- 空间几何体
- 共15406题
如图,正方体ABCD-A1B1C1D1中,对角线BD1与过A1、D、C1的平面交于点M,则
=______.
正确答案
2
解析
解:由正方体的性质可得:D1B⊥平面DA1C1,∴D1M是三棱锥D1-A1DC1的高.
不妨设正方体的棱长为1.
∵=
,
∴=
,
解得D1M==
.
∴=2.
故答案为:2.
如图,已知正方体ABCD-A1B1C1D1中,F为线段BC1的中点,E为线段A1C1上的动点,则下列四个结论:
①存在点E,使EF∥BD;
②存在点E,使EF⊥平面AB1C1D;
③EF与AD1所成的角不可能等于60°;
④三棱锥B1-ACE的体积随动点E而变化.
其中正确的是______.
正确答案
②
解析
解:设正方体的边长为1,以点D为坐标原点,以DA,DC,DD1所在的直线为x,y,z轴建立空间直角坐标系,
则D(0,0,0),A(1,0,0),B(1,1,0),C(0,1,0),D1(0,0,1),A1(1,0,1),B1(1,1,1),C1(0,1,1),点,
则,而
,
,
∴,因此
,
∴E=(λ,1-λ,1),∴,
对于①而言就是否存在实数λ,使EF∥BD,而=(-1,-1,0),
,此即
,这样的λ不存在,∴①错误;
对于②而言就是否存在实数λ,使EF⊥平面AB1C1D,首先我们在平面AB1C1D内任意找到两条相交直线的方向向量,不妨就找和
,
∴,于是
⇒
,即就是当E为C1A1的中点的时候,∴②正确;
同理,对于③而言,还是判断这样的实数λ是否存在,,
设其夹角为θ,则,
令θ=60°,此即,将上式平方解得
,将λ回代原式结论成立,∴这样的λ存在;③错误;
对于④来说,E点无论在A1C1上怎样移动,底面△ACE的高不变,故而底面面积不变,三棱锥的高为定值,所以其体积不会随着E点的变化而变化,故④错误.
故答案为:②.
已知三棱锥P-ABC的侧棱PA,PB,PC两两垂直,下列结论正确的有______.(写出所有正确结论的编号)
①PA⊥BC,PB⊥AC,PC⊥AB;
②由顶点P作三棱锥的高,其垂足是△ABC的垂心;
③△ABC可能是钝角三角形;
④相对棱中点的连线相交于一点.
正确答案
①②④
解析
解:①PA⊥BC,PB⊥AC,PC⊥AB,由此条件可以得出,每一条棱都垂直于另外两条棱所确定的平面,由线面垂直即可即出PA⊥BC,PB⊥AC,PC⊥AB故命题正确;
②由顶点P作三棱锥的高,其垂足是△ABC的垂心,由PA⊥BC,PB⊥AC,PC⊥AB,知三侧棱在底面的射影一定垂直于对边,故垂足是△ABC的垂心,命题正确;
③△ABC可能是钝角三角形,③△ABC不可能是钝角三角形,与实际图形不相符;
④相对棱中点的连线相交于一点,可在图形中用平行四边形对角线相交且互相平分证明出相对棱中点的连线相交于一点,故此命题正确.
综上知结论正确的有①②④
故答案为:①②④.
在棱锥A-BCDE中,∠BAC=
,DC⊥平面ABC,EB⊥平面ABC,F是BC的中点,AB=AC=BE=2,CD=1.
(1)求证:EF⊥AD;
(2)求三棱锥F-ADE的高.
正确答案
(1)证明:∵DC⊥平面ABC,∴DC⊥AF,
又∵AB=AC,F是BC的中点,∴AF⊥BC,
∴AF⊥平面BCD
∴AF⊥FE…2分
在△DEF中,DE2=BC2+(EB-DC)2=9,DF2=DC2+CF2=3,EF2=EB2+BF2=6,
∴DE2=DF2+EF2,∴DF⊥EF,…5分
∴EF⊥平面AFD,故FE⊥AD…6分
(2)解:由(1)知DF⊥EF,∴S△DEF=DF×EF=
…7分
∵S△DEF=S梯形BCDE-S△DCF-S△BEF=…7分)
在△DEF中,
∴由余弦定理得,∴
…9分
∴S△DEA=
设三棱锥F-ADE的高h,则S△DEF×AF=
∴h=1,即三棱锥F-ADE的高为1…12分.
解析
(1)证明:∵DC⊥平面ABC,∴DC⊥AF,
又∵AB=AC,F是BC的中点,∴AF⊥BC,
∴AF⊥平面BCD
∴AF⊥FE…2分
在△DEF中,DE2=BC2+(EB-DC)2=9,DF2=DC2+CF2=3,EF2=EB2+BF2=6,
∴DE2=DF2+EF2,∴DF⊥EF,…5分
∴EF⊥平面AFD,故FE⊥AD…6分
(2)解:由(1)知DF⊥EF,∴S△DEF=DF×EF=
…7分
∵S△DEF=S梯形BCDE-S△DCF-S△BEF=…7分)
在△DEF中,
∴由余弦定理得,∴
…9分
∴S△DEA=
设三棱锥F-ADE的高h,则S△DEF×AF=
∴h=1,即三棱锥F-ADE的高为1…12分.
△ABC中,∠C=90°,AC=4,BC=3,将△ABC绕AC边所在直线旋转一周所得几何体的体积为V,表面积为S,则( )
正确答案
解析
解:由题意知,∵在Rt△ABC中,C=90°,AC=4,BC=3,
∴BA2=CB2+AC2=25,
∴AB=5,
以BC为半径的圆的周长=2π×3=6π,底面面积=π32=9π,
得到的圆锥的侧面面积==15π,
表面积=9π+15π=24π,
圆锥的体积为:=12π.
故选D.
华裔建筑师贝律铭为卢浮宫设计的玻璃金字塔是一个底面边长为30米的正四棱锥,其四个玻璃侧面总面积约1500平方米,则塔高约为______米.
正确答案
20
解析
解:设正四棱锥为S-ABCD,
等腰△SAD的面积=1500÷4=375,
作SE⊥AD,交AD于E,则,
解得SE=25.
作SO⊥面ABCD,交ABCD于O,连接OE,
则SO==20.
故答案为:20.
三棱锥P-ABC的底面为等腰直角三角形,∠C=90°,PC⊥AC,PC⊥BC,若PC=AC=4,则△ABP的面积为______.
正确答案
解析
解:∵三棱锥P-ABC的底面为等腰直角三角形,∠C=90°,PC⊥AC,PC⊥BC,
∴三棱锥P-ABC是正方体的一个角,
∴△ABP是一个边长为4的正三角形,
则△ABP的面积为=
=
.
故答案为:.
如图在正四棱锥S-ABCD中,E是BC的中点,P点在侧面△SCD内及其边界上运动,并且总是保持PE⊥AC,则动点P的轨迹与△SCD组成的相关图形是( )
正确答案
解析
解:取CD中点F,AC⊥EF,又∵SB在面ABCD内的射影为BD且AC⊥BD,∴AC⊥SB,取SC中点Q,∴EQ∥SB,
∴AC⊥EQ,又AC⊥EF,∴AC⊥面EQF,因此点P在FQ上移动时总有AC⊥EP.
故选A.
把边长为1的正方形ABCD沿对角线AC折起,构成三棱锥ABCD,则下列命题:
①以A、B、C、D四点为顶点的棱锥体积最大值为;
②当体积最大时直线BD和平面ABC所成的角的大小为45°;
③B、D两点间的距离的取值范围是(0,];
④当二面角D-AC-B的平面角为90°时,异面直线BC与AD所成角为45°.
其中正确结论个数为( )
正确答案
解析
解:把边长为1的正方形ABCD沿对角线AC折起,构成三棱锥ABCD,如图所示,则下列命题:
①以A、B、C、D四点为顶点的棱锥,当侧面ACD⊥底面ABC时,体积最大值==
,正确;
②由①可知:当体积最大时直线BD和平面ABC所成的角的大小为∠OBD=45°,正确;
③B、D两点间的距离的取值范围是(0,),因此不正确;
④当二面角D-AC-B的平面角为90°时,由①可知:异面直线BC与AD所成角为90°,因此不正确.
综上可知:只有①②正确.
故选:C.
已知甲烷CH4的分子结构是中心一个碳原子,外围有4个氢原子(这4个氢原子构成一个正四面体的四个顶点).设中心碳原子到外围4个氢原子连成的四条线段两两组成的角为θ,则cosθ等于(A)
正确答案
解析
解:将正四面体嵌入正方体中,设正方体的棱长为2,计算易得cosθ==-
.
故选A.
若圆锥的侧面积与过轴的截面面积之比为2π,则其母线与轴的夹角的大小为______.
正确答案
解析
解:设圆锥的底面半径为r,高为h,母线长为l,
则圆锥的侧面积为:πrl,过轴的截面面积为:rh,
∵圆锥的侧面积与过轴的截面面积之比为2π,
∴l=2h,
设母线与轴的夹角为θ,
则cosθ==
,
故θ=,
故答案为:.
如图所示,在三棱台A′B′C′-ABC中,沿A′BC截去三棱锥A′-ABC,则剩余的部分是( )
正确答案
解析
解:如图所示,
三棱台A′B′C′-ABC中,沿A′BC截去三棱锥A′-ABC,
剩余部分是四棱锥A′-BCC′B′.
故选:B.
直角三角形两直角边边长分别为3和4,将此三角形绕其斜边旋转一周,求得到的旋转体的表面积和体积.
正确答案
解:根据题意,所求旋转体由两个同底的圆锥拼接而成
它的底面半径等于直角三角形斜边上的高,高分别等于两条直角边在斜边的射影长
∵两直角边边长分别为3和4,
∴斜边长为=5,
由面积公式可得斜边上的高为h==
可得所求旋转体的底面半径r=
因此,两个圆锥的侧面积分别为
S上侧面=π××4=
;S下侧面=π×
×3=
∴旋转体的表面积S=+
=
由锥体的体积公式,可得旋转体的体积为V=π×
×5=
解析
解:根据题意,所求旋转体由两个同底的圆锥拼接而成
它的底面半径等于直角三角形斜边上的高,高分别等于两条直角边在斜边的射影长
∵两直角边边长分别为3和4,
∴斜边长为=5,
由面积公式可得斜边上的高为h==
可得所求旋转体的底面半径r=
因此,两个圆锥的侧面积分别为
S上侧面=π××4=
;S下侧面=π×
×3=
∴旋转体的表面积S=+
=
由锥体的体积公式,可得旋转体的体积为V=π×
×5=
底面半径为2的圆锥被过高的中点且平行于底面的平面所截,则截面圆的面积为______.
正确答案
π
解析
解:由于底面半径为2的圆锥被过高的中点且平行于底面的平面所截,截面三角形,与原三角形相似,
所以截面圆的半径为1,则截面圆的面积为π.
答案:π
在△ABC中,AB=2,BC=1.5,∠ABC=120°,若△ABC绕直线BC旋转一周,则所形成的几何体的体积是______.
正确答案
解析
解:依题意可知,旋转体是一个大圆锥去掉一个小圆锥,
所以OA=,OB=1
所以旋转体的体积:
故答案为:
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