- 立体几何与空间向量
- 共2637题
已知、
是两个不共线的非零向量。
(1)设,
(
),
,当
、
、
三点共线时,求
的值。
(2)如图,若,
,
与
夹角为
,
,点
是以
为圆心的圆弧
上一动点,设
(
),求
的最大值。
正确答案
见解析
解析
(1)由题意,可设,(2分)
将,
代入上式,
得,解得
,
,(6分)
(2)以为原点,
为
轴建立直角坐标系,则
,
。
设(
),则
,由
,得
,
,于是
,
,(10分)
于是,
故当时,
的最大值为
,(14分)
另解:设(
),由
,
,可得
,
,
于是,
故当时,
的最大值为
。
知识点
已知长方体的一个顶点上的三条棱长分别是,且它的8个顶点
都在同一个球面上,这个球面的表面积为125π 则的值为( )
正确答案
解析
因为球的半径为R=,所以有
知识点
如图,△
中,
,
,
,在三角形内挖去一个半圆(圆心
在边
上,半圆与
、
分别相切于点
、
,与
交于点
),将△
绕直线
旋转一周得到一个旋转体。
(1)求该几何体中间一个空心球的表面积的大小;
(2)求图中阴影部分绕直线旋转一周所得旋转体的体积。
正确答案
(1)(2)
解析
解析:(1)连接,则
, …………3分
设,则
,又
,所以
,…………6分
所以, …………8分
(2)
知识点
在长方体中,
,过
、
、
三点的平面截去长方体的一个角后,得到如图所示的几何体
,且这个几何体的体积为
.
(1)求棱的长;
(2)求此几何体的表面积,并画出此几何体的主视图和俯视图(写出各顶点字母).
正确答案
见解析
解析
(1)设,则
--------------------2’
,解得:
-----------------------6’
(2)
---------------------------10’
主视图与俯视图各得2分.
知识点
棱锥的底面是正三角形,边长为1,棱锥的一条侧棱与底面垂直,其余两条侧棱与底面所成角都等于,设
为
中点。
(1)求这个棱锥的侧面积和体积;
(2)求异面直线与
所成角的大小.
正确答案
见解析
解析
(1),
,
,
,……………………. 2分
,
,
,…………………………. 3分
,…………………. 5分
………………. 6分
(2)取中点E,连接DE,则
,
为异面直线
与
所成角(或其补角)。………………….8分
中,
,…………………………. 10分
设,则
,……………………. 12分
因此异面直线
与
所成角的大小为
。
……………………………. 14分
知识点
直三棱柱的底面为等腰直角三角形,
,
,
,
分别是
的中点。
求:
(1)异面直线和
所成的角;
(2)直三棱柱的体积。
正确答案
见解析
解析
(1)取的中点
,连
,则
, ………………1分
直线和
所成的角的大小等于异面直线
和
所成的角的大小,即
(或其补角)即为所求,……………………3分
由题意易知,,
…………………5分
由、
得
平面
∴,即
为直角三角形,…………………6分
∴ ∴
…………………8分
异面直线和
所成的角为
,……………………9分
(2)直三棱柱的体积
……………………14分
知识点
如图,在等腰梯形中,
为
边上一点,且
将
沿
折起,使平面
⊥平面
。
(1)求证:⊥平面
;
(2)若为
的中点,试求异面直线
和
所成的角的余弦值。
正确答案
见解析。
解析
(1)
由知
平面
,如图,分别以
所在的直线为
轴、
轴、
轴,建立空间直角坐标系
,则易得各点的坐标为
故
,设
是平面的一个法向量,由
可得
由可得
,
,
又因为
是平面
的一个法向量,
所以平面⊥平面
(2)由(1)知的中点的坐标为
故
又
所以异面直线和
所成的角的余弦值为
。
知识点
已知椭圆的左、右顶点分别是A、B,P是双曲线
右支x轴上方的一点,连结AP交椭圆于点C,连结PB并延长交椭圆于点D.
(1)若a=2b,求椭圆C1及双曲线C2的离心率;
(2)若ΔACD和ΔPCD的面积相等,求点P的坐标(用a,b表示)。
正确答案
见解析。
解析
(1)∵a=2b,∴在椭圆C1中,,
∴离心率
在双曲线C2中, ∴离心率
(2)设P、C的坐标分别为
由题意知A、B的坐标分别为(-a,0)、(a,0)
∵△ACD和△PCD的面积相等
代入椭圆方程得:
即: …①
由P(x0,y0)在双曲线的右支上可得:
即: ……②
将②代入①化简得:
或-a(舍去)
∴点P的坐标为
知识点
如图5所示,在三棱锥中,
,平面
平面
,
于点
,
,
,
。
(1)求三棱锥的体积;
(2)证明△为直角三角形。
正确答案
见解析
解析
(1)证明:因为平面平面
,平面
平面
,
平面
,
,
所以平面
,
记边上的中点为
,在△
中,因为
,
所以。
因为,
,
所以
所以△的面积
,
因为,
所以三棱锥的体积
(2)
证法1:
因为,所以△
为直角三角形。
因为,
,
所以,
连接,在
△
中,
因为,
,
,
所以,
由(1)知平面
,又
平面
,
所以。
在△
中,因为
,
,
,
所以,
在中,因为
,
,
,
所以,
所以为直角三角形,
证法2:
连接,在
△
中,因为
,
,
,
所以,
在△中,
,
,
,
所以,所以
,
由(1)知平面
,
因为平面
,
所以。
因为,
所以平面
,
因为平面
,所以
。
所以为直角三角形,
知识点
如图,用半径为cm,面积为
cm2的扇形 铁皮制作一个无盖的圆锥形容器(衔接部分忽略不计),该容器最多盛水多少?(结果精确到0.1 cm3)
正确答案
见解析
解析
设铁皮扇形的半径和弧长分别为R、l,圆锥形容器的高和底面半径分别为h、r,则由题意得R=,由
得
;…………2分
由得
;………………5分
由得
;……………………8分
由
所以该容器最多盛水1047.2 cm3 ………………12分
(说明:用3.14得1046.7毫升不扣分)
知识点
如图,在正四棱锥中,
。
(1)求该正四棱锥的体积;
(2)设为侧棱
的中点,求异面直线
与
所成角
的大小。
正确答案
见解析
解析
(1)设为底面正方形
中心,则
为该正四棱锥的高
由已知,可求得,
,……………………4分
所以,。 ……………………2分
(2)设为
中点,连结
、
,
可求得,
,
,……………3分
在中,由余弦定理,得
,…………………2分
所以, ……………………1分
知识点
已知一个几何体的主视图和左视图均如图1,俯视图如图2,试描述该几何体的形状,并求出该几何体的体积。
正确答案
见解析
解析
该几何体的上部是一个底面对角线和侧棱长均为的正四棱锥,下部是一个底面直径和母线长均为
的圆柱。因而该几何体的体积为:
.
(方法二):以为坐标原点
、以
分别为
轴、
轴、
轴正向,如图3,建立空间直角坐标系
。由
底面
于
,
斜交底面
于
,则
就是侧棱
与底面
所成的角,即
。
设,得
,
;
、
、
;
中点为
,则
、
,
设异面直线与
所成的角为
,向量
与
的夹角为
,则
,
∴ 异面直线与
所成角大小为
.
知识点
如图,矩形长为6,宽为4,在矩形内随机地撒300颗黄豆,数得落在椭圆外的黄豆数为96颗,以此实验数据为依据可以估计出椭圆的面积约为( )
正确答案
解析
∵黄豆落在椭圆外的概率为:
即:
解析得:S=16.32。
故选B。
知识点
已知向量,
满足
,
,
,则
= 。
正确答案
解析
∵=
=
=
=
故答案为:2
知识点
如图,在边长为4的菱形ABCD中,∠DAB=60°,点E、F分别在边CD、CB上,点E与点C、D不重合,EF⊥AC,EF∩AC=O,沿EF将△CEF翻折到△PEF的位置,使平面PEF⊥平面ABEFD。
(1)求证:BD⊥平面POA;
(2)记三棱锥P﹣ABD体积为V1,四棱锥P﹣BDEF体积为V2,且,求此时线段PO的长。
正确答案
见解析。
解析
(1)∵在菱形ABCD中,BD⊥AC,∴AO⊥BD
∵EF⊥AC,∴PO⊥EF
∵平面PEF⊥平面ABEFD,平面PEF∩平面ABEFD=EF,PO⊂平面PEF
∴PO⊥平面ABEFD,结合BD⊂平面ABEFD,可得PO⊥BD
∵AO⊥BD,且AO、PO是平面POA内的相交直线
∴BD⊥平面POA;
(2)设AO、BO相交于点H,由(1)得PO⊥平面ABEFD,
∴PO是三棱锥P﹣ABD和四棱锥P﹣BDEF的高
∴V1=S△ABD•PO,V2=
S四边形BDEF•PO,
∵,可得S△ABD=
S四边形BDEF,
∴S四边形BDEF=S△ABD=
S△BCD,可得S△CEF=
S△BCD。
∵BD⊥AC,EF⊥AC,EF∥BD,∴△CEF∽△CDB,
因此,=
,可得CO=
CH=
AH
∵菱形ABCD中,边长为4且∠DAB=60°
∴△ABD是边长为4的正三角形,得AH=×4=2
,从而得到CO=
×
=
∴此时线段PO的长等于。
知识点
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