2019-2020学年高二数学第一章 空间几何体单元测试(B卷基础篇解析版)
第一章空间几何体单元测试(B卷提升篇)
(浙江专用)
参考答案与试题解析
第Ⅰ卷(选择题)
一.选择题(共10小题,满分50分,每小题5分)
1.(山东省日照市一模)三棱柱的侧棱与底面垂直,且底面是边长为2的等边三角形,其正(主)视图(如图所示)的面积为8,则侧(左)视图的面积为()
A.8
B.4
C.43
D.3
【答案】C
【解析】由图可知该几何体是直三棱柱,直三棱柱的棱长为4,底面等边三角形的高为3,所以其左视图的
面积为43.故选C.
2.(浙北四校2019届高三12月模拟)某几何体的三视图如图所示(单位:cm),则该几何体的体积(单位:cm3)是( )
A.8 B.C.16 D.16
【答案】B
【解析】由三视图的图形可知,几何体是等边圆柱斜切一半,
所求几何体的体积为:=8π.
故选B.
3.(2019年高考浙江卷)祖暅是我国南北朝时代的伟大科学家,他提出的“幂势既同,则积不容异”称为祖暅原理,利用该原理可以得到柱体的体积公式V柱体=Sh,其中S是柱体的底面积,h是柱体的高.若某柱体的三视图如图所示(单位:cm),则该柱体的体积(单位:cm3)是
A.158 B.162
C.182 D.324
【答案】B
【解析】由三视图得该棱柱的高为6,底面可以看作是由两个直角梯形组合而成的,其中一个上底为4,下
底为6,高为3,另一个的上底为2,下底为6,高为3,则该棱柱的体积为
2646
336162 22
++
??
?+??=
?
??
.
故选B.
4. (2018年浙江卷)某几何体的三视图如图所示(单位:cm),则该几何体的体积(单位:cm3)是()
A. 2
B. 4
C. 6
D. 8
【答案】C
【解析】根据三视图可得几何体为一个直四棱柱,高为2,底面为直角梯形,上下底分别为1,2,梯形的高为2,因此几何体的体积为选C.
5.(2018年理新课标I卷)某圆柱的高为2,底面周长为16,其三视图如右图.圆柱表面上的点在正视图上的对应点为,圆柱表面上的点在左视图上的对应点为,则在此圆柱侧面上,从到的路径中,最短路径的长度为()
A. B.
C. D. 2
【答案】B
【解析】根据圆柱的三视图以及其本身的特征,可以确定点M和点N分别在以圆柱的高为长方形的宽,圆柱底面圆周长的四分之一为长的长方形的对角线的端点处,所以所求的最短路径的长度为,故选B.
6.(2019年高考全国Ⅲ卷理)如图,点N为正方形ABCD的中心,△ECD为正三角形,平面ECD⊥平面ABCD,M是线段ED的中点,则( )
A .BM =EN ,且直线BM ,EN 是相交直线
B .BM ≠EN ,且直线BM ,EN 是相交直线
C .BM =EN ,且直线BM ,EN 是异面直线
D .BM ≠EN ,且直线BM ,EN 是异面直线 【答案】B
【解析】如图所示,作EO CD ⊥于O ,连接ON ,BD ,易得直线BM ,EN 是三角形EBD 的中线,是相交直线.
过M 作MF OD ⊥于F ,连接BF ,
平面CDE ⊥平面ABCD ,,EO CD EO ⊥?平面CDE ,EO ∴⊥平面ABCD ,MF ⊥平面ABCD ,
MFB ∴△与EON △均为直角三角形.设正方形边长为2,易知3,12EO ON EN ===,,35
,,72
MF BF BM =
=∴=,BM EN ∴≠,故选B .
7.(2018届广东省茂名市高三五大联盟学校9月联考)在长方体
中,,,
,点在平面
内运动,则线段
的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】由题意问题转化为求点到平面
的距离,由于
,所以
边上的高
,故三角形
的面积为
,又三棱锥的体积
,所以,应选答案C .
8.(2018届江西省南昌市二轮测试(八))将半径为,圆心角为的扇形围成一个圆锥,则该圆锥的内切球的体积为( ) A .
B .
C .
D .
【答案】A
【解析】设圆锥的底面半径为r,高为h,则
,
设内切球的半径为R ,则 选A.
9.(2018届贵州省黔东南州高三上第一次联考)在ABC ?中, 0
2, 1.5,120AB BC ABC ==∠=(如下图),若将ABC ?绕直线BC 旋转一周,则形成的旋转体的体积是( )
A.
92π B. 72π C. 52π D. 32
π
【答案】D
【解析】依题意可知,旋转体是一个大圆锥去掉一个小圆锥,所以3,1OA OB ==,所以旋转体的体积:
()2
1333
2
OC OB ππ??-=
.
故选:D .
10.(2018年理科新课标I 卷)已知正方体的棱长为1,每条棱所在直线与平面所成的角都相等,则截此正方体所得截面面积的最大值为( ) A .
B .
C .
D .
【答案】A
【解析】根据相互平行的直线与平面所成的角是相等的, 所以在正方体中,
平面与线
所成的角是相等的,
所以平面与正方体的每条棱所在的直线所成角都是相等的, 同理平面
也满足与正方体的每条棱所在的直线所成角都是相等,
要求截面面积最大,则截面的位置为夹在两个面
与
中间的,
且过棱的中点的正六边形,且边长为,
所以其面积为,故选A.
第Ⅱ卷(非选择题)
二.填空题(共7小题,单空每小题4分,两空每小题6分,共36分)
11.(重庆市綦江区2017-2018学年高二上期末)直三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,若1,90AA AC AB BAC ==?=∠,则异面直线1BA 与1AC 所成的角等于 . 【答案】
3
π
【解析】延长CA到D,使得AD=AC,则为平行四边形,就是异面直线与所成的角,又,则三角形为等边三角形,∴
12.(浙江省三校2019年5月份第二次联考)若某几何体的三视图(单位:)如图所示,则该几何体最长的棱长是__________,体积等于__________.
【答案】20
【解析】由三视图可得该几何体是截长方体得到的四棱锥,
其中,最长的棱长是,
体积.
13.(浙江省2019届高三高考全真模拟(二))某几何体的三视图(单位:cm)如图所示,则该几何体的最长的棱长为________,体积为________.
【答案】7()cm
2
2
3()cm 【解析】由通过三视图可以知道该几何是有一条侧棱垂直于底面的四棱锥,底面是直角梯形,如图所示:四棱锥A BCDE -,2,22,AC DC BE AC =
==⊥底面BCDE ,
在直角梯形BCDE 中,可求出2BC =Rt ABC ?中,
2222(2)(2)2AB AC BC =+=+=,同理可求出:22(2)26AD =+=22222222(2)217AE AC CE AC CD DE =+=++=++=,
设四棱锥的底面BCDE 的面积为S ,所以13
111122
S =?+
??=,因此四棱锥的体积113223322V S AC =??=?=
7()cm ,体积为2
2
3()cm .
14.(浙江省温州市2019届高三2月高考适应性测试)某几何体的三视图如图所示(单位:cm ),则该几何体的体积(单位:cm3)等于_____,表面积(单位:cm2) 等于____.
【答案】3
【解析】根据几何体的三视图,得该几何体为以等腰梯形ABCD与等腰梯形为底面,高为1的直四棱柱,如图:
由柱体体积公式得:V.
又等腰梯形ABCD与等腰梯形全等,面积和为6,
矩形DC的面积为21=2,矩形的面积为41=4,矩形与矩形DA的面积相等,又由正视图可得BC=,所以矩形与矩形DA的面积和为2=2,所以表面积为
6+2+4+2=12+2,
故答案为3,.
15.(浙江省台州市2019届高三上期末)已知某多面体的三视图如图所示,则该几何体的所有棱长和为
_______,其体积为____.
【答案】
【解析】三视图对应的几何体如图所示:
该几何体是正方体中挖掉如图所示的棱台,
各棱长之和为,
其体积为,
故填,.
16.(浙北四校2019届高三12月模拟)如图,已知分别是正方形的边的中点,现将正方形沿折成的二面角,则异面直线与所成角的余弦值是_______.
【答案】
【解析】如图所示:
连接BD,∵AE∥DF
∴∠DFB即为异面直线FB与AE所成角
设正方形ABCD的边长为2,则在△BDF中,
DF=1,BF=,BD==
∴cos∠DFB=
故答案为:
17.(浙江省嘉兴市2019 届高三上期末)已知长方体的底面为正方形,,,且,侧棱上一点满足,设异面直线与,与,与的所成角分别为,,,它们从小到大的顺序是.
【答案】
【解析】
根据题意将异面直线平移到同一平面中,如上图,显然,,,因为,异面直线与的夹角即角,根据三角形中的余弦定理得到,故,同理在三角形中利用余弦定理得到:
,故,
连接AC,则AC垂直于BD,CE垂直于BD,AC交CE于C点,故可得到BD垂直于面ACE,进而得到BD垂直于AE,而BD平行于.从而得到,故答案为.
三.解答题(共5小题,满分64分,18--20每小题12分,21,22每小题14分)
18.(改编自浙江省2019届高考模拟卷(二)】已知一个三棱锥的三视图如图所示,其中俯视图是等腰直角三角形,侧视图为直角三角形,求该三棱锥的体积及其外接球的表面积.
【答案】12π
【解析】由题意得三视图对应的几何体为如图所示的三棱锥,其中底面三角形为等腰直角三角
形,;底面,且.
所以该三棱锥的体积为
.
由题意得三角形外接圆半径.设三棱锥外接圆圆心为O ,则点O 在过AB 的中点且与底面垂
直的直线上,设球心O 到平面
的距离为,球半径为,则有
,解得,所以,所以外接球的表面积为
.
故答案为.
19.(2018届云南省昆明一中高三第一次摸底)体积为183的正三棱锥A BCD -的每个顶点都在半径为R 的球O 的球面上,球心O 在此三棱锥内部,且:2:3R BC =,点E 为线段BD 的中点,过点E 作球O 的截面,求所得截面圆面积的最小值. 【答案】9π
【解析】设3BC k =,则()20R k k =>,
体积为183的正三棱锥A BCD -的每个顶点都在半径为R
的球O 的球面上, 21391833k h ∴???=,得224h k
=,由()(
)
2
22
3R h R k
=-+,得2k =或324
k =(舍去),4R ∴=,由题意知点E 为线段BD 的中点,从而在ODB ?中, 4,6OD OB DB ===,解得
1697OE =-=, ∴当截面垂直于OE 时,截面圆的半径为1673-=,故截面圆面积最小值为9π.
20.(改编自2018届河南省漯河市高级中学高三上第二次模拟)四面体
的四个顶点都在球的表面上,
,,,平面,求球的表面积.
【答案】
【解析】如图,
∵BC=CD=1,∠BCD=60°∴底面△BCD 为等边三角形,取CD 中点为E ,连接BE ,∴△BCD 的外心G 在BE 上,设为G ,取BC 中点F ,连接GF ,在Rt △BCE 中,由
,
,得
,又
在Rt △BFG 中,得BG=,过G 作AB 的平行线与AB 的中垂线HO 交于O ,则O 为四面体ABCD
的外接球的球心,即R=OB ,
∵AB ⊥平面BCD ,∴OG ⊥BG ,在Rt △BGO 中,求得OB=,
∴球O 的表面积为4π .
21.已知球的半径为R ,在球内作一个内接圆柱,这个圆柱的底面半径与高为何值时,它的侧面积最大?侧面积的最大值是多少? 【答案】半径为
2
R ,高为2R 时,其侧面积的值最大,最大值为22R π. 【解析】如图为其轴截面,令圆柱的高为h ,底面半径为r ,侧面积为S ,
则222
()2
h r R +=,即222h R r -=因为2224S rh R r ππ-==224
4R r r -,
由二次函数的性质知,r=
2
2
R时,取得最大值2
2R
π,
所以当内接圆柱底面半径为
2
2
R,高为2R时,其侧面积的值最大,最大值为2
2R
π.
22.(改编自浙江省名校新高考研究联盟(Z20)2019届高三第一次联考)已知三棱锥的所有棱长为
是底面内部一个动点包括边界,且到三个侧面,,的距离,,成单调递增的等差数列,记与,,所成的角分别为,,,试确定,的关系.
【答案】
【解析】依题意知正四面体的顶点在底面的射影是正三角形的中心,
则,,其中,表示直线、的夹角,
,,其中,表示直线、的夹角,
,,其中,表示直线的夹角,
由于是公共的,因此题意即比较与,,夹角的大小,
设到,,的距离为,,则,其中是正四面体相邻两个面所成角,
所以,,成单调递增的等差数列,然后在中解决问题
由于,结合角平分线性质可知在如图阴影区域不包括边界
从图中可以看出,、所成角小于所成角,所以.