- 空间几何体
- 共15406题
(本小题满分12分)如图,正方形所在的平面与平面
垂直,
是
和
的交点,
,且
.
(1)求证:平面
; (2)求直线
与平面
所成的角的大小;
(3)求二面角的大小.
正确答案
(Ⅰ)见解析 (Ⅱ) (Ⅲ)
法一:(Ⅰ)∵四边形是正方形,
. ………………………1分
∵平面平面
,又∵
,
平面
. ……………………2分
平面
,
.……………3分
平面
. ………………4分
(Ⅱ)连结,
平面
,
是直线
与平面
所成的角.………5分
设,则
,
, ………………………6分
,
.
即直线与平面
所成的角为
…8分
(Ⅲ)过
作
于
,连结
. ……………………9分
平面
,
.
平面
.
是二面角
的平面角.……10分
∵平面平面
,
平面
.
.
在中,
,有
.
由(Ⅱ)所设可得
,
,
. ………………10分
.
.
∴二面角
等于
. ……………………12分
解法二: ∵四边形是正方形,
,
∵平面平面
,
平面
, ………2分
∴可以以点为原点,以过
点平行于
的直线为
轴,
分别以直线和
为
轴和
轴,建立如图所示的空
间直角坐标系.
设,则
,
是正方形
的对角线的交点,
.……………4分
(Ⅰ),
,
,
, ……………………………………4分
平面
. ………………5分
(Ⅱ)平面
,
为平面
的一个法向量,…………6分
,
.……………7分
.∴直线
与平面
所成的角为
. ……8分
(Ⅲ) 设平面的法向量为
,则
且
,
且
.
即
取,则
,则
.………………10分
又∵为平面
的一个法向量,且
,
,设二面角
的平面角为
,则
,
.∴二面角
等于
.…12分
(本小题满分12分)如图,在四棱锥中,
,
,
,
.⑴求证
平面
;
⑵试求二面角的大小.
正确答案
(Ⅰ)略 (Ⅱ)
:以向量、
、
的正向分别为
的正向,建立空间直角坐标系
,则
于是
(1)∵,
∴
,
,即
,
,又
∴
;
(2)设平面的法向量为
,则由
得
令得
∴
,易知平面
的法向量为
,
设平面与平面
所成角的大小为
,则
.
即平面与侧面
所成锐角的大小为
.
(本小题满分14分)如图,四棱锥的底面是正方形,
,点E在棱PB
上
.(Ⅰ)求证:平面
;
(Ⅱ)当
且E为PB的中点时,求AE与平面PDB所成的角的大小.
正确答案
(Ⅰ)略 (Ⅱ)
(Ⅰ)∵四边形ABCD是正方形,
∴
AC⊥BD,
∵,∴PD⊥AC,∴AC⊥平面PDB, 4
分
∴平面.
(Ⅱ)设AC∩BD
=O,连接OE
,由(Ⅰ
)知AC⊥平面PDB于O,
∴∠AEO为AE与平面PDB所的角, ∴O,E分别为DB、PB的中点
,
∴OE//PD,,又∵
,
∴OE⊥底面ABCD,OE⊥AO,在Rt△AOE中,
,
∴,即AE与平面PDB所成的角的大小为
.
正方体木块的表面上有一动点P由顶点A出发按下列规则向点
移动:①点P只能沿正方体木块的棱或表面对角线移动;②点P每一变化位置,都使P点到点
的距离缩短,③若在面对角线上移动时,不能在中点处转入另一条面对角线,动点P共有_______种不同的运行路线.
正确答案
12
通过画图逐一计数,共得12种不同路线(从B到C1就有3种不同路线)
进过一条边,一条对角线的情况有6种:
,
,
,
,
,
进过三条边的情况有6种:
,
,
,
,
,
空间中直线与直线的位置关系有 、 、 。
正确答案
平行、相交、异面
略
.(本题14分)
如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是正方形,侧棱PD底面ABCD,PD=DC,
E是PC的中点,作EFPB交PB于点F。
(1)证明:PA//平面EDB;
(2)证明:PB平面EFD。
正确答案
由BC
平面PDC
又…………11分
又PCBC于C
由,
…………13分
所以
由知PB
平面EFD。…………14分
略
(本小题满分12分)
如图,在四棱锥P-ABCD中,侧面PAD⊥底面ABCD,侧棱PA⊥PD,底面ABCD是直角梯形,其中BC∥AD,∠BAD=90°,AD=3BC,O是AD上一点.
(1)若CD∥平面PBO,试指出点O的位置,并说明理由;
(2)求证:平面PAB⊥平面PCD.
正确答案
解:(1)答: O在AD的 处且离D点比较近. ┅┅┅┅┅┅┅2分
理由是:
∵CD∥平面PBO,
CD⊂平面ABCD,且平面ABCD∩平面PBO=BO,
∴BO∥CD, ┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅3分
又∵BC∥AD,
∴四边形BCDO为平行四边形,┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅4分
∴BC=DO,
又∵AD=3BC,
∴点O的位置满足=,
即在AD的处且离D点比较近.┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅6分
(2)证明:
∵侧面PAD⊥底面ABCD,
AB⊂底面ABCD,且AB⊥交线AD,
∴AB⊥平面PAD, ┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅8分
∵PD平面PAD
∴AB⊥PD. ┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅9分
又∵PA⊥PD,
PA⊂平面PAB,AB⊂平面PAB,
AB∩PA=A, ┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅10分
∴PD⊥平面PAB. ┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅11分
又∵PD⊂平面PCD,
∴平面PAB⊥平面PCD. ┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅12分
略
已知一个圆锥的侧面展开图是圆心角为120°的扇形、底面圆的直径为2,则该圆锥的体积为 .
正确答案
解:因为扇形弧长为2π,所以圆锥母线长为3,高为2 ,
所求体积V="1/" 3 ×π×12×2 =
.
故答案为:
如图,在正三棱柱中,
是
的沿长线上一点,
过
三点的平面交
于
,交
于
(Ⅰ)求证:∥平面
;
(Ⅱ)当平面平面
时,求
的值.
正确答案
(Ⅰ)因为∥
,
在平面
外,所以
∥平面
;……2分
是平面
与平面
的交线,所以
∥
,故
∥
;…………4分
而在平面
外,所以
∥平面
……6分
注:不写“在平面
外”等条件的应酌情扣分;向量方法按建系、标点、求向量、算结果这四个步骤是否正确来评分.
(Ⅱ)解法一:取中点
、
中点
则由
∥
知
在同一平面上,并且由
知
而与(Ⅰ)同理可证
平行于平面
与平面
的交线,因此,
也垂直于该交线,但平面
平面
,所以
平面
,
…………8分
于是,∽
…………10分
即…………12分
注:几何解法的关键是将面面垂直转化为线线垂直,阅卷时应注意考生是否在运用相关的定理.
(Ⅱ)解法二:如图,取中点
、
中点
. 以
为原点,
为
轴、
为
轴、
为
轴建立空间直角坐标系.
则在平面中,
,向量
设平面的法向量
,则由
即
得………8分
在平面中,
,向量
设平面的法向量
,由
得…10分
平面
平面
,
,即
………12分
注:使用其它坐标系时请参考以上评分标准给分
略
已知为平行四边形,
,
,
,
是长方形,
是
的中点,
平面
平面
,
(Ⅰ)求证:;
(Ⅱ)求直线与平面
所成角的正切值.
正确答案
(Ⅰ)做于
点,连结
因为是
的中点,
………7分
(Ⅱ)作
平面
平面
,
所以直线与平面
所成角的正切值为
略
((13分)
如图,在四棱锥中,底面
是正方形,侧棱
=2,
,垂足为F。
(1)求证:PA∥平面BDE。
(2)求证:PB⊥平面DEF。
(3)求二面角B—DE—F的余弦值。
正确答案
、(1)以D为原点,DA为轴,DC为
轴,DP为
轴建立空间直角坐标系,则
,平面BDE的一个法向量为
…………4分
(2)由
又…………………………………………9分
(3)………………………………13分
略
(本小题满分12分)
如图,直三棱柱中, AB=1,
,∠ABC=60
.
(1)证明:;
(2)求二面角A——B的余弦值。
正确答案
解:方法一
(2)如图所示,作交
于
,连
,由三垂线定理可得
∴为所求二面角的平面角,
在中,
……8分
在中,
,…………10分
所以………………11分
即 二面角A——B的余弦值是
。………………………12分
………………11分
所以 二面角所成角的余弦值是
………………………12分
略
(本小题满分12分)如图,四边形ABCD是边长为1的正方形,,
,且MD=NB=1,E为BC的中点
求异面直线NE与AM所成角的余弦值
在线段AN上是否存在点S,使得ES平面AMN?若存在,求线段AS的长;若不存在,请说明理由
正确答案
(1)
(2)
解析:(1)在如图,以D为坐标原点,建立空间直角坐标……1分
依题意,得。……2分
……3分
,……5分
所以异面直线与
所成角的余弦值为
……6分
(2)假设在线段上存在点
,使得
平面
.
,
可设
又.
由
平面
,得 即
故……………10分
所以…….11分
经检验,当时,
平面
.
故线段上存在点
,使得
平面
,此时
……12分
在正方体上任意选择4个顶点,它们可能是如下几何体的4个顶点,请写出所有符合题意的几何体的序号 .
①矩形 ②不是矩形的平行四边形
③有三个面为等腰直角三角形,另一个面为等边三角形的四面体
④每个面都是等边三角形的四面体
⑤每个面都是直角三角形的四面体
正确答案
①③④⑤
略
如图,在正三棱柱ABC—A1B1C1中,底面边长为,D为BC中点,M在BB1上,且
.
(1)求证:;
(2)求四面体的体积.
正确答案
(1)在正三棱柱ABC—A1B1C1中,D为BC的中点,
则AD面BCC1B1,从而AD
MC …………(2分)
又CM
AC1,则MC和平面ADC1内两相交直线AD,AC1均垂直,
MC
面ADC1, …………(4分)
于是MCDC1. …………(6分)
(2)在矩形BB1C1C中,由CMDC1知
DCC1~
MBC,设BB1=h,则BM=
h.
h:a=
:h,求得h=
.从而所求AA1=
. …………(8分)
连结
…………(10分)
…………(12分)
略
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