- 空间几何体的结构特征
- 共964题
某几何体的三视图如右图所示,其中正视图是腰长为2的等腰三角形,侧视图是半径为1的半圆,该几何体的体积为
正确答案
解析
由三视图可知该几何体是圆锥沿轴截面截成两部分,然后把截面放在平面上,底面相对接的图形(如图),圆锥的底面半径为1,母线长为2,故圆锥的高,易知该几何体的体积就是整个圆锥体的体积,即
。
知识点
若非零向量满足
,
,则
与
的夹角为______。
正确答案
解析
由题意得,所以
,所以
的夹角为
。
知识点
如图甲,△ABC是边长为6的等边三角形,E,D分别为AB,AC靠近B,C的三等分点,点G为BC边的中点,线段AG交线段ED于点F,将△AED沿ED翻折,使平面AED⊥平面BCDE,连接AB,AC,AG,形成如图乙所示的几何体,
(1)求证:BC⊥平面AFG;
(2)求二面角的余弦值。
正确答案
见解析。
解析
(1)在图甲中,由△ABC是等边三角形,E,D分别为AB,AC的三等分点,点G为BC边的中点,
易知DE⊥AF,DE⊥GF,DE//BC,(2分)
在图乙中,因为DE⊥AF,DE⊥GF,AFFG=F,所以DE⊥平面AFG。
又DE//BC,所以BC⊥平面AFG,(4分)
(2)因为平面AED⊥平面BCDE,平面AED平面BCDE=DE,DE⊥AF,DE⊥GF,
所以FA,FD,FG两两垂直。
以点F为坐标原点,分别以FG,FD,FA所在的直线为轴,建立如图所示的空间直角坐标系
,则
,
,
,
所以,
0),(6分)
设平面ABE的一个法向量为。
则,即
,
取,则
,
,则
,(8分)
显然为平面ADE的一个法向量,
所以,(10分)
又由图知二面角为钝角,所以二面角
的余弦值为
,(12分)
知识点
如图放置的边长为2的正方形PABC沿轴滚动,设顶点
的轨迹方程是
,则
在其两个相邻零点间的图象与
轴所围成的区域的面积为______。
正确答案
4
解析
由于本题是求两个相邻零点问的图象与轴所围成的区域的面积,所以为了简便,可以直接将P点移到原点,开始运动,如图所示,当P点第一次回到
轴时经过的曲线是三段相连的圆弧,它与
轴围成的区域面积为
。
知识点
已知向量,
,且
满足
,则实数
_______。
正确答案
解析
由,
,得
,
,因为
,所以
,即
,解得
。
知识点
如图6,已知动圆过定点
且与
轴相切,点
关于圆心
的对称点为
,动点
的轨迹为
。
(1)求曲线的方程;
(2)设是曲线
上的一个定点,过点
任意作两条倾斜角互补的直线,分别与曲线
相交于另外两点
、
。
① 证明:直线的斜率为定值;
② 记曲线位于
、
两点之间的那一段为
,若点
在
上,且点
到直线
的距离最大,求点
的坐标。
正确答案
见解析。
解析
(1)(法1)设,因为点
在圆
上,
且点关于圆心
的对称点为
,
所以,
且圆的直径为
,
由题意,动圆与
轴相切,
所以,两边平方整理得:
,
所以曲线的方程为
。
(法2)因为动圆过定点
且与
轴相切,所以动圆
在
轴上方,
连结,因为点
关于圆心
的对称点为
,所以
为圆
的直径。
过点作
轴,垂足为
,过点
作
轴,垂足为
(如图6-1)。
在直角梯形中,
,
即动点到定点
的距离比到
轴的距离大1。
又动点位于
轴的上方(包括
轴上),
所以动点到定点
的距离与到定直线
的距离相等。
故动点的轨迹是以点
为焦点,以直线
为准线的抛物线。
所以曲线的方程为
。 …
(2)①(法1)由题意,直线的斜率存在且不为零,如图6-2。
设直线的斜率为
(
),则直线
的斜率为
。
因为是曲线
:
上的点,
所以,直线
的方程为
。
由,
解之得或
,
所以点的坐标为
,
以替换
,得点
的坐标为
。
所以直线的斜率
为定值,
(法2)因为是曲线
:
上的点,所以
,
。
又点、
在曲线
:
上,所以可设
,
,
而直线,
的倾斜角互补,
所以它们的斜率互为相反数,即,整理得
。
所以直线的斜率
为定值。
②(法1)由①可知,,
,
,所以直线
的方程为
,
整理得。
设点在曲线段
上,因为
、
两点的横坐标分别为
和
,
所以点的横坐标
在
和
之间,即
,
所以,从而
。
点到直线
的距离
。
当时,
。
注意到,所以点
在曲线段
上。
所以,点的坐标是
。
(法2)由①可知,,结合图6-3可知,
若点在曲线段
上,且点
到直线
的距离最大,
则曲线在点
处的切线
。
设:
,由方程组
,
消去,得
。
令△,整理,得
,
代入方程组,解得,
。
所以,点的坐标是
。
(法3)因为抛物线:
关于
轴对称,
由图6-4可知,当直线的倾斜角大于
且趋近于
时,直线
的倾斜角小于
且趋近于
,即当直线
的斜率大于0且趋近于0时,直线
的斜率小于0且趋近于0。
从而、
两点趋近于点
关于
轴的对称点
。
由抛物线的方程
和①的结论,
得,
。
所以抛物线以点
为切点的切线
。
所以曲线段上到直线
的距离最大的点就是点
,
即点、点
重合。
所以,点的坐标是
。
知识点
已知三棱锥的俯视图与侧视图如图所示,俯视图是边长为2的正三角形,侧视图是有一直角边为2的直角三角形,则该三棱锥的正视图可能为
正确答案
解析
由于空间几何体的正视图和侧视图“高平齐”,故正视图的高一定是2,由于正视图和俯视图“长对正”,故正视图的底面边长为2,又根据侧视图可知这个空间几何体最前面的面垂直于底面,这个面遮住了后面的一个侧棱,综上可知,这个空间几何体的正视图可能是C。
知识点
设两个向量和
,其中
为实数,若
,则
的取值范围是
正确答案
解析
根据已知条件得,又
,所以
,
,于是
,即
,故
,即
,解得
,故
,故选A。
知识点
一个几何体的三视图如图所示,其正视图和侧视图都是底边长分别为2和4,腰长为4的等腰梯形,则该几何体的侧面积是
正确答案
解析
结合三视图可知该几何体是一个圆台,其上,下底面的半径分别为2,1,其直观图如图所示,则该几何的侧面积。
知识点
由直线,曲线
以及
轴围成的封闭图形的面积为________。
正确答案
解析
由,解得直线
和曲线
的交点坐标是(1,1),结合图形可知,由直线
,曲线
以及
轴围成的封闭图形的面积为
。
知识点
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