2021年高考数学中“立体几何多选题”的类型分析含解析一、立体几何多选题1.如图,在棱长为2的正方体ABCD A B C D ''''-中,M 为BC 边的中点,下列结论正确的有( )A .AM 与DB ''10 B .过三点A 、M 、D 的正方体ABCD A BCD ''''-的截面面积为92C .四面体A C BD ''的内切球的表面积为3π D .正方体ABCD A B C D ''''-中,点P 在底面A B C D ''''(所在的平面)上运动并且使MAC PAC ''∠=∠,那么点P 的轨迹是椭圆 【答案】AB 【分析】构建空间直角坐标系,由异面直线方向向量的夹角cos ,||||AM D B AM D B AM D B ''⋅''<>=''为AM 与D B ''所成角的余弦值判断A 的正误;同样设(,,0)P x y 结合向量夹角的坐标表示,2221543x y =++⨯P 的轨迹知D 的正误;由立方体的截面为梯形,分别求,,,MN AD AM D N '',进而得到梯形的高即可求面积,判断B 的正误;由四面体的体积与内切球半径及侧面面积的关系求内切球半径r ,进而求内切球表面积,判断C 的正误. 【详解】A :构建如下图所示的空间直角坐标系:则有:(0,0,2),(1,2,2),(0,2,0),(2,0,0)A M B D '', ∴(1,2,0),(2,2,0)AM D B ''==-,10cos ,10||||58AM D B AM D B AM D B ''⋅''<>===''⨯,故正确.B :若N 为CC '的中点,连接MN ,则有//MN AD ',如下图示,∴梯形AMND’为过三点A 、M 、D 的正方体ABCD A B C D ''''-的截面, 而2,2,5MN AD AM D N ''====322, ∴梯形的面积为132932222S =⨯=,故正确. C :如下图知:四面体A C BD ''的体积为正方体体积减去四个直棱锥的体积,∴118848323V =-⨯⨯⨯=,而四面体的棱长都为22,有表面积为142222sin 8323S π=⨯⨯⨯⨯=,∴若其内切圆半径为r ,则有188333r ⨯⋅=,即33r =,所以内切球的表面积为2443r ππ=.故错误. D :正方体ABCD A B C D ''''-中,点P 在底面A B C D ''''(所在的平面)上运动且MAC PAC ''∠=∠,即P 的轨迹为面A B C D ''''截以AM 、AP 为母线,AC’为轴的圆锥体侧面所得曲线,如下图曲线GPK ,构建如下空间直角坐标系,232(0,0,2),(2),(0,22,0)22A M C '-,若(,,0)P x y ,则232(,,0),(0,22,2),(,,2)22AM AC AP x y '=-=-=-,∴15cos ||||512AM AC MAC AM AC '⋅'∠==='⨯,2222cos ||||43AP AC y PAC AP AC x y '⋅+'∠=='++⨯,即222215543y x y +=++⨯,整理得22(102)9216(0)y x y +-=>,即轨迹为双曲线的一支,故错误.故选:AB 【点睛】关键点点睛:应用向量的坐标表示求异面直线的夹角,并结合等角的余弦值相等及向量数量积的坐标表示求动点的轨迹,综合立方体的性质求截面面积,分割几何体应用等体积法求内切球半径,进而求内切球的表面积.2.如图,正方体1111ABCD A B C D -的棱长为3,点E ,F 分别在1CC ,1BB 上,12C E EC →→=,12BF FB →→=.动点M 在侧面11ADD A 内(包含边界)运动,且满足直线//BM 平面1D EF ,则( )A .过1D ,E ,F 的平面截正方体所得截面为等腰梯形B .三棱锥1D EFM -的体积为定值C .动点MD .过B ,E ,M 的平面截正方体所得截面面积的最小值为【答案】BCD 【分析】由题做出过1D ,E ,F 的平面截正方体所得截面为梯形1D EFN ,进而计算即可排除A 选项;根据//BM平面1D EF ,由等体积转化法得1111D EFM M D EF B D EF D BEFV V V V ----===即可得B 选项正确;取1AA 靠近1A 点的三等分点H , 1DD 靠近D 点的三等分点I ,易知M 的轨迹为线段HI ,故C 选项正确;过M 点做BE 的平行线交1AA 于P ,交1DD 于O ,连接,BP OE ,易知过B ,E ,M 的平面截正方体所得截面即为平行四边形BPOE ,进而得当H 位于点I 时,截面面积最小,为四边形ABEI 的面积,且面积为S AB BE =⋅= 【详解】解:对于A 选项,如图,取BF 中点G ,连接1A G ,由点E ,F 分别在1CC ,1BB 上,12C E EC →→=,12BF FB →→=,故四边形11A D EG 为平行四边形,故11//AGD E ,由于在11A B G △,F 为1B G 中点,当N 为11A B 中点时,有11////NF A G D E ,故过1D ,E ,F 的平面截正方体所得截面为梯形1D EFN ,此时12D N ==,EF ==1D EFN 不是等腰梯形,故A 选项错误;对于B 选项,三棱锥1D EFM -的体积等于三棱锥1M D EF -的体积,由于//BM平面1D EF ,故三棱锥1M D EF -的体积等于三棱锥1B D EF -的体积,三棱锥1B D EF -的体积等于三棱锥1D BEF -的体积,而三棱锥1D BEF -的体积为定值,故B 选项正确; 对于C 选项,取1AA 靠近1A 点的三等分点H , 1DD 靠近D 点的三等分点I ,易知1////HB AG NF ,1//BI D F ,由于1,HI BI I NFD F F ==,故平面//BHI 平面1D EF ,故M 的轨迹为线段HI ,故C 选项正确;对于D 选项,过M 点做BE 的平行线交1AA 于P ,交1DD 于O ,连接,BP OE ,则过B ,E ,M 的平面截正方体所得截面即为平行四边形BPOE ,易知当H 位于点I 时,平行四边形BPOE 边BP 最小,且为AB ,此时截面平行四边形BPOE 的面积最小,为四边形ABEI 的面积,且面积为S AB BE =⋅=D 选项正确; 故选:BCD【点睛】本题解题的关键在于根据题意,依次做出过1D ,E ,F 的平面截正方体所得截面为梯形1D EFN ,过B ,E ,M 的平面截正方体所得截面即为平行四边形BPOE ,进而讨论AD选项,通过//BM平面1D EF ,并结合等体积转化法得1111D EFM M D EF B D EF D BEF V V V V ----===知B 选项正确,通过构造面面平行得M 的轨迹为线段HI ,进而讨论C 选项,考查回归转化思想和空间思维能力,是中档题.3.在三棱锥M ABC -中,下列命题正确的是( )A .若1233AD AB AC =+,则3BC BD = B .若G 为ABC 的重心,则111333MG MA MB MC =++C .若0MA BC ⋅=,0MC AB ⋅=,则0MB AC ⋅=D .若三棱锥M ABC -的棱长都为2,P ,Q 分别为MA ,BC 中点,则2PQ = 【答案】BC 【分析】作出三棱锥M ABC -直观图,在每个三角形中利用向量的线性运算可得. 【详解】对于A ,由已知12322233AD AB AC AD AC AB AD AC AB AD =+⇒=+⇒-=-,即2CD DB =,则32BD BD DC BC =+=,故A 错误; 对于B ,由G 为ABC 的重心,得0GA GB GC ++=,又MG MA AG =+,MG MB BG =+,MG MC CG =+,3MA MB MC MG ∴++=,即111333MG MA MB MC =++,故B 正确;对于C ,若0MA BC ⋅=,0MC AB ⋅=,则0MC MA BC AB ⋅+⋅=,即()00MA BC AC CB MA BC AC C MC C M B M C ⋅++=⇒⋅++⋅⋅=⋅()00MA BC A MC MC MC MC C BC MA BC AC ⋅⋅⋅⇒⋅+-=⇒-+=⋅()000MC M CA BC AC AC CB AC CB AC C MC ⇒+=⇒+=⇒+=⋅⋅⋅⋅⋅,即0MB AC ⋅=,故C 正确;对于D ,111()()222PQ MQ MP MB MC MA MB MC MA ∴=-=+-=+- ()21122PQ MB MC MA MB MC MA ∴=+-=+-,又()2222222MB MC MA MB MC MA MB MC MB MA MC MA+-=+++⋅-⋅-⋅2221112222222222228222=+++⨯⨯⨯-⨯⨯⨯-⨯⨯⨯=,1822PQ ∴==,故D 错误. 故选:BC 【点睛】关键点睛:本题考查向量的运算,用已知向量表示某一向量的三个关键点: (1)用已知向量来表示某一向量,一定要结合图形,以图形为指导是解题的关键.(2)要正确理解向量加法、减法与数乘运算的几何意义,如首尾相接的若干向量之和,等于由起始向量的始点指向末尾向量的终点的向量. (3)在立体几何中三角形法则、平行四边形法则仍然成立.4.在直角梯形ABCD 中,2ABC BCD π∠=∠=,1AB BC ==,2DC =,E 为DC 中点,现将ADE 沿AE 折起,得到一个四棱锥D ABCE -,则下列命题正确的有( ) A .在ADE 沿AE 折起的过程中,四棱锥D ABCE -体积的最大值为13B .在ADE 沿AE 折起的过程中,异面直线AD 与BC 所成的角恒为4π C .在ADE 沿AE 折起的过程中,二面角A EC D --的大小为45︒D .在四棱锥D ABCE -中,当D 在EC 上的射影恰好为EC 的中点F 时,DB 与平面ABCE 所成的角的正切为155【答案】ABD 【分析】对于A ,四棱锥D ABCE -的底面面积是固定值,要使得体积最大,需要平面DAE ⊥平面ABCE ,此时DE CE ⊥,可求得1133D ABCE ABCE V S DE -=⋅=可判断A ;对于B ,在ADE 沿AE 折起的过程中,//AE BC ,所以异面直线AD 与AE 所成的角即为AD 与BC所成角,由翻折前可知4DAE π∠=可判断B ;对于C ,利用线面垂直的判定定理,结合翻折前可知AE ⊥平面DEC ,又AE ⊂平面ABCE ,所以平面DEC ⊥平面ABCE ,即二面角A EC D --的在大小为2π判断C ;对于D ,利用线面垂直的判定定理可知DF ⊥平面ABCE ,所以DBF ∠为直线DB 与平面ABCE 所成的角,在直角DFB △中,15tan DF DBF BF ∠==,可判断D 正确;【详解】对于A ,ADE 沿AE 折起得到四棱锥D ABCE -,由四棱锥底面面积是固定值,要使得体积最大,需要四棱锥的高最大,即平面DAE ⊥平面ABCE ,此时DE CE ⊥,由已知得1DE =,则111111333D ABCE ABCE V S DE-=⋅=⨯⨯⨯=,故A 正确; 对于B ,在ADE 沿AE 折起的过程中,//AE BC ,所以异面直线AD 与AE 所成的角即为AD 与BC 所成角,又1AB BC ==,2DC =,E 为DC 中点,可知4DAE π∠=,即异面直线AD 与BC 所成的角恒为4π,故B 正确; 对于C ,由翻折前知,,AE EC AE ED ⊥⊥,且ECED E =,则AE ⊥平面DEC ,又AE ⊂平面ABCE ,所以平面DEC ⊥平面ABCE ,即二面角A EC D --的大小为2π,故C 错误; 对于D ,如图连接,DF BF ,由C 选项知,AE ⊥平面DEC ,又DF ⊂平面DEC ,则AE DF ⊥,又由已知得EC DF ⊥,且EC AE E ⋂=,则DF ⊥平面ABCE ,所以DBF ∠为直线DB 与平面ABCE 所成的角,在直角DFB △中,222222113122152tan 511122DE CE DFDBF BFBC CE ⎛⎫⎛⎫-- ⎪⎪⎝⎭⎝⎭∠=====⎛⎫⎛⎫++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭DB 与平面ABCE 所成的角的正切为155,故D 正确; 故选:ABD 【点睛】关键点睛:本题考查立体几何综合问题,求体积,求线线角,线面角,面面角,解题的关键要熟悉几种角的定义,通过平移法找到线线角,通过证垂直找到线面角和面面角,再结合三角形求出角,考查了学生的逻辑推理能力,转化能力与运算求解能力,属于难题.5.如图,正方体1111ABCD A B C D -的棱长为1,线段11B D 上有两个动点E ,F ,且2EF =.则下列结论正确的是( )A .三棱锥A BEF -的体积为定值B .当E 向1D 运动时,二面角A EF B --逐渐变小C .EF 在平面11ABB A 内的射影长为12D .当E 与1D 重合时,异面直线AE 与BF 所成的角为π4【答案】AC 【分析】对选项分别作图,研究计算可得. 【详解】选项A:连接BD ,由正方体性质知11BDD B 是矩形,1112212224BEF S EF BB ∆∴=⋅=⨯⨯=连接AO 交BD 于点O由正方体性质知AO ⊥平面11BDD B ,所以,AO 是点A 到平面11BDD B 的距离,即22AO =11221334212A BEF BEF V S AO -∆∴=⨯=⨯⨯=A BEF V -∴是定值.选项B:连接11A C 与11B D 交于点M ,连接11,AD AB ,由正方体性质知11AD AB =,M 是11B D 中点,AM EF ∴⊥ ,又1BB EF ⊥,11//BB AAA EFB ∴--的大小即为AM 与1AA 所成的角,在直角三角形1AA M 中,12tan 2MAA ∠=为定值. 选项C:如图,作1111,,,FH A B EG A B ET EG ⊥⊥⊥ 在直角三角形EFT 中,221cos 45222FT EF =⨯=⨯=12HG FT ∴== 选项D:当E 与1D 重合时,F 与M 重合,连接AC 与BD 交于点R ,连接1D R ,1//D R BM 异面直线AE 与BF 所成的角,即为异面直线1AD 与1D R 所成的角, 在三角形1AD R 中,22111132,2AD D R MB BB M B ===+=2AR = 由余弦定理得13cos AD R ∠= 故选:AC 【点睛】本题考查空间几何体性质问题.求解思路:关键是弄清(1)点的变化,点与点的重合及点的位置变化;(2)线的变化,应注意其位置关系的变化;(3)长度、角度等几何度量的变化.求空间几何体体积的思路:若所给定的几何体是柱体、锥体或台体等规则几何体,则可直接利用公式进行求解.其中,求三棱锥的体积常用等体积转换法;若所给定的几何体是不规则几何体,则将不规则的几何体通过分割或补形转化为规则几何体,再利用公式求解.6.在边长为2的等边三角形ABC 中,点,D E 分别是边,AC AB 上的点,满足//DE BC 且AD ACλ=,(()01λ∈,),将ADE 沿直线DE 折到A DE '△的位置.在翻折过程中,下列结论不成立的是( )A .在边A E '上存在点F ,使得在翻折过程中,满足//BF 平面A CD 'B .存在102λ∈⎛⎫⎪⎝⎭,,使得在翻折过程中的某个位置,满足平面A BC '⊥平面BCDEC .若12λ=,当二面角A DE B '--为直二面角时,||A B '=D .在翻折过程中,四棱锥A BCDE '-体积的最大值记为()f λ,()f λ【答案】ABC 【分析】对于A.在边A E '上点F ,在A D '上取一点N ,使得//FN ED ,在ED 上取一点H ,使得//NH EF ,作//HG BE 交BC 于点G ,即可判断出结论.对于B ,102λ∈⎛⎫⎪⎝⎭,,在翻折过程中,点A '在底面BCDE 的射影不可能在交线BC 上,即可判断出结论. 对于C ,12λ=,当二面角A DE B '--为直二面角时,取ED 的中点M ,可得AM ⊥平面BCDE .可得A B '=.对于D.在翻折过程中,取平面AED ⊥平面BCDE ,四棱锥A BCDE '-体积()313BCDE f S λλλ=⋅=-,()01λ∈,,利用导数研究函数的单调性即可得出.【详解】对于A.在边A E '上点F ,在A D '上取一点N ,使得//FN ED ,在ED 上取一点H ,使得//NH EF ,作//HG BE 交BC 于点G ,如图所示,则可得FN 平行且等于BG ,即四边形BGNF 为平行四边形, ∴//NG BE ,而GN 始终与平面ACD 相交,因此在边A E '上不存在点F ,使得在翻折过程中,满足//BF 平面A CD ',A 不正确.对于B ,102λ∈⎛⎫⎪⎝⎭,,在翻折过程中,点A '在底面BCDE 的射影不可能在交线BC 上,因此不满足平面A BC '⊥平面BCDE ,因此B 不正确. 对于C.12λ=,当二面角A DE B '--为直二面角时,取ED 的中点M ,如图所示:可得AM ⊥平面BCDE , 则22223111010()1()21cos120222A B AM BM '=+=++-⨯⨯⨯︒=≠,因此C 不正确;对于D.在翻折过程中,取平面AED ⊥平面BCDE ,四棱锥A BCDE '-体积()3133BCDE f S λλλλ=⋅=-,()01λ∈,,()213f λλ'=-,可得3λ=()f λ取得最大值()31231339f λ⎛⎫=-=⎪⎝⎭,因此D 正确. 综上所述,不成立的为ABC. 故选:ABC. 【点睛】本题考查了利用运动的观点理解空间线面面面位置关系、四棱锥的体积计算公式、余弦定理、利用导数研究函数的单调性极值与最值,考查了推理能力空间想象能力与计算能力,属于难题.7.如图,正三棱柱11ABC A B C -中,11BC AB ⊥、点D 为AC 中点,点E 为四边形11BCC B 内(包含边界)的动点则以下结论正确的是( )A .()1112DA A A B A BC =-+ B .若//DE 平面11ABB A ,则动点E 的轨迹的长度等于22AC C .异面直线AD 与1BC ,所成角的余弦值为66D .若点E 到平面11ACC A 的距离等于32EB ,则动点E 的轨迹为抛物线的一部分 【答案】BCD 【分析】根据空间向量的加减法运算以及通过建立空间直角坐标系求解,逐项判断,进而可得到本题答案. 【详解】解析:对于选项A ,()1112AD A A B A BC =-+,选项A 错误; 对于选项B ,过点D 作1AA 的平行线交11A C 于点1D .以D 为坐标原点,1DA DB DD ,,分别为,,x y z 轴的正方向建立空间直角坐标系Oxyz .设棱柱底面边长为a ,侧棱长为b ,则002aA ⎛⎫ ⎪⎝⎭,,,300B ⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭,,,130B b ⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭,,,102a C b ⎛⎫- ⎪⎝⎭,,,所以1322a BC a b ⎛⎫=-- ⎪ ⎪⎝⎭,,,1322a AB a b ⎛⎫=- ⎪ ⎪⎝⎭,,. ∵11BC AB ⊥,∴110BC AB ⋅=,即2223022a a b ⎛⎫⎛⎫--+= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,解得22b a =.因为//DE 平面11ABB A ,则动点E 的轨迹的长度等于122BB AC =.选项B 正确. 对于选项C ,在选项A 的基础上,002a A ⎛⎫⎪⎝⎭,,,3002B a ⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭,,,()0,0,0D ,1202a C a ⎛⎫- ⎪ ⎪⎝⎭,,,所以002a DA ⎛⎫= ⎪⎝⎭,,,1322a BC a a ⎛⎫=- ⎪ ⎪⎝⎭,-,, 因为211162cos ,6||||622a BC DA BC DA BC DA a a ⎛⎫- ⎪⋅⎝⎭<>===-,所以异面直线1,BC DA 所成角的余弦值为66,选项C 正确. 对于选项D ,设点E 在底面ABC 的射影为1E ,作1E F 垂直于AC ,垂足为F ,若点E 到平面11ACC A 的距离等于3EB ,即有31E F EB =,又因为在1CE F ∆中,3112E F E C =,得1EB E C =,其中1E C 等于点E 到直线1CC 的距离,故点E 满足抛物线的定义,另外点E 为四边形11BCC B 内(包含边界)的动点,所以动点E 的轨迹为抛物线的一部分,故D 正确.故选:BCD 【点睛】本题主要考查立体几何与空间向量的综合应用问题,其中涉及到抛物线定义的应用.8.如图,在正方体ABCD ﹣A 1B 1C 1D 1中,点P 在线段B 1C 上运动,则( )A .直线BD 1⊥平面A 1C 1DB .三棱锥P ﹣A 1C 1D 的体积为定值C .异面直线AP 与A 1D 所成角的取值范用是[45°,90°] D .直线C 1P 与平面A 1C 1D 6【答案】ABD 【分析】在A 中,推导出A 1C 1⊥BD 1,DC 1⊥BD 1,从而直线BD 1⊥平面A 1C 1D ;在B 中,由B 1C ∥平面 A 1C 1D ,得到P 到平面A 1C 1D 的距离为定值,再由△A 1C 1D 的面积是定值,从而三棱锥P ﹣A 1C 1D 的体积为定值;在C 中,异面直线AP 与A 1D 所成角的取值范用是[60°,90°];在D 中,以D 为原点,DA 为x 轴,DC 为y 轴,DD 1为z 轴,建立空间直角坐标系,利用向量法能求出直线C 1P 与平面A 1C 1D 6. 【详解】解:在A 中,∵A 1C 1⊥B 1D 1,A 1C 1⊥BB 1,B 1D 1∩BB 1=B 1, ∴A 1C 1⊥平面BB 1D 1,∴A 1C 1⊥BD 1,同理,DC 1⊥BD 1, ∵A 1C 1∩DC 1=C 1,∴直线BD 1⊥平面A 1C 1D ,故A 正确; 在B 中,∵A 1D ∥B 1C ,A 1D ⊂平面A 1C 1D ,B 1C ⊄平面A 1C 1D , ∴B 1C ∥平面 A 1C 1D ,∵点P 在线段B 1C 上运动,∴P 到平面A 1C 1D 的距离为定值,又△A 1C 1D 的面积是定值,∴三棱锥P ﹣A 1C 1D 的体积为定值,故B 正确; 在C 中,异面直线AP 与A 1D 所成角的取值范用是[60°,90°],故C 错误;在D 中,以D 为原点,DA 为x 轴,DC 为y 轴,DD 1为z 轴,建立空间直角坐标系, 设正方体ABCD ﹣A 1B 1C 1D 1中棱长为1,P (a ,1,a ),则D (0,0,0),A 1(1,0,1),C 1(0,1,1),1DA =(1,0,1),1DC =(0,1,1),1C P =(a ,0,a ﹣1), 设平面A 1C 1D 的法向量(),,n x y z =,则1100n DA x z n DC y z ⎧⋅=+=⎪⎨⋅=+=⎪⎩,取x =1,得1,1,1n,∴直线C 1P 与平面A 1C 1D 所成角的正弦值为:11||||||C P n C P n ⋅⋅=22(1)3a a +-⋅=21132()22a ⋅-+, ∴当a =12时,直线C 1P 与平面A 1C 1D 所成角的正弦值的最大值为63,故D 正确. 故选:ABD .【点睛】求直线与平面所成的角的一般步骤:(1)、①找直线与平面所成的角,即通过找直线在平面上的射影来完成;②计算,要把直线与平面所成的角转化到一个三角形中求解; (2)、用空间向量坐标公式求解.9.如图所示,在棱长为1的正方体1111ABCD A B C D -中,过对角线1BD 的一个平面交棱1AA 于点E ,交棱1CC 于点F ,得四边形1BFD E ,在以下结论中,正确的是( )A .四边形1BFD E 有可能是梯形B .四边形1BFD E 在底面ABCD 内的投影一定是正方形C .四边形1BFDE 有可能垂直于平面11BB D DD .四边形1BFDE 面积的最小值为6 【答案】BCD 【分析】四边形1BFD E 有两组对边分别平行知是一个平行四边形四边形;1BFD E 在底面ABCD 内的投影是四边形ABCD ;当与两条棱上的交点是中点时,四边形1BFD E 垂直于面11BB D D ;当E ,F 分别是两条棱的中点时,四边形1BFD E 的面积最小为62.【详解】过1BD 作平面与正方体1111ABCD A B C D -的截面为四边形1BFD E , 如图所示,因为平面11//ABB A 平面11DCC D ,且平面1BFD E 平面11ABB A BE =.平面1BFD E平面1111,//DCC D D F BE D F =,因此,同理1//D E BF ,故四边形1BFD E 为平行四边形,因此A 错误;对于选项B ,四边形1BFD E 在底面ABCD 内的投影一定是正方形ABCD ,因此B 正确; 对于选项C ,当点E F 、分别为11,AA CC 的中点时,EF ⊥平面11BB D D ,又EF ⊂平面1BFD E ,则平面1BFD E ⊥平面11BB D D ,因此C 正确;对于选项D ,当F 点到线段1BD 的距离最小时,此时平行四边形1BFD E 的面积最小,此时点E F 、分别为11,AA CC 的中点,此时最小值为16232⨯⨯=,因此D 正确. 故选:BCD【点睛】关键点睛:解题的关键是理解想象出要画的平面是怎么样的平面,有哪些特殊的性质,考虑全面即可正确解题.10.如图,正四棱锥S -BCDE 底面边长与侧棱长均为a ,正三棱锥A -SBE 底面边长与侧棱长均为a ,则下列说法正确的是( )A .AS ⊥CDB .正四棱锥S -BCDE 的外接球半径为2a C .正四棱锥S -BCDE 的内切球半径为212a ⎛⎫- ⎪ ⎪⎝⎭ D .由正四棱锥S -BCDE 与正三棱锥A -SBE 拼成的多面体是一个三棱柱 【答案】ABD 【分析】取BE 中点H ,证明BE ⊥平面SAH 即可证AS CD ⊥;设底面中心为1O ,有1122O B O S a ==,可求得球半径为22a ;用等体积法求内切球半径即可判断;由////SA DE BC 且==SA DE BC 可知多面体是一个三棱柱.【详解】 如图所示:A 选项:取BE 中点H 连接,AH SH ,正三棱锥A SBE -中,,AH BE SH BE ⊥⊥ 又AHSH H =,所以BE ⊥平面SAH ,则BE AS ⊥,又//BE CD 所以AS CD ⊥ ,故A 正确;B 选项:设底面中心为1O ,球心为O 半径为R ,因为正四棱锥S -BCDE 外接球球心在1O S 上,所以OS OB R ==,因为,正四棱锥S -BCDE 底面边长与侧棱长均为a所以112O B O S ==,由()22211OB O B O S OS =+-得22222R a R ⎛⎫⎛⎫=+- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭解得2R =,故B 正确; C 选项:设内切球半径为r,易求得侧面面积为221sin 23S a π=⋅=,由等体积法得222111432334a a a r a r ⋅=⋅+⋅⋅⋅解得4a r = ,故C 错;D 选项:取SE 中点F ,连结AF ,DF ,BF ,则BFD ∠和BFA ∠分别是D SE B --和A SE B --的二面角的平面角,由)22222221cos 2322BF DF BD BFD BF DF a ⎫⎫+-⎪⎪+-⎝⎭⎝⎭∠===-⋅⎛⎫⎪⎝⎭22222221cos 232a AF BF BA AFD AF BF ⎫⎫+-⎪⎪+-⎝⎭⎝⎭∠===⋅⎫⎪⎝⎭,故BFD ∠与BFA ∠互补,所以ASDE 共面,又因为AS AE ED SD ===,则ASDE 为平行四边形,故////AS ED BC 故正四棱锥S -BCDE 与正三棱锥A -SBE 拼成的多面体是一个三棱柱,所以D 正确 故选:ABD 【点睛】求外接球半径的常用方法:(1)补形法:侧面为直角三角形或正四面体或对棱二面角均相等的模型,可以还原到正方体或长方体中去求解;(2)利用球的性质:几何体在不同面均对直角的棱必然是球的直径;(3)定义法:到各个顶点距离均相等的点为球心,借助有特殊性底面的外接圆圆心,找其垂线,则球心一定在垂线上,再根据带其他顶点距离也是半径,列关系求解即可.。