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题型:简答题
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简答题

(本小题满分12分)

如图,在底面是正方形的四棱锥P—ABCD中,平面PCD⊥平面ABCD,PC=PD=CD=2.

  (I)求证:PD⊥BC;  (II)求二面角B—PD—C的大小.

正确答案

(1)略

(2)

方法一:  (I)证明:∵平面PCD⊥平面ABCD,

又∵平面PCD∩平面ABCD=CD,

BC在平面ABCD内 ,BC⊥CD,

∴BC⊥平面PCD.

∴PD⊥BC.                          …………6分

(II)解:取PD的中点E,连接CE、BE,

为正三角形,

由(I)知BC⊥平面PCD,

∴CE是BE在平面PCD内的射影,

∴BE⊥PD.

∴∠CEB为二面角B—PD—C的平面角.  …………9分

∴二面角B—PD—C的大小为                 …………12分

方法二:(I)证明:取CD的中点为O,连接PO,∵PD=PC,∴PO⊥CD,

∵平面PCD⊥平面ABCD,

平面PCD∩平面ABCD=CD,

∴PO⊥平面ABCD,

如图,在平面ABCD内,过O作OM⊥CD交AB于M,

以O为原点,OM、OC、OP分别为x、y、z轴,

建立空间直角坐标系O—xyz,

由B(2,1,0),C(0,1,0),D(0,-1,0),           …………4分

                                         …………6分

(II)解:取PD的中点E,连接CE、BE,则

为正三角形,

为二面角B—PD—C的平面角. …………9分

二面角B—PD—C的大小为                …………12分

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题型:填空题
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填空题

如图,在直角梯形中,

的中点,是线段的中点,沿把平面折起到平面的位置,使平面,则下列命题正确的个数是            

(1)二面角成角

(2)设折起后几何体的棱的中点,则平面

(3)平面和平面所成的锐二面角的大小为

(4)点到平面的距离为

正确答案

2个

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题型:填空题
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填空题

一正方体内接于一个球,经过球心作一个截面,则截面的可能图形为_________(只填写序号).

正确答案

①②③

当截面与正方体的某一面平行时,可得①,将截面旋转可得②,继续旋转,过正方体两顶点时可得③,即正方体的对角面,不可能得④.

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题型:填空题
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填空题

一个圆锥和一个半球有公共底面,如果圆锥的体积和半球的体积相等,则这个圆锥的母线与轴所成角正弦值为________.

正确答案

根据圆锥的体积和半球的体积相等建立关系求解.设半球的半径为R,则圆锥的底面圆半径也是R,高为h,由题意可得πR2h×πR3h=2R,设圆锥的母线与轴所成角为α,则tan α,所以sin α.

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题型:简答题
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简答题

在如图所示的几何体中.EA⊥平面ABC,

DB⊥平面ABC,AC⊥BC,且AC=BC=BD=2AE=2,M是AB的中点.

(Ⅰ)求证:CM⊥EM ;

(Ⅱ)求多面体ABCDE的体积

(Ⅲ)求直线DE与平面EMC所成角的正切值.             

正确答案

见解析

解:(I)证明:的中点,

 

平面

(II)解:连结,设,则

在直角梯形中,的中点.

平面平面

是直线和平面所成的角.

中,.    

所以直线与平面所成的角的正切值为

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题型:填空题
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填空题

正方体ABCD-A1B1C1D1中,M,N分别是AA1和BB1的中点,G是BC上一点,使C1N⊥MG,则∠D1NG=______.

正确答案

连接MN,

∵M,N分别是AA1和BB1的中点,

由正方体的几何特征可得MN∥C1D1

在正方体ABCD-A1B1C1D1中,D1C1⊥平面B1C1CB

∵C1N⊂平面B1C1CB

∴D1C1⊥C1N

∴MN⊥C1N

又∵C1N⊥MG,MN∩MG=M,MD1,MG⊂平面MNG

∴C1N⊥平面MNG

又∵NG⊂平面MNG

∴C1N⊥NG

故∠D1NG=90°

故答案为:90°

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题型:填空题
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填空题

关于图中的正方体ABCD-A1B1C1D1,下列说法正确的有:______.

①P点在线段BD上运动,棱锥P-AB1D1体积不变;

②P点在线段BD上运动,直线AP与平面AB1D1所成角不变;

③一个平面α截此正方体,如果截面是三角形,则必为锐角三角形;

④一个平面α截此正方体,如果截面是四边形,则必为平行四边形;

⑤平面α截正方体得到一个六边形(如图所示),则截面α在平面AB1D1与平面BDC1间平行移动时此六边形周长先增大,后减小.

正确答案

①中,BD∥B1D1,B1D1⊂平面AB1D1,BD⊄平面AB1D1,∴BD∥平面AB1D1,又P∈BD,∴棱锥P-AB1D1体积不变是正确的;

②中,P点在线段BD上运动,直线AP与平面AB1D1所成角先变大后变小,∴不变是错误的;

③中,一个平面α截此正方体,如果截面是三角形,则必为锐角三角形,是正确的;

④中,一个平面α截此正方体,如果截面是四边形,则可能是平行四边形,或梯形;∴必为平行四边形是错误的;

⑤中,截面α在平面AB1D1与平面BDC1间平行移动时此六边形周长不变,∴先增大,后减小是错误的;

故答案为:①③..

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题型:填空题
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填空题

(文)长方体一条对角线与共顶点的三条棱所成的角分别为α,β,γ,则sin2α-cos2β-cos2γ=______.

正确答案

如图,在长方体AC1中,

以AC1为斜边构成直角三角形:△AC1D,AC1B,AC1A1

由长方体的对角线长定理可得

cos2α+cos2β+cos2γ

=++==1.

则sin2α-cos2β-cos2γ=1-(cos2α+cos2β+cos2γ)=0

故答案为:0.

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题型:填空题
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填空题

如图,点P1,P2,…,P10分别是四面体顶点或棱的中点.那么,在同一平面上的四点组(P1,Pi,Pj,Pk)(1<i<j<k≤10)有 ______个.

正确答案

先做出三个侧面上的在同一平面上的四点组均过P1点,

∵每一个侧面上除P1外都有五个点,五选三即可共有3C53

还包括P1所在的三条棱上有三个,

∴根据分类计数原理知共有3C53+3=33.

故答案为:33.

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题型:填空题
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填空题

在棱长为2的正方体ABCD-A1B1C1D1中,点O为底面ABCD的中心,在正方体ABCD-A1B1C1D1内随机取一点P,则点P到点O距离大于1的概率为______.

正确答案

本题是几何概型问题,

与点O距离等于1的点的轨迹是一个半球面,

其体积为:V1=×π×13=

“点P与点O距离大于1的概率”事件对应的区域体积为23-

则点P与点O距离大于1的概率是 =1-

故答案为:1-

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题型:填空题
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填空题

正四棱锥的侧棱长与底面边长都是2,则侧棱与底面所成角的大小为     .

正确答案

.

试题分析:设侧棱与底面所成的角为,则.

点评:根据正四棱锥的定义,顶点在底面的射影是底面正方形的中心,因而线面角就很容易找到.

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题型:填空题
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填空题

将边长为2的正沿边上的高折成直二面角,则三棱锥的外接球的表面积为           

正确答案

5 π/6

解:根据题意可知三棱锥B-ACD的三条侧棱BD、DC、DA两两互相垂直,

所以它的外接球就是它扩展为长方体的外接球,所以求出长方体的对角线的长为: 1+1 +(  )2 =  ,所以球的直径是 5 ,半径为 / 2 ,所以球的体积为:4πr3 /3 ="5" π/ 6.故答案为:5 π/6

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题型:填空题
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填空题

已知正方体ABCD-A1B1C1D1的外接球的体积是,则A、B两点的球面距离为________

正确答案

设正方体的边长为,则球的半径为,外接球的体积是,则外接球的半径为1,因此有,设球心为O,则求得,A、B两点的球面距离为

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题型:填空题
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填空题

一平面截一球得到直径是6cm的圆面,球心到这个平面的距离是4cm,则该球的体积是               .

正确答案

试题分析:截面圆半径,球心距,球的半径可构成一个直角三角形,因此球半径为,球体积为.

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题型:简答题
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简答题

如图,在四棱锥P-ABCD中,底面是边长为2的菱形,且∠BAD=120°,且PA⊥平面ABCD,PA=,M,N分别为PB,PD的中点.

(1)证明:MN∥平面ABCD;

(2) 过点A作AQ⊥PC,垂足为点Q,求二面角A-MN-Q的平面角的余弦值.

正确答案

(1)只需证 MN∥BD;(2)

试题分析:(1)如图,连接BD.∵M,N分别为PB,PD的中点,∴在△PBD中,MN∥BD.

又MN⊄平面ABCD,∴MN∥平面ABCD.

(2)如图建系:A(0,0,0),P(0,0,2),M,N(,0,),C(,3,0).

设Q(x,y,z),则C=(x-,y-3,z),C=(-,-3,2).

∵C=λC=(-λ,-3λ,2λ),∴Q(λ,3-3λ,2λ).

由A⊥C⇒A·C=0,得λ=.即:Q

对于平面AMN:设其法向量为n=(a,b,c).

∵A,A=(,0,).

∴n=.

同理对于平面QMN,得其法向量为v=

记所求二面角A-MN-Q的平面角大小为θ,则cosθ=.

∴所求二面角A-MN-Q的平面角的余弦值为.

点评:二面角的求法是立体几何中的一个难点。我们解决此类问题常用的方法有两种:①综合法,综合法的一般步骤是:一作二说三求。②向量法,运用向量法求二面角应注意的是计算。很多同学都会应用向量法求二面角,但结果往往求不对,出现的问题就是计算错误。

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