- 空间几何体
- 共15406题
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.
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:.
在直三棱柱ABC-A1B1C1中,底面为直角三角形∠ACB=90°,AC=
,BC=CC1=1,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.
BC1=,A1C1=
,A1B=2,通过计算可得∠A1C1P=90°
又∠BC1C=45°
∴∠A1C1C=135°
由余弦定理可求得A1C=
故选B.
已知四面体ABCD的各棱长均为2,一动点P由点B出发,沿表面经过△ACD的中心后到达AD中点,则点P行走的最短路程是( )
正确答案
解析
解:如图展开:设△ACD的中心为G,AD中点为H,点P行走的最短路程是BG+GH,
由等边三角形的性质得 AG=×
×2=
,BG=
=
=
,
GH==
=
,
∴点P行走的最短路程是BG+GH=,
故选A.
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
用一个平面去截正四面体,使它成为形状,大小都相同的两个几何体,则这样的平面的个数有( )
正确答案
解析
解:∵正四面体是中心对称图形,
∴平面过正四面体的中心,则分成为形状,大小都相同的两个几何体,
可判断这样的平面有无数个,
故选;D
已知正四棱锥的侧棱长都为5,全面积为16,求它的底面边长.
正确答案
解:根据题意得出:∵正四棱锥的侧棱长都为5,
∴VE⊥BC,
Rt△VEB中,VC2=VB2+BE2,
设它的底面边长为a,
∵侧棱长都为5,
∴VE2=25-,
∴VE=,
∴4×a×
+a2=16,
化简得出:a4-66a2+128=0,
a2=2,或a2=64,
故a=,或a=8,
解析
解:根据题意得出:∵正四棱锥的侧棱长都为5,
∴VE⊥BC,
Rt△VEB中,VC2=VB2+BE2,
设它的底面边长为a,
∵侧棱长都为5,
∴VE2=25-,
∴VE=,
∴4×a×
+a2=16,
化简得出:a4-66a2+128=0,
a2=2,或a2=64,
故a=,或a=8,
一四棱锥被平行于底面的平面所截,若截面面积与底面面积之比为1:4,则此截面把一条侧棱分成的两段之比为______.
正确答案
1:1
解析
解:根据题意,设截得小棱锥的侧棱长为l,原棱锥的侧棱长为L,
∵截面与底面相似,且截面面积与底面面积之比为1:4,
∴相似比为:=
=
,
∴截面把棱锥的一条侧棱分成的两段之比是
l:(L-l)=1:1.
故答案为:1:1.
一个正四棱锥的中截面(过各侧棱中点的截面)的面积为Q,则它的底面边长为______.
正确答案
解析
解:∵四棱锥的中截面与底面相似,且相似比为1:2,面积比为1:4,
∴若正四棱锥的中截面的面积为Q,则底面面积为4Q,
∵底面为正方形,面积为边长的平方,∴它的底面边长为2
故答案为2
已知三棱锥A-PBC中,PA⊥面ABC,AB⊥AC,BA=CA=2PA=2,则三棱锥A-PBC底面PBC上的高是( )
正确答案
解析
解:由题意可得,BC==2
,PB=
=
,PC=
=
,
设BC边上的高为PE,则PE==
.
设三棱锥A-PBC底面PBC上的高是h,
则由VP-ABC=VA-PBC,可得 ×(
×AB×AC)×PA=
×(
×BC×PE)×h,
即 ×(
×2×2)×1=
×(
×2
×
)×h,求得h=
,
故选:C.
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