高一必修二立体几何大题练习
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高一数学必修2立体几何测试题第一卷一、选择题〔每题3分,共30分〕1、线段AB在平面内,那么直线AB与平面的位置关系是A、ABB、ABC、由线段AB的长短而定D、以上都不对2、以下说法正确的选项是A、三点确定一个平面B、四边形一定是平面图形C、梯形一定是平面图形D、平面和平面有不同在一条直线上的三个交点3、垂直于同一条直线的两条直线一定A、平行B、相交C、异面D、以上都有可能4、在正方体ABCD A1B1C1D1中,以下几种说法正确的选项是A、AC11ADB、D1C1ABC、AC1与DC成45o角D、AC11与B1C成60o角5l∥平面,直线a ,那么l与a的位置关系是、假设直线A、l∥aB、l与a异面C、l与a相交D、l与a没有公共点6、以下命题中:〔1〕平行于同一直线的两个平面平行;〔2〕平行于同一平面的两个平面平行;〔3〕垂直于同一直线的两直线平行;〔4〕垂直于同一平面的两直线平行.其中正确的个数有A、1B、2C、3D、47、在空间四边形ABCD各边AB、BC、CD、DA上分别取E、F、G、H四点,如果与EF、GH能相交于点P,那么A、点P不在直线AC上B、点P必在直线BD上C、点P必在平面ABC内D、点P必在平面ABC外8、a,b,c表示直线,M表示平面,给出以下四个命题:①假设a∥M,b∥M,那么a∥b;②假设b M,a∥b,那么a∥M;③假设a⊥c,b⊥c,那么a∥b;④假设a⊥M,b⊥M,那么a∥b.其中正确命题的个数有A、0个B、1个C、2个D、3个9、二面角AB 的平面角是锐角,内一点C到的距离为3,点C到棱AB的距离为4,那么tan的值等于133737 A、B、C、D、4577A '10、如图:直三棱柱ABC —111的体积为V,点P、AA1 ABC Q分别在侧棱P和CC1上,AP=C1Q,那么四棱锥B—APQC的体积为V V V VA、B、C、D、2345A二、填空题〔每题4分,共16分〕11、等体积的球和正方体,它们的外表积的大小关系是S球_____S正方体(填〞大于、小于或等于〞).12、正方体ABCD A1B1C1D1中,平面AB1D1和平面BC1D的位置关系为13、PA垂直平行四边形ABCD所在平面,假设PCA1 BD,平行那么四边形ABCD一定是D .B114、如图,在直四棱柱ABC1-ABCD中,当底面四边形ABCD111满足条件_________时,有A1B⊥B1D1.(注:填上你认为正确的一种条件即可,不必考虑所有可能的情形.)D第二卷一、选择题〔每题3分,共30分〕A 题号123456789答案C' B'Q C BD1 C1 CB 10二、填空题〔每题4分,共16分〕11、12、13、14、三、解答题(共54分,要求写出主要的证明、解答过程)15、圆台的上下底面半径分别是2、5,且侧面面积等于两底面面积之和,求该圆台的母线长.(7分)16、E、F、G、H为空间四边形ABCD的边AB、BC、CD、DA上的点,且EH∥FG.求证:EH∥BD.(8分)AE HBDFGC217、 ABC 中 ACB90o ,SA 面ABC ,AD SC ,求证:AD 面SBC .(8分)SDA BC18、一块边长为 10cm 的正方形铁片按如下列图的阴影局部裁下 ,然后用余下的四个全等的等腰三角形加工成一个正四棱锥形容器 ,试建立容器的容积 V 与x 的函数关系式,并求出函数的定义域 .(9分)E10DC 5OFABx19、正方体ABCDA 1B 1C 1D 1,O 是底ABCD 对角线的交点.D 1C 1求证:(1)C 1O ∥面ABD ;(2)AC 面ABD .(10分)A 1B 111 1 11DCOAB20、△BCD 中,∠BCD=90°,BC=CD=1,AB ⊥平面BCD ,A∠ADB=60°,E 、F分别是 AC 、AD 上的动点,且AE AF 1).AC (0EAD〔Ⅰ〕求证:不管λ为何值,总有平面BEF ⊥平面ABC ; CF〔Ⅱ〕当λ为何值时,平面BEF ⊥平面ACD ?(12分)DB3高一数学必修2立体几何测试题参考答案一、选择题〔每题5分,共60分〕ACDDD BCBDB二、填空题〔每题4分,共16分〕11、小于12、平行13、菱形14、对角线A1C1与B1D1互相垂直三、解答题〔共74分,要求写出主要的证明、解答过程〕15、解:设圆台的母线长为l,那么1分圆台的上底面面积为S上2242分圆台的上底面面积为S下2253分5所以圆台的底面面积为S S上S下294分又圆台的侧面积S侧(25)l7l5分于是7l256分即l 297分为所求.7面BCD,FG面BCD16、证明:QEHPFG,EH∴EH∥面BCD4分又QEH面BCD,面BCDI面ABD BD,∴EH∥BD8分17、证明:Q ACB90o BC AC1分又SA面ABC SA BC3分BC面SAC4分BC AD6分又SCAD,SCIBCCAD面SBC8分18、解:如图,设所截等腰三角形的底边边长为xcm.在Rt△EOF中, EF5cm,OF 1xcm,2分2所以EO251x2,5分4于是V 1x2251x27分34依题意函数的定义域为{x|0x10}9分419、证明:〔1〕连结A1C1,设AC11IB1D1O1连结AO1,QABCD A1B1C1D1是正方体A1ACC1是平行四边形∴A1C1∥AC且A1C1AC1分又O1,O分别是A1C1,AC的中点,∴O1C1∥AO且O1C1AOAOC1O1是平行四边形3分∴C1OPAO1,AO1面AB1D1,C1O面AB1D1∴C1O∥面AB1D1〔2〕QCC1面A1B1C1D1CC1B1D!又QA1C1B1D1,B1D1面AC11C即AC1B1D1同理可证A1C AB1,又D1B1I AB1B1A1C面AB1D120、证明:〔Ⅰ〕∵AB⊥平面BCD,∴AB⊥CD,CD⊥BC且AB∩BC=B,∴CD⊥平面ABC.又AE AF1),AC(0AD分分分分分分分∴不管λ为何值,恒有EF∥CD,∴EF⊥平面ABC,EF平面BEF,∴不管λ为何值恒有平面BEF⊥平面ABC.5分〔Ⅱ〕由〔Ⅰ〕知,BE⊥EF,又平面BEF⊥平面ACD,∴BE⊥平面ACD,∴BE⊥AC.7分BC=CD=1,∠BCD=90°,∠ADB=60°,∴BD2,AB2tan606,9分AC AB2BC27,由AB2=AE·AC得AE6,AE6,11分7AC7故当612分时,平面BEF⊥平面ACD.75。
高中数学必修二第八章立体几何初步考点精题训练单选题1、南水北调工程缓解了北方一些地区水资源短缺问题,其中一部分水蓄入某水库.已知该水库水位为海拔148.5m时,相应水面的面积为140.0km2;水位为海拔157.5m时,相应水面的面积为180.0km2,将该水库在这两个水位间的形状看作一个棱台,则该水库水位从海拔148.5m上升到157.5m时,增加的水量约为(√7≈2.65)()A.1.0×109m3B.1.2×109m3C.1.4×109m3D.1.6×109m3答案:C分析:根据题意只要求出棱台的高,即可利用棱台的体积公式求出.依题意可知棱台的高为MN=157.5−148.5=9(m),所以增加的水量即为棱台的体积V.棱台上底面积S=140.0km2=140×106m2,下底面积S′=180.0km2=180×106m2,∴V=13ℎ(S+S′+√SS′)=13×9×(140×106+180×106+√140×180×1012)=3×(320+60√7)×106≈(96+18×2.65)×107=1.437×109≈1.4×109(m3).故选:C.2、如图已知正方体ABCD−A1B1C1D1,M,N分别是A1D,D1B的中点,则()A.直线A1D与直线D1B垂直,直线MN//平面ABCDB.直线A1D与直线D1B平行,直线MN⊥平面BDD1B1C.直线A1D与直线D1B相交,直线MN//平面ABCDD.直线A1D与直线D1B异面,直线MN⊥平面BDD1B1答案:A分析:由正方体间的垂直、平行关系,可证MN//AB,A1D⊥平面ABD1,即可得出结论.连AD1,在正方体ABCD−A1B1C1D1中,M是A1D的中点,所以M为AD1中点,又N是D1B的中点,所以MN//AB,MN⊄平面ABCD,AB⊂平面ABCD,所以MN//平面ABCD.因为AB不垂直BD,所以MN不垂直BD则MN不垂直平面BDD1B1,所以选项B,D不正确;在正方体ABCD−A1B1C1D1中,AD1⊥A1D,AB⊥平面AA1D1D,所以AB⊥A1D,AD1∩AB=A,所以A1D⊥平面ABD1,D1B⊂平面ABD1,所以A1D⊥D1B,且直线A1D,D1B是异面直线,所以选项C错误,选项A正确.故选:A.小提示:关键点点睛:熟练掌握正方体中的垂直、平行关系是解题的关键,如两条棱平行或垂直,同一个面对角线互相垂直,正方体的对角线与面的对角线是相交但不垂直或异面垂直关系.3、在正方体ABCD −A 1B 1C 1D 1中,三棱锥A −B 1CD 1的表面积为4√3,则正方体外接球的体积为( )A .4√3πB .√6πC .32√3πD .8√6π答案:B解析:根据三棱锥的表面积进一步求出正方体的棱长,最后求出正方体的外接球的半径,进一步求出结果. 解:设正方体的棱长为a ,则B 1D 1=AC =AB 1=AD 1=B 1C =D 1C =√2a ,由于三棱锥A −B 1CD 1的表面积为4√3,所以S =4S △AB 1C =4×12×√32(√2a)2=4√3所以a =√2所以正方体的外接球的半径为√(√2)2+(√2)2+(√2)22=√62, 所以正方体的外接球的体积为43π·(√62)3=√6π故选:B .小提示:与球有关的组合体问题,一种是内切,一种是外接.解题时要认真分析图形,明确切点和接点的位置,确定有关元素间的数量关系,并作出合适的截面图,如球内切于正方体,切点为正方体各个面的中心,正方体的棱长等于球的直径;球外接于正方体,正方体的顶点均在球面上,正方体的体对角线长等于球的直径.4、已知三棱锥P −ABC ,其中PA ⊥平面ABC ,∠BAC =120°,PA =AB =AC =2,则该三棱锥外接球的表面积为( )A .12πB .16πC .20πD .24π答案:C分析:根据余弦定理、正弦定理,结合球的性质、球的表面积公式进行求解即可.根据题意设底面△ABC 的外心为G ,O 为球心,所以OG ⊥平面ABC ,因为PA ⊥平面ABC ,所以OG//PA ,设D 是PA 中点,因为OP =OA ,所以DO ⊥PA ,因为PA ⊥平面ABC ,AG ⊂平面ABC ,所以AG ⊥PA ,因此OD//AG ,因此四边形ODAG 是平行四边形,故OG =AD =12PA =1,由余弦定理,得BC =√AB 2+AC 2−2AB ⋅AC ⋅cos120°=√4+4−2×2×2×(−12)=2√3,由正弦定理,得2AG =√3√32⇒AG =2,所以该外接球的半径R 满足R 2=(OG )2+(AG )2=5⇒S =4πR 2=20π,故选:C .小提示:关键点睛:运用正弦定理、余弦定理是解题的关键.5、牟合方盖是由我国古代数学家刘徽首先发现并采用的一种用于计算球体体积的方法,该方法不直接给出球体的体积,而是先计算牟合方盖的体积.刘徽通过计算,“牟合方盖”的体积与球的体积关系为V 牟V 球=4π,并且推理出了“牟合方盖”的八分之一的体积计算公式,即V 牟8=r 3−V 方盖差,从而计算出V 球=43πr 3.如果记所有棱长都为r 的正四棱锥的体积为V ,则V 方差盖:V =( )A.√22B.1C.√2D.2√2答案:C分析:计算出V方盖差,V,即可得出结论.由题意,V方盖差=r3−18V牟=r3−18×4π×43×π×r3=13r3,所有棱长都为r的正四棱锥的体积为V正=13×r×r×r2−(√2r2)2=√26r3,∴V方盖差V正=13r3√2r36=√2,故选:C.6、如图,已知正方体的棱长为a,沿图1中对角面将它分割成两个部分,拼成如图2的四棱柱,则该四棱柱的全面积为()A.(8+2√2)a2B.(2+4√2)a2C.(4+2√2)a2D.(6−4√2)a2答案:C分析:拼成的几何体比原正方体的表面增加了两个截面,减少了原来两个正方形面,据此变化,进行求解. 由题意,拼成的几何体比原正方体的表面增加了两个截面,减少了原来两个正方形面,由于截面为矩形,长为√2a,宽为a,所以面积为√2a2,所以拼成的几何体的表面积为4a2+2√2a2=(4+2√2)a2.故选:C.7、如图所示的正方形SG1G2G3中,E , F分别是G1G2,G2G3的中点,现沿SE,SF,EF把这个正方形折成一个四面体,使G1,G2,G3重合为点G,则有()A.SG⊥平面EFG B.EG⊥平面SEFC.GF⊥平面SEF D.SG⊥平面SEF答案:A解析:根据正方形的特点,可得SG⊥FG,SG⊥EG,然后根据线面垂直的判定定理,可得结果. 由题意:SG⊥FG,SG⊥EG,FG∩EG=G,FG,EG⊂平面EFG所以SG⊥平面EFG正确,D不正确;.又若EG⊥平面SEF,则EG⊥EF,由平面图形可知显然不成立;同理GF⊥平面SEF不正确;故选:A小提示:本题主要考查线面垂直的判定定理,属基础题.8、如图,PA垂直于矩形ABCD所在的平面,则图中与平面PCD垂直的平面是()A.平面ABCD B.平面PBCC.平面PAD D.平面PCD答案:C分析:由线面垂直得到线线垂直,进而证明出线面垂直,面面垂直.因为PA⊥平面ABCD,CD⊂平面ABCD,所以PA⊥CD,由四边形ABCD为矩形得CD⊥AD,因为PA∩AD=A,所以CD⊥平面PAD.又CD⊂平面PCD,所以平面PCD⊥平面PAD.故选:C多选题9、沙漏是古代的一种计时装置,它由两个形状完全相同的容器和一个狭窄的连接管道组成,开始时细沙全部在上部容器中,细沙通过连接管道全部流到下部容器所需要的时间称为该沙漏的一个沙时.如图,某沙漏由上(细管长度忽略不下两个圆锥组成,圆锥的底面直径和高均为8cm,细沙全部在上部时,其高度为圆锥高度的23计).假设该沙漏每秒钟漏下0.02cm3的沙,且细沙全部漏入下部后,恰好堆成一个盖住沙漏底部的圆锥形沙堆.以下结论正确的是()A.沙漏中的细沙体积为1024πcm381B.沙漏的体积是128πcm3C.细沙全部漏入下部后此锥形沙堆的高度约为2.4cmD.该沙漏的一个沙时大约是1565秒(π≈3.14)答案:AC解析:A.根据圆锥的体积公式直接计算出细沙的体积;B.根据圆锥的体积公式直接计算出沙漏的体积;C.根据等体积法计算出沙堆的高度;D.根据细沙体积以及沙时定义计算出沙时.A.根据圆锥的截面图可知:细沙在上部时,细沙的底面半径与圆锥的底面半径之比等于细沙的高与圆锥的高之比,所以细沙的底面半径r=23×4=83cm,所以体积V=13⋅πr2⋅2ℎ3=13⋅64π9⋅163=1024π81cm3B.沙漏的体积V=2×13×π×(ℎ2)2×ℎ=2×13×π×42×8=2563πcm3;C.设细沙流入下部后的高度为ℎ1,根据细沙体积不变可知:1024π81=13×(π(ℎ2)2)×ℎ1,所以1024π81=16π3ℎ1,所以ℎ1≈2.4cm;D.因为细沙的体积为1024π81cm3,沙漏每秒钟漏下0.02cm3的沙,所以一个沙时为:1024π810.02=1024×3.1481×50≈1985秒.故选:AC.小提示:该题考查圆锥体积有关的计算,涉及到新定义的问题,难度一般.解题的关键是对于圆锥这个几何体要有清晰的认识,同时要熟练掌握圆锥体积有关的计算公式.10、(多选题)在四棱锥A-BCDE中,底面四边形BCDE为梯形,BC∥DE.设CD,BE,AE,AD的中点分别为M,N,P,Q,则()A.PQ=1MN B.PQ∥MN2C.M,N,P,Q四点共面D.四边形MNPQ是梯形答案:BCD分析:根据中位线的性质,结合平行的性质逐个判定即可DE,且DE≠MN,由题意知PQ=12所以PQ≠1MN,故A不正确;又PQ∥DE,DE∥MN,2所以PQ∥MN,又PQ≠MN,所以B,C,D正确.故选:BCD11、给出以下关于斜二测直观图的结论,其中正确的是()A.水平放置的角的直观图一定是角B.相等的角在直观图中仍然相等C.相等的线段在直观图中仍然相等D.两条平行线段在直观图中仍是平行线段答案:AD分析:根据直观图和斜二测画法的规则,判断选项.水平放置的角的直观图一定是角,故A正确;角的大小在直观图中都会发生改变,有的线段在直观图中也会改变,比如正方形的直方图中,故BC错误;由斜二测画法规则可知,直观图保持线段的平行性,所以D正确.故选:AD填空题12、如图所示,P为平行四边形ABCD所在平面外一点,E为AD的中点,F为PC上一点,若PA//平面EBF,则PF=_______FC答案:12##0.5 分析:连接AC 交BE 于点M ,连接FM ,由线面平行的性质得线线平行,由平行线性得结论. 连接AC 交BE 于点M ,连接FM ,∵PA//平面EBF ,PA ⊂平面PAC ,平面PAC ∩平面EBF =EM ,∴PA//EM ,又AE//BC ,∴PF FC =AM MC =AE BC =12. 所以答案是:12. 13、已知一个圆锥的底面半径为6,其体积为30π则该圆锥的侧面积为________.答案:39π分析:利用体积公式求出圆锥的高,进一步求出母线长,最终利用侧面积公式求出答案. ∵V =13π62⋅ℎ=30π∴ℎ=52∴l =√ℎ2+r 2=√(52)2+62=132 ∴S 侧=πrl =π×6×132=39π. 所以答案是:39π.14、如图,拿一张矩形纸片对折后略微展开,竖立在桌面上,折痕与桌面的关系是______.答案:垂直分析:根据给定条件,利用线面垂直的判定推理作答.令桌面所在的平面为α,折痕所在直线为l,纸片与桌面公共部分所在直线为a,b,如图,依题意有a∩b=A,因l⊥a,l⊥b,a,b⊂α,所以l⊥α,所以折痕与桌面垂直.所以答案是:垂直解答题15、如图,四棱锥P−ABCD的底面是矩形,PD⊥底面ABCD,M为BC的中点,且PB⊥AM.(1)证明:平面PAM⊥平面PBD;(2)若PD=DC=1,求四棱锥P−ABCD的体积.答案:(1)证明见解析;(2)√23.分析:(1)由PD⊥底面ABCD可得PD⊥AM,又PB⊥AM,由线面垂直的判定定理可得AM⊥平面PBD,再根据面面垂直的判定定理即可证出平面PAM⊥平面PBD;(2)由(1)可知,AM⊥BD,由平面知识可知,△DAB~△ABM,由相似比可求出AD,再根据四棱锥P−ABCD的体积公式即可求出.(1)因为PD⊥底面ABCD,AM⊂平面ABCD,所以PD⊥AM,又PB⊥AM,PB∩PD=P,所以AM⊥平面PBD,而AM⊂平面PAM,所以平面PAM⊥平面PBD.(2)[方法一]:相似三角形法由(1)可知AM⊥BD.于是△ABD∽△BMA,故ADAB =ABBM.因为BM=12BC,AD=BC,AB=1,所以12BC2=1,即BC=√2.故四棱锥P−ABCD的体积V=13AB⋅BC⋅PD=√23.[方法二]:平面直角坐标系垂直垂直法由(2)知AM⊥DB,所以k AM⋅k BD=−1.建立如图所示的平面直角坐标系,设BC =2a(a >0).因为DC =1,所以A(0,0),B(1,0),D(0,2a),M(1,a).从而k AM ⋅k BD =a−01−0×2a−00−1=a ×(−2a)=−2a 2=−1. 所以a =√22,即DA =√2.下同方法一.[方法三]【最优解】:空间直角坐标系法建立如图所示的空间直角坐标系D −xyz ,设|DA|=t ,所以D(0,0,0),C(0,1,0),P(0,0,1),A(t,0,0),B(t,1,0).所以M (t 2,1,0),PB ⃑⃑⃑⃑⃑ =(t,1,−1),AM ⃑⃑⃑⃑⃑⃑ =(−t 2,1,0).所以PB ⃑⃑⃑⃑⃑ ⋅AM ⃑⃑⃑⃑⃑⃑ =t ⋅(−t 2)+1×1+0×(−1)=−t 22+1=0. 所以t =√2,即|DA|=√2.下同方法一.[方法四]:空间向量法由PB ⊥AM ,得PB ⃑⃑⃑⃑⃑ ⋅AM ⃑⃑⃑⃑⃑⃑ =0.所以(PD⃑⃑⃑⃑⃑ +DA ⃑⃑⃑⃑⃑ +AB ⃑⃑⃑⃑⃑ )⋅AM ⃑⃑⃑⃑⃑⃑ =0. 即PD ⃑⃑⃑⃑⃑ ⋅AM ⃑⃑⃑⃑⃑⃑ +DA ⃑⃑⃑⃑⃑ ⋅AM ⃑⃑⃑⃑⃑⃑ +AB ⃑⃑⃑⃑⃑ ⋅AM ⃑⃑⃑⃑⃑⃑ =0.又PD ⊥底面ABCD ,AM 在平面ABCD 内,因此PD ⊥AM ,所以PD ⃑⃑⃑⃑⃑ ⋅AM ⃑⃑⃑⃑⃑⃑ =0.所以DA ⃑⃑⃑⃑⃑ ⋅AM ⃑⃑⃑⃑⃑⃑ +AB ⃑⃑⃑⃑⃑ ⋅AM ⃑⃑⃑⃑⃑⃑ =0,由于四边形ABCD 是矩形,根据数量积的几何意义,得−12|DA ⃑⃑⃑⃑⃑ |2+|AB ⃑⃑⃑⃑⃑ |2=0,即−12|BC ⃑⃑⃑⃑⃑ |2+1=0. 所以|BC⃑⃑⃑⃑⃑ |=√2,即BC =√2.下同方法一. 【整体点评】(2)方法一利用相似三角形求出求出矩形的另一个边长,从而求得该四棱锥的体积;方法二构建平面直角坐标系,利用直线垂直的条件得到矩形的另一个边长,从而求得该四棱锥的体积;方法三直接利用空间直角坐标系和空间向量的垂直的坐标运算求得矩形的另一个边长,为最常用的通性通法,为最优解;方法四利用空间向量转化求得矩形的另一边长.。
必修2空间立体几何大题一.解答题(共18小题)1.如图,在三棱锥V﹣ABC中,平面VAB⊥平面ABC,△VAB为等边三角形,AC⊥BC且AC=BC=,O,M分别为AB,VA的中点.(1)求证:VB∥平面MOC;(2)求证:平面MOC⊥平面VAB(3)求三棱锥V﹣ABC的体积.2.如图,三棱锥P﹣ABC中,PA⊥平面ABC,PA=1,AB=1,AC=2,∠BAC=60°.(1)求三棱锥P﹣ABC的体积;(2)证明:在线段PC上存在点M,使得AC⊥BM,并求的值.3.如图,长方体ABCD﹣A1B1C1D1中,AB=16,BC=10,AA1=8,点E,F分别在A1B1,D1C1上,A1E=D1F=4.过E,F的平面α与此长方体的面相交,交线围成一个正方形(Ⅰ)在图中画出这个正方形(不必说出画法和理由)(Ⅱ)求平面α把该长方体分成的两部分体积的比值.4.如图,直三棱柱ABC﹣A1B1C1的底面是边长为2的正三角形,E,F分别是BC,CC1的中点,(Ⅰ)证明:平面AEF⊥平面B1BCC1;(Ⅱ)若直线A1C与平面A1ABB1所成的角为45°,求三棱锥F﹣AEC的体积.5.如图,在直三棱柱ABC﹣A1B1C1中,已知AC⊥BC,BC=CC1,设AB1的中点为D,B1C∩BC1=E.求证:(1)DE∥平面AA1C1C;(2)BC1⊥AB1.6.如题图,三棱锥P﹣ABC中,平面PAC⊥平面ABC,∠ABC=,点D、E在线段AC上,且AD=DE=EC=2,PD=PC=4,点F在线段AB上,且EF∥BC.(Ⅰ)证明:AB⊥平面PFE.(Ⅱ)若四棱锥P﹣DFBC的体积为7,求线段BC的长.7.如图,AB是圆O的直径,点C是圆O上异于A,B的点,PO垂直于圆O所在的平面,且PO=OB=1,(Ⅰ)若D为线段AC的中点,求证;AC⊥平面PDO;(Ⅱ)求三棱锥P﹣ABC体积的最大值;8.如图,四边形ABCD为菱形,G为AC与BD的交点,BE⊥平面ABCD.(Ⅰ)证明:平面AEC⊥平面BED;(Ⅱ)若∠ABC=120°,AE⊥EC,三棱锥E﹣ACD的体积为,求该三棱锥的侧面积.9.如图,已知AA1⊥平面ABC,BB1∥AA1,AB=AC=3,BC=2,AA1=,BB1=2,点E和F分别为BC和A1C的中点.(Ⅰ)求证:EF∥平面A1B1BA;(Ⅱ)求证:平面AEA1⊥平面BCB1;(Ⅲ)求直线A1B1与平面BCB1所成角的大小.10.如图所示,已知AB⊥平面BCD,M、N分别是AC、AD的中点,BC⊥CD.(1)求证:MN∥平面BCD;(2)求证:平面BCD⊥平面ABC.11.如图,圆柱的轴截面ABCD是正方形,点E在底面的圆周上,BF⊥AE,F是垂足.(1)求证:BF⊥AC;(2)若CE=1,∠CBE=30°,求三棱锥F﹣BCE的体积.12.如图,已知四边形ABCD和BCEG均为直角梯形,AD∥BC,CE∥BG,且∠BCD=∠BCE=,平面ABCD⊥平面BCEG,BC=CD=CE=2AD=2BG=2.求证:(Ⅰ)EC⊥CD;(Ⅱ)求证:AG∥平面BDE;(Ⅲ)求:几何体EG﹣ABCD的体积.13.如图,已知三棱锥A﹣BPC中,AP⊥PC,AC⊥BC,M为AB的中点,D为PB的中点,且△PMB为正三角形.(1)求证:DM∥平面APC;(2)若BC=4,AB=20,求三棱锥D﹣BCM的体积.14.如图,在四棱锥P﹣ABCD中,PD⊥平面ABCD,底面ABCD是菱形,∠BAD=60°,AB=2,PD=,O为AC 与BD的交点,E为棱PB上一点.(Ⅰ)证明:平面EAC⊥平面PBD;(Ⅱ)若PD∥平面EAC,求三棱锥P﹣EAD的体积.15.已知正四棱柱ABCD﹣A1B1C1D1,底面边长为,点P、Q、R分别在棱AA1、BB1、BC上,Q是BB1中点,且PQ∥AB,C1Q⊥QR(1)求证:C1Q⊥平面PQR;(2)若C1Q=,求四面体C1PQR的体积.16.如图,直三棱柱ABC﹣A1B1C1中,D,E分别是AB,BB1的中点.(1)证明BC1∥平面A1CD(2)设AA1=AC=CB=2,AB=2,求三菱锥C﹣A1DE的体积.17.如图甲,⊙O的直径AB=2,圆上两点C,D在直径AB的两侧,且∠CBA=∠DAB=.沿直径AB折起,使两个半圆所在的平面互相垂直(如图乙),F为BC的中点,E为AO的中点.根据图乙解答下列各题:(Ⅰ)求证:CB⊥DE;(Ⅱ)求三棱锥C﹣BOD的体积;(Ⅲ)在劣弧上是否存在一点G,使得FG∥平面ACD?若存在,试确定点G的位置;若不存在,请说明理由.18.如图:是直径为的半圆,O为圆心,C是上一点,且.DF⊥CD,且DF=2,,E为FD的中点,Q为BE的中点,R为FC上一点,且FR=3RC.(Ⅰ)求证:面BCE⊥面CDF;(Ⅱ)求证:QR∥平面BCD;(Ⅲ)求三棱锥F﹣BCE的体积.必修2空间立体几何大题参考答案与试题解析一.解答题(共18小题)1.(2015?北京)如图,在三棱锥V﹣ABC中,平面VAB⊥平面ABC,△VAB为等边三角形,AC⊥BC且AC=BC=,O,M分别为AB,VA的中点.(1)求证:VB∥平面MOC;(2)求证:平面MOC⊥平面VAB(3)求三棱锥V﹣ABC的体积.考点:棱柱、棱锥、棱台的体积;直线与平面平行的判定;平面与平面垂直的判定.专题:综合题;空间位置关系与距离.分析:(1)利用三角形的中位线得出OM∥VB,利用线面平行的判定定理证明VB∥平面MOC;(2)证明:OC⊥平面VAB,即可证明平面MOC⊥平面VAB(3)利用等体积法求三棱锥V﹣ABC的体积.解答:(1)证明:∵O,M分别为AB,VA的中点,∴OM∥VB,∵VB?平面MOC,OM?平面MOC,∴VB∥平面MOC;(2)∵AC=BC,O为AB的中点,∴OC⊥AB,∵平面VAB⊥平面ABC,OC?平面ABC,∴OC⊥平面VAB,∵OC?平面MOC,∴平面MOC⊥平面VAB(3)在等腰直角三角形ACB中,AC=BC=,∴AB=2,OC=1,∴S△VAB=,∵OC⊥平面VAB,∴V C﹣VAB=?S△VAB=,∴V V﹣ABC=V C﹣VAB=.点评:本题考查线面平行的判定,考查平面与平面垂直的判定,考查体积的计算,正确运用线面平行、平面与平面垂直的判定定理是关键.2.(2015?安徽)如图,三棱锥P﹣ABC中,PA⊥平面ABC,PA=1,AB=1,AC=2,∠BAC=60°.(1)求三棱锥P﹣ABC的体积;(2)证明:在线段PC上存在点M,使得AC⊥BM,并求的值.考点:棱柱、棱锥、棱台的体积;点、线、面间的距离计算.专题:综合题;空间位置关系与距离.分析:(1)利用V P﹣ABC=?S△ABC?PA,求三棱锥P﹣ABC的体积;(2)过B作BN⊥AC,垂足为N,过N作MN∥PA,交PA于点M,连接BM,证明AC⊥平面MBN,可得AC⊥BM,利用MN∥PA,求的值.解答:(1)解:由题设,AB=1,AC=2,∠BAC=60°,可得S△ABC==.因为PA⊥平面ABC,PA=1,所以V P﹣ABC=?S△ABC?PA=;(2)解:过B作BN⊥AC,垂足为N,过N作MN∥PA,交PC于点M,连接BM,由PA⊥平面ABC,知PA⊥AC,所以MN⊥AC,因为BN∩MN=N,所以AC⊥平面MBN.因为BM?平面MBN,所以AC⊥BM.在直角△BAN中,AN=AB?cos∠BAC=,从而NC=AC﹣AN=.由MN∥PA得==.点评:本题考查三棱锥P﹣ABC的体积的计算,考查线面垂直的判定与性质的运用,考查学生分析解决问题的能力,属于中档题.3.(2015?黑龙江)如图,长方体ABCD﹣A1B1C1D1中,AB=16,BC=10,AA1=8,点E,F分别在A1B1,D1C1上,A1E=D1F=4.过E,F的平面α与此长方体的面相交,交线围成一个正方形(Ⅰ)在图中画出这个正方形(不必说出画法和理由)(Ⅱ)求平面α把该长方体分成的两部分体积的比值.考点:棱柱、棱锥、棱台的体积;平面的基本性质及推论.专题:综合题;空间位置关系与距离.分析:(Ⅰ)利用平面与平面平行的性质,可在图中画出这个正方形;(Ⅱ)求出MH==6,AH=10,HB=6,即可求平面a把该长方体分成的两部分体积的比值.解答:解:(Ⅰ)交线围成的正方形EFGH如图所示;(Ⅱ)作EM⊥AB,垂足为M,则AM=A1E=4,EB1=12,EM=AA1=8.因为EFGH为正方形,所以EH=EF=BC=10,于是MH==6,AH=10,HB=6.因为长方体被平面α分成两个高为10的直棱柱,所以其体积的比值为.点评:本题考查平面与平面平行的性质,考查学生的计算能力,比较基础.4.(2015?湖南)如图,直三棱柱ABC﹣A1B1C1的底面是边长为2的正三角形,E,F分别是BC,CC1的中点,(Ⅰ)证明:平面AEF⊥平面B1BCC1;(Ⅱ)若直线A1C与平面A1ABB1所成的角为45°,求三棱锥F﹣AEC的体积.考点:棱柱、棱锥、棱台的体积;平面与平面垂直的判定.专题:空间位置关系与距离.分析:(Ⅰ)证明AE⊥BB1,AE⊥BC,BC∩BB1=B,推出AE⊥平面B1BCC1,利用平面余平米垂直的判定定理证明平面AEF⊥平面B1BCC1;(Ⅱ)取AB的中点G,说明直线A1C与平面A1ABB1所成的角为45°,就是∠CA1G,求出棱锥的高与底面面积即可求解几何体的体积.解答:(Ⅰ)证明:∵几何体是直棱柱,∴BB1⊥底面ABC,AE?底面ABC,∴AE⊥BB1,∵直三棱柱ABC﹣A1B1C1的底面是边长为2的正三角形,E分别是BC的中点,∴AE⊥BC,BC∩BB1=B,∴AE⊥平面B1BCC1,∵AE?平面AEF,∴平面AEF⊥平面B1BCC1;(Ⅱ)解:取AB的中点G,连结A1G,CG,由(Ⅰ)可知CG⊥平面A1ABB1,直线A1C与平面A1ABB1所成的角为45°,就是∠CA1G,则A1G=CG=,∴AA1==,CF=.三棱锥F﹣AEC的体积:×==.点评:本题考查几何体的体积的求法,平面与平面垂直的判定定理的应用,考查空间想象能力以及计算能力.5.(2015?江苏)如图,在直三棱柱ABC﹣A1B1C1中,已知AC⊥BC,BC=CC1,设AB1的中点为D,B1C∩BC1=E.求证:(1)DE∥平面AA1C1C;(2)BC1⊥AB1.考点:直线与平面平行的判定;直线与平面垂直的性质.专题:证明题;空间位置关系与距离.分析:(1)根据中位线定理得DE∥AC,即证DE∥平面AA1C1C;(2)先由直三棱柱得出CC1⊥平面ABC,即证AC⊥CC1;再证明AC⊥平面BCC1B1,即证BC1⊥AC;最后证明BC1⊥平面B1AC,即可证出BC1⊥AB1.解答:证明:(1)根据题意,得;E为B1C的中点,D为AB1的中点,所以DE∥AC;又因为DE?平面AA1C1C,AC?平面AA1C1C,所以DE∥平面AA1C1C;(2)因为棱柱ABC﹣A1B1C1是直三棱柱,所以CC1⊥平面ABC,因为AC?平面ABC,所以AC⊥CC1;又因为AC⊥BC,CC1?平面BCC1B1,BC?平面BCC1B1,BC∩CC1=C,所以AC⊥平面BCC1B1;又因为BC1?平面BCC1B1,所以BC1⊥AC;因为BC=CC1,所以矩形BCC1B1是正方形,所以BC1⊥平面B1AC;又因为AB1?平面B1AC,所以BC1⊥AB1.点评:本题考查了直线与直线,直线与平面以及平面与平面的位置关系,也考查了空间想象能力和推理论证能力的应用问题,是基础题目.6.(2015?重庆)如题图,三棱锥P﹣ABC中,平面PAC⊥平面ABC,∠ABC=,点D、E在线段AC上,且AD=DE=EC=2,PD=PC=4,点F在线段AB上,且EF∥BC.(Ⅰ)证明:AB⊥平面PFE.(Ⅱ)若四棱锥P﹣DFBC的体积为7,求线段BC的长.考点:直线与平面垂直的判定;棱柱、棱锥、棱台的体积.专题:开放型;空间位置关系与距离.分析:(Ⅰ)由等腰三角形的性质可证PE⊥AC,可证PE⊥AB.又EF∥BC,可证AB⊥EF,从而AB与平面PEF内两条相交直线PE,EF都垂直,可证AB⊥平面PEF.(Ⅱ)设BC=x,可求AB,S△ABC,由EF∥BC可得△AFE≌△ABC,求得S△AFE=S△ABC,由AD=AE,可求S△AFD,从而求得四边形DFBC的面积,由(Ⅰ)知PE为四棱锥P﹣DFBC的高,求得PE,由体积V P﹣DFBC=S DFBC?PE=7,即可解得线段BC的长.解答:解:(Ⅰ)如图,由DE=EC,PD=PC知,E为等腰△PDC中DC边的中点,故PE⊥AC,又平面PAC⊥平面ABC,平面PAC∩平面ABC=AC,PE?平面PAC,PE⊥AC,所以PE⊥平面ABC,从而PE⊥AB.因为∠ABC=,EF∥BC,故AB⊥EF,从而AB与平面PEF内两条相交直线PE,EF都垂直,所以AB⊥平面PEF.(Ⅱ)设BC=x,则在直角△ABC中,AB==,从而S△ABC=AB?BC=x,由EF∥BC知,得△AFE≌△ABC,故=()2=,即S△AFE=S△ABC,由AD=AE,S△AFD==S△ABC=S△ABC=x,从而四边形DFBC的面积为:S DFBC=S△ABC﹣S AFD=x﹣x=x.由(Ⅰ)知,PE⊥平面ABC,所以PE为四棱锥P﹣DFBC的高.在直角△PEC中,PE===2,故体积V P﹣DFBC=S DFBC?PE=x=7,故得x4﹣36x2+243=0,解得x2=9或x2=27,由于x>0,可得x=3或x=3.所以:BC=3或BC=3.点评:本题主要考查了直线与平面垂直的判定,棱柱、棱锥、棱台的体积的求法,考查了空间想象能力和推理论证能力,考查了转化思想,属于中档题.7.(2015?福建)如图,AB是圆O的直径,点C是圆O上异于A,B的点,PO垂直于圆O所在的平面,且PO=OB=1,(Ⅰ)若D为线段AC的中点,求证;AC⊥平面PDO;(Ⅱ)求三棱锥P﹣ABC体积的最大值;(Ⅲ)若BC=,点E在线段PB上,求CE+OE的最小值.考点:直线与平面垂直的判定;棱柱、棱锥、棱台的体积.专题:空间位置关系与距离.分析:(Ⅰ)由题意可证AC⊥DO,又PO⊥AC,即可证明AC⊥平面PDO.(Ⅱ)当CO⊥AB时,C到AB的距离最大且最大值为1,又AB=2,即可求△ABC面积的最大值,又三棱锥P﹣ABC的高PO=1,即可求得三棱锥P﹣ABC体积的最大值.(Ⅲ)可求PB===PC,即有PB=PC=BC,由OP=OB,C′P=C′B,可证E为PB中点,从而可求OC′=OE+EC′==,从而得解.解答:解:(Ⅰ)在△AOC中,因为OA=OC,D为AC的中点,所以AC⊥DO,又PO垂直于圆O所在的平面,所以PO⊥AC,因为DO∩PO=O,所以AC⊥平面PDO.(Ⅱ)因为点C在圆O上,所以当CO⊥AB时,C到AB的距离最大,且最大值为1,又AB=2,所以△ABC面积的最大值为,又因为三棱锥P﹣ABC的高PO=1,故三棱锥P﹣ABC体积的最大值为:.(Ⅲ)在△POB中,PO=OB=1,∠POB=90°,所以PB==,同理PC=,所以PB=PC=BC,在三棱锥P﹣ABC中,将侧面BCP绕PB旋转至平面BC′P,使之与平面ABP共面,如图所示,当O,E,C′共线时,CE+OE取得最小值,又因为OP=OB,C′P=C′B,所以OC′垂直平分PB,即E为PB中点.从而OC′=OE+EC′==.亦即CE+OE的最小值为:.点评:本题主要考查了直线与直线、直线与平面的位置关系、锥体的体积的求法等基础知识,考查了空间想象能力、推理论证能力、运算求解能力,考查了数形结合思想、化归与转化思想,属于中档题.8.(2015?河北)如图,四边形ABCD为菱形,G为AC与BD的交点,BE⊥平面ABCD.(Ⅰ)证明:平面AEC⊥平面BED;(Ⅱ)若∠ABC=120°,AE⊥EC,三棱锥E﹣ACD的体积为,求该三棱锥的侧面积.考点:平面与平面垂直的判定;棱柱、棱锥、棱台的侧面积和表面积.专题:空间位置关系与距离.分析:(Ⅰ)根据面面垂直的判定定理即可证明:平面AEC⊥平面BED;(Ⅱ)根据三棱锥的条件公式,进行计算即可.解答:证明:(Ⅰ)∵四边形ABCD为菱形,∴AC⊥BD,∵BE⊥平面ABCD,∴AC⊥BE,则AC⊥平面BED,∵AC?平面AEC,∴平面AEC⊥平面BED;解:(Ⅱ)设AB=x,在菱形ABCD中,由∠ABC=120°,得AG=GC=x,GB=GD=,∵AE⊥EC,△EBG为直角三角形,∴BE=x,∵三棱锥E﹣ACD的体积V===,解得x=2,即AB=2,∵∠ABC=120°,∴AC2=AB2+BC2﹣2AB?BCcosABC=4+4﹣2×=12,即AC=,在三个直角三角形EBA,EBG,EBC中,斜边AE=EC=ED,∵AE⊥EC,∴△EAC为等腰三角形,则AE2+EC2=AC2=12,即2AE2=12,∴AE2=6,则AE=,∴从而得AE=EC=ED=,∴△EAC的面积S==3,在等腰三角形EAD中,过E作EF⊥AD于F,则AE=,AF==,则EF=,∴△EAD的面积和△ECD的面积均为S==,故该三棱锥的侧面积为3+2.点评:本题主要考查面面垂直的判定,以及三棱锥体积的计算,要求熟练掌握相应的判定定理以及体积公式.9.(2015?天津)如图,已知AA1⊥平面ABC,BB1∥AA1,AB=AC=3,BC=2,AA1=,BB1=2,点E和F 分别为BC和A1C的中点.(Ⅰ)求证:EF∥平面A1B1BA;(Ⅱ)求证:平面AEA1⊥平面BCB1;(Ⅲ)求直线A1B1与平面BCB1所成角的大小.考点:平面与平面垂直的判定;直线与平面平行的判定;直线与平面所成的角.专题:空间位置关系与距离.分析:(Ⅰ)连接A1B,易证EF∥A1B,由线面平行的判定定理可得;(Ⅱ)易证AE⊥BC,BB1⊥AE,可证AE⊥平面BCB1,进而可得面面垂直;(Ⅲ)取BB1中点M和B1C中点N,连接A1M,A1N,NE,易证∠A1B1N即为直线A1B1与平面BCB1所成角,解三角形可得.解答:(Ⅰ)证明:连接A1B,在△A1BC中,∵E和F分别是BC和A1C的中点,∴EF∥A1B,又∵A1B?平面A1B1BA,EF?平面A1B1BA,∴EF∥平面A1B1BA;(Ⅱ)证明:∵AB=AC,E为BC中点,∴AE⊥BC,∵AA1⊥平面ABC,BB1∥AA1,∴BB1⊥平面ABC,∴BB1⊥AE,又∵BC∩BB1=B,∴AE⊥平面BCB1,又∵AE?平面AEA1,∴平面AEA1⊥平面BCB1;(Ⅲ)取BB1中点M和B1C中点N,连接A1M,A1N,NE,∵N和E分别为B1C和BC的中点,∴NE平行且等于B1B,∴NE平行且等于A1A,∴四边形A1AEN是平行四边形,∴A1N平行且等于AE,又∵AE⊥平面BCB1,∴A1N⊥平面BCB1,∴∠A1B1N即为直线A1B1与平面BCB1所成角,在△ABC中,可得AE=2,∴A1N=AE=2,∵BM∥AA1,BM=AA1,∴A1M∥AB且A1M=AB,又由AB⊥BB1,∴A1M⊥BB1,在RT△A1MB1中,A1B1==4,在RT△A1NB1中,sin∠A1B1N==,∴∠A1B1N=30°,即直线A1B1与平面BCB1所成角的大小为30°点评:本题考查线面垂直与平行关系的证明,涉及直线与平面所成的角,属中档题.10.(2015?醴陵市)如图所示,已知AB⊥平面BCD,M、N分别是AC、AD的中点,BC⊥CD.(1)求证:MN∥平面BCD;(2)求证:平面BCD⊥平面ABC.考点:平面与平面垂直的判定;直线与平面平行的判定.专题:空间位置关系与距离.分析:(1)由中位线定理和线面平行的判定定理,即可得证;(2)由线面垂直的性质和判定定理,可得CD⊥平面ABC,再由面面垂直的判定定理,即可得证.解答:证明:(1)因为M,N分别是AC,AD的中点,所以MN∥CD.又MN?平面BCD且CD?平面BCD,所以MN∥平面BCD;(2)因为AB⊥平面BCD,CD?平面BCD,所以AB⊥CD.又CD⊥BC,AB∩BC=B,所以CD⊥平面ABC.又CD?平面BCD,所以平面BCD⊥平面ABC.点评:本题考查线面平行的判定和面面垂直的判定,考查空间直线和平面的位置关系,考查逻辑推理能力,属于中档题.11.(2015?葫芦岛一模)如图,圆柱的轴截面ABCD是正方形,点E在底面的圆周上,BF⊥AE,F是垂足.(1)求证:BF⊥AC;(2)若CE=1,∠CBE=30°,求三棱锥F﹣BCE的体积.考点:旋转体(圆柱、圆锥、圆台).专题:计算题;空间位置关系与距离.分析:(1)欲证BF⊥AC,先证BF⊥平面AEC,根据线面垂直的判定定理可知只需证CE⊥BF,BF⊥AE且CE∩AE=E,即可证得线面垂直;(2)V F﹣BCE=V C﹣BEF=?S△BEF?CE=??EF?BF?CE,即可求出三棱锥F﹣BCE的体积.解答:(1)证明:∵AB⊥平面BEC,CE?平面BEC,∴AB⊥CE∵BC为圆的直径,∴BE⊥CE.∵BE?平面ABE,AB?平面ABE,BE∩AB=B∴CE⊥平面ABE,∵BF?平面ABE,∴CE⊥BF,又BF⊥AE且CE∩AE=E,∴BF⊥平面AEC,∵AC?平面AEC,∴BF⊥AC…(6分)(2)解:在Rt△BEC中,∵CE=1,∠CBE=30°∴BE=,BC=2又∵ABCD为正方形,∴AB=2,∴AE=,∴BF?AE=AB?BE,∴BF=,∴EF=∴V F﹣BCE=V C﹣BEF=?S△BEF?CE=??EF?BF?CE=????1=…(12分)点评:本小题主要考查空间线面关系、圆柱性质、空间想象能力和逻辑推理能力,考查三棱锥F﹣BCE的体积的计算,属于中档题.12.(2015?商丘三模)如图,已知四边形ABCD和BCEG均为直角梯形,AD∥BC,CE∥BG,且∠BCD=∠BCE=,平面ABCD⊥平面BCEG,BC=CD=CE=2AD=2BG=2.求证:(Ⅰ)EC⊥CD;(Ⅱ)求证:AG∥平面BDE;(Ⅲ)求:几何体EG﹣ABCD的体积.考点:棱柱、棱锥、棱台的体积;直线与平面平行的判定.专题:综合题;空间位置关系与距离.分析:(Ⅰ)利用面面垂直的性质,证明EC⊥平面ABCD,利用线面垂直的性质证明EC⊥CD;(Ⅱ)在平面BCEG中,过G作GN⊥CE交BE于M,连DM,证明四边形ADMG为平行四边形,可得AG∥DM,即可证明AG∥平面BDE;(Ⅲ)利用分割法即可求出几何体EG﹣ABCD的体积.解答:(Ⅰ)证明:由平面ABCD⊥平面BCEG,平面ABCD∩平面BCEG=BC,CE⊥BC,CE?平面BCEG,∴EC⊥平面ABCD,…(3分)又CD?平面BCDA,故EC⊥CD…(4分)(Ⅱ)证明:在平面BCEG中,过G作GN⊥CE交BE于M,连DM,则由已知知;MG=MN,MN∥BC∥DA,且,∴MG∥AD,MG=AD,故四边形ADMG为平行四边形,∴AG∥DM…(6分)∵DM?平面BDE,AG?平面BDE,∴AG∥平面BDE…(8分)(Ⅲ)解:…(10分)=…(12分)点评:本题考查面面垂直、线面平行,考查几何体体积的计算,考查学生分析解决问题的能力,正确运用面面垂直、线面平行的判定定理是关键.13.(2015?南昌模拟)如图,已知三棱锥A﹣BPC中,AP⊥PC,AC⊥BC,M为AB的中点,D为PB的中点,且△PMB 为正三角形.(1)求证:DM∥平面APC;(2)若BC=4,AB=20,求三棱锥D﹣BCM的体积.考点:棱柱、棱锥、棱台的体积;直线与平面平行的判定.专题:空间位置关系与距离.分析:(1)可由三角形的中位线定理得到线线平行,进而得到线面平行.(2)先证明MD⊥底面BCD,进而可计算出体积.解答:(1)证明:∵M为AB的中点,D为PB的中点,∴MD为△PAB的中位线,∴MD∥AP.而AP?平面PAC,MD?平面PAC,∴MD∥平面PAC.(2)解:∵△PMB为正三角形,PD=DB,∴MD⊥PB.∵MD∥AP,AP⊥PC,∴MD⊥PC.又PC∩PB=P,∴MD⊥平面PBC.即MD为三棱锥M﹣BCD的高.由AB=20,∴MB=10,BD=5,∴MD=5.在Rt△PCB中(因为AC⊥BC,所以PC⊥BC),由勾股定理得PC==2.于是S△BCD=S△BCP×==.∴V三棱锥D﹣BCM=V三棱锥M﹣BCD==10.点评:利用三角形的中位线定理证明线线平行是证明线面平行常用的方法之一.先证明线面垂直是求体积的关键.14.(2015?沈阳模拟)如图,在四棱锥P﹣ABCD中,PD⊥平面ABCD,底面ABCD是菱形,∠BAD=60°,AB=2,PD=,O为AC与BD的交点,E为棱PB上一点.(Ⅰ)证明:平面EAC⊥平面PBD;(Ⅱ)若PD∥平面EAC,求三棱锥P﹣EAD的体积.考点:棱柱、棱锥、棱台的体积;平面与平面垂直的判定.专题:空间位置关系与距离.分析:(Ⅰ)由已知得AC⊥PD,AC⊥BD,由此能证明平面EAC⊥平面PBD.(Ⅱ)由已知得PD∥OE,取AD中点H,连结BH,由此利用,能求出三棱锥P﹣EAD的体积.解答:(Ⅰ)证明:∵PD⊥平面ABCD,AC?平面ABCD,∴AC⊥PD.∵四边形ABCD是菱形,∴AC⊥BD,又∵PD∩BD=D,AC⊥平面PBD.而AC?平面EAC,∴平面EAC⊥平面PBD.(Ⅱ)解:∵PD∥平面EAC,平面EAC∩平面PBD=OE,∴PD∥OE,∵O是BD中点,∴E是PB中点.取AD中点H,连结BH,∵四边形ABCD是菱形,∠BAD=60°,∴BH⊥AD,又BH⊥PD,AD∩PD=D,∴BD⊥平面PAD,.∴(还可以用VP-ABD-VE-ABD)==.点评:本题考查平面与平面垂直的证明,考查三棱锥的体积的求法,解题时要认真审题,注意空间思维能力的培养.15.(2015?上海模拟)已知正四棱柱ABCD﹣A1B1C1D1,底面边长为,点P、Q、R分别在棱AA1、BB1、BC上,Q是BB1中点,且PQ∥AB,C1Q⊥QR(1)求证:C1Q⊥平面PQR;(2)若C1Q=,求四面体C1PQR的体积.考点:棱柱、棱锥、棱台的体积;直线与平面垂直的判定.专题:空间位置关系与距离;空间角.分析:(1)由已知得AB⊥平面B1BCC1,从而PQ⊥平面B1BCC1,进而C1Q⊥PQ,又C1Q⊥QR,由此能证明C1Q⊥平面PQR.(2)由已知得B1Q=1,BQ=1,△B1C1Q∽△BQR,从而BR=,QR=,由C1Q、QR、QP两两垂直,能求出四面体C1PQR 的体积.解答:(1)证明:∵四棱柱ABCD﹣A1B1C1D1是正四棱柱,∴AB⊥平面B1BCC1,又PQ∥AB,∴PQ⊥平面B1BCC1,∴C1Q⊥PQ,又已知C1Q⊥QR,且QR∩QP=Q,∴C1Q⊥平面PQR.(2)解:∵B1C1=,,∴B1Q=1,∴BQ=1,∵Q是BB1中点,C1Q⊥QR,∴∠B1C1Q=∠BQR,∠C1B1Q=∠QBR,∴△B1C1Q∽△BQR,∴BR=,∴QR=,∵C1Q、QR、QP两两垂直,∴四面体C1PQR 的体积V=.点评:本小题主要考查空间线面关系、线面垂直的证明、几何体的体积等知识,考查数形结合、化归与转化的数学思想方法,以及空间想象能力、推理论证能力和运算求解能力.16.(2015?凯里市校级模拟)如图,直三棱柱ABC﹣A1B1C1中,D,E分别是AB,BB1的中点.(1)证明BC1∥平面A1CD(2)设AA1=AC=CB=2,AB=2,求三菱锥C﹣A1DE的体积.考点:棱柱、棱锥、棱台的体积;直线与平面平行的判定.专题:空间位置关系与距离.分析:(1)连结AC1交A1C于点F,连结DF,则BC1∥DF,由此能证明BC1∥平面A1CD.(2)由已知得AA1⊥CD,CD⊥AB,从而CD⊥平面ABB1A1.由此能求出三菱锥C﹣A1DE的体积.解答:(1)证明:连结AC1交A1C于点F,则F为AC1中点又D是AB中点,连结DF,则BC1∥DF.因为DF?平面A1CD,BC1不包含于平面A1CD,所以BC1∥平面A1CD.(2)解:因为ABC﹣A1B1C1是直三棱柱,所以AA1⊥CD.由已知AC=CB,D为AB的中点,所以CD⊥AB.又AA1∩AB=A,于是CD⊥平面ABB1A1.由AA1=AC=CB=2,得∠ACB=90°,,,,A1E=3,故A1D2+DE2=A1E2,即DE⊥A1D.所以三菱锥C﹣A1DE的体积为:==1.点评:本题考查直线与平面平行的证明,考查三菱锥的体积的求法,是中档题,解题时要认真审题,注意空间思维能力的培养.17.(2015?东城区一模)如图甲,⊙O的直径AB=2,圆上两点C,D在直径AB的两侧,且∠CBA=∠DAB=.沿直径AB折起,使两个半圆所在的平面互相垂直(如图乙),F为BC的中点,E为AO的中点.根据图乙解答下列各题:(Ⅰ)求证:CB⊥DE;(Ⅱ)求三棱锥C﹣BOD的体积;(Ⅲ)在劣弧上是否存在一点G,使得FG∥平面ACD?若存在,试确定点G的位置;若不存在,请说明理由.考点:棱柱、棱锥、棱台的体积;直线与平面平行的性质.专题:综合题;空间位置关系与距离.分析:(Ⅰ)利用等边三角形的性质可得DE⊥AO,再利用面面垂直的性质定理即可得到DE⊥平面ABC,进而得出结论.(Ⅱ)由(Ⅰ)知DE⊥平面ABC,利用转换底面的方法,即可求三棱锥的体积;(Ⅲ)存在,G为劣弧的中点.连接OG,OF,FG,通过证明平面OFG∥平面ACD,即可得到结论.解答:(Ⅰ)证明:在△AOD中,∵,OA=OD,∴△AOD为正三角形,又∵E为OA的中点,∴DE⊥AO…(1分)∵两个半圆所在平面ACB与平面ADB互相垂直且其交线为AB,∴DE⊥平面ABC.…(3分)又CB?平面ABC,∴CB⊥DE.…5分(Ⅱ)解:由(Ⅰ)知DE⊥平面ABC,∴DE为三棱锥D﹣BOC的高.∵D为圆周上一点,且AB为直径,∴,在△ABD中,由AD⊥BD,,AB=2,得AD=1,.…(6分)∵,∴==.…(8分)(Ⅲ)解:存在满足题意的点G,G为劣弧的中点.…(9分)证明如下:连接OG,OF,FG,易知OG⊥BD,又AD⊥BD∴OG∥AD,∵OG?平面ACD,∴OG∥平面ACD.…(10分)在△ABC中,O,F分别为AB,BC的中点,∴OF∥AC,OF?平面ACD,∴OF∥平面ACD,…(11分)∵OG∩OF=O,∴平面OFG∥平面ACD.又FG?平面OFG,∴FG∥平面ACD.…(12分)点评:本题考查线线、线面、面面关系,考查线线垂直的判定、面面垂直的性质、线面平行的判定及几何体高与体积的计算,考查空间想象能力、推理论证能力、运算求解能力及分析探究问题和解决问题的能力.18.(2015?威海模拟)如图:是直径为的半圆,O为圆心,C是上一点,且.DF⊥CD,且DF=2,,E为FD的中点,Q为BE的中点,R为FC上一点,且FR=3RC.(Ⅰ)求证:面BCE⊥面CDF;(Ⅱ)求证:QR∥平面BCD;(Ⅲ)求三棱锥F﹣BCE的体积.考点:棱柱、棱锥、棱台的体积;直线与平面平行的判定;平面与平面垂直的判定.专题:空间位置关系与距离.分析:(Ⅰ)证明BD⊥DF,DF⊥BC,利用直线与平面垂直的判定定理证明BC⊥平面CFD,然后证明面BCE⊥面CDF.(Ⅱ)连接OQ,通过证明RQ∥OM,然后证明QR∥平面BCD.(Ⅲ)利用v F﹣BCE=v F﹣BCD﹣v E﹣BCD求解几何体的体积即可.解答:(本小题满分12分)证明:(Ⅰ)∵DF=2,,,∴BF2=BD2+DF2,∴BD⊥DF﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(1分)又DF⊥CD,∴DF⊥平面BCD﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(2分)∴DF⊥BC,又BC⊥CD,∴BC⊥平面CFD,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(3分)∵BC?面BCE∴面BCE⊥面CDF.﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(4分)(Ⅱ)连接OQ,在面CFD内过R点做RM⊥CD,∵O,Q为中点,∴OQ∥DF,且﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(5分)∵DF⊥CD∴RM∥FD,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(6分)又FR=3RC,∴,∴,∵E为FD的中点,∴.﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(7分)∴OQ∥RM,且OQ=RM∴OQRM为平行四边形,∵RQ∥OM﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(8分)又RQ?平面BCD,OM?平面BCD,∴QR∥平面BCD.﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(9分)(Ⅲ)∵,∴∠DBC=30°,∴在直角三角形BCD中有,,∴﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(12分)(或求VB-FCE 1/3*1/2*FE*CD*BC)点评:本题考查直线与平面垂直的判定定理的应用直线与平面平行的判定定理以及几何体的体积的求法,考查空间想象能力以及逻辑推理计算能力.。
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个是符合题目要求的) 1、下列命题为真命题的是( )A. 平行于同一平面的两条直线平行;B.与某一平面成等角的两条直线平行;C. 垂直于同一平面的两条直线平行;D.垂直于同一直线的两条直线平行。
2、下列命题中错误的是:( )A. 如果α⊥β,那么α内一定存在直线平行于平面β;B. 如果α⊥β,那么α内所有直线都垂直于平面β;C. 如果平面α不垂直平面β,那么α内一定不存在直线垂直于平面β;D. 如果α⊥γ,β⊥γ,α∩β=l,那么l ⊥γ.3、右图的正方体ABCD-A ’B ’C ’D ’中,异面直线AA ’与BC 所成的角是( ) A. 300 B.450 C. 600 D. 900 4、右图的正方体ABCD- A ’B ’C ’D ’中,二面角D ’-AB-D 的大小是( )A. 300B.450C. 600D. 900 5.在空间中,下列命题正确的是A.若三条直线两两相交,则这三条直线确定一个平面B.若直线m 与平面α内的一条直线平行,则α//mC.若平面βα⊥,且l =βα ,则过α内一点P 与l 垂直的直线垂直于平面βD.若直线a 与直线b 平行,且直线a l ⊥,则b l ⊥6.设平面α∥平面β,A ,C ∈α,B ,D ∈β,直线AB 与CD 交于点S ,且点S 位于平面α,β之间,AS =8,BS =6,CS =12,则SD =( )A .3B .9C .18D .10 7.下图是一个几何体的三视图,根据图中数据,可得该几何体的表面积是( )A .9πB .10πC .11πD .12πA B DA ’B ’D ’ C C ’ABD CE F8. 正方体的内切球和外接球的半径之比为( )A. 3:1B. 3:2C. 3:3D. 2:39.已知△ABC 是边长为a 2的正三角形,那么它的斜二侧所画直观图A B C 的面积为( )A.32a 2 B.34a 2 C.64a 2 D.6a 210.若正方体的棱长为2,则以该正方体各个面的中心为顶点的多面体的体积为( )A.26B.23C.33D.2311. 在空间四边形ABCD 中,AD=BC=2,E 、F 分别是AB 、CD 的中点,EF=2,求AD 与BC 所成角的大小.( )A. 30B. 45C.60οD. 90 12.如图,在多面体ABCDEF 中,已知平面ABCD 是边长为3的正方形,//EF AB ,32EF =,且EF 与平面ABCD 的距离为2,则该多面体的体积为( ) A92B 5C 6D 152二、填空题(共4小题,每小题5分,共20分,把答案填在题中的横线上)13. Rt ABC ∆中,3,4,5AB BC AC ===,将三角形绕直角边AB 旋转一周所成的几何体的体积为.14.一个圆台的母线长为5 cm ,两底面面积分别为4πcm 2 和25π cm 2.则圆台的体积 ________. 15. 三棱锥S-ABC 中SA平面ABC ,AB 丄BC,SA= 2,AB =B C=1,则三棱锥S-ABC 的外接球的表面积等于______.16.如图,在直角梯形ABCD 中,,,BC DC AE DC ⊥⊥M 、N 分别是AD 、BE 的中点,将三角形ADE 沿AE 折起。
高一必修二经典立体几何专项练习题1、直线与平面有三种位置关系:(1)直线在平面内有无数个公共点(2)直线与平面相交有且只有一个公共点(3)直线在平面平行没有公共点指出:直线与平面相交或平行的情况统称为直线在平面外,可用a α来表示a α a∩α=A a∥α2、2、直线、平面平行的判定及其性质2、2、1 直线与平面平行的判定1、直线与平面平行的判定定理:平面外一条直线与此平面内的一条直线平行,则该直线与此平面平行。
简记为:线线平行,则线面平行。
符号表示:a αb β => a∥αa∥b2、2、2 平面与平面平行的判定1、两个平面平行的判定定理:一个平面内的两条交直线与另一个平面平行,则这两个平面平行。
符号表示:β β∩ = β∥∥∥2、判断两平面平行的方法有三种:(1)用定义;(2)判定定理;(3)垂直于同一条直线的两个平面平行。
2、2、32、3、4直线与平面、平面与平面垂直的性质1、直线与平面垂直的性质定理:垂直于同一个平面的两条直线平行。
2、两个平面垂直的性质定理:两个平面垂直,则一个平面内垂直于交线的直线与另一个平面垂直。
DABCOEP17、(本题15分)如图,ABCD是正方形,O是正方形的中心,PO底面ABCD,E是PC的中点、求证:(1)PA∥平面BDE;(2)平面PAC平面BDE、16、(本题10分)如图所示,在直三棱柱中,,,、分别为、的中点、(Ⅰ)求证:;(Ⅱ)求证:、18、(本题12分)已知四棱锥P-ABCD,底面ABCD是、边长为的菱形,又,且PD=CD,点M、N分别是棱AD、PC的中点、(1)证明:DN//平面PMB;(2)证明:平面PMB平面PAD;(3)求点A到平面PMB的距离、16、(本题10分) 如图所示,在直三棱柱中,,,、分别为、的中点、(Ⅰ)求证:;(Ⅱ)求证:、解析:(Ⅰ)在直三棱柱中,侧面⊥底面,且侧面∩底面=,∵∠=90,即,∴平面∵平面,∴、……2分∵,,∴是正方形,∴,∴、……………4分(Ⅱ)取的中点,连、、………………5分在△中,、是中点,∴,,又∵,,∴,,………6分故四边形是平行四边形,∴,…………8分而面,平面,∴面……10分18、(本题12分)已知四棱锥P-ABCD,底面ABCD是、边长为的菱形,又,且PD=CD,点M、N分别是棱AD、PC的中点、(1)证明:DN//平面PMB;(2)证明:平面PMB平面PAD;(3)求点A到平面PMB的距离、解析:(1)证明:取PB中点Q,连结MQ、NQ,因为M、N分别是棱AD、PC中点,所以 QN//BC//MD,且QN=MD,于是DN//MQ、、…………………4分(2)又因为底面ABCD是,边长为的菱形,且M为中点,所以、又所以、………………8分(3)因为M是AD中点,所以点A与D到平面PMB等距离、过点D作于H,由(2)平面PMB平面PAD,所以、故DH是点D到平面PMB的距离、17、(本题15分)证明(1)∵O是AC的中点,E是PC的中点,∴OE∥AP,………………4分又∵OE平面BDE,PA平面BDE,∴PA∥平面BDE、………………7分(2)∵PO底面ABCD,∴POBD,………………10分又∵ACBD,且ACPO=O∴BD平面PAC,而BD平面BDE,………………13分∴平面PAC平面BDE、………………15分(1)当点为对角线的中点时,点的坐标是、因为点在线段上,设、、当时,的最小值为,即点在棱的中点时,有最小值、(2)因为在对角线上运动、是定点,所以当时,最短、因为当点为棱的中点时,,是等腰三角形,所以,当点是的中点时,取得最小值、(3)当点在对角线上运动,点在棱上运动时,的最小值仍然是、证明:如下图,设,由正方体的对称性,显然有、设在平面上的射影是、在中,,所以,即有、所以,点的坐标是、由已知,可设,则、当时,取得最小值,最小值是、。
立体几何11.一个正方体的表面展开图的五个正方形如图阴影部分,第六个正方形在编号1~5的适当位置,则所有可能的位置编号为__①④⑤______.2.底面是菱形的直平行六面体的高为12cm ,两条体对角线的长分别是15cm 和20cm ,求底面边长.5cm.3,正三棱柱的底面边长是4cm ,过BC 的一个平面交侧棱AA ′于点D ,若AD 的长为2cm ,求截面△BCD 的面积.8cm 24.四棱台的上、下底面均为正方形,它们的边长分别是1、2,侧棱长为2,则该四棱台的高为_______ .62 5.一个正三棱锥的底面边长为3,高为6,则它的侧棱长为______ 36.正三棱台的上、下底面边长及高分别为1、2、2,则它的斜高为__________. 7367.正四棱锥S -ABCD 的所有棱长都等于a ,过不相邻的两条侧棱作截面,则截面面积为__________. 12a 2 8.正四棱台的上、下底面边长分别是5和7,对角线长为9,则棱台的斜高等_______109.一个正三棱锥P -ABC 的底面边长和高都是4,E 、F 分别为BC 、P A 的中点,则EF 的长为__________.2 210.已知正四棱锥P -ABCD 中,底面积为36,一条侧棱长为34,求它的高和斜高.高为4,斜高为5.11.过球面上两点可能作出球的大圆( D )A .0个或1个B .有且仅有一个C .无数个D .1个或无数个12.如果圆台两底面的半径分别是7和1,则与两底面平行且等距离的截面面积是_16π__ 13半径为5的球被一平面所截,若截面圆的面积为16π,则球心到截面的距离为(3 )14.(1)两平行平面截半径为5的球,若截面面积分别为9π和16π,则这两个平面间的距离是__________16π(2)在球内有相距9cm 的两个平行截面,面积分别为49π cm 2和400π cm 2,求此球的半径.2515.已知圆柱的底面半径是20cm ,高是15cm ,则平行于圆柱的轴且与此轴相距12cm的截面面积是________.480cm 216过球半径的中点,作一垂直于这个半径的截面,截面面积为48πcm 2,则球的半径为________.8cm17.一个圆台的母线长为12cm ,两底面的面积分别为4π cm 2和25π cm 2,求:(1)圆台的高315;(2)截得此圆台的圆锥的母线长.20(18.圆台的一个底面周长是另一个底面周长的3倍,轴截面的面积等于392cm 2,母线与轴的夹角是45°,求这个圆台的高、母线长和两底面半径.7cm 、21cm. 14 2 1419.水平放置的△ABC 的斜二测直观图如图所示,已知A ′C ′=3,B ′C ′=2,则AB 边上的中线的实际长度 52_____.20.如图,正方形O ′A ′B ′C ′的边长为a cm(a >0),它是一个水平放置的平面图形的直观图,则它的原图形OABC 的周长是_8a _________21.如图是一个空间几何体的三视图,该几何体是________.表面积 体积公式,,,,22.圆台的母线长是3cm ,侧面展开后所得扇环的圆心角为180°,侧面积为10πcm 2,则圆台的高为________,上、下底面半径分别为________、________.332cm 1112cm 2912cm 23.圆台的上、下底面半径分别是10cm 和20cm ,它的侧面展开图的扇环的圆心角是180°,那么圆台的表面积是多少?1100π24.一个正四面体的所有棱长都为2,四个顶点在同一球面上,求此球的表面积.3π. 25,正六棱台的斜高为33cm ,两底面边长的差为10cm ,全面积为4803cm 2,求两底面的边长.上底面边长为4cm ,下底面边长为14cm26.一个圆柱的高缩小为原来的1n,底面半径扩大为原来的n 倍,则所得的圆柱的体积为原来的________.n 倍27.已知ABCD -A 1B 1C 1D 1是棱长为a 的正方体,E 、F 分别为棱AA 1与CC 1的中点,求四棱锥A 1-EBFD 1的体积 a 36. 28.求棱长都为a 的正四棱锥的体积26a 329,棱台的上底面积为16,下底面积为64,求棱台被它的中截面分成的上、下两部分体积之比.8:27:6430.正方体内切球和外接球的半径比和体积比________________。
高一必修二经典立体几何专项练习题空间中直线与平面、平面与平面之间的位置关系1、直线与平面有三种位置关系:(1)直线在平面内——有无数个公共点(2)直线与平面相交一一有且只有一个公共点(3)直线在平面平行——没有公共点指出:直线与平面相交或平行的情况统称为直线在平面外,可用 a a来表示a a a Aa =A a //a22直线、平面平行的判定及其性质2.2.1直线与平面平行的判定1、直线与平面平行的判定定理:平面外一条直线与此平面内的一条直线平行,则该直线与此平面平行。
简记为:线线平行,则线面平行。
符号表示:a 1,- a -b 匸B =>a //aa / b2.2.2平面与平面平行的判定1、两个平面平行的判定定理:一个平面内的两条交直线与另一个平面平行,则这两个平面平行符号表示:a Ab = pa //b //丿2、判断两平面平行的方法有三种:(1)用定义;(2)判定定理;(3)垂直于同一条直线的两个平面平行223 — 224直线与平面、平面与平面平行的性质1、直线与平面平行的性质定理:一条直线与一个平面平行,则过这条直线的任平面与此平面的交线与该直线平行简记为:线面平行则线线平行作用:利用该定理可解决直线间的平行问题2、 | I作用:可以由平面与平面平行得出直线与直线平行2.3直线、平面垂直的判定及其性质2.3.1直线与平面垂直的判定、、亠 1注意点: a )定理中的“两条相交直线”这一条件不可忽视; b )定理体现了 “直线与平面垂直”与“直线与直线垂直”互相转化的数学思想2.3.2平面与平面垂直的判定1、二面角的概念:表示从空间一直线出发的两个半平面所组成的图形符号表示:a //a a BaAp = b//b么它们的交线平行1、定义:如果直线L 与平面a 内的任意一条直线都垂直,我们就说直线 L 与平 面a 互相垂直,记作L 丄a ,直线L 叫做平面a 的垂线,平面a 叫做直线 L 的垂2、二面角的记法:二面角a -I- B或a -AB- B3、两个平面互相垂直的判定定理:一个平面过另一个平面的垂线,则这两个平:面垂直。
19.如图,在直三棱柱ABC﹣A1B1C1中,AB=AC=5,BB1=BC=6,D,E分别是AA1和B1C 的中点.
(1)求证:DE⊥BC;
(2)求三棱锥E﹣BCD的体积.
【考点】直线与平面垂直的性质;棱柱、棱锥、棱台的体积.
【专题】证明题;数形结合;数形结合法;立体几何.
【分析】(1)取BC中点F,连结EF,AF,由直棱柱的结构特征和中位线定理可得四边形ADEF是平行四边形,故DE∥AF,由等腰三角形的性质可得AF⊥BC,故DE⊥BC;
(2)把△BCE看做棱锥的底面,则DE为棱锥的高,求出棱锥的底面积和高,代入体积公式即可求出.
【解答】证明:(1)取BC中点F,连结EF,AF,则EF是△BCB1的中位线,∴EF∥BB1,EF=BB1,
∵AD∥BB1,AD=BB1,∴EF∥AD,EF=AD,∴四边形ADEF是平行四边形,∴DE∥AF,∵AB=AC,F是BC的中点,∴AF⊥BC,∴DE⊥BC.
(2)∵BB1⊥平面ABC,AF⊂平面ABC,∴BB1⊥AF,
又∵AF⊥BC,BC⊂平面BCC1B1,BB1⊂平面BCC1B1,BC∩BB1=B,
∴AF⊥平面BCC1B1,∴DE⊥平面BCC1B1,
∵AC=5,BC=6,∴CF==3,∴AF==4,∴DE=AF=4
∵BC=BB1=6,∴S△BCE==9.
∴三棱锥E﹣BCD的体积V=S△BCE•DE==12.
【点评】本题考查了线面垂直的性质与判定,棱锥的体积计算,属于中档题.
21.如图,△ABC是边长为2的正三角形,AE⊥平面ABC,且AE=1,又平面BCD⊥平面ABC,且BD=CD,BD⊥CD.
(1)求证:AE∥平面BCD;
(2)求证:平面BDE⊥平面CDE.
【考点】平面与平面垂直的判定;直线与平面平行的判定.
【专题】空间位置关系与距离.
【分析】(1)取BC的中点M,连接DM、AM,证明AE∥DM,通过直线与平面平行的判定定理证明AE∥平面BCD.
(2)证明DE∥AM,DE⊥CD.利用直线与平面垂直的判定定理证明CD⊥平面BDE.然后证明平面BDE⊥平面CDE.
【解答】证明:(1)取BC的中点M,连接DM、AM,
因为BD=CD,且BD⊥CD,BC=2,…
所以DM=1,DM⊥BC,AM⊥BC,…
又因为平面BCD⊥平面ABC,
所以DM⊥平面ABC,所以AE∥DM,…
又因为AE⊄平面BCD,DM⊂平面BCD,…
所以AE∥平面BCD.…
(2)由(1)已证AE∥DM,又AE=1,DM=1,
所以四边形DMAE是平行四边形,所以DE∥AM.…
由(1)已证AM⊥BC,又因为平面BCD⊥平面ABC,
所以AM⊥平面BCD,所以DE⊥平面BCD.
又CD⊂平面BCD,所以DE⊥CD.…
因为BD⊥CD,BD∩DE=D,所以CD⊥平面BDE.
因为CD⊂平面CDE,所以平面BDE⊥平面CDE.…
【点评】本题考查平面与平面垂直的判定定理的应用,直线与平面平行与垂直的判定定理的应用,考查空间想象能力逻辑推理能力.
21.如图,PA垂直于矩形ABCD所在平面,AE⊥PB,垂足为E,EF⊥PC垂足为F.
(Ⅰ)设平面AEF∩PD=G,求证:PC⊥AG;
(Ⅱ)设PA=,M是线段PC的中点,求证:DM∥平面AEC.
【考点】直线与平面平行的判定;空间中直线与直线之间的位置关系.
【分析】(Ⅰ)证明BC⊥平面ABP,可得AE⊥BC,再证明AE⊥平面PBC,PC⊥平面AEFG,即可证明:PC⊥AG;
(Ⅱ)取PE中点N,连结MN,ND,BD,AC,设BD∩AC=O,连结EO,证明平面MND∥平面AEC,即可证明:DM∥平面AEC.
【解答】证明:(Ⅰ)∵PA⊥平面ABCD,BC⊂平面ABCD,
∴BC⊥PA;
又∵BC⊥AB,PA∩AB=A,
∴BC⊥平面ABP;
而AE⊂平面ABP,∴AE⊥BC,
又∵AE⊥PB,PB∩BC=B,∴AE⊥平面PBC;
∵PC⊂平面PBC,∴PC⊥AE,
又∵PC⊥EF,EF∩AE=E,∴PC⊥平面AEFG,
∵AG⊂平面AEFG,∴PC⊥AG…
(Ⅱ)∵,
∴PE=2,BE=1,即PE=2EB,
取PE中点N,连结MN,ND,BD,AC,设BD∩AC=O,连结EO,
则在△PEC中,PN=NE,PM=MC,∴MN∥EC,
同理ND∥EO,
∵MN∩ND=N,∴平面MND∥平面AEC,
又∵DM⊂平面DMN,∴DM∥平面AEC…
21.如图,在四棱锥P﹣ABCD中,底面ABCD为直角梯形,AD∥BC,∠ADC=90°,平面PAD⊥底面ABCD,O为AD中点,M是棱PC上的点,AD=2BC.
(1)求证:平面POB⊥平面PAD;
(2)若PA∥平面BMO,求的值.
【考点】平面与平面垂直的判定;直线与平面平行的判定.
【分析】(1)证明四边形BCDO是平行四边形,得出OB⊥AD;再证明BO⊥平面PAD,从而证明平面POB⊥平面PAD;
(2)解法一:由,M为PC中点,证明N是AC的中点,MN∥PA,PA ∥平面BMO.
解法二:由PA∥平面BMO,证明N是AC的中点,M是PC的中点,得.【解答】解:(1)证明:∵AD∥BC,,O为AD的中点,
∴四边形BCDO为平行四边形,∴CD∥BO;
又∵∠ADC=90°,∴∠AOB=90°,即OB⊥AD;
又∵平面PAD⊥平面ABCD,且平面PAD∩平面ABCD=AD,∴BO⊥平面PAD;
又∵BO⊂平面POB,∴平面POB⊥平面PAD;
(2)解法一:,即M为PC中点,以下证明:
连结AC,交BO于N,连结MN,
∵AD∥BC,O为AD中点,AD=2BC,
∴N是AC的中点,
又点M是棱PC的中点,∴MN∥PA,
∵PA⊄平面BMO,MN⊂平面BMO,∴PA∥平面BMO.
解法二:连接AC,交BO于N,连结MN,
∵PA∥平面BMO,平面BMO∩平面PAC=MN,∴PA∥MN;
又∵AD∥BC,O为AD中点,AD=2BC,
∴N是AC的中点,∴M是PC的中点,则.
22. 如图,三棱锥中,平面平面,,点在线段上,且,,点在线段上,且平面.
(1)证明:;
(2)证明:平面;
(3)若四棱锥的体积为7,
求线段的长.
【答案】(Ⅰ)证明过程见解析;(Ⅱ)证明过程见解析;(Ⅲ)或.
【解析】(Ⅰ)证明://平面.⊂平面,平面平面,所以根据线面平行的性质可知// ,
(Ⅱ)由可知为等腰△中边的中点,故,
平面,⊂平面,,
又,// ,所以,平面. (Ⅲ)设,在直角三角形中,,
,即△,
△
// 知△相似于△,所以△
,
△
由,得△,
从而四边形的面积为,
由(Ⅱ)可知是四棱锥的高,,
所以,
所以,所以或,
所以或.
考点:线面平行;面面垂直;线面垂直;锥体的体积。