2018-2022五年全国高考数学立体几何真题分类汇编(试卷版)

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2018-2022五年全国各省份高考数学真题分类汇编

专题21立体几何解答题

一、解答题

1.(2022高考北京卷·第17题)如图,在三棱柱

111ABCABC

中,侧面

11BCCB

为正方形,

平面

11BCCB平面

11ABBA

,2ABBC

,M,N分别为

11AB

,AC的中点.

(1)求证:MN∥

平面

11BCCB

(2)再从条件①、条件②这两个条件中选择一个作为已知,求直线AB与平面BMN所成

角的正弦值.

条件①:ABMN

条件②:BMMN.

注:如果选择条件①和条件②分别解答,按第一个解答计分.

2.(2022年高考全国甲卷数学(理)·第18题)在四棱锥PABCD中,PD底面

,,1,2,3ABCDCDABADDCCBABDP∥.

(1)证明:BDPA;

(2)求PD与平面PAB所成的角的正弦值.3.(2022年浙江省高考数学试题·第19题)如图,已知ABCD

和CDEF都是直角梯形,

//ABDC

,//DCEF

,5AB

,3DC

,1EF,60BADCDE,二

面角FDCB的平面角为60

.设M,N分别为,AEBC的中点.

(1)证明:FNAD;

(2)求直线BM与平面ADE所成角的正弦值.

4.(2022新高考全国II卷·第20题)如图,PO

是三棱锥PABC

的高,PAPB,

ABAC

,E是PB的中点.

(1)证明://OE

平面PAC

(2)若30ABOCBO

,3PO

,5PA

,求二面角CAEB的正弦值.5.(2022新高考全国I卷·第19题)如图,直三棱柱

111ABCABC

的体积为4,

1ABC

面积为22.

(1)求A到平面

1ABC

的距离;

(2)设D为

1AC

的中点,

1AAAB

,平面

1ABC

平面

11ABBA

,求二面角ABDC

的正弦值.

6.(2022年高考全国乙卷数学(理)·第18题)如图,四面体ABCD

中,

,,ADCDADCDADBBDC

,E为AC的中点.

(1)证明:平面BED平面ACD

(2)设2,60ABBDACB

,点F在BD上,当AFC△的面积最小时,求CF

与平面ABD所成的角的正弦值.7.(2021年高考浙江卷·第19题)如图,在四棱锥PABCD中,底面ABCD是平行四边

形,120,1,4,15ABCABBCPA,M,N分别为,BCPC的中点,

,PDDCPMMD.

(1)证明:ABPM;

(2)求直线AN与平面PDM所成角的正弦值.

8.(2021年新高考全国Ⅱ卷·第19题)在四棱锥QABCD

中,底面ABCD是正方形,若

2,5,3ADQDQAQC.

(1)证明:平面QAD

平面ABCD;

(2)求二面角BQDA的平面角的余弦值.9.(2021年新高考Ⅰ卷·第20题)如图,在三棱锥ABCD中,平面ABD平面BCD,

ABAD,O为BD的中点.

(1)证明:OACD;

(2)若OCD是边长为1的等边三角形,点E在棱AD上,2DEEA,且二面角

EBCD的大小为45,求三棱锥ABCD的体积.

10.(2021年高考全国乙卷理科·第18题)如图,四棱锥PABCD

的底面是矩形,PD

底面ABCD

,1PDDC

,M为BC

的中点,且PBAM.

(1)求BC

(2)求二面角APMB的正弦值.11.(2021年高考全国甲卷理科·第19题)已知直三棱柱

111ABCABC

中,侧面

11AABB

正方形,2ABBC

,E,F分别为AC

1CC的中点,D为棱

11AB

上的点.

11BFAB

(1)证明:BFDE;

(2)当

1BD

为何值时,面

11BBCC

与面DFE所成的二面角的正弦值最小?

12.(2021高考北京·第17题)如图:在正方体

1111ABCDABCD

中,E

11AD

中点,

11BC

与平面CDE

交于点F.

(1)求证:F

11BC

的中点;

(2)点M

是棱

11AB

上一点,且二面角MFCE的余弦值为5

3,求1

11AM

AB的值.13.(2020年高考课标Ⅰ卷理科·第18题)如图,D为圆锥的顶点,O

是圆锥底面的圆心,

AE为底面直径,AEAD.ABC

是底面的内接正三角形,P为DO上一点,

6

6PODO.

(1)证明:PA平面PBC

(2)求二面角BPCE

的余弦值.

14.(2020年高考课标Ⅱ卷理科·第20题)如图,已知三棱柱ABC-A

1B

1C

1的底面是正三角形,

侧面BB

1C

1C是矩形,M,N分别为BC,B

1C

1的中点,P为AM上一点,过B

1C

1和P的

平面交AB于E,交AC于F.

(1)证明:AA

1∥MN,且平面A

1AMN⊥EB

1C

1F;

(2)设O为△A

1B

1C

1的中心,若AO∥平面EB

1C

1F,且AO=AB,求直线B

1E与平面A

1AMN

所成角的正弦值.15.(2020年高考课标Ⅲ卷理科·第19题)如图,在长方体

1111ABCDABCD

中,点,EF

分别在棱

11,DDBB

上,且

12DEED,

12BFFB.

(1)证明:点

1C

在平面AEF内;

(2)若2AB,1AD,

13AA

,求二面角

1AEFA

的正弦值.

16.(2020年新高考全国Ⅰ卷(山东)·第20题)如图,四棱锥P-ABCD的底面为正方形,PD

⊥底面ABCD.设平面PAD与平面PBC的交线为l.

(1)证明:l⊥平面PDC;

(2)已知PD=AD=1,Q为l上的点,求PB与平面QCD所成角的正弦值的最大值.17.(2020年新高考全国卷Ⅱ数学(海南)·第20题)如图,四棱锥P-ABCD的底面为正方形,

PD

底面ABCD.设平面PAD与平面PBC的交线为l.

(1)证明:l平面PDC;

(2)已知PD=AD=1,Q为l

上的点,QB

=2

,求PB与平面QCD所成角的正弦值.

18.(2020年浙江省高考数学试卷·第19题)如图,三棱台DEF—ABC中,面ADFC⊥面ABC,

∠ACB=∠ACD=45°,DC=2BC.

(I)证明:EF⊥DB;

(II)求DF与面DBC所成角的正弦值.19.(2020天津高考·第17题)如图,在三棱柱

111ABCABC中,

1CC平面

,,2ABCACBCACBC,

13CC,点,DE

分别在棱

1AA和棱

1CC上,且

12,ADCEM

为棱

11AB的中点.

(Ⅰ)求证:

11CMBD;

(Ⅱ)求二面角

1BBED的正弦值;

(Ⅲ)求直线AB与平面

1DBE所成角的正弦值.

20.(2020江苏高考·第24题)在三棱锥ABCD中,已知5CBCD,2BD,O为BD

的中点,AO平面BCD,2AO,E为AC的中点.

(1)求直线AB与DE所成角的余弦值;

(2)若点F在BC上,满足1

4BFBC,设二面角FDEC的大小为,求sin的值.21.(2020江苏高考·第15题)在三棱柱

111ABCABC中,ABAC,

1BC平面ABC,,EF

分别是

1,ACBC的中点.

(1)求证:EF平面

11ABC;

(2)求证:平面

1ABC平面

1ABB.

22.(2020北京高考·第16题)如图,在正方体

1111ABCDABCD中,E为

1BB的中点.

(Ⅰ)求证:

1//BC平面

1ADE;

(Ⅱ)求直线

1AA与平面

1ADE所成角的正弦值.23.(2019年高考浙江·第19题)如图,已知三棱柱

111ABCABC,平面

11AACC

平面ABC,

90ABC,30BAC,

11AAACAC,E,F分别是AC,

11AB的中点.

(Ⅰ)证明:EFBC;

(Ⅱ)求直线EF与平面

1ABC所成角的余弦值.

24.(2019年高考天津理·第17题)如图,AE

平面ABCD

,//,//CFAEADBC

,1,2ADABABADAEBC

(Ⅰ)求证:BF∥

平面ADE

(Ⅱ)求直线CE

与平面BDE

所成角的正弦值;

(Ⅲ)若二面角EBDF的余弦值为1

3,求线段CF的长.