么这个棱锥必不是( )
正确答案
解析
解:以为正六棱锥的底面是个正六边形,正六边形共由6个等边三角形构成,设每个等边三角形的边长为 r,
正六棱锥的高为h,正六棱锥的侧棱长为 l,由正六棱锥的高 h、底面的半径 r、侧棱长l构成直角三角形得,
h2+r2=l2,故侧棱长 l和底面正六边形的边长 r不可能相等,
故选D.
一个圆锥的母线长为20cm,母线与轴的夹角为30°,则圆锥的高为( )
正确答案
解析
解:由题设条件可知,
在直角三角形中,
圆锥的高:h=20cos30°=20×=
.
故选A.
在正三棱锥P-ABC中,PA=,∠APB=20°,点E、F分别在侧棱PB、PC上,则△AEF周长的最小值为______.
正确答案
解析
解:解答:解:将三棱锥由PA展开,如图,
∵正三棱锥P-ABC中,∠APB=20°
则图中∠APA1=60°,
AA1为所求,
又∵PA=PA1,
故△PAA1为等边三角形
∵PA=,
∴AA1=,
故答案为:.
一个透明密闭的正方体容器中,恰好盛有该容器一半容积的水,任意转动这个正方体,则水面在容器中的形状可以是:
(1)三角形;(2)菱形;(3)矩形;(4)正方形;(5)正六边形.
其中正确的结论是______.(把你认为正确的序号都填上)
正确答案
(2)(3)(4)(5)
解析
解:∵正方体容器中盛有一半容积的水,无论怎样转动,其水面总是过正方体的中心.
于是过正方体的一条棱和中心可作一截面,截面形状为长方形,如图(1);
过正方体一面上一边的中点和此边外的顶点以及正方体的中心作一截面,其截面形状为菱形,如图(2);
过正方体一面上相邻两边的中点以及正方体的中心作一截面,得截面形状为正六边形,如图(3);
正方体一面上相对两边的中点以及正方体的中心作一截面,得截面形状为正方形,如图(4).
故答案为:(2)(3)(4)(5)
如图,P是正方体ABCD-A1B1C1D1对角线AC1上一动点,设AP的长度为x,若△PBD的面积为f(x),则f(x)的图象大致是( )
正确答案
解析
解:设正方体的棱长为1,连接AC交BD于O,连PO,则PO是等腰△PBD的高,
故△PBD的面积为f(x)=BD×PO,
在三角形PAO中,PO==
,
∴f(x)=×
×
=
,
画出其图象,如图所示,
对照选项,A正确.
故选A.
在正方体ABCD-A′B′C′D′中,过对角线BD′的一个平面交AA′于E,交CC′于F
①四边形BFD′E一定是平行四边形
②四边形BFD′E有可能是正方形
③四边形BFD′E在底面ABCD内的投影一定是正方形
④四边形BFD′E有可能垂直于平面BB′D′D
以上结论正确的为______(写出所有正确结论的编号)
正确答案
①③④
解析
解:解:如图:
①由平面BCB1C1∥平面ADA1D1,并且B、E、F、D1四点共面,
∴ED1∥BF,同理可证,FD1∥EB,故四边形BFD1E一定是平行四边形,故①正确;
②若BFD1E是正方形,有ED1⊥BE,这个与A1D1⊥BE矛盾,故②错误;
③由图得,BFD1E在底面ABCD内的投影一定是正方形ABCD,故③正确;
④当点E和F分别是对应边的中点时,平面BFD1E⊥平面BB1D1,故④正确.
故答案为:①③④.
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