2019届高考数学二轮复习 第二部分专项二 专题四 2 第2讲 专题强化训练 含解析

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一、选择题1.设α为平面,a、b为两条不同的直线,则下列叙述正确的是( )A.若a∥α,b∥α,则a∥bB.若a⊥α,a∥b,则b⊥αC.若a⊥α,a⊥b,则b∥αD.若a∥α,a⊥b,则b⊥α解析:选B.若a∥α,b∥α,则a与b相交、平行或异面,故A错误;易知B正确;若a⊥α,a⊥b,则b∥α或b⊂α,故C错误;若a∥α,a⊥b,则b∥α或b⊂α或b 与α相交,故D错误.故选B.2.设l是直线,α,β是两个不同的平面,则下列说法正确的是( )A.若l∥α,l∥β,则α∥βB.若l∥α,l⊥β,则α⊥βC.若α⊥β,l⊥α,则l∥βD.若α⊥β,l∥α,则l⊥β解析:选B.对于A,若l∥α,l∥β,则α∥β或α与β相交,故A错;易知B正确;对于C,若α⊥β,l⊥α,则l∥β或l⊂β,故C错;对于D,若α⊥β,l∥α,则l与β的位置关系不确定,故D错.故选B.3.如图,在三棱锥D­ABC中,若AB=CB,AD=CD,E是AC的中点,则下列命题中正确的是( )A.平面ABC⊥平面ABDB.平面ABD⊥平面BCDC.平面ABC⊥平面BDE,且平面ACD⊥平面BDED.平面ABC⊥平面ACD,且平面ACD⊥平面BDE解析:选C.因为AB=CB,且E是AC的中点,所以BE⊥AC,同理,DE⊥AC,由于DE ∩BE=E,于是AC⊥平面BDE.因为AC⊂平面ABC,所以平面ABC⊥平面BDE.又AC⊂平面ACD,所以平面ACD⊥平面BDE.故选C.4.已知m,n是两条不同的直线,α,β是两个不同的平面,给出四个命题:①若α∩β=m,n⊂α,n⊥m,则α⊥β;②若m⊥α,m⊥β,则α∥β;③若m⊥α,n⊥β,m⊥n,则α⊥β;④若m∥α,n∥β,m∥n,则α∥β.其中正确的命题是( )A.①②B.②③C .①④D .②④解析:选B.两个平面斜交时也会出现一个平面内的直线垂直于两个平面的交线的情况,①不正确;垂直于同一条直线的两个平面平行,②正确;当两个平面与两条互相垂直的直线分别垂直时,它们所成的二面角为直二面角,故③正确;当两个平面相交时,分别与两个平面平行的直线也平行,故④不正确.5.(2018·高考全国卷Ⅱ)在长方体ABCD ­A 1B 1C 1D 1中,AB =BC =1,AA 1=3,则异面直线AD 1与DB 1所成角的余弦值为( )A.15B.56C.55D.22解析:选C.如图,连接BD 1,交DB 1于O ,取AB 的中点M ,连接DM ,OM ,易知O 为BD 1的中点,所以AD 1∥OM ,则∠MOD 为异面直线AD 1与DB 1所成角.因为在长方体ABCD ­A 1B 1C 1D 1中,AB =BC =1,AA 1=3,AD 1=AD 2+DD 21=2,DM =AD 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫12AB 2=52,DB 1=AB 2+AD 2+DD 21=5,所以OM =12AD 1=1,OD =12DB 1=52,于是在△DMO 中,由余弦定理,得cos ∠MOD =12+⎝ ⎛⎭⎪⎫522-⎝ ⎛⎭⎪⎫5222×1×52=55,即异面直线AD 1与DB 1所成角的余弦值为55,故选C. 6.如图,在矩形ABCD 中,AB =3,BC =1,将△ACD 沿AC 折起,使得D 折起后的位置为D 1,且D 1在平面ABC 上的射影恰好落在AB 上,在四面体D 1ABC 的四个面中,有n 对平面相互垂直,则n 等于( )A .2B .3C .4D .5解析:选B.如图,设D 1在平面ABC 上的射影为E ,连接D 1E ,则D 1E ⊥平面ABC ,因为D 1E ⊂平面ABD 1, 所以平面ABD 1⊥平面ABC .因为D 1E ⊥平面ABC ,BC ⊂平面ABC , 所以D 1E ⊥BC ,又AB ⊥BC ,D 1E ∩AB =E ,所以BC ⊥平面ABD 1, 又BC ⊂平面BCD 1, 所以平面BCD 1⊥平面ABD 1,因为BC ⊥平面ABD 1,AD 1⊂平面ABD 1, 所以BC ⊥AD 1,又CD 1⊥AD 1,BC ∩CD 1=C , 所以AD 1⊥平面BCD 1,又AD 1⊂平面ACD 1, 所以平面ACD 1⊥平面BCD 1.所以共有3对平面互相垂直.故选B. 二、填空题7.(2018·广州调研)正方体ABCD ­A 1B 1C 1D 1的棱长为2,点M 为CC 1的中点,点N 为线段DD 1上靠近D 1的三等分点,平面BMN 交AA 1于点Q ,则线段AQ 的长为________.解析:如图所示,在线段DD 1上靠近点D 处取一点T ,使得DT =13,因为N 是线段DD 1上靠近D 1的三等分点,故D 1N =23,故NT =2-13-23=1,因为M 为CC 1的中点,故CM =1,连接TC ,由NT ∥CM ,且CM =NT =1,知四边形CMNT 为平行四边形,故CT ∥MN ,同理在AA 1上靠近A 处取一点Q ′,使得AQ ′=13,连接BQ ′,TQ ′,则有BQ ′∥CT∥MN ,故BQ ′与MN 共面,即Q ′与Q 重合,故AQ =13.答案:138.如图,∠ACB =90°,DA ⊥平面ABC ,AE ⊥DB 交DB 于点E ,AF ⊥DC 交DC 于点F ,且AD =AB =2,则三棱锥D ­AEF 体积的最大值为________.解析:因为DA ⊥平面ABC ,所以DA ⊥BC ,又BC ⊥AC ,DA ∩AC =A ,所以BC ⊥平面ADC ,所以BC ⊥AF .又AF ⊥CD ,BC ∩CD =C ,所以AF ⊥平面DCB ,所以AF ⊥EF ,AF ⊥DB .又DB ⊥AE ,AE ∩AF =A ,所以DB ⊥平面AEF ,所以DE 为三棱锥D ­AEF 的高.因为AE 为等腰直角三角形ABD 斜边上的高,所以AE =2,设AF =a ,FE =b ,则△AEF 的面积S =12ab ≤12·a 2+b 22=12×22=12,所以三棱锥D ­AEF 的体积V ≤13×12×2=26(当且仅当a =b =1时等号成立).答案:269.(2018·昆明调研)在长方体ABCD ­A 1B 1C 1D 1中,AB =AD =4,AA 1=2.过点A 1作平面α与AB ,AD 分别交于M ,N 两点,若AA 1与平面α所成的角为45°,则截面A 1MN 面积的最小值是________.解析:如图,过点A 作AE ⊥MN ,连接A 1E ,因为A 1A ⊥平面ABCD ,所以A 1A ⊥MN ,所以MN ⊥平面A 1AE ,所以A 1E ⊥MN ,平面A 1AE ⊥平面A 1MN ,所以∠AA 1E 为AA 1与平面A 1MN 所成的角,所以∠AA 1E =45°,在Rt △A 1AE 中,因为AA 1=2,所以AE =2,A 1E =22,在Rt △MAN 中,由射影定理得ME ·EN =AE 2=4,由基本不等式得MN =ME +EN ≥2ME ·EN =4,当且仅当ME =EN ,即E 为MN 的中点时等号成立,所以截面A 1MN 面积的最小值为12×4×22=4 2.答案:4 2 三、解答题10.如图,在三棱锥A ­BCD 中,AB ⊥AD ,BC ⊥BD ,平面ABD ⊥平面BCD ,点E 、F (E 与A 、D 不重合)分别在棱AD 、BD 上,且EF ⊥AD .求证:(1)EF ∥平面ABC ; (2)AD ⊥AC .证明:(1)在平面ABD 内,因为AB ⊥AD ,EF ⊥AD ,所以EF ∥AB . 又因为EF ⊄平面ABC ,AB ⊂平面ABC , 所以EF ∥平面ABC .(2)因为平面ABD ⊥平面BCD , 平面ABD ∩平面BCD =BD ,BC ⊂平面BCD 且BC ⊥BD ,所以BC ⊥平面ABD .因为AD ⊂平面ABD ,所以BC ⊥AD .又因为AB ⊥AD ,BC ∩AB =B ,AB ⊂平面ABC ,BC ⊂平面ABC , 所以AD ⊥平面ABC . 又因为AC ⊂平面ABC , 所以AD ⊥AC .11.如图所示,已知AB ⊥平面ACD ,DE ⊥平面ACD ,△ACD 为等边三角形,AD =DE =2AB ,F 为CD 的中点.求证:(1)AF ∥平面BCE ; (2)平面BCE ⊥平面CDE .证明:(1)如图,取CE 的中点G ,连接FG ,BG . 因为F 为CD 的中点,所以GF ∥DE 且GF =12DE .因为AB ⊥平面ACD ,DE ⊥平面ACD ,所以AB ∥DE , 所以GF ∥AB .又因为AB =12DE ,所以GF =AB .所以四边形GFAB 为平行四边形,则AF ∥BG . 因为AF ⊄平面BCE ,BG ⊂平面BCE , 所以AF ∥平面BCE .(2)因为△ACD 为等边三角形,F 为CD 的中点, 所以AF ⊥CD .因为DE ⊥平面ACD ,AF ⊂平面ACD , 所以DE ⊥AF . 又CD ∩DE =D , 所以AF ⊥平面CDE .因为BG ∥AF ,所以BG ⊥平面CDE . 又因为BG ⊂平面BCE , 所以平面BCE ⊥平面CDE .12.如图1,在直角梯形ABCD 中,AD ∥BC ,AB ⊥BC ,BD ⊥DC ,点E 是BC 边的中点,将△ABD 沿BD 折起,使平面ABD ⊥平面BCD ,连接AE ,AC ,DE ,得到如图2所示的几何体.(1)求证:AB ⊥平面ADC ;(2)若AD =1,AC 与其在平面ABD 内的正投影所成角的正切值为6,求点B 到平面ADE 的距离.解:(1)证明:因为平面ABD ⊥平面BCD ,平面ABD ∩平面BCD =BD , 又DC ⊥BD ,DC ⊂平面BCD , 所以DC ⊥平面ABD . 因为AB ⊂平面ABD , 所以DC ⊥AB .又因为折叠前后均有AD ⊥AB , 且DC ∩AD =D , 所以AB ⊥平面ADC .(2)由(1)知DC ⊥平面ABD ,所以AC 在平面ABD 内的正投影为AD ,即∠CAD 为AC 与其在平面ABD 内的正投影所成的角. 依题意知tan ∠CAD =DC AD=6, 因为AD =1,所以DC = 6. 设AB =x (x >0),则BD =x 2+1, 易知△ABD ∽△DCB ,所以AB AD =DC BD,即x 1=6x 2+1,解得x =2, 故AB =2,BD =3,BC =3. 由于AB ⊥平面ADC ,所以AB ⊥AC ,又E 为BC 的中点,所以由平面几何知识得AE =BC 2=32,同理DE =BC 2=32,所以S △ADE =12×1×⎝ ⎛⎭⎪⎫322-⎝ ⎛⎭⎪⎫122=22. 因为DC ⊥平面ABD ,所以V A ­BCD =13CD ·S △ABD =33.设点B 到平面ADE 的距离为d , 则13d ·S △ADE =V B ­ADE =V A ­BDE =12V A ­BCD =36, 所以d =62,即点B 到平面ADE 的距离为62.。