2020-2021学年高二理科第四次周考试卷答案

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一、选择题(本题共12道小题,每小题5分,共60分)1.以下命题(其中a 、b 表示直线,α表示平面)中,正确的命题是( ) A. 若//a b ,b α⊂,则//a α B. 若//a α,//b α,则//a b C. 若//a b ,b α⊥,则a α⊥ D. 若//a α,b α⊂,则//a b答案及解析: 1. C 【分析】根据线线、线面有关定理对选项逐一分析,由此确定正确选项. 【详解】对于A 选项,直线a 可能含于平面α,所以A 选项错误. 对于B 选项,,a b 可能异面,所以B 选项错误.对于C 选项,由于//a b ,b α⊥,所以a α⊥,所以C 选项正确. 对于D 选项,,a b 可能异面,所以D 选项错误.故选:C【点睛】本小题主要考查空间线线、线面位置关系的判断,属于基础题. 2.下列命题正确的是( )A. 有两个面平行,其余各面都是四边形的几何体叫棱柱。

B. 有两个面平行,其余各面都是四边形,且每相邻两个四边形的公共边都互相平行的几何体叫棱柱。

C. 绕直角三角形的一边旋转所形成的几何体叫圆锥。

D. 用一个面去截棱锥,底面与截面之间的部分组成的几何体叫棱台。

答案及解析: 2.B 【分析】根据课本中的相关概念依次判断选项即可.【详解】对于A 选项,几何体可以是棱台,满足有两个面平行,其余各面都是四边形,故选项不正确;对于B ,根据课本中棱柱的概念得到是正确的;对于C ,当绕直角三角形的斜边旋转时构成的几何体不是圆锥,故不正确;对于D ,用平行于底面的平面截圆锥得到的剩余的几何体是棱台,故不正确.故答案为:B.【点睛】这个题目考查了几何体的基本概念,属于基础题.3.在正方体ABCD - A 1B 1C 1D 1中,动点E 在棱BB 1上,动点F 在线段A 1C 1上,O 为底面ABCD 的中心,若1,BE x A F y ==,则四面体O -AEF 的体积( )A. 与x ,y 都有关B. 与x ,y 都无关C. 与x 有关,与y 无关D. 与y 有关,与x 无关答案及解析: 3.B【分析】根据等体积法以及锥体体积公式判断选择.【详解】因为V O-AEF=V E-OAF,所以,考察△AOF的面积和点E到平面AOF的距离的值,因为BB1∥平面ACC1A1,所以,点E到平面AOE的距离为定值,又AO∥A1C1,所以,OA为定值,点F到直线AO的距离也为定值,即△AOF的面积是定值,所以,四面体O-AEF的体积与x,y都无关,选B。

【点睛】本题考查三棱锥的体积、点到平面的距离以及点到直线的距离,考查基本分析判断能力,属中档题.=,D是BC的中点,则图中直角三角形4.如图,在△ABC中,PA⊥面ABC,AB AC的个数是()A. 5B. 6C. 7D. 8答案及解析:4.C试题分析:因为PA 面ABC,所以,则三角形为直角三角形,因为,所以,所以三角形是直角三角形,易证,所以面,即,则三角形为直角三角形,即共有7个直角三角形;故选C.考点:空间中垂直关系的转化.5.已知m、n是两条不同直线,α、β是两个不同平面,则下列命题正确的是( ) A.若α、β垂直于同一平面,则α与β平行B.若m、n平行于同一平面,则m与n平行C.若α、β不平行,则在α内不存在与β平行的直线D.若m、n不平行,则m与n不可能垂直于同一平面[解析] A项,α、β可能相交,故错误;B项,直线m、n的位置关系不确定,可能相交、平行或异面,故错误;C项,若m⊂α,α∩β=n,m∥n,则m∥β,故错误;D项,假设m、n垂直于同一平面,则必有m∥n,所以原命题正确,故D项正确.[答案] D6..以斜边所在直线为旋转迪,将该直角三角形旋转一周所得几何的体积是( )A.3π B.23π C. π D.43π 答案及解析: 5.B 【分析】画出图形,根据圆锥的体积公式直接计算即可. 【详解】如图为等腰直角三角形旋转而成的旋转体. 由题得等腰直角三角形的斜边上的高为1. 所以2112233V S h R h π=⨯⋅=⨯⋅2122(1)133ππ=⨯⨯⨯=.故选:B .【点睛】本题主要考查圆锥的体积公式,考查空间想象能力以及计算能力,意在考查学生对这些知识的理解掌握水平.7.直三棱柱ABC —A 1B 1C 1中,BB 1中点为M ,BC 中点为N ,∠ABC =120°,AB =2,BC =CC 1=1,则异面直线AB 1与MN 所成角的余弦值为A. 1B. 45-C. 34-D. 0答案及解析: 6.D 【分析】先找到直线异面直线AB 1与MN 所成角为∠1AB C ,再通过解三角形求出它的余弦值.【详解】由题得1||MN B C ,所以∠1AB C 就是异面直线AB 1与MN 所成角或补角.由题得AC ==11AB BC ==12AB C π∴∠=,,所以异面直线AB 1与MN 所成角的余弦值为0. 故选:D【点睛】本题主要考查异面直线所成的角的求法,考查余弦定理解三角形,意在考查学生对这些知识的理解掌握水平和分析推理能力.8.如图是某个正方体的平面展开图,1l ,2l是两条侧面对角线,则在该正方体中,1l 与2l( )A. 互相平行B. 异面且互相垂直C. 异面且夹角为3π D. 相交且夹角为3π 答案及解析: 7.D 【分析】先将平面展开图还原成正方体,再判断求解.【详解】将平面展开图还原成正方体如图所示,则B ,C 两点重合,所以1l 与2l 相交,连接AD ,则ABD △为正三角形,所以2l 与2l 的夹角为3π.故选:D.【点睛】本题主要考查空间直线的位置关系,意在考查学生对该知识的理解掌握水平和分析推理能力.9.我国古代数学名著《九章算术》中记载的“刍甍”(chumeng )是底面为矩形,顶部只有一条棱的五面体.如图,五面体ABCDEF 是一个刍甍.四边形ABCD 为矩形,ADE ∆与BCF ∆都是等边三角形,4AB =,2AD EF ==,则此“刍甍”的表面积为( )A. 8+B. 8+C. 8+D.8+答案及解析: 8.A 【分析】分别计算出每个面积,相加得到答案. 【详解】11222(24)2222248222ABEF BCF ABCD S S S S =++=⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯+⨯=+故答案选A【点睛】本题考查了图像的表面积,意在考查学生的计算能力.10.如图所示,AB 是半圆O 的直径,VA 垂直于半圆O 所在的平面,点C 是圆周上不同于A ,B 的任意一点,M ,N 分别为VA ,VC 的中点,则下列结论正确的是( )A. MN ∥ABB. 平面VAC ⊥平面VBCC. MN 与BC 所成的角为45°D. OC ⊥平面VAC答案及解析: 10.B 【分析】对每一个选项逐一分析判断得解. 【详解】A.M ,N 分别为VA ,VC 的中点,//MN AC ∴,又AC BC ⊥,MN ∴与BC 所成的角为90︒,故C 不正确;//MN AC ,ACAB A =,//MN AB ∴不成立,故A 不正确.B.AB 是⊙O 的直径,点C 是圆周上不同于A ,B 的任意一点,AC BC ∴⊥,VA 垂直⊙O 所在的平面,BC ⊂⊙O 所在的平面, VA BC ∴⊥,又AC V A A =,BC ∴⊥平面VAC ,又BC ⊂平面VBC ,∴平面VAC ⊥平面VBC ,故B 正确;C.AB 是⊙O 的直径,点C 是圆周上不同于A ,B 的任意一点,AC BC ∴⊥,又A 、B 、C 、O 共面,OC ∴与AC 不垂直,OC ∴⊥平面VAC 不成立,故B 不正确;M ,N 分别为VA ,VC 的中点,//MN AC ∴,又AC BC ⊥,MN ∴与BC 所成的角为90︒,故C 不正确;D.AB 是⊙O 的直径,点C 是圆周上不同于A ,B 的任意一点,AC BC ∴⊥,又A 、B 、C 、O 共面,OC ∴与AC 不垂直,OC ∴⊥平面VAC 不成立,故D 不正确.故选:B.【点睛】本题主要考查空间位置关系的证明,考查异面直线所成的角的求法,意在考查学生对这些知识的理解掌握水平,属于基础题.11.如图,已知点E ,F 分别是正方体1111ABCD A B C D -的棱AB ,1AA 的中点,点M ,N 分别是线段1D E 与1C F 上的点,//MN 平面ABCD ,这样的直线MN 的条数为( )A .0条B .1条C .2条D .无数条【答案】D12.已知,m n 是两条不重合的直线,,αβ是两个不重合的平面,则下列命题中,错误的是( ) A .若,m n m α⊥⊥,则//n α B .若//,//,m n m n αα⊄,则//n α C .若,,m n m n αβ⊥⊥⊥,则αβ⊥ D .若//,//m ααβ,则//m β或m β⊂【答案】A【解析】对于A :若,m n m α⊥⊥,则//n α或n ⊂α,故A 错误;BCD 正确. 故选:A .13.某三棱锥的三视图如图所示,则该三棱锥的体积为( )A .60B .30C .20D .10解析:如图,把三棱锥A -BCD 放到长方体中,长方体的长、宽、高分别为5,3,4,△BCD 为直角三角形,直角边分别为5和3,三棱锥A -BCD 的高为4,故该三棱锥的体积V =13×12×5×3×4=10.答案:D14.如图,已知四面体ABCD 为正四面体,2,AB E F =,分别是AD ,BC 中点.若用一个与直线EF 垂直,且与四面体的每一个面都相交的平面α去截该四面体,由此得到一个多边形截面,则该多边形截面面积最大值为( ).A. 1D. 2答案及解析: 10.A 【分析】通过补体,在正方体内利用截面为平行四边形MNKL ,有2NK KL +=,进而利用基本不等式可得解.【详解】补成正方体,如图.,EF α⊥∴截面为平行四边形MNKL ,可得2NK KL +=,又//,//,MN AD KL BC 且,AD BC KN KL ⊥∴⊥可得L MNK S NK KL =⋅四边形2()1,2NK KL +≤=当且仅当NK KL =时取等号,选A. 【点睛】本题主要考查了线面的位置关系,截面问题,考查了空间想象力及基本不等式的应用,属于难题.15.(2020·内蒙古高三月考(理))若四面体ABCD 的三组对棱分别相等,即AB CD =,AC BD =,AD BC =,给出下列结论: ①四面体ABCD 每组对棱相互垂直; ②四面体ABCD 每个面的面积相等;③从四面体ABCD 每个顶点出发的三条棱两两夹角之和大于90︒而小于180︒; ④连接四面体ABCD 每组对棱中点的线段相互垂直平分;⑤从四面体ABCD 每个顶点出发的三条棱的长可作为一个三角形的三边长. 其中正确结论的序号是( ) A .②④⑤ B .①②④⑤C .①③④D .②③④⑤【答案】A【解析】由于四面体ABCD 的三组对棱分别相等,因此可以把它补成一个长方体,如图. 由长方体知:长方体的每个面是矩形,对角线不一定垂直,因此四面体ABCD 的对棱不一定垂直,①错;四面体的四个面是全等三角形,因此面积相等,②正确;由于四面体的四个面是全等三角形,因此每个顶点出发的三条棱两两夹角之和这180°,③错;由四面体每条棱中点是所在长方体的面上的对角线交点,长方体对面对角线交点的连线互相垂直平分,即四面体每组对棱中点的连线段相互垂直平分,④正确;四面体的每个面三角形的三边长就等于从同一点出发的三条棱的长度,⑤正确.因此有②④⑤正确.故选:A.16.如图,在矩形ABCD中,已知AB=2AD=2a,E是AB的中点,将△ADE 沿直线DE翻折成△A1DE,连接A1C.若当三棱锥A1﹣CDE的体积取得最大值时,三棱锥A1﹣CDE外接球的体积为8√23π,则a=()A.2 B.√2C.2√2D.4【解答】解:在矩形ABCD中,已知AB=2AD=2a,E是AB的中点,所以:△A1DE为等腰直角三角形;斜边DE上的高为:A′K=12DE=12√a2+a2=√22a;要想三棱锥A1﹣CDE的体积最大;需高最大,则当△A1DE⊥面BCDE时体积最大,此时三棱锥A 1﹣CDE 的高等于:12DE =12√a 2+a 2=√22a ;取DC 的中点H ,过H 作下底面的垂线; 此时三棱锥A 1﹣CDE 的外接球球心在OH 上; ∵三棱锥A 1﹣CDE 外接球的体积为8√23π;所以球半径R =√2; 如图OH 2=OC 2﹣CH 2; ① A ′O 2=A ′G 2+GO 2;② 即:R 2﹣a 2=OH 2; ③ R 2=(√22a ﹣OH )2+(√22a )2;④ 联立③④可得a =√2; 故选:B .17.如图,在正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,点P 在线段BC 1上运动,则下列判断正确的是( )①平面1PB D ⊥平面1ACD②1//A P 平面1ACD③异面直线1A P 与1AD 所成角的取值范围是0,3π⎛⎤ ⎥⎝⎦④三棱锥1D APC -的体积不变 A. ①② B. ①②④C. ③④D. ①④答案及解析: 12.B 【分析】①连接DB 1,容易证明DB 1⊥面ACD 1 ,从而可以证明面面垂直;②连接A 1B ,A 1C 1容易证明平面BA 1C 1∥面ACD 1,从而由线面平行的定义可得; ③分析出A 1P 与AD 1所成角的范围,从而可以判断真假;④1A D PC V -=1A CD P V -,C 到面 AD 1P 的距离不变,且三角形AD 1P 的面积不变; 【详解】对于①,连接DB 1,根据正方体的性质,有DB 1⊥面ACD 1 ,DB 1⊂平面PB 1D ,从而可以证明平面PB 1D ⊥平面ACD 1,正确.②连接A 1B ,A 1C 1容易证明平面BA 1C 1∥面ACD 1,从而由线面平行定义可得 A 1P ∥平面ACD 1,正确.③当P 与线段BC 1的两端点重合时,A 1P 与AD 1所成角取最小值3π, 当P 与线段BC 1的中点重合时,A 1P 与AD 1所成角取最大值2π, 故A 1P 与AD 1所成角的范围是32ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦,,错误;④1A D PC V -=1A CD P V -,C 到面AD 1P 的距离不变,且三角形AD 1P 的面积不变. ∴三棱锥A ﹣D 1PC 的体积不变,正确; 正确的命题为①②④. 故选:B .【点睛】本题考查空间点、线、面的位置关系,空间想象能力,中档题.18.(2020·浙江省高三其他)如图,矩形ABCD 中,1AB =,BC =E 是AD 的中点,将ABE △沿BE 翻折,记为AB E ',在翻折过程中,①点A '在平面BCDE 的射影必在直线AC 上;②记A E '和A B '与平面BCDE 所成的角分别为α,β,则tan tan βα-的最大值为0;③设二面角A BE C '--的平面角为θ,则A BA θπ'+∠≥.其中正确命题的个数是( )的A .0B .1C .2D .3【答案】C【解析】在矩形ABCD 中,1AB =,BC =E 是AD 的中点,连接AC ,交BE 于点G ,可知ABC EAB ∽,则ABE ACB ∠=∠,且2GBC ABE π∠+∠=,所以2GBC ACB π∠+∠=,所以AC BE ⊥,则,A M BE MC BE '⊥⊥,所以BE ⊥面A MC ',BE ⊂面BCDE ,所以面A MC '⊥面BCDE ,过点A '作A N '⊥平面BCDE 于点N ,则点N 必在直线MC 上,故命题①正确;A E '和AB '与平面BCDE 所成的角分别为α,β,即,A EN A BN αβ''∠=∠=,因为A B A E ''>,所以BN EN >,tan ,tan A N A NBN ENβα''==, 所以tan tan βα≤,当,A A '重合时取等号,即tan tan 0βα-≤所以命题②正确; 因为二面角A BE C '--的平面角为θ,即A MC θ'∠=, 因为A MA θπ'∠+∠=,A MA A BA ''∠>∠, 所以A BA θπ'+∠<,故③ 错误. 故选:C.二、填空题(本题共4道小题,每小题5分,共20分)19.一个圆锥的底面半径为3cm,侧面展开图是半圆,则圆锥的侧面积是___________cm2.【答案】18π【解析】由题意知侧面展开图即为圆锥的侧面,设侧面展开图的半径为R,弧长为l=2π•3=6π,因为侧面展开图是半圆,所以6π=πR,解得:R=6,所以半圆的面积S=12lR=12•6π•6=18π,故答案为:18π.20.如图所示,直三棱柱的高为4,底面边长分别是5,12,13,当球与上底面三条棱都相切时球心到下底面距离为8,则球的体积为_______.答案及解析:【分析】由已知求出直三棱柱截球所得圆的半径,再求出球心到截面的距离,利用勾股定理求得半径,代入球的体积公式得答案. 【详解】解:直三棱柱的底面边长分别是5,12,13,∴底面为直角三角形,设其内切圆的半径为r ,则11512(51213)22r ⨯⨯=⨯++,解得2r.又直三棱柱的高为4,且球心到下底面距离为8,则球心到截面的距离为4.如图,2GA =,4OG =,则球的半径OA =∴球的体积为343V π=⨯=. 【点睛】本题考查球的表面积与体积的求法,考查数形结合的解题思想方法,是中档题.21.棱长均为1m 的正三棱柱透明封闭容器盛有a m 3水,当侧面AA 1B 1B 水平放置时,液面高为h m (如图1); 当转动容器至截面A 1BC 水平放置时,盛水恰好充满三棱锥1A A BC -(如图2),则h = _____.答案及解析:15 122-【分析】 利用体积相等得出1113A A BC ABC V S AA a -=⋅=,进而算出113ABED ABC a S AA S =⋅=1AA ⋅,进而得出13ABED ABC S S ∆=,通过面积的比值,进而求出h 的值,得到答案. 【详解】由题意,正三棱柱的棱长均为1m ,所以11111sin 6011122ABC S AA ∆=⨯⨯⨯︒=⨯⨯==,由题意可得1111133412A A BC ABC V S AA a -=⋅=⨯==,又由11111ABED A B E D AA BC V V -=得1113ABED ABC S AA S AA ⋅=⋅, ∴13ABED ABC S S =,∴DE AB =∵DC DE AC AB ==,∴DC =,∴1AD = 在等边ABC ∆中,AB边上的高为2131AD AC ==,∴12h =故答案为:11222-;. 【点睛】本题主要考查了空间几何体的体积公式的应用,其中解答中熟记空间几何体的结构特征,合理利用椎体的体积公式和三棱锥的结构特征求解是解答的关键,着重考查了空间想象能,以及推理与运算能力,属于中档试题.22.鲁班锁是中国传统的智力玩具,起源于古代汉族建筑中首创的榫卯结构,这种三维的拼插器具内部的凹凸部分(即榫卯结构)啮合,十分巧妙,外观看是严丝合缝的十字立方体,其上下、左右、 前后完全对称.从外表上看,六根等长的正四棱柱体分成三组,经90°榫卯起来,如图3,若正四棱柱体的高为6,底面正方形的边长为1,现将该鲁班锁放进一个球形容器内,则该球形容器的表面积的最小值为__________.(容器壁的厚度忽略不计)答案及解析:41π表面积最小的球形容器可以看成长、宽、高分别为1、2、6的长方体的外接球。