高三数学一轮复习点、直线、平面之间的位置关系单元训练

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高三数学一轮复习单元训练:点、直线、平面之间的位置关系 本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分.满分150分.考试时间120分钟.第Ⅰ卷(选择题 共60分)一、选择题(本大题共12个小题,每小题5分,共60分,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1. 在正方体1111ABCD A B C D -中,若E 是11AC 的中点,则直线CE 垂直于( ) A AC B BD C 1A D D 11A D【答案】B2.已知PA ⊥正方形ABCD 所在的平面,垂足为A ,连结PB ,PC ,PD ,AC ,BD ,则互相垂直的平面有 ( )A .5对B .6对C .7对D .8对【答案】C3.长方体1111ABCD A B C D -的各顶点都在半径为1的球面上,其中1::2:1:3AB AD AA =, 则两,A B 点的球面距离为( )A .4πB .3πC .2πD .23π 【答案】C4.已知α∥β,,,a B αβ⊂∈ 则在β内过点B 的所有直线中( ).A .不一定存在与a 平行的直线B .只有两条与a 平行的直线C .存在无数条与a 平行的直线D .存在唯一一条与a 平行的直线【答案】D 5.设有直线m 、n 和平面α、β,下列四个命题中,正确的是 ( ) A .若m ∥α,n ∥α,则m ∥nB .若m α⊂,n α⊂,m ∥β,n ∥β,则α∥βC .若αβ⊥,m α⊂,则m β⊥D . 若αβ⊥,m β⊥,m α⊄,则 m ∥α【答案】D6.b a //,P a =⋂α,则b 与α的关系为( )A . 必相交B . 必平行C . 必在内D . 以上均有可能【答案】A7.在空间中,给出下面四个命题: (1)过一点有且只有一个平面与已知直线垂直;(2)若平面外两点到平面的距离相等,则过两点的直线必平行于该平面;(3)两条相交直线在同一平面内的射影必为相交直线;(4)两个相互垂直的平面,一个平面内的任意一直线必垂直于另一平面内的无数条直线. 其中正确的是( )A .(1)(2)B .(2)(3)C .(3)(4)D .(1)(4)【答案】D8.已知a 、b 、l 表示三条不同的直线,αβγ、、表示三个不同的平面,有下列四个命题: ①若,b αβαβγ⋂=⋂=且a //b,则//αγ;②若a 、b 相交,且都在αβ、外,a //,a //,b //,b //αβαβ,则//αβ;③若αβ⊥,a,b ,a b αββ⋂=⊂⊥,则b α⊥;④若a ,b ,l a,l b,αα⊂⊂⊥⊥则l α⊥.其中正确的是( )A .①②B .②③C .①④D .③④【答案】B9. 已知a 、b 、c 均是直线,则下列命题中,必成立的是 ( )A . 若a ⊥b ,b ⊥c ,则a ⊥cB . 若a 与b 相交,b 与c 相交,则a 与c 也相交C . 若ab ,bc ,则acD . 若a 与b 异面,b 与c 异面,则a 与c 也是异面直线【答案】C10.给出互不相同的直线m 、n 、l 和平面α、β,下列四个命题:①若m ⊂α,l ∩α=A ,A ∉m ,则l 与m 不共面;②若m 、l 是异面直线,l ∥α,m ∥α,且n ⊥l ,n ⊥m ,则n ⊥α;③若l ⊂α,m ⊂α,l ∩m =A ,l ∥β,m ∥β,则α∥β;④若l ∥α,m ∥β,α∥β,则l ∥m .其中真命题有( )A .4个B .3个C .2个D .1个【答案】B11. 如图,正方体1111ABCD A B C D -的棱线长为1,线段11B D 上有两个动点E ,F ,且12EF =,则下列结论中错误的是 ( )A .AC BE ⊥B .//EF ABCD 平面C .三棱锥A BEF -的体积为定值D .AEF BEF ∆∆的面积与的面积相等【答案】D12.已知α、β是两个不同的平面,直线a ⊂α,直线b ⊂β,命题p :a 与b 没有公共点,命题q :α∥β,则p 是q 的( )A .充分不必要条件B .必要不充分条件C .充要条件D .既不充分也不必要条件【答案】B第Ⅱ卷(非选择题 共90分)二、填空题(本大题共4个小题,每小题5分,共20分,把正确答案填在题中横线上)13.已知α,β表示平面,l 表示既不在α内也不在β内的直线,存在以下三个事实:①l⊥α;②l ∥β;③α⊥β.若以其中两个作为条件,另一个作为结论构成命题,其中正确命题的个数是_________.【答案】214.如图,AB 为圆O 的直径,点C 在圆周上(异于点A ,B ),直线PA 垂直于圆O 所在的平面,点M 为线段PB 的中点.有以下四个命题:①PA ∥平面MOB ;②MO ∥平面PAC ;③OC ⊥平面PAC ;④平面PAC ⊥平面PBC .其中正确的命题是________(填上所有正确命题的序号).【答案】②④15.已知点E 、F 分别在正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1的棱BB 1、CC 1上,且B 1E =2EB ,CF =2FC 1,则面AEF 与面ABC 所成的二面角的正切值等于________. 【答案】2316.棱长为2的正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,M 是棱AA 1的中点,过C 、M 、D 1作正方体的截面,则截面的面积是________. 【答案】92三、解答题(本大题共6个小题,共70分,解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤)17.如图,已知正三棱柱ABC -A 1B 1C 1的各棱长都是4,E 是BC 的中点,动点F 在侧棱CC 1上,且不与点C 重合.(1)当CF =1时,求证:EF ⊥A 1C ;(2)设二面角C -AF -E 的大小为θ,求tan θ的最小值.【答案】解法1:过E 作EN ⊥AC 于N ,连结EF .(1)如图1,连结NF 、AC 1,由直棱柱的性质知,底面ABC ⊥侧面A 1C ,又底面ABC ∩侧面A 1C =AC ,且EN ⊂底面ABC .所以EN ⊥侧面A 1C ,NF 为EF 在侧面A 1C 内的射影.在Rt △CNE 中,CN =CE cos60°=1.则由CF CC 1=CN CA =14,得NF ∥AC 1, 又AC 1⊥A 1C ,故NF ⊥A 1C .由三垂线定理知EF ⊥A 1C .(2)如图2,连结AF ,过N 作NM ⊥AF 于M ,连结ME .由(1)知EN ⊥侧面A 1C ,根据三垂线定理得EM ⊥AF ,所以∠EMN 是二面角C -AF -E 的平面角,即∠EMN =θ,设∠FAC =α,则0°<α≤45°.在Rt △CNE 中,NE =EC ·sin60°=3,在Rt △AMN 中,MN =AN ·sin α=3sin α,故tan θ=NE MN =33sin α.又0°<α≤45°,∴0<sin α≤22. 故当sin α=22,即当a =45°时,tan θ达到最小值, tan θ=33×2=63,此时F 与C 1重合.解法2:(1)建立如图3所示的空间直角坐标系,则由已知可得A (0,0,0),B (23,2,0),C (0,4,0),A 1(0,0,4),E (3,3,0),F (0,4,1),于是=(0,-4,4),=(-3,1,1),则·=(0,-4,4)·(-3,1,1)=0-4+4=0,故EF ⊥A 1C .(2)设CF =λ,(0<λ≤4),平面AEF 的一个法向量为m =(x ,y ,z ),则由(1)得F (0,4,λ), =(3,3,0),=(0,4,λ),于是由m ⊥,m ⊥可得即⎩⎨⎧ 3x +3y =0,4y +λz =0.取m =(3λ,-λ,4).又由直三棱柱的性质可取侧面AC 1的一个法向量为n =(1,0,0),于是由θ为锐角可得cosθ=|m·n||m|·|n|=3λ2λ2+4,sinθ=λ2+162λ2+4,所以tanθ=λ2+163λ=13+163λ2.由0<λ≤4,得1λ≥14,即tanθ≥13+13=63,故当λ=4,即点F与点C1重合时,tanθ取得最小值63.18.如图,在组合体中,ABCD-A1B1C1D1是一个长方体,P-ABCD是一个四棱锥,且AB=2,P∈平面CC1D1D,PD=PC=AD=2.(1)求证:PD⊥平面PBC;(2)若AA1=a,当a为何值时,PC∥平面AB1D.【答案】(1)因为ABCD-A1B1C1D1是一个长方体,所以BC⊥平面CC1D1D,而P∈平面CC1D1D,所以PD⊂平面CC1D1D,则PD⊥BC.因为PD=PC=2,AB=2,所以△PCD为等腰直角三角形,则PD⊥PC.因为PD垂直于平面PBC内的两条相交直线PC和BC,则PD⊥平面PBC.(2)当a=2时,四边形CC1D1D是一个正方形,所以∠CDC1=45°,因∠PCD=45°,又PC和C1D在同一个平面内,所以PC∥DC1,因DC1⊂平面AB1D,PC 平面AB1D,则PC∥平面AB1D. 19.如图,在直三棱柱ABC—A1B1C1中,AB⊥BC,P为A1C1的中点,AB=BC=kPA。

(1)当k=1时,求证PA⊥B1C;(2)当k 为何值时,直线PA 与平面BB 1C 1C 所成的角的正弦值为14,并求此时二面角A —PC —B 的余弦值。

【答案】(1)连接B 1P ,因为在直三棱柱ABC —A 1B 1C 1中,P 为A 1C 1的中点,AB=BC ,所以B 1P ⊥面A 1C 。

所以B 1P ⊥AP 。

又因为当k=1时,AB=BC=PA=PC ,︒=∠=∠∴90APC ABC∴AP ⊥PC 。

∴AP ⊥平面B 1PC ,∴PA ⊥B 1C 。

(2)取线段AC 中点M ,线段BC 中点N ,连接MN 、MC 1、NC 1,则MN//AB ,∵AB ⊥平面B 1C ,∴MN ⊥平面B 1C ,N MC 1∠ 是直线PA 与平面BB 1C 1C 所成的角,即,41sin 1=∠∴N MC ,411==AP MN MC MN设AB=a , ,,21kPA AB AB MN ==21,4121=∴=∴k ka a即21=k 时,直线PA 与平面BB 1C 1C 所成的角的正弦值为.41此时,过点M 作MH ,垂足为H ,连接BH ,C A BM 1平面⊥ ,由三垂线定理得BH ⊥PC ,所以BHM ∠是二面角A —PC —B 的平面角。