- 空间几何体
- 共15406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
在
∴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
如图,在直角梯形中,
,
,
,
,
,
是
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
略
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.
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=
×
πR3⇒h=2R,设圆锥的母线与轴所成角为α,则tan α=
=
,所以sin α=
.
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:
,
是
的中点,
.
又平面
,
.
(II)解:连结,设
,则
,
在直角梯形中,
,
是
的中点.
,
,
.
.
平面
,
,
平面
,
是直线
和平面
所成的角.
在中,
,
,
.
所以直线与平面
所成的角的正切值为
.
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°
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..
(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.
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.
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-.
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.
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
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
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
.
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,2
λ),∴Q(
-
λ,3-3λ,2
λ).
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,
).
则⇒
⇒
∴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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