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题型:填空题
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填空题

已知四棱锥O-ABCD的顶点在球心O,底面正方形ABCD的四个顶点在球面上,且四棱锥O-ABCD的体积为,AB=,则球O的体积为______

正确答案

8π

解析

解:如图,正方形ABCD中,∵AB=

∴AM=AC=×=

设OA=R,∴OM=

∴四棱锥O-ABCD的体积为:VO-ABCD=××=

解得:R=

∴球O的体积为V球O===8π;

故答案为:8π.

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题型: 单选题
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单选题

在空间直角坐标系中,已知,则四面体ABCD的体积为(  )

A

B

C

D

正确答案

A

解析

解:由题意,∵

=(-2,0,0),=(0,1,),=(0,-1,),

=0,=0

∴AB⊥平面OCD,

∴四面体ABCD的体积为××2××2=

故选:A.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,在五棱锥P-ABCDE中,PE⊥平面ABCDE,DE⊥AE,AB∥DE,BC∥AE.AE=AB=PE=2DE=2BC,F为棱PA的中点,过D、E、F的平面α与棱PB、PC分别交于点G、H.

(1)求证:DE∥FG;

(2)设DE=1,求三棱锥G-PEF的体积.

正确答案

(1)证明:∵AB∥DE,AB⊂平面PAB,DE⊄平面PAB,

∴DE∥平面PAB,

∵DE⊂α,α∩平面PAB=FG,

∴DE∥FG;

(2)解:由(1)知,F为棱PA的中点,G为棱PB的中点,

∴三棱锥G-PEF的体积=VB-PEF===

==

解析

(1)证明:∵AB∥DE,AB⊂平面PAB,DE⊄平面PAB,

∴DE∥平面PAB,

∵DE⊂α,α∩平面PAB=FG,

∴DE∥FG;

(2)解:由(1)知,F为棱PA的中点,G为棱PB的中点,

∴三棱锥G-PEF的体积=VB-PEF===

==

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题型:简答题
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简答题

已知ABCD-A1B1C1D1是底面边长1正四棱柱,O1为A1C1与B1D1的交点.

(1)设AB1与底面A1B1C1D1所成的角为,求该棱柱的侧面积;

(2)(理)若点C到平面AB1D1的距离为,求四棱柱ABCD-A1B1C1D1的体积.

(3)(文)设高AA1=2,求四面体AB1D1C的体积.

正确答案

解:(1)由于ABCD-A1B1C1D1是底面边长1正四棱柱,则AB1与底面A1B1C1D1所成的角为∠AB1A1

又由AB1与底面A1B1C1D1所成的角为,则=,故

则该棱柱的侧面积为

(2)∵O1为B1D1的中点,而△AB1D1是以B1D1为底边的等腰三角形,

∴AO1⊥B1D1∴B1D1⊥平面ACC1A1∴平面AB1D1⊥平面ACC1A1且交线为AO1

∴点C到平面AB1D1的投影点必落在A01上即垂足H,

在矩形AA1C1C中,利用Rt△AA1O1∽Rt△CHA 得到

,则AA1=2,

故正四棱柱ABCD-A1B1C1D1的体积V=1×1×2=2.

(3)由于ABCD-A1B1C1D1是底面边长为1的正四棱柱,高AA1=2,

则三棱锥A-A1B1D1的体积为

又由四面体AB1D1C的体积为正四棱柱ABCD-A1B1C1D1的体积减去四个三棱锥A-A1B1D1的体积

则四面体AB1D1C的体积为

故四面体AB1D1C的体积为

解析

解:(1)由于ABCD-A1B1C1D1是底面边长1正四棱柱,则AB1与底面A1B1C1D1所成的角为∠AB1A1

又由AB1与底面A1B1C1D1所成的角为,则=,故

则该棱柱的侧面积为

(2)∵O1为B1D1的中点,而△AB1D1是以B1D1为底边的等腰三角形,

∴AO1⊥B1D1∴B1D1⊥平面ACC1A1∴平面AB1D1⊥平面ACC1A1且交线为AO1

∴点C到平面AB1D1的投影点必落在A01上即垂足H,

在矩形AA1C1C中,利用Rt△AA1O1∽Rt△CHA 得到

,则AA1=2,

故正四棱柱ABCD-A1B1C1D1的体积V=1×1×2=2.

(3)由于ABCD-A1B1C1D1是底面边长为1的正四棱柱,高AA1=2,

则三棱锥A-A1B1D1的体积为

又由四面体AB1D1C的体积为正四棱柱ABCD-A1B1C1D1的体积减去四个三棱锥A-A1B1D1的体积

则四面体AB1D1C的体积为

故四面体AB1D1C的体积为

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题型:简答题
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简答题

已知四棱锥P-ABCD的底面是边长为4的正方形,PD⊥底面ABCD,PD=6,M,N分别为PB,AB的中点,设AC和BD相交于点O

(Ⅰ)证明:OM∥底面PAD;

(Ⅱ)若DF⊥PA且交PA于F点,证明DF⊥平面PAB;

(Ⅲ)求四面体D-MNB的体积

正确答案

解:(Ⅰ)由已知易知OM是△BDP的中位线,

∴OM∥PD.

∵OM⊄面PAD,PD⊂面PAD

∴OM∥面PAD

(另证:也可先证明平面OMN∥平面DPA)

(Ⅱ)PD⊥底面ABCD,

∴AB⊥PD,又AB⊥AD,AD∩PD=D∴AB⊥平面PAD,又AB⊂平面PAB,

∴平面PAD⊥平面PAB,

又平面PAD∩平面PAB=PA,DF⊥PA,DF⊂平面PAD,

∴DF⊥平面PAB

(Ⅲ)由(Ⅱ)知DF⊥平面PAB,

∴四面体D-MNB的高为DF,

在Rt△PDA中,DF=

由AB⊥平面PAD,得AB⊥PA,又MN∥PA,

∴MN⊥NB,

==

解析

解:(Ⅰ)由已知易知OM是△BDP的中位线,

∴OM∥PD.

∵OM⊄面PAD,PD⊂面PAD

∴OM∥面PAD

(另证:也可先证明平面OMN∥平面DPA)

(Ⅱ)PD⊥底面ABCD,

∴AB⊥PD,又AB⊥AD,AD∩PD=D∴AB⊥平面PAD,又AB⊂平面PAB,

∴平面PAD⊥平面PAB,

又平面PAD∩平面PAB=PA,DF⊥PA,DF⊂平面PAD,

∴DF⊥平面PAB

(Ⅲ)由(Ⅱ)知DF⊥平面PAB,

∴四面体D-MNB的高为DF,

在Rt△PDA中,DF=

由AB⊥平面PAD,得AB⊥PA,又MN∥PA,

∴MN⊥NB,

==

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题型:简答题
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简答题

如图1所示,直角梯形ABCD,AD∥BC,AD⊥AB,AB=BC=2AD=4,E、F为线段AB、CD上的点,且EF∥BC,设AE=x,沿EF将梯形ABCD翻折,使平面AEFD⊥平面EBCF(如图2所示).

(Ⅰ)若以B、C、D、F为顶点的三棱锥体积记为f(x),求f(x)的最大值及取最大值时E的位置;

(Ⅱ)在(1)的条件下,试在线段EF上的确定一点G使得CG⊥BD,并求直线GD与平面BCD所成的角θ的正弦值.

正确答案

解:(Ⅰ)由题意知,平面AEFD⊥平面EBCF,AE⊥EF,

所以AE⊥面BCF,…(2分)

以B、C、D、F为顶点的三棱锥底面为△BCF,高为AE,

所以,…(4分)

当x=2时,,此时对应的点E为AB的中点.…(6分)

(Ⅱ)由(Ⅰ)中知EA、EF、EB两两互相垂直,以E为原点,以EB为x轴、EF为y轴、EA为z轴建立空间直角坐标系,则

E(0,0,0),B(2,0,0),C(2,4,0),D(0,2,2),设G(0,yo,0)

由CG⊥BD得,解得yo=2.…(8分)

所以,设平面BCD的法向量为

可取=(1,0,1),

所以sinθ=|cos<>=即为所求.…(12分)

解析

解:(Ⅰ)由题意知,平面AEFD⊥平面EBCF,AE⊥EF,

所以AE⊥面BCF,…(2分)

以B、C、D、F为顶点的三棱锥底面为△BCF,高为AE,

所以,…(4分)

当x=2时,,此时对应的点E为AB的中点.…(6分)

(Ⅱ)由(Ⅰ)中知EA、EF、EB两两互相垂直,以E为原点,以EB为x轴、EF为y轴、EA为z轴建立空间直角坐标系,则

E(0,0,0),B(2,0,0),C(2,4,0),D(0,2,2),设G(0,yo,0)

由CG⊥BD得,解得yo=2.…(8分)

所以,设平面BCD的法向量为

可取=(1,0,1),

所以sinθ=|cos<>=即为所求.…(12分)

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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,四边形CDEF为正方形,四边形ABCD为等腰梯形,AB∥CD,AC=,AB=2BC=2,AC⊥FB.

(1)求三棱锥A-BCF的体积.

(2)线段AC上是否存在点M,使得EA∥平面FDM?证明你的结论.

正确答案

解:(1)在△ABC中,

因为AC=,AB=2,BC=1,

所以AC⊥BC,∠ABC=60,∠ADC=120°.

在△ADC中,由余弦定理可得DC=1,

又因为AC⊥FB,BC∩FB=B,

所以AC⊥平面FBC.

因为FC⊂平面FBC,

所以AC⊥FC,

因为CDEF为正方形,

所以DC⊥FC,FC=1,

因为AC∩DC=C,

所以FC⊥平面ABCD,即FC⊥BC,

所以VA-FBC===

(2)M为线段AC的中点,EA∥平面FDM.

连结CE,与DF交于点N,连接MN.

因为CDEF为正方形,所以N为CE中点.

在△ACE中,EA∥MN.                                         

因为MN⊂平面FDM,EA⊄平面FDM,

所以 EA∥平面FDM.

解析

解:(1)在△ABC中,

因为AC=,AB=2,BC=1,

所以AC⊥BC,∠ABC=60,∠ADC=120°.

在△ADC中,由余弦定理可得DC=1,

又因为AC⊥FB,BC∩FB=B,

所以AC⊥平面FBC.

因为FC⊂平面FBC,

所以AC⊥FC,

因为CDEF为正方形,

所以DC⊥FC,FC=1,

因为AC∩DC=C,

所以FC⊥平面ABCD,即FC⊥BC,

所以VA-FBC===

(2)M为线段AC的中点,EA∥平面FDM.

连结CE,与DF交于点N,连接MN.

因为CDEF为正方形,所以N为CE中点.

在△ACE中,EA∥MN.                                         

因为MN⊂平面FDM,EA⊄平面FDM,

所以 EA∥平面FDM.

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题型: 单选题
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单选题

已知球O的直径PQ=4,A、B、C是球O球面上的三点,△ABC是等腰直角三角,且∠ACB=90°,∠APQ=∠BPQ=∠CPQ=30°,则三棱锥P-ABC的体积为(  )

A

B3

C

D6

正确答案

B

解析

解:∵△ABC是等腰直角三角形,∠APQ=∠BPQ=∠CPQ=30°

∴P在面ABC的投影O是△ABC的外心,且为球心,

∵PQ是直径,

∴∠PCQ=90°.

∴PC=4cos30°=2

∴PO=2•cos30°=3.

OC=2sin30°=

∴AB=2,AC=BC=

三棱锥P-ABC体积=PO•S△ABC=××××3=3.

故选:B.

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题型:填空题
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填空题

三棱锥的四个面中,设Rt△的个数为n,若当n取最大值时,该三棱锥的最大棱长为(n+1)2-2n,则该三棱锥外接球的表面积为______

正确答案

81π

解析

解:如图,

三棱锥P-ABC的四个面中,Rt△的个数n的最大值为4,

此时PA⊥面ABC,∠ABC=90°,则∠PBC=90°,

三棱锥的最大边为PC,

由题意可得PC=52-24=9,其外接球的半径为

∴外接球的表面积为S=4π•

故答案为:81π.

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题型:简答题
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简答题

如图,正三棱柱ABC一A1B1C1的棱长均为2a,E为CC1的中点.

(Ⅰ)求证:AB1⊥BE;

(Ⅱ)求三棱锥B一AB1E的体积.

正确答案

证明:(I)取BC中点M,连AM,B1M,则AM⊥BC,

∵BB1⊥平面ABC,

∴BB1⊥AM,BC∩BB1=B

∴AM⊥平面BB1C1C

由条件△BCE≌△B1BM,

∴∠BB1M=∠CBE,而∠CBE+∠EBB1=90°

∴∠BB1M+∠EBB1=90°,则B1M⊥BE

∵B1M为B1A在平面BB1C1C上的射影,

∴AB1⊥BE.

(II)==

=

=

解析

证明:(I)取BC中点M,连AM,B1M,则AM⊥BC,

∵BB1⊥平面ABC,

∴BB1⊥AM,BC∩BB1=B

∴AM⊥平面BB1C1C

由条件△BCE≌△B1BM,

∴∠BB1M=∠CBE,而∠CBE+∠EBB1=90°

∴∠BB1M+∠EBB1=90°,则B1M⊥BE

∵B1M为B1A在平面BB1C1C上的射影,

∴AB1⊥BE.

(II)==

=

=

百度题库 > 高考 > 数学 > 空间几何体的表面积与体积

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