- 组合体的表面积与体积
- 共1000题
如图,在四棱锥中,底面
为直角梯形,且
,
,平面
底面
,
为
的中点,
是棱
的中点,
.
(1)求证:平面
;
(2)求三棱锥的体积.
正确答案
(1)见解析(2)
试题分析:(1)由题意知四边形BCDE为平行四边形,故连结CE交BD于O,知O是EC的中点,又M是PC的中点,根据中位线定理知MO∥PE,根据线面平行判定定理可得PE∥面BDM;(2)三棱锥P-MBD就是三棱锥P-BCD割去一个三棱锥M-BCD,故三棱锥P-MBD体积就是三棱锥P-BCD体积减去一个三棱锥M-BCD的体积,由PA=PD=AD=2及为
的中点知,PE垂直AD,由面面垂直的性质定理知PE⊥面ABCD,故PE是三棱锥P-BCD的高,由M是PC的中点知三棱锥M-BCD的高为PE的一半,故三棱锥P-MBD体积为三棱锥P-BCD体积的一半,易求出三棱锥P-BCD即可求出三棱锥P-MBD体积.
试题解析:
(1)连接,因为
,
,所以四边形
为平行四边形,
连接交
于
,连接
,则
,
又平面
,
平面
,所以
平面
.
(2),
由于平面底面
,
底面
所以是三棱锥
的高,且
由(1)知是三棱锥
的高,
,
,
所以,则
.
如图甲,⊙O的直径AB=2,圆上两点C、D在直径AB的两侧,且∠CAB=,∠DAB=
.沿直径AB折起,使两个半圆所在的平面互相垂直(如图乙),F为BC的中点,E为AO的中点.根据图乙解答下列各题:
(1)求三棱锥C-BOD的体积;
(2)求证:CB⊥DE;
(3)在上是否存在一点G,使得FG∥平面ACD?若存在,试确定点G的位置;若不存在,请说明理由.
正确答案
(1)(2)见解析(3)G为
的中点
(1)∵C为圆周上一点,且AB为直径,∴∠C=,
∵∠CAB=,∴AC=BC,
∵O为AB的中点,∴CO⊥AB,
∵AB=2,∴CO=1.
∵两个半圆所在平面ACB与平面ADB互相垂直且其交线为AB,
∴CO⊥平面ABD,∴CO⊥平面BOD.
∴CO就是点C到平面BOD的距离,
S△BOD=S△ABD=
×
×1×
=
,
∴VC-BOD=S△BOD·CO=
×
×1=
.
(2)证明:在△AOD中,∵∠OAD=,OA=OD,
∴△AOD为正三角形,
又∵E为OA的中点,∴DE⊥AO,
∵两个半圆所在平面ACB与平面ADB互相垂直且其交线为AB,
∴DE⊥平面ABC.
又CB⊂平面ABC,∴CB⊥DE.
(3)存在满足题意的点G,G为的中点.证明如下:
连接OG,OF,FG,
易知OG⊥BD,
∵AB为⊙O的直径,
∴AD⊥BD,
∴OG∥AD,
∵OG⊄平面ACD,AD⊂平面ACD,
∴OG∥平面ACD.
在△ABC中,O,F分别为AB,BC的中点,
∴OF∥AC,
∴OF∥平面ACD,
∵OG∩OF=O,
∴平面OFG∥平面ACD.
又FG⊂平面OFG,∴FG∥平面ACD.
如图,直棱柱中,
分别是
的中点,
.
⑴证明:;
⑵求三棱锥的体积.
正确答案
(1)略(参考解析);(2)1.
试题分析:(1)线线垂直转化为线面垂直的思想.(2)应用分割法求面积较简单,通过(1),可以找到高为CD.
试题解析:⑴由,知
,又
,故
,
,故
.
(2)由(1),
.
=
,又
=
,所以体积为1.
如图甲,在平面四边形ABCD中,已知,
,现将四边形ABCD沿BD折起,使平面ABD
平面BDC(如图乙),设点E,F分别为棱AC,AD的中点.
(1)求证:DC平面ABC;
(2)设,求三棱锥A-BFE的体积.
正确答案
(1)证明:见解析;(2).
试题分析:(1)注意分析折叠前后变化的关系及不变化的关系.在图甲中可得;
在图乙中,可得AB⊥CD.根据DC⊥BC,即可得到DC⊥平面ABC.
(2)首先根据E,F分别为AC,AD的中点,得到EF//CD,根据(1)知,DC⊥平面ABC,得到EF⊥平面ABC,从而得到
在图甲中,根据给定角度及长度,计算“不变量”,得,BD=2,BC=
,EF=
CD=
,
利用体积公式计算即得所求.
解答本题的关键是确定“垂直关系”,这也是难点所在,平时学习中,应特别注意转化意识的培养,等体积转化的方法,是立体几何中常用方法之一.
(1)证明:在图甲中∵且
∴
,
即 1分
在图乙中,∵平面ABD⊥平面BDC , 且平面ABD∩平面BDC=BD
4分
又,
,且
,∴DC⊥平面ABC. 6分
(2)解:, 7分
又由(1)知,DC⊥平面ABC,∴EF⊥平面ABC, 8分
所以, 9分
在图甲中,
由得,
,
10分
,
11分
12分
如图,在三棱柱中,四边形
为菱形,
,四边形
为矩形,若
,
,
.
(1)求证:平面
;
(2)求证:面
;
(3)求三棱锥的体积.
正确答案
(1)详见解析;(2)详见解析;(3).
试题分析:(1)由四边形为矩形得到
,再结合直线与平面平行的判定定理即可证明
平面
;(2)先证
平面
,进而得到
,再由四边形
为菱形得到
,最后结合直线与平面垂直的判定定理证明
平面
;(3)由
平面
,从而将三棱锥
的高转化为点
到平面
的距离,计算出高后再利用锥体体积的计算公式计算三棱锥
的体积.
试题解析:(1)证明:四边形
为矩形,
,
平面
,
平面
,
平面
;
(2)证明:在中
,
,
,
满足,所以
,即
,
又因为四边形为矩形,所以
,
又,所以
面
,
又因为面
,所以
,
又因为四边形为菱形,所以
,
又,所以
面
;
(3))解:过作
于
,
由第(1)问已证面
,
面
,
,
平面
,
由题设知,
,
三棱锥
的体积是
.
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