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题型:简答题
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简答题 · 12 分

如图,在四棱锥P-ABCD中,ADBCADC=PAB=90°,BC=CD=AD.E为边AD的中点,异面直线PACD所成的角为90°.

21.在平面PAB内找一点M,使得直线CM∥平面PBE,并说明理由;

22.若二面角P-CD-A的大小为45°,求直线PA与平面PCE所成角的正弦值.

第(1)小题正确答案及相关解析

正确答案

(Ⅰ)在梯形ABCD中,ABCD不平行.

延长ABDC,相交于点MM∈平面PAB),点M即为所求的一个点.理由如下:

由已知,BCED,且BC=ED.

所以四边形BCDE是平行四边形.

从而CMEB.

EB平面PBECM平面PBE

所以CM∥平面PBE.

解析

(I)延长,交直线于点

中点,

∴四边形为平行四边形,

  故在面上可找到一点使得.

解题思路

本题考查线面平行、线线平行、向量法等基础知识,考查空间想象能力、分析问题的能力、计算能力.

易错点

本题考查线面平行、线线平行、向量法等基础知识,考查空间想象能力、分析问题的能力、计算能力.本题易在第一问找点时出错.

第(2)小题正确答案及相关解析

正确答案

(Ⅱ).

解析

(Ⅱ)由已知,CD⊥PA,CD⊥AD,PAAD=A,

所以CD⊥平面PAD.

从而CD⊥PD.

所以PDA是二面角P-CD-A的平面角.

所以PDA=45°.

设BC=1,则在Rt△PAD中,PA=AD=2.

过点A作AH⊥CE,交CE的延长线于点H,连接PH.

易知PA⊥平面ABCD,

从而PA⊥CE.

于是CE⊥平面PAH.

所以平面PCE⊥平面PAH.

过A作AQ⊥PH于Q,则AQ⊥平面PCE.

所以APH是PA与平面PCE所成的角.

在Rt△AEH中,AEH=45°,AE=1,

所以AH=.

在Rt△PAH中,PH== ,

所以sinAPH= =.

解题思路

本题考查线面平行、线线平行、向量法等基础知识,考查空间想象能力、分析问题的能力、计算能力.

易错点

本题考查线面平行、线线平行、向量法等基础知识,考查空间想象能力、分析问题的能力、计算能力.本题易在第一问找点时出错.

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题型:简答题
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简答题 · 10 分

选修4-1:几何证明选讲(请回答23题)

如图,在正方形ABCD中,EG分别在边DADC上(不与端点重合),且DE=DG,过D点作DFCE,垂足为F.

选修4-4:坐标系与参数方程(请回答24题)

在直角坐标系xOy中,圆C的方程为.

选修4-5:不等式选讲(请回答25题)

已知函数M为不等式的解集.

22.(Ⅰ)证明:BCGF四点共圆;

(Ⅱ)若AB=1,EDA的中点,求四边形BCGF的面积.

23.(Ⅰ)以坐标原点为极点,x轴的正半轴为极轴建立极坐标系,求C的极坐标方程;

(Ⅱ)直线l的参数方程是t为参数),lC交于AB两点,,求l的斜率.

25.(Ⅰ)求M

(Ⅱ)证明:当abM时,.

第(1)小题正确答案及相关解析

正确答案

(Ⅰ)详见解析;(Ⅱ).

解析

(Ⅰ)证再证四点共圆;(Ⅱ)证明四边形的面积面积的2倍.

试题解析:(I)因为,所以

则有

所以由此可得

由此所以四点共圆.

(II)由四点共圆,,连结

斜边的中点,知,故

因此四边形的面积面积的2倍,即

考查方向

三角形相似、全等,四点共圆

解题思路

(Ⅰ)先证 再证,四边形外角等于内对角所以BCGF四点共圆;(Ⅱ),:四边形BCGF的面积是.

易错点

找不到相似三角形。

第(2)小题正确答案及相关解析

正确答案

(Ⅰ);(Ⅱ).

解析

(I)利用可得C的极坐标方程;(II)先将直线的参数方程化为普通方程,再利用弦长公式可得的斜率.

试题解析:(I)由可得的极坐标方程

(II)在(I)中建立的极坐标系中,直线的极坐标方程为

所对应的极径分别为的极坐标方程代入的极坐标方程得

于是

所以的斜率为.

考查方向

圆的极坐标方程与普通方程互化, 直线的参数方程,弦长表示,三角函数。

解题思路

(Ⅰ)平面直角坐标系向极坐标系转化(Ⅱ)直线的参数方程代入圆的方程,用根与系数的关系表示弦长,求出余弦值,再求出斜率。

易错点

极坐标与直角坐标互化的注意点:在曲线的方程进行互化时,一定要注意变量的范围.要注意转化的等价性。

第(3)小题正确答案及相关解析

正确答案

(Ⅰ);(Ⅱ)详见解析.

解析

(I)先去掉绝对值,再分三种情况解不等式,即可得;(II)采用平方作差法,再进行因式分解,进而可证当时,

试题解析:(I)

时,由解得

时,

时,由解得.

所以的解集.

(II)由(I)知,当时,,从而

因此

考查方向

绝对值不等式解法,不等式的证明.

解题思路

(Ⅰ)零点分段法(Ⅱ)分析法,两边同时平方,化简在因式分解,符号判断。

易错点

解绝对值不等式。

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题型:简答题
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简答题 · 12 分

19. 如图,在长方体中,分别是的中点.

证明四点共面,并求直线与平面所成的角的大小.

正确答案

解析

试题分析: 利用长方体的几何关系建立直角坐标系.利用向量方法求空间角.

如图,以为原点建立空间直角坐标系,可得有关点的坐标为

因为

所以,因此直线共面,

共面.

设平面的法向量为,则

,解得

,得平面的一个法向量.又

因此直线与平面所成的角的大小为

考查方向

本题主要考查利用空间直角坐标系求出空间角的方法,属高考常考题型.

解题思路

(1)设两条异面直线ab的方向向量为ab,其夹角为θ,则cos φ=|cos θ|= (其中φ为异面直线ab所成的角).(2)设直线l的方向向量为e,平面α的法向量为n,直线l与平面α所成的角为φ,两向量en的夹角为θ,则有sin φ=|cos θ|= .(3) n1n2分别是二面角α l β的两个半平面αβ的法向量,则二面角的大小θ=〈n1n2〉(或π-〈n1n2〉).

易错点

线面夹角的证明;向量坐标运算的准确性

知识点

直线与平面平行的判定与性质
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题型:简答题
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简答题 · 13 分

如图,在几何体ABCDE中,四边形ABCD是矩形,AB平面BEC,BEEC,AB=BE=EC=2,G,F分别是线段BE,DC的中点.

18.求证:平面 ;

19.求平面AEF与平面BEC所成锐二面角的余弦值.

第(1)小题正确答案及相关解析

正确答案

(Ⅰ)详见解析

解析

(Ⅰ)如图,取的中点,连接,又G是BE的中点,

又F是CD中点,,由四边形ABCD是矩形得,,所以.从而四边形是平行四边形,所以,,又,所以

考查方向

1、直线和平面平行的判断;2、面面平行的判断和性质;3、二面角.

解题思路

通过证明平面GMF和平面ADE平行来证明结论

易错点

计算能力弱,空间立体感不强

第(2)小题正确答案及相关解析

正确答案

(Ⅱ)

解析

(Ⅱ)如图,在平面BEC内,过点B作,因为

又因为AB平面BEC,所以ABBE,ABBQ

以B为原点,分别以的方向为x轴,y轴,z轴的正方向建立空间直角坐标系,则A(0,0,2),B(0,0,0),E(2,0,0),F(2,2,1).因为AB平面BEC,所以为平面BEC的法向量,

为平面AEF的法向量.又

.

从而

所以平面AEF与平面BEC所成锐二面角的余弦值为

考查方向

1、直线和平面平行的判断;2、面面平行的判断和性质;3、二面角.

解题思路

建立空间直角坐标系,可得到平面BEC和平面AEF的法向量,由向量夹角的余弦值可得。

易错点

计算能力弱;空间立体感不强

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题型:简答题
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简答题 · 13 分

如图,在几何体ABCDE中,四边形ABCD是矩形,AB平面BEC,BEEC,AB=BE=EC=2,G,F分别是线段BE,DC的中点.

18.求证:平面 ;

19.求平面AEF与平面BEC所成锐二面角的余弦值.

第(1)小题正确答案及相关解析

正确答案

(Ⅰ)详见解析

解析

(Ⅰ)如图,取的中点,连接,又G是BE的中点,

又F是CD中点,,由四边形ABCD是矩形得,,所以.从而四边形是平行四边形,所以,,又,所以

考查方向

1、直线和平面平行的判断;2、面面平行的判断和性质;3、二面角.

解题思路

通过证明平面GMF和平面ADE平行来证明结论

易错点

计算能力弱,空间立体感不强

第(2)小题正确答案及相关解析

正确答案

(Ⅱ)

解析

(Ⅱ)如图,在平面BEC内,过点B作,因为

又因为AB平面BEC,所以ABBE,ABBQ

以B为原点,分别以的方向为x轴,y轴,z轴的正方向建立空间直角坐标系,则A(0,0,2),B(0,0,0),E(2,0,0),F(2,2,1).因为AB平面BEC,所以为平面BEC的法向量,

为平面AEF的法向量.又

.

从而

所以平面AEF与平面BEC所成锐二面角的余弦值为

考查方向

1、直线和平面平行的判断;2、面面平行的判断和性质;3、二面角.

解题思路

建立空间直角坐标系,可得到平面BEC和平面AEF的法向量,由向量夹角的余弦值可得。

易错点

计算能力弱;空间立体感不强

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题型:填空题
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填空题 · 4 分

6.如图,在正四棱柱中,底面的边长为与底面所成角的大小为,则该正四棱柱的高等于__________.

正确答案

解析

平面

与底面所成的角为

中,

,即正四棱柱的高为

考查方向

直线与平面所成的角的概念及立体几何中的相关计算.

解题思路

先确定与底面所成的角为,然后在中求得的大小,从而求得正四棱柱的高.

易错点

正确寻找直线与平面所成的角.

知识点

直线与平面平行的判定与性质
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题型:填空题
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填空题 · 4 分

4.若正三棱柱的所有棱长均为,且其体积为,则       

正确答案

4

解析

考查方向

本题主要考查三棱柱的有关结构性质

解题思路

简单几何体的表面积和体积计算是高考的一个常见考点,解决这类问题,首先要熟练掌握各类简单几何体的表面积和体积计算公式,其次要掌握平几面积计算方法.柱的体积为,区别锥的体积;熟记正三角形面积为,正六边形的面积为.

易错点

准确计算

知识点

直线与平面平行的判定与性质
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题型:简答题
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简答题 · 14 分

如图,在四棱锥中,为等边三角形,平面平面

的中点.

20.求证:

21.求二面角的余弦值;

22.若平面,求的值.

第(1)小题正确答案及相关解析

正确答案

(Ⅰ)略.

解析

试题分析:证明线线垂直可寻求线面垂直,利用题目提供的面面垂直平面平面,借助性质定理证明平面EFCB,进而得出线线垂直.

(Ⅰ)由于平面平面为等边三角形,的中点,则,根据面面垂直性质定理,所以平面EFCB,又平面,则.

考查方向

本题要求学生掌握空间线线、线面的平行与垂直的判定与性质.

解题思路

本题考查线线、线面垂直及求二面角的相关知识及运算,本题属于中档题,熟练利用有关垂直的判定定理和性质定理进行面面垂直、线面垂直、线线垂直之间的转化与证明.

易错点

线线垂直的转化.

第(2)小题正确答案及相关解析

正确答案

(Ⅱ)

解析

试题分析:建立空间直角坐标系,写出相关点的坐标,平面AEF的法向量易得,只需求平面AEB的法向量,设平面AEB的法向量,利用线线垂直,数量积为零,列方程求出法向量,再根据二面角公式求出法向量的余弦值.

(Ⅱ)取CB的中点D,连接OD,以O为原点,分别以轴建立空间直角坐标系,,由于平面轴垂直,则设平面的法向量为,设平面的法向量,则,二面角的余弦值,由二面角为钝二面角,所以二面角的余弦值为.

考查方向

本题考点为求二面角,要求学生利用法向量求二面角以.

解题思路

本题考查求二面角的相关知识及运算,本题属于中档题,利用空间向量解题时,要建立适当的直角坐标系,准确写出空间点的坐标,利用法向量求二面角.

易错点

平面法向量的求解.

第(3)小题正确答案及相关解析

正确答案

(Ⅲ)

解析

试题分析:由于,要想平面,只需,利用向量的坐标,借助数量积为零,求出的值,根据实际问题予以取舍.

(Ⅲ)由(Ⅰ)知平面EFCB,则,若平面,只需,又

,解得,由于,则.

考查方向

本题考点利用数量积为零解决垂直问题.

解题思路

本题考查利用数量积为零,解决线线、线面垂直问题.

易错点

平面向量坐标运算与函数性质的灵活运用.

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题型:简答题
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简答题 · 14 分

16.在四棱锥PABCD中,PC⊥平面ABCDDCABDC=2,AB=4,BC=2,∠CBA=30°.

(1)求证:ACPB

(2)若PC=2,点M是棱PB上的点,且CM∥平面PAD,求BM的长。

正确答案

见解析

解析

(1)∵PC⊥平面ABCD,∴PCAC

又∠CBA=30°,BC=2AB=4,

AC

AC2BC2=4+12=16=AB2,∴∠ACB=90°,

ACBC.又∵PCBC是平面PBC内的两条相交直线,

AC⊥平面PBC,∴ACPB

(2) BM=2

考查方向

本题考查了立体几何中垂直关系的证明

解题思路

(1)由余弦定理求AC

(2)由勾股逆定理得∠ACB=90°

(3)ACBC,PCAC,AC⊥平面PBC,∴ACPB

易错点

证明过程不到位。

知识点

直线与平面平行的判定与性质直线与平面垂直的判定与性质平面与平面垂直的判定与性质
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题型:简答题
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简答题 · 14 分

16.如图,已知直三棱柱的侧面是正方形,点是侧面的中心,是棱的中点.

(1)求证:平面

(2)求证:平面平面.

正确答案

详见解析

解析

试题分析:本题是空间中平行与垂直的基本问题,题目的难度是逐渐由易到难,证明的关键是按照线面平行、面面垂直的判定,找到使定理成立的条件,所以空间中的读图能力,熟练把握空间中垂直关系的判定与性质是解题的突破口。

证明:(1)在中,因为的中点,的中点,

所以.

平面平面,所以平面.

(2)因为是直三棱柱,所以底面,所以

,即,而,且

所以.

,所以

是正方形,所以,而,且

所以.

,所以面.

考查方向

本题考查了线面平行的判定定理、面面垂直的判定定理、空间想象能力。

解题思路

本题考查空间中平行与垂直的证明

1、证明线面平行时,关键是设法在平面内找到一条直线与已知直线平行。

2、证明面面垂直本质是转化为证线面垂直,关键是在证线面垂直时,找到两条线是相交直线与已知直线垂直,同时熟练把握空间中垂直关系的判定与性质。

易错点

1、第一问中的易忽视线面平行中线在面外。

2、第二问中证明面面垂直本质是转化为证线面垂直,不要忽视证线面垂直时,两条线是相交直线,同时熟练把握空间中垂直关系的判定与性质。

知识点

直线与平面平行的判定与性质平面与平面垂直的判定与性质
下一知识点 : 直线、平面垂直的判定与性质
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