2013高考数学一轮复习立体几何空间关系证明运用(答案版)
2013年文科全国各省市高考真题——几何证明选讲(解答题带答案)
2013年全国各省市文科数学—几何证明选讲1、2013广东文T15．（几何证明选讲选做题） 如图3，在矩形ABCD中，AB =3BC =，BE AC ⊥，垂足为E ，则ED = ．2、2013陕西文B . (几何证明选做题) 如图, AB 与CD 相交于点E , 过E 作BC 的平行线与AD 的延长线相交于点P . 已知A C ∠=∠, PD = 2DA = 2, 则PE = .3、2013辽宁文22．（本小题满分10分）选修4-1：几何证明选讲如图，.AB O CD O E AD CD D 为直径，直线与相切于垂直于于，BC 垂直于 ,.CD C EF F AE BE 于，垂直于，连接证明：（I ）;FEB CEB ∠=∠ （II ）2.EF AD BC =图 3P4、2013新课标1文T22.（本小题满分10分）选修4—1：几何证明选讲如图，直线AB为圆的切线，切点为B，点C在圆上，∠的角平分线BE交圆于点E，DB垂直BE交圆于点ABCD。
=；（Ⅰ）证明：DB DC∆外接圆的半径。
（Ⅱ）设圆的半径为1，BC=，延长CE交AB于点F，求BCF5、2013新课标Ⅱ文（22）（本小题满分10分）选修4-1几何证明选讲∆外接圆的切线，AB的延长线交直线CD于点如图，CD为ABCD，E、F分别为弦AB与弦AC上的点，且⋅=⋅，B、E、F、C四点共圆。
BC AE DC AF∆外接圆的直径；（Ⅰ）证明：CA是ABC==，求过B、E、F、C四点的圆的面积（Ⅱ）若DB BE EA∆外接圆面积的比值。
与ABC参考答案：1、【解析】本题对数值要敏感，由AB =3BC =，可知60BAC ∠=从而30AE CAD =∠= ，DE =2、【解析】..//BAD PED BAD BCD PED BCD PE BC ∠=∠⇒∠=∠∠=∠∴且在圆中.6.623∽2==⋅=⋅=⇒=⇒∆∆⇒PE PD PA PE PEPDPA PE APE EPD 所以 3、解析（I ）由直线CD 与圆O 相切，得∠CEB=∠EAB 由AB 为圆O 的直径，得AE ⊥EB,从而∠EAB+∠EBF=,又EF ⊥AB ，得∠FEB+∠EBF=,从而∠EAB=∠FEB ，故∠FEB=∠CEB （II ）由BC ⊥CE,EF ⊥AB, ∠FEB=∠CEB,BE 是公共边，得Rt ⊿BCE ≅ Rt ⊿AFE,得AD=AF,又在Rt ⊿AEB 中，EF ⊥AB,故,所以4、。
【三维设计】2013届高考数学一轮复习大题规范解答全得分系列(七)空间向量在立体几何中的应用答题模板
【三维设计】 2013 届高考数学一轮复习大题规范解答全得分系列（七）空间向量在立体几何中的应用答题模板新人教版利用空间向量证明空间中的线面关系，计算空间的各样角是高考对峙体几何的惯例考法，它以代数运算取代复杂的想象，给解决立体几何带来了鲜活的方法．此类问题多以解答题为主，难度中档偏上，主要考察空间坐标系的成立及空间向量坐标的运算能力及应用能力，运算能力要求较高．“大题规范解答——得全分”系列之( 七 )空间向量在立体几何中的应用答题模板[典例](2012安徽高考·满分 12 分 ) 平面图形ABB1A1C1C如图①所示，此中BBCC 是矩形， BC＝2， BB＝4，AB＝ AC＝2，AB＝AC1111111＝5，现将该平面图形分别沿BC和B1C1折叠，使△ABC与△A1B1C1所在平面都与平面 BB1C1C垂直，再分别连结 A1A， A1B，A1C，获得如图②所示的空间图形．对此空间图形解答以下问题．(1)证明： AA1⊥ BC；(2)求 AA1的长；(3)求二面角 A- BC- A1的余弦值．[ 教你迅速规范审题]1．审条件，挖解题信息察看四边形 BB1C1C是矩形，平面 ABC⊥平面 BB1C1C， 1 11―→取 BC， BC的中点 D，D 条件平面 1 1 1⊥平面――――――――――→1 1连结 DDAB C BBCC1DD1， B1D1， A1D1两两垂直2．审结论，明解题方向察看结论―→(1) 证明：AA1⊥BC，(2)求 AA1的长，需成立空间直角坐标系(3) 求二面角A－BC－A1的余弦值――――――――――→转变为向量运算解决正确写出有关点的坐标3．建联系，找解题打破口D1D， D1B1， D1A1两两垂直，, BC＝2， BB1＝4，AB＝ AC＝2 ，A1B1＝A1C1＝511111成立空间正确写出有关点及以DD， DB ，DA 所在――――――――――→――――――――→直线分别为 z轴， x轴， y轴直角坐标系有关向量的坐标(1)证明 A1A·BC＝0，(2)计算 AA1＝|AA1|，(3)求平面法向量的夹角得相应―→ 结论[ 教你正确规范解题](1)证明：取 BC， B1C1的中点分别为 D和 D1，连结 A1D1， DD1， AD.由 BB1C1C为矩形知， DD1⊥ B1C1.由于平面 BB1C1C⊥平面 A1B1C1，所以 DD1⊥平面 A1B1C1分)又由 A1B1＝A1C1知， A1D1⊥ B1C1分)故以D1为坐标原点，可成立如下图的空间直角坐标系D1－xyz分 )由题设，可得 A1D1＝2， AD＝1.由以上可知⊥平面 1 1， 11⊥平面 1 1 ，AD BBCC AD BBCC于是 AD∥ A1D1分 )所以(0 ，－ 1,4)， (1,0,4)，1(0,2,0)， ( － 1,0,4)， (0,0,4)，A B A C D故 AA ＝(0,3，－ 4) ，BC＝( － 2,0,0)，AA ·BC＝0，分 ) 11所以AA1⊥BC1分 )，即 AA⊥ BC(2)由于 AA1＝(0,3，－4)，所以 | AA1| ＝ 5，即AA＝分 )1(3)设平面 A1BC的法向量为 n1＝( x1， y1， z1)，又由于 A1C ＝(－1，－2,4)， A1B ＝(1，－2,4)，分 ) A1C ·n1＝0，分 )所以A1B ·n1＝0，x 1＋2y1－ 4z＝ 0，x ＝0，11即1－2y 1＋4 1＝0?1＝2 1.x z y z令 z1＝1，则 n1＝(0,2,1)．又由于平面 ABC⊥ z 轴，所以取平面ABC的法向量为 n2＝(0,0,1)，则 cos 〈1，2〉＝n · n2＝1＝5，分)n n1| n1|·|n2|555所以二面角A－BC－ A1的余弦值为－分)5[ 常有失分探因]坐标系成立不妥，不可以正确地推证AD∥ A1D1，致使点 A的坐标求错.不注意条件“ z轴⊥平面 ABC”的应用，增大运算量.5求出 cos 〈n1，n2〉＝5后，不判断二面角大小直接得出结论进而失误.—————————————[ 教你一个全能模板] ———————————————第一步理清题意利用条件剖析问题，成立适合的空间直角坐标系.―→第二步确定有关点的坐标联合建系过程与图形，正确地写出有关点的坐标.―→第三步确定平面利用点的坐标求出有关直线的方向向量和平面的法向量，若已知某直的法向量线垂直某平面，可直接取直线的一个方向向量为该平面的法向量.―→第四步转变为向量将空间地点关系转变为向量关系，空间角转变为向量的夹角问题去运算论证，求解 .―→第五步问题复原联合条件与图形，作出结论( 注意角的范围 ).―→回首检查建系过程、坐标能否有错及能否忽略了所求角的范第六步反省回首围而写错结论.。
2013北京高考数学·立体几何知识点及典型例题
立体几何知识点及典型例题一、平面的基本性质两点一线、三点共面、两面交于一线。
练习1、已知直线，且直线与都相交，求证：直线共面。
二、空间线面的位置关系共面 平行—没有公共点(1)直线与直线 相交—有且只有一个公共点异面(既不平行，又不相交)直线在平面内—有无数个公共点 (2)直线和平面 直线不在平面内 平行—没有公共点 (直线在平面外) 相交—有且只有一公共点 (3)平面与平面 相交—有一条公共直线(无数个公共点)平行—没有公共点三、异面直线的判定证明两条直线是异面直线通常采用反证法.有时也可用定理“平面内一点与平面外一点的连线，与平面内不经过该点的直线是异面直线”.练习2、求证：两条异面直线不能同时和一个平面垂直练习3、四面体中，各个侧面都是边长为的正三角形，分别是和的中点，则异面直线与所成的角是多少？四、空间中的平行问题（1）直线与平面平行的判定及其性质①线面平行的判定定理：平面外一条直线与此平面内一条直线平行,则该直线与此平面平行。
（线线平行→线面平行）②线面平行的性质定理：如果一条直线和一个平面平行，经过这条直线的平面和这个平面相交，那么这条直线和交线平行。
（线面平行→线线平行）（2）平面与平面平行的判定及其性质两个平面平行的判定定理：//b c a ,b c ,,a b c S A B C a ,E F S C A B E F S AC①如果一个平面内的两条相交直线都平行于另一个平面，那么这两个平面平行（线面平行→面面平行）②如果在两个平面内，各有两组相交直线对应平行，那么这两个平面平行。
（线线平行→面面平行）③垂直于同一条直线的两个平面平行 两个平面平行的性质定理：①如果两个平面平行，那么某一个平面内的直线与另一个平面平行。
（面面平行→线面平行）②如果两个平行平面都和第三个平面相交，那么它们的交线平行。
（面面平行→线线平行）练习4、如图：是平行四边形平面外一点，分别是上的点，且=，求证：平面练习5、两个全等的正方形ABCD 和ABEF 所在平面相交于AB ，M ∈AC ，N ∈FB ，且AM=FN ，求证 MN ∥平面BCE五、空间中的垂直问题（1）线线、面面、线面垂直的定义①两条异面直线的垂直：如果两条异面直线所成的角是直角，就说这两条异面直线互相垂直。
2013年高考数学试题（8）立体几何
1.（安徽理科第6题、文科第8题）（A ） 48 (B)32+817 (C) 48+8 (C) 48+817 (D) 80解析：由三视图可知几何体是底面是等腰梯形的直棱柱.底面等腰梯形的上底为2，下底为4，高为4，两底面积和为()12244242´+´=，四个侧面的面积为()44221724817++=+，所以几何体的表面积为48817+故选C. 2.（安徽理科第17题，文科第19题，本小题满分13分）分） 如图，A B E D F C 为多面体，平面ABED 与平面A C F D 垂直，点O 在线段A D 上，1O A =，OD =，ODE ODF OAC OAB D D D D ,,,都是正三角形。
都是正三角形。
(Ⅰ)证明直线BC EF ∥；(Ⅱ)求棱锥F OBED -的体积. （1）证明：分别去OA ，OD 的中点M ，N ，连接CM ，ＢＭ，ＢＭＥＮ，ＦＮ，设ＥＢ和ＤＡ相交于Ｇ，由于ＯＡ＝１，ＥＮ，ＦＮ，设ＥＢ和ＤＡ相交于Ｇ，由于ＯＡ＝１，OD=2，则EN BM //，且EN BM 21=，则M 为GN 的中点，所以GA=1 同理可得：G 为FC 和DA 的交点。
则有C 为FG 的中点，B 为EG 的中点。
所以的中点。
所以BC 是EFG D 的中位线。
故BC EF ∥。
（2）四边形OBED 是梯形，其中OB=1，DE=2，底边上的高为323260sin =×=°OE2333)21(2131331=××+×=×=\-O B E D O B E DF S V3.（北京理科第7题）某四面体的三视图如图所示，该四面体四个面的面积中，最大的是某四面体的三视图如图所示，该四面体四个面的面积中，最大的是某四面体的三视图如图所示，该四面体四个面的面积中，最大的是(A) 8 (B) 62 (C)10 (D) 82解：根据三视图可知，该四面体满足：^SA 平面ABC ，ABC D 中 °=Ð90ABC ，3,4===BC AB SA ，四个三角形都是直角三角形，四个三角形都是直角三角形 6,26,8,10,5,24======D D D D ABC SBC SAB SAC S S S S AC SB4.（北京理科第16题）如图，在四棱锥P ABCD -中，P A ^平面ABCD ，底面ABCD 是菱形，2,60A B B A D =Ð=.(Ⅰ)求证：BD ^平面;P A C（Ⅱ）若,P A A B =求P B 与A C 所成角的余弦值；所成角的余弦值； （Ⅲ）当平面P B C 与平面P D C 垂直时，求P A 的长的长. .解：（1）因为ABCD 是菱形，则对角线互相垂直，BD AC ^\，又^PA 平面ABC所以BD ^平面PAC ，（2）设O BD AC = ，3,1,2,60=====°=ÐCO AO BO AB PA BAD以以O 为坐标原点以OC OB ,所在的直线分别为y x ,轴建立空间直角坐标系xyz O -则)0,3,0(),0,1,1(,0,3,0(),2,3,0(C B A P ）--，)2,3,1(-=\PB ，)0,32,0(=AC 设AC PB ,的夹角为q ，则4632226||||cos=´=×=AC PB AC PB q（3）由（）由（22）知),0,3,1(-=BC 设)0)(,3,0(>t t P 设平面PBC 的法向量为),,(z y x m =，则0,0=×=×m BP m BC所以ïîïíì=+--=+-0303tz y x y x ，令3=y ，则t z x 6,3==，)6,3,3(t m =\同理，平面PDC 的法向量为)6,3,3(tn -=，因为平面PBC ^平面PDC 所以0=×n m ，即03662=+-t，解得6=t ，6=\PA5.（北京文科第5题）某四棱锥的三视图如图所示，该四棱锥的表面积是锥的表面积是(A)32 (B)16+162 (C)48 (D)16322+6.（北京文科17）如图，在四面体PABC 中，,,P C A B P A B C ^^点,,,D E F G 分别是棱,,,A PA CB C P B的中点。
高三数学第一轮复习课时作业(42)立体几何中的向量方法(一)——位置关系的证明
课时作业(四十二) 第42讲 立体几何中的向量方法(一)——位置关系的证明时间：45分钟 分值：100分基础热身1．直线l 1，l 2相互平行，则下列向量可能是这两条直线的方向向量的是( ) A ．s 1＝(0,1,2)，s 2＝(2,1,0) B ．s 1＝(0,1,1)，s 2＝(1,1,0) C ．s 1＝(1,1,2)，s 2＝(2,2,4)D ．s 1＝(1,1,1)，s 2＝(－1,2，－1)2．直线l 1，l 2相互垂直，则下列向量可能是这两条直线的方向向量的是( ) A ．s 1＝(1,1,2)，s 2＝(2，－1,0) B ．s 1＝(0,1，－1)，s 2＝(2,0,0) C ．s 1＝(1,1,1)，s 2＝(2,2，－2)D ．s 1＝(1，－1,1)，s 2＝(－2,2，－2)3．若直线l ∥平面α，直线l 的方向向量为s ，平面α的法向量为n ，则下列结论正确的是( ) A ．s ＝(－1,0,2)，n ＝(1,0，－1) B ．s ＝(－1,0,1)，n ＝(1,2，－1) C ．s ＝(－1,1,1)，n ＝(1,2，－1) D ．s ＝(－1,1,1)，n ＝(－2,2,2)4．若直线l ⊥平面α，直线l 的方向向量为s ，平面α的法向量为n ，则下列结论正确的是( ) A ．s ＝(1,0,1)，n ＝(1,0，－1) B ．s ＝(1,1,1)，n ＝(1,1，－2)C ．s ＝(2,1,1)，n ＝(－4，－2，－2)D ．s ＝(1,3,1)，n ＝(2,0，－1) 能力提升5．若平面α，β平行，则下面可以是这两个平面的法向量的是( ) A ．n 1＝(1,2,3)，n 2＝(－3,2,1) B ．n 1＝(1,2,2)，n 2＝(－2,2,1) C ．n 1＝(1,1,1)，n 2＝(－2,2,1)D ．n 1＝(1,1,1)，n 2＝(－2，－2，－2)6．若平面α，β垂直，则下面可以是这两个平面的法向量的是( ) A ．n 1＝(1,2,1)，n 2＝(－3,1,1) B ．n 1＝(1,1,2)，n 2＝(－2,1,1) C ．n 1＝(1,1,1)，n 2＝(－1,2,1)D ．n 1＝(1,2,1)，n 2＝(0，－2，－2)7．直线l 的方向向量为s ＝(－1,1,1)，平面π的法向量为n ＝(2，x 2＋x ，－x )，若直线l ∥平面π，则x 的值为( )A ．－2B ．－ 2 C. 2 D ．± 28．2011²枣庄模拟 已知A (1,0,0)，B (0,1,0)，C (0,0,1)，则平面ABC 的单位法向量是( )A ．s ＝±(1,1,1) B．s ＝±⎝⎛⎭⎪⎫22，22，22C ．s ＝±⎝ ⎛⎭⎪⎫33，33，33D ．s ＝±⎝ ⎛⎭⎪⎫33，－33，33 9．2011²宁波调研 已知非零向量a ，b 及平面α，若向量a 是平面α的法向量，则a ²b ＝0是向量b所在直线平行于平面α或在平面α内的( )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10．平面α的一个法向量n＝(0,1，－1)，如果直线l⊥平面α，则直线l的单位方向向量是s＝________.11．空间中两个有一条公共边AD的正方形ABCD与ADEF，设M，N分别是BD，AE的中点，给出如下命题：①AD⊥MN；②MN∥平面CDE；③MN∥CE；④MN，CE异面．则所有正确命题的序号为________．图 112．如图K42－1，设M、N是直角梯形ABCD两腰的中点，DE⊥AB于E.现将△ADE沿DE折起，使二面角A －DE－B为45°，此时点A在平面BCDE内的射影恰为点B，则M、N的连线与平面ABE的位置关系为________．13．已知＝(1,5，－2)，＝(3,1，z)，若⊥，＝(x－1，y，－3)，且BP⊥平面ABC，则实数x，y，z分别为________．14．(10分)如图K42－2，在四棱锥P－ABCD中，底面ABCD是正方形，侧棱PD⊥底面ABCD，PD＝DC，E是PC的中点，作EF⊥BP交BP于点F.(1)证明：PA∥平面EDB；(2)证明：PB⊥平面EFD.15．(13分)已知三棱柱ABC－A1B1C1的侧棱垂直于底面，∠BAC＝90°，AB＝AA1＝2，AC＝1，M，N分别是A1B1，BC的中点．(1)求证：AB⊥AC1；(2)求证：MN∥平面ACC1A1.难点突破16．(12分)如图K42－4，平面PAC⊥平面ABC，△ABC是以AC为斜边的等腰直角三角形，E，F，O分别为PA，PB，AC的中点，AC＝16，PA＝PC＝10.(1)设G是OC的中点，证明：FG∥平面BOE；(2)是否在△ABO内存在一点M，使FM⊥平面BOE，若存在，求出M的坐标，若不存在，说明理由．课时作业(四十二)【基础热身】1．C 解析 两直线平行则其方向向量平行，根据两向量平行的条件检验知正确选项为C. 2．B 解析 两直线垂直，其方向向量垂直，只有选项B 中的两个向量垂直．3．C 解析 直线与平面平行，直线的方向向量和平面的法向量垂直，检验知正确选项为C. 4．C 解析 线面垂直时，直线的方向向量平行于平面的法向量，只有选项C 中的两向量平行． 【能力提升】5．D 解析 两个平面平行时其法向量也平行，检验知正确选项为D.6．A 解析 两个平面垂直时其法向量垂直，只有选项A 中的两个向量垂直．7．D 解析 线面平行时，直线的方向向量垂直于平面的法向量，故x 2－2＝0，解得x ＝± 2.8．C 解析 先求出平面ABC 的一个法向量，再把其单位化．不难求出其一个法向量是n ＝(1,1,1)，单位化得s ＝±⎝⎛⎭⎪⎫33，33，33.9．C 解析 根据向量与平面平行、以及平面的法向量与直线的方向向量之间的关系进行判断．a ²b ＝0说明向量b 垂直于平面α的法向量，故向量b 与平面α共面，此时向量b 所在的直线平行于平面α或在平面α之内；反之a ²b ＝0.10．±⎝ ⎛⎭⎪⎫0，22，－22 解析 直线l 的方向向量平行于平面α的法向量，故直线l 的单位方向向量是s ＝±⎝⎛⎭⎪⎫0，22，－22. 11．①②③ 解析 如图，设＝a ，＝b ，＝c ，则|a |＝|c |且a ²b ＝c ²b ＝0.＝－＝12(b ＋c )－12(a ＋b )＝12(c －a )，²＝12(c －a )²b ＝12(c ²b －a ²b )＝0，故AD ⊥MN ；＝c －a ＝2，故MN ∥CE ，故MN ∥平面，故①②③正确；④一定不正确．12．平行 解析 由AE ⊥DE ，BE ⊥DE B 的平面角，即∠AEB ＝45°，又AB ⊥平面BCDE ，所以AB ＝BE .以B y 轴、z 轴建立空间直角坐标系，设AB ＝BE ＝a ，BC ＝b ，则A (0,0，a )，E (0，a,0)，M ⎝⎛⎭⎫b 2，a 2，a 2，N ⎝⎛⎭⎫b2，0，0，∴＝⎝⎛⎭0，－a 2，－a2，＝(0，a,0)，＝(0,0，a )，由此，得＝－12－12MN ∥平面ABE .13.407，－157，4 解析 由题知：⊥，⊥.所以即⎩⎪⎨⎪⎧1³3＋5³1＋(－2)³z ＝0，x －1＋5y ＋(－2)³(－3)＝0，3(x －1)＋y －3z ＝0.解得x ＝407，y ＝－157，z ＝4.14．解答 证明：以D 为坐标原点，射线，z 轴的正方向建立空间直角坐标系．设DC ＝a .(1)连接AC ，AC 交BD 于G ，连接EG .依题意得A (a,0,0)，P (0,0，a )，E ⎝⎛⎭⎫0，a 2，a2.因为底面ABCD 是正方形，所以G 是此正方形的中心，故点G 的坐标为⎝⎛⎭⎫a 2，a20，且＝(a,0，－a )，＝⎝⎛⎭⎫a 2，0，－a2.所以＝2，这表明PA ∥EG .而EG ⊂平面EDB 且PA ⊄平面EDB ，所以PA ∥平面EDB .(2)依题意得B (a ，a,0)，＝(a ，a ，－a )．＝⎝⎛⎭⎫0，a 2，a 2，故²＝0＋a 22－a22＝0，所以PB ⊥DE ，由已知EF ⊥PB ，且EF ∩DE ＝E ，所以PB ⊥平面EFD .15．解答 依条件可知AB ，AC ，AA 1两两垂直．如图，以点A 为原点建立空间直角坐标系A －xyz .根据条件容易求出如下各点坐标：A (0,0,0)，B (0,2,0)，C (－1,0,0)，A 1(0,0,2)，B 1(0,2,2)，C 1(－1,0,2)，M (0,1,2)，N ⎝⎛⎭⎫－12，1，0.(1)证明：因为＝(0,2,0)，＝(－1,0,2)，所以²＝0³(－1)＋2³0＋0³2＝0. 所以⊥，即AB ⊥AC 1.(2)证明：因为＝⎝⎛⎭⎫－12，0，－2，＝(0,2,0)是平面ACC 1A 1的一个法向量，且²＝－12³0＋0³2－2³0＝0，所以⊥.又MN ⊄平面ACC 1A 1， 所以MN ∥平面ACC 1A 1. 【难点突破】16．解答 (1)证明：如图，连接OP ，以O 为坐标原点，分别以OB 、OC 、OP 所在直线为x 轴，y 轴，z 轴，建立空间直角坐标系O －xyz ，则O (0,0,0)，A (0，－8,0)，B (8,0,0)，C (0,8,0)，P (0,0,6)，E (0，－4,3)，F (4,0,3)，由题意得，G (0,4,0)，则＝(8,0,0)，＝(0，－4,3)，因此可得平面BOE 的一个法向量为n ＝(0,3,4)，＝(－4,4，－3)，得n ²＝0，又直线FG 不在平面BOE 内，因此有FG ∥平面BOE .(2)设点M的坐标为(x0，y0,0)，则＝(x00BOE，所以有∥n，因此有x0＝4，y0＝－94，即点M的坐标为⎝⎛⎭⎫4，－94，0，在平面xOy中，△AOB的内部区域满足不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x>0，y<0，x－y<8，经检验，点M的坐标满足上述不等式组，所以在△ABO内存在一点M，使FM⊥平面BOE.。
2013--高考数学-分类汇编7：立体几何-带答案
2013年全国各地高考文科数学试题分类汇编7：立体几何一、选择题1 ．（2013年高考重庆卷（文））某几何体的三视图如题(8)所示,则该几何体的表面积为（）A．180B．200C．220D．240【答案】D中的坐标分别是2．（2013年高考课标Ⅱ卷（文））一个四面体的顶点在空间直角坐标系O xyz (1,0,1),(1,1,0),(0,1,1),(0,0,0),画该四面体三视图中的正视图时,以zOx平面为投影面,则得到正视图可以为（）A．B．C．D．【答案】A3 ．（2013年高考课标Ⅰ卷（文））某几何函数的三视图如图所示,则该几何的体积为（ ）A ．168π+B ．88π+C ．1616π+D ．816π+【答案】A4 ．（2013年高考大纲卷（文））已知正四棱锥1111112,ABCD A B C D AA AB CD BDC -=中，则与平面所成角的正弦值等于 （ ）A ．23 B C ．3D ．13【答案】A5 ．（2013年高考四川卷（文））一个几何体的三视图如图所示,则该几何体可以是（ ）A ．棱柱B ．棱台C ．圆柱D ．圆台【答案】D6 ．（2013年高考浙江卷（文））已知某几何体的三视图(单位:cm)如图所示,则该几何体的体积是（ ）A ．108cm 3B ．100 cm 3C ．92cm 3D ．84cm 3【答案】B7 ．（2013年高考北京卷（文））如图,在正方体1111ABCD A B C D -中,P 为对角线1BD 的三等分点,则P 到各顶点的距离的不同取值有（ ）A ．3个B ．4个C ．5个D ．6个第二部分(非选择题 共110分) 【答案】B8 ．（2013年高考广东卷（文））某三棱锥的三视图如图2所示,则该三棱锥的体积是图 2俯视图侧视图正视图 （ ）A ．16 B ．13C ．23D ．1【答案】B9 ．（2013年高考湖南（文））已知正方体的棱长为1,其俯视图是一个面积为1的正方形,侧视图是一个面积的矩形,则该正方体的正视图的面积等于______（ ）A B ．1 C D【答案】D10．（2013年高考浙江卷（文））设m.n 是两条不同的直线,α.β是两个不同的平面,（ ）A ．若m∥α,n∥α,则m∥nB ．若m∥α,m∥β,则α∥βC ．若m∥n,m⊥α,则n⊥αD ．若m∥α,α⊥β,则m⊥β【答案】C11．（2013年高考辽宁卷（文））已知三棱柱111A B C A B C -的6个顶点都在球O 的球面上,若34AB AC ==，,AB AC ⊥,112AA =,则球O 的半径为（ ）A B ．C ．132D ．【答案】C12．（2013年高考广东卷（文））设l 为直线,,αβ是两个不同的平面,下列命题中正确的是（ ）A ．若//l α,//l β,则//αβB ．若l α⊥,l β⊥,则//αβC ．若l α⊥,//l β,则//αβD ．若αβ⊥,//l α,则l β⊥【答案】B13．（2013年高考山东卷（文））一个四棱锥的侧棱长都相等,底面是正方形,其正(主)视图如右图所示该四棱锥侧面积和体积分别是（ ）A ．B ．83C ．81),3D ．8,8【答案】B14．（2013年高考江西卷（文））一几何体的三视图如右所示,则该几何体的体积为（ ）A ．200+9πB ．200+18πC ．140+9πD ．140+18π【答案】A二、填空题15．（2013年高考课标Ⅱ卷（文））已知正四棱锥O-ABCD 的体积为,底面边长为,则以O 为球心,OA 为半径的球的表面积为________.【答案】24π16．（2013年高考湖北卷（文））我国古代数学名著《数书九章》中有“天池盆测雨”题:在下雨时,用一个圆台形的天池盆接雨水. 天池盆盆口直径为二尺八寸,盆底直径为一尺二寸,盆深一尺八寸. 若盆中积水深九寸,则平地降雨量是__________寸.(注:①平地降雨量等于盆中积水体积除以盆口面积;②一尺等于十寸) 【答案】317．（2013年高考课标Ⅰ卷（文））已知H 是球O 的直径AB 上一点,:1:2AHHB =,AB ⊥平面α,H 为垂足,α截球O 所得截面的面积为π,则球O 的表面积为_______.【答案】92π; 18．（2013年高考北京卷（文））某四棱锥的三视图如图所示,该四棱锥的体积为__________.【答案】319．（2013年高考陕西卷（文））某几何体的三视图如图所示, 则其表面积为________.【答案】π320．（2013年高考大纲卷（文））已知圆O 和圆K 是球O 的大圆和小圆,其公共弦长等于球O 的半径,3602OK O K =，且圆与圆所在的平面所成角为，则球O 的表面积等于______. 【答案】16π21．（2013年上海高考数学试题（文科））已知圆柱Ω的母线长为l ,底面半径为r ,O 是上地面圆心,A 、B 是下底面圆周上两个不同的点,BC 是母线,如图.若直线OA 与BC 所成角的大小为π6,则1r=________.22．（2013年高考天津卷（文））已知一个正方体的所有顶点在一个球面上. 若球的体积为92π, 则正方体的棱长为 ______.【答案】23．（2013年高考辽宁卷（文））某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积是____________.【答案】1616π-24．（2013年高考江西卷（文））如图,正方体的底面与正四面体的底面在同一平面α上,且AB//CD,则直线EF与正方体的六个面所在的平面相交的平面个数为_____________.【答案】425．（2013年高考安徽（文））如图,正方体1111ABCD A B C D -的棱长为1,P 为BC 的中点,Q 为线段1CC 上的动点,过点,,A P Q 的平面截该正方体所得的截面记为S ,则下列命题正确的是__________(写出所有正确命题的编号).①当102CQ <<时,S 为四边形;②当12CQ =时,S 为等腰梯形;③当34CQ =时,S 与11C D 的交点R满足113C R =;④当314CQ <<时,S 为六边形;⑤当1CQ =时,S【答案】①②③⑤ 三、解答题26．（2013年高考辽宁卷（文））如图,.AB O PA O C O 是圆的直径，垂直圆所在的平面，是圆上的点(I)求证:BC PAC ⊥平面；(II)设//.Q PA G AOC QG PBC ∆为的中点，为的重心，求证：平面【答案】27．（2013年高考浙江卷（文））如图,在在四棱锥P-ABCD 中,PA⊥面ABCD,AB=BC=2,AD=CD=7,PA=3,∠ABC=120°,G 为线段PC 上的点. (Ⅰ)证明:BD⊥面PAC ;(Ⅱ)若G 是PC 的中点,求DG 与APC 所成的角的正切值; (Ⅲ)若G 满足PC⊥面BGD,求PGGC的值.【答案】解:证明:(Ⅰ)由已知得三角形ABC是等腰三角形,且底角等于30°,且6030AB CB AD CD ABD CBD ABD CBD BAC BD DB =⎫⎪=⇒∆≅∆⇒∠=∠=∠=⎬⎪=⎭且,所以;、BD AC ⊥,又因为PA ABCD BD PA BD PAC BD AC ⊥⇒⊥⎫⇒⊥⎬⊥⎭;(Ⅱ)设AC BD O =,由(1)知DO PAC ⊥,连接GO ,所以DG 与面APC所成的角是DGO ∠,由已知及(1)知:1,2BO AO CO DO =====, [来源:学&科&网Z&X&X&K]12tan 12OD GO PA DGO GO ==⇒∠===,所以DG 与面APC 所成的角的(Ⅲ)由已知得到:PC===,因为PC BGD PC GD ⊥∴⊥,在PDC ∆中,PD CD PC ====,设223107)2PG PG x CG x x x PG x GC GC =∴=-∴-=--∴====28．（2013年高考陕西卷（文））如图, 四棱柱ABCD -A 1B 1C 1D 1的底面ABCD 是正方形, O 为底面中心, A 1O ⊥平面ABCD, 1AB AA ==1A(Ⅰ) 证明: A 1BD // 平面CD 1B 1;(Ⅱ) 求三棱柱ABD -A 1B 1D 1的体积.【答案】解: (Ⅰ) 设111O D B 线段的中点为.11111111//D B BD D C B A ABCD D B BD ∴-的对应棱是和 .的对应线段是棱柱和同理，111111D C B A ABCD O A AO -为平行四边形四边形且且11111111//////OCO A OC O A OC O A OC AO O A AO ⇒=⇒∴ 1111111111//,.//B CD BD A O D B C O O BD O A C O O A 面面且⇒==⇒ .(证毕)(Ⅱ) 的高是三棱柱面ABD D B A O A ABCD O A -∴⊥11111 . 在正方形AB CD 中,AO = 1 . .111=∆O A OA A RT 中，在11)2(2121111111=⋅⋅=⋅=-∆-O A S V ABD D B A ABD ABD D B A 的体积三棱柱. 所以,1111111=--ABD D B A V ABD D B A 的体积三棱柱.29．（2013年高考福建卷（文））如图,在四棱锥P ABCD-中,PD ABCD ⊥面,//AB DC ,AB AD ⊥,5BC =,3DC =,4AD =,60PAD ∠=.(1)当正视图方向与向量AD 的方向相同时,画出四棱锥P ABCD -的正视图.(要求标出尺寸,并画出演算过程);(2)若M 为PA 的中点,求证://DM PBC 面; (3)求三棱锥D PBC -的体积.【答案】解法一:(Ⅰ)在梯形ABCD 中,过点C 作CE AB ⊥,垂足为E ,由已知得,四边形ADCE 为矩形,3AE CD == 在Rt BEC ∆中,由5BC =,4CE =,依勾股定理得: 3BE =,从而6AB =又由PD ⊥平面ABCD 得,PD AD ⊥从而在Rt PDA ∆中,由4AD =,60PAD ∠=︒,得PD = 正视图如右图所示:(Ⅱ)取PB 中点N ,连结MN ,CN在PAB ∆中,M 是PA 中点, [来源:学&科&网Z&X&X&K]∴MN AB ,132MN AB ==,又CD AB ,3CD =∴MN CD ,MN CD =∴四边形MNCD 为平行四边形,∴DM CN 又DM ⊄平面PBC ,CN ⊂平面PBC ∴DM 平面PBC(Ⅲ)13D PBC P DBC DBC V V S PD --∆==⋅又6PBC s ∆=,PD =,所以D PBC V -=解法二:(Ⅰ)同解法一(Ⅱ)取AB 的中点E ,连结ME ,DE 在梯形ABCD 中,BE CD ,且BE CD =∴四边形BCDE 为平行四边形∴DE BC ,又DE ⊄平面PBC ,BC ⊂平面PBC ∴DE 平面PBC ,又在PAB ∆中,ME PBME ⊄平面PBC ,PB ⊂平面PBC ∴ME 平面PBC .又DE ME E =,∴平面DME 平面PBC ,又DM ⊂平面DME ∴DM 平面PBC(Ⅲ)同解法一30．（2013年高考广东卷（文））如图4,在边长为1的等边三角形ABC 中,,D E 分别是,AB AC 边上的点,AD AE =,F 是BC 的中点,AF 与DE 交于点G ,将ABF ∆沿AF 折起,得到如图5所示的三棱锥A BCF -,其中2BC =. (1) 证明:DE //平面BCF ; (2) 证明:CF ⊥平面ABF ; (3) 当23AD =时,求三棱锥F DEG -的体积F DEG V -. 图 4【答案】(1)在等边三角形ABC 中,AD AE =AD AEDB EC ∴=,在折叠后的三棱锥A BCF -中也成立,//DE BC ∴ ,DE ⊄平面BCF ,BC ⊂平面BCF ,//DE ∴平面BCF ;(2)在等边三角形ABC 中,F 是BC 的中点,所以AF BC ⊥①,12BF CF ==.在三棱锥A BCF -中,2BC =,222BC BF CF CF BF ∴=+∴⊥②BF CF F CF ABF ⋂=∴⊥平面;(3)由(1)可知//GE CF ,结合(2)可得GE DFG ⊥平面.111111132323323324F DEG E DFG V V DG FG GF --⎛∴==⋅⋅⋅⋅=⋅⋅⋅⋅⋅= ⎝⎭31．（2013年高考湖南（文））如图2.在直菱柱ABC-A 1B 1C 1中,∠BAC=90°,AB=AC=,AA 1=3,D 是BC 的中点,点E 在菱BB 1上运动. (I) 证明:AD⊥C 1E;(II) 当异面直线AC,C 1E 所成的角为60°时,求三菱子C 1-A 2B 1E 的体积.【答案】解: (Ⅰ) 11C CBB ADE 面为动点，所以需证因为⊥.AD BB ABC AD ABC BB C B A ABC ⊥⇒⊂⊥∴-11111,面且面是直棱柱AD BC BC D ABC RT ⊥∴∆的中点，为是等腰直角且又 ..1111111E C AD C CBB E C C CBB AD B BB BC ⊥⇒⊂⊥⇒=⋂面且面由上两点，且(证毕)(Ⅱ)660,//111111=∆⇒︒=∠∴AE E C A RT E C A A C CA 中，在 .的高是三棱锥是直棱柱中，在1111111111.2C B A E EB C B A ABC EB E B A RT -∴-=∆⇒ ..3232213131111111111111的体积为所以三棱锥E B A C EB S V V C B A C B A E E B A C -⋅=⋅⋅=⋅⋅==∆-- 32．（2013年高考北京卷（文））如图,在四棱锥P ABCD -中,//AB CD ,AB AD ⊥,2CD AB =,平面PAD ⊥底面ABCD ,PA AD ⊥,E 和F 分别是CD 和PC 的中点,求证:(1)PA ⊥底面ABCD ;(2)//BE 平面PAD ;(3)平面BEF ⊥平面PCD【答案】(I)因为平面PAD⊥平面ABCD,且PA 垂直于这个平面的交线AD 所以PA 垂直底面ABCD.(II)因为AB∥CD,CD=2AB,E 为CD 的中点 所以AB∥DE,且AB=DE 所以ABED 为平行四边形,所以BE∥AD ,又因为BE ⊄平面PAD,AD ⊂平面PAD 所以BE∥平面PAD.(III)因为AB⊥AD,而且ABED 为平行四边形 所以BE⊥CD,AD⊥CD,由(I)知PA⊥底面ABCD, 所以PA⊥CD,所以CD⊥平面PAD所以CD⊥PD,因为E 和F 分别是CD 和PC 的中点所以PD∥EF,所以CD⊥EF,所以CD⊥平面BEF,所以平面BE F⊥平面PCD.33．（2013年高考课标Ⅰ卷（文））如图,三棱柱111ABC A B C -中,CA CB =,1AB AA =,160BAA ∠=.(Ⅰ)证明:1AB AC ⊥; (Ⅱ)若2AB CB ==,1AC =,求三棱柱111ABC A B C -的体积.C 1B 1AA 1B C【答案】【答案】(I)取AB 的中点O,连接OC O 、1OA O 、1A B ,因为CA=CB,所以OC AB ⊥,由于AB=AA 1,∠BA A 1=600,故,AA B ∆为等边三角形,所以OA 1⊥AB.因为OC ⨅OA 1=O,所以AB ⊥平面OA 1C.又A 1CC 平面OA 1C,故AB ⊥AC. (II)由题设知12ABC AA B ∆∆与都是边长为的等边三角形，12AA B 都是边长为的等边三角形，所以2211111.OC OA AC AC OA OA OC ==+⊥又，故 111111111,-3-= 3.ABCABCOCAB O OA ABC OA ABC A B C ABC SA B C V SOA =⊥∆=⨯=因为所以平面，为棱柱的高，又的面积，故三棱柱ABC 的体积34．（2013年高考山东卷（文））如图,四棱锥P ABCD-中,,AB AC AB PA ⊥⊥,,2AB CD AB CD =∥,,,,,E FG M N分别为,,,,PB AB BC PD PC 的中点(Ⅰ)求证:CE PAD ∥平面;(Ⅱ)求证:EFG EMN ⊥平面平面【答案】35．（2013年高考四川卷（文））如图,在三棱柱11ABC A B C-中,侧棱1AA ⊥底面ABC ,122AB AC AA ===,120BAC ∠=,1,D D 分别是线段11,BC B C 的中点,P 是线段AD 上异于端点的点.(Ⅰ)在平面ABC 内,试作出过点P 与平面1A BC 平行的直线l ,说明理由,并证明直线l ⊥平面11ADD A ; (Ⅱ)设(Ⅰ)中的直线l 交AC 于点Q ,求三棱锥11A QC D -的体积.(锥体体积公式:13V Sh =,其中S 为底面面积,h 为高)【答案】解:(Ⅰ)如图,在平面ABC 内,过点P 作直线BC l //,因为l 在平面BC A 1外,BC 在平面BC A 1内,由直线与平面平行的判定定理可知,//l 平面1A BC .由已知,AC AB =,D 是BC 中点,所以BC ⊥AD ,则直线AD l ⊥, 又因为1AA ⊥底面ABC ,所以l AA ⊥1,又因为AD ,1AA 在平面11A ADD 内,且AD 与1AA 相交, 所以直线⊥l 平面11A ADD(Ⅱ)过D 作AC DE ⊥于E ,因为1AA ⊥平面ABC ,所以DE AA ⊥1,又因为AC ,1AA 在平面C C AA 11内,且AC 与1AA 相交,所以⊥DE 平面C C AA 11,由2==AC AB ,∠BAC ︒=120,有1=AD ,∠DAC ︒=60, 所以在△ACD 中,2323==AD DE , 又1211111=⋅=∆AA C A S AQC ,所以631233*********=⋅⋅=⋅==--QC A QC A D D QC A S DE V V 因此三棱锥11A QC D -的体积为6336．（2013年高考湖北卷（文））如图,某地质队自水平地面A ,B ,C 三处垂直向地下钻探,自A 点向下钻到A 1处发现矿藏,再继续下钻到A 2处后下面已无矿,从而得到在A 处正下方的矿层厚度为121A A d =.同样可得在B ,C 处正下方的矿层厚度分别为122B B d =,123C C d =,且123d d d <<. 过AB ,AC 的中点M ,N 且与直线2AA 平行的平面截多面体111222ABC A B C -所得的截面DEFG 为该多面体的一个中截面,其面积记为S 中. (Ⅰ)证明:中截面DEFG 是梯形;(Ⅱ)在△ABC 中,记BC a =,BC 边上的高为h ,面积为S . 在估测三角形ABC 区域内正下方的矿藏储量C 11BCB 1(即多面体111222A B C A B C -的体积V )时,可用近似公式V S h =⋅估中来估算. 已知1231()3V d d d S =++,试判断V 估与V 的大小关系,并加以证明.【答案】(Ⅰ)依题意12A A ⊥平面ABC ,12B B ⊥平面ABC ,12C C ⊥平面ABC ,所以A 1A 2∥B 1B 2∥C 1C 2. 又121A A d =,122B B d =,123C C d =,且123d d d << . 因此四边形1221A A B B 、1221A A C C 均是梯形.由2AA ∥平面MEFN ,2AA ⊂平面22AA B B ,且平面22AA BB平面MEFN ME =,可得AA 2∥ME ,即A 1A 2∥DE . 同理可证A 1A 2∥FG ,所以DE ∥FG . 又M 、N 分别为AB 、AC 的中点,则D 、E 、F 、G 分别为11A B 、22A B 、22A C 、11A C 的中点, 即DE 、FG 分别为梯形1221A A B B 、1221A A C C 的中位线.因此 12121211()()22DE A A B B d d =+=+,12121311()()22FG A A C C d d =+=+,而123d d d <<,故DE FG <,所以中截面DEFG 是梯形. (Ⅱ)V V <估. 证明如下: [来源:学.科.网Z.X.X.K] 由12A A ⊥平面ABC ,MN ⊂平面ABC ,可得12A A MN ⊥. 而EM ∥A 1A 2,所以EM MN ⊥,同理可得FN MN ⊥. 由MN 是△ABC 的中位线,可得1122MN BC a ==即为梯形DEFG 的高, 因此13121231()(2)22228DEFG d d d d a aS S d d d ++==+⋅=++中梯形,即123(2)8ahV S h d d d =⋅=++估中. 又12S ah =,所以1231231()()36ahV d d d S d d d =++=++.于是1231232131()(2)[()()]6824ah ah ahV V d d d d d d d d d d -=++-++=-+-估. 第20题图由123d d d <<,得210d d ->,310d d ->,故V V <估.37．（2013年高考课标Ⅱ卷（文））如图,直三棱柱ABC-A 1B 1C 1中,D,E 分别是AB,BB 1的中点.(1) 证明: BC 1//平面A 1CD; (2) 设AA 1= AC=CB=2,AB=2,求三棱锥C 一A 1DE 的体积.【答案】38．（2013年高考大纲卷（文））如图,四棱锥902,P A B C D A B C B A D B C A D P A-∠=∠==∆∆中，，与都是边长为2的等边三角形. (I)证明:;PB CD ⊥ (II)求点.A PCD 到平面的距离【答案】(Ⅰ)证明:取BC 的中点E,连结DE,则ABED 为正方形.过P 作PO⊥平面ABCD,垂足为O. 连结OA,OB,OD,OE.由PAB ∆和PAD ∆都是等边三角形知PA=PB=PD,所以OA=OB=OD,即点O 为正方形ABED 对角线的交点, 故OE BD ⊥,从而PB OE ⊥. 因为O 是BD 的中点,E 是BC 的中点, 所以OE//CD.因此,PB CD ⊥.(Ⅱ)解:取PD 的中点F,连结OF,则OF//PB. 由(Ⅰ)知,PB CD ⊥,故OF CD ⊥.又12OD BD ==OP ==故POD ∆为等腰三角形,因此,OF PD ⊥. 又PD CD D =,所以OF ⊥平面PCD.因为AE//CD,CD ⊂平面PCD,AE ⊄平面PCD,所以AE//平面PCD.因此,O 到平面PCD 的距离OF 就是A 到平面PCD 的距离,而112OF PB ==,所以A 至平面PCD 的距离为1.39．（2013年高考安徽（文））如图,四棱锥P ABCD -的底面ABCD 是边长为2的菱形,60BAD ∠=.已知2,PB PD PA === .(Ⅰ)证明:PC BD ⊥(Ⅱ)若E 为PA 的中点,求三菱锥P BCE -的体积.【答案】解:(1)证明:连接,BD AC 交于O 点PB PD = PO BD ∴⊥又 ABCD 是菱形 BD AC ∴⊥而AC PO O ⋂= BD ∴⊥面PAC ∴BD ⊥PC (2) 由(1)BD ⊥面PAC︒⨯⨯⨯==45sin 3262121PAC PEC S S △△=32236=⨯⨯ 111132322P BEC B PEC PEC V V S BO --∆==⋅⋅=⨯⨯= 40．（2013年上海高考数学试题（文科））如图,正三棱锥O ABC -底面边长为2,高为1,求该三棱锥的体积及表面积.第19题图B【答案】41．（2013年高考天津卷（文））如图, 三棱柱ABC-A1B1C1中, 侧棱A1A⊥底面ABC,且各棱长均相等. D, E, F分别为棱AB, BC, A1C1的中点.(Ⅰ) 证明EF//平面A1CD;(Ⅱ) 证明平面A1CD⊥平面A1ABB1;(Ⅲ) 求直线BC与平面A1CD所成角的正弦值.【答案】42．（2013年高考重庆卷（文））(本小题满分12分,(Ⅰ)小问5分,(Ⅱ)小问7分)如题(19)图,四棱锥P A B C D -中,PA ⊥底面A B C D ,PA =,2BC CD ==,3ACB ACD π∠=∠=. (Ⅰ)求证:BD ⊥平面PAC ;(Ⅱ)若侧棱PC 上的点F 满足7PF FC =,求三棱锥P BDF -的体积.【答案】43．（2013年高考江西卷（文））如图,直四棱柱ABCD – A 1B 1C 1D 1中,AB//CD,AD ⊥AB,AB=2,AD=,AA 1=3,E 为CD 上一点,DE=1,EC=3(1) 证明:BE ⊥平面BB 1C 1C;(2) 求点B1 到平面EA 1C 1 的距离【答案】解.(1)证明:过B 作CD 的垂线交CD 于F,则1,2BF AD EF AB DE FC ===-==在Rt BFE BE Rt BFC BC ∆∆中，，中， 在2229BCE BE BC EC ∆+中，因为＝＝,故BE BC ⊥ 由1111BB ABCD BE BB BE BB C C ⊥⊥⊥平面，得，所以平面(2)111111113A B C E A B C V AA S ∆-∙三棱锥的体积＝11111Rt A D C AC ∆在中，,同理,1EC ，1EA因此11A C E S ∆=.设点B1到平面11EA C 的距离为d,则111B EAC -三棱锥的体积1113A EC V d S ∆∙∙＝,d ==。
2013年全国高考理科数学试题分类汇编7：立体几何Word版含答案
2013年全国高考理科数学试题分类汇编7：立体几何一、选择题1 ．（2013 年高考新课标1（理））如图, 有一个水平放置的透明无盖的正方体容器, 容器高8cm,将一个球放在容器口, 再向容器内注水, 当球面恰好接触水面时测得水深为6cm,如果不计容器的厚度, 则球的体积为（）A．50033cm B．86633cm C．137233cm D．204833cm【答案】 A2 ．（2013 年普通高等学校招生统一考试广东省数学（理）卷（纯WORD版））设m,n 是两条不同的直线, , 是两个不同的平面, 下列命题中正确的是（）A．若, m , n , 则m n B．若// , m , n , 则m // nC．若m n , m , n , 则D．若m , m // n, n // , 则【答案】 D3 ．（2013 年上海市春季高考数学试卷( 含答案) ）若两个球的表面积之比为1: 4, 则这两个球的体积之比为（）A．1: 2 B．1: 4 C．1: 8 D．1:16【答案】 C4 ．（2013 年普通高等学校招生统一考试大纲版数学（理）WORD版含答案（已校对））已知正四棱柱A BCD ABC D 中AA1 2AB , 则CD 与平面BDC1 所成角的正弦值等于（）1 1 1 1A．23B．33C．23D．13【答案】 A5 ．（2013 年高考新课标1（理））某几何体的三视图如图所示, 则该几何体的体积为（）A．16 8 B．8 8 C．16 16 D．8 16【答案】 A6 ．（2013 年高考湖北卷（理））一个几何体的三视图如图所示, 该几何体从上到下由四个简单几何体组成, 其体积分别记为V1 , V2 , V3 , V4 , 上面两个简单几何体均为旋转体, 下面两个简单几何体均为多面体, 则有（）A．V1 V2 V4 V3 B．V1 V3 V2 V4 C．V2 V1 V3【答案】 C7 ．（2013 年高考湖南卷（理））已知棱长为 1 的正方体的俯视图是一个面积为 1 的正方形,则该正方体的正视图的面积不可．能．．等于（）A．1 B． 2 C．2-12D．2+12【答案】 C8 ．（2013 年普通高等学校招生统一考试广东省数学（理）卷（纯WORD版））某四棱台的三视图如图所示, 则该四棱台的体积是122正视图侧视图11第5 题图俯视图（）14 16A．4 B．3 C．3 D．6【答案】 B9 ．（2013 年普通高等学校招生统一考试新课标Ⅱ卷数学（理）（纯WORD版含答案））已知m,n为异面直线, m 平面, n 平面. 直线l 满足l m,l n,l ,l , 则（）A．// , 且l // B．, 且lC．与相交, 且交线垂直于l D．与相交, 且交线平行于l【答案】 D10．（2013 年普通高等学校招生统一考试山东数学（理）试题（含答案））已知三棱柱9ABC A B C1 1 1的侧棱与底面垂直, 体积为4, 底面是边长为 3 的正三角形. 若P 为底面A1B1C1的中心, 则PA 与平面ABC 所成角的大小为（）5A．12 B．3 C．4 D．6【答案】 B11．（2013 年普通高等学校招生统一考试重庆数学（理）试题（含答案））某几何体的三视图如题5 图所示,则该几何体的体积为（）A．5603B．5803C．200 D．240【答案】 C12．（2013 年普通高等学校招生统一考试辽宁数学（理）试题（WORD版））已知三棱柱ABC A B C的 6 个顶点都在球O 的球面上, 若1 1 1AB 3，AC 4 , AB AC , AA1 12, 则球O 的半径为（）A．3172B．210 C．132D．310【答案】 C13．（2013 年高考江西卷（理））如图, 正方体的底面与正四面体的底面在同一平面上, 且AB CD , 正方体的六个面所在的平面与直线CE,EF 相交的平面个数分别记为m,n , 那么m n（）A．8 B．9 C．10 D．11【答案】 A14．（2013 年普通高等学校招生统一考试新课标Ⅱ卷数学（理）（纯WORD版含答案））一个四面体的顶点在空间直角坐标系O xyz中的坐标分别是(1,0,1),(1,1,0),(0,1,1),,(画0,该0,四0)面体三视图中的正视图时, 以zOx平面为投影面, 则得到正视图可以为（）A．B．C．D．【答案】 A15．（2013 年普通高等学校招生统一考试安徽数学（理）试题（纯WORD版））在下列命题中, 不是公．理．的是（）A．平行于同一个平面的两个平面相互平行B．过不在同一条直线上的三点, 有且只有一个平面C．如果一条直线上的两点在一个平面内, 那么这条直线上所有的点都在此平面内D．如果两个不重合的平面有一个公共点, 那么他们有且只有一条过该点的公共直线【答案】 A16．（2013 年普通高等学校招生统一考试浙江数学（理）试题（纯WORD版））在空间中, 过点A 作平面的垂线, 垂足为B , 记B f ( A). 设, 是两个不同的平面, 对空间任意一点P , Q1 f [ f ( P)], Q2 f [ f ( P)] , 恒有PQ1 PQ2 , 则（）A．平面与平面垂直B．平面与平面所成的( 锐) 二面角为045C．平面与平面平行D．平面与平面所成的( 锐) 二面角为060【答案】 A17．（2013 年高考四川卷（理））一个几何体的三视图如图所示, 则该几何体的直观图可以是【答案】 D二、填空题18．（2013 年高考上海卷（理））在xOy 平面上, 将两个半圆弧 2 2( x 1) y 1(x 1) 和2 2(x 3) y 1(x 3)、两条直线y 1 和y 1围成的封闭图形记为D,如图中阴影部分. 记 D 绕y 轴旋转一周而成的几何体为, 过(0, y )(| y | 1) 作的水平截面, 所得截面面积为 24 1 y 8 , 试利用祖暅原理、一个平放的圆柱和一个长方体, 得出的体积值为__________【答案】 22 16 .19．（2013 年高考陕西卷（理））某几何体的三视图如图所示, 则其体积为___ _____.3 2111【答案】320．（2013 年普通高等学校招生统一考试大纲版数学（理）WORD版含答案（已校对））已知圆O和圆K 是球O 的大圆和小圆, 其公共弦长等于球O 的半径,3OK , 且圆O与圆K 所2在的平面所成的一个二面角为60 , 则球O的表面积等于______.【答案】1621．（2013 年高考北京卷（理））如图, 在棱长为 2 的正方体ABCD- A1B1C1D1 中, E为BC的中点, 点P在线段D1E上, 点P到直线CC1 的距离的最小值为__________.D 1 C 1A1D PB1CEAB2 5 【答案】522．（2013 年普通高等学校招生全国统一招生考试江苏卷（数学）（已校对纯WORD版含附加题））如图, 在三棱柱 A B C ABC1 中, D，E，F 分别是AB，AC，AA1 的中点, 设三棱1 1锥 F ADE 的体积为V , 三棱柱A1B1C1 ABC 的体积为V2 , 则1V1 :V____________.2CBAFCEA D【答案】1: 24B23．（2013 年普通高等学校招生统一考试浙江数学（理）试题（纯WORD版））若某几何体的三视图( 单位:cm) 如图所示, 则此几何体的体积等于________ 2cm .4332正视图侧视图3俯视图（第12 题图）【答案】2424．（2013 年普通高等学校招生统一考试安徽数学（理）试题（纯WORD版））如图, 正方体ABCD ABC D 的棱长为1,P 为BC的中点,Q 为线段CC1 上的动点, 过点A,P,Q 的平1 1 1 1面截该正方体所得的截面记为S.则下列命题正确的是__①②③⑤___(写出所有正确命题的编号).①当01 1 3CQ 时,S 为四边形; ②当CQ 时,S 为等腰梯形; ③当CQ 时,S 与2 2 41C D 的交点R满足 1 1C R ; ④当1 13 34CQ 1时,S 为六边形; ⑤当CQ 1时,S 的面积6为. 2【答案】①②③⑤25．（2013 年普通高等学校招生统一考试辽宁数学（理）试题（WORD版））某几何体的三视图如图所示, 则该几何体的体积是____________.【答案】16 1626．（2013 年普通高等学校招生统一考试福建数学（理）试题（纯WORD版））已知某一多面体内接于一个简单组合体, 如果该组合体的正视图. 测试图. 俯视图均如图所示, 且图中的四边形是边长为 2 的正方形, 则该球的表面积是_______________【答案】1227．（2013 年上海市春季高考数学试卷( 含答案) ）在如图所示的正方体A BCD ABC D 中,1 1 1 1异面直线A1B 与B1C 所成角的大小为_______D1 C1A1B1D CA B【答案】3WORD文档三、解答题28．（2013 年普通高等学校招生统一考试辽宁数学（理）试题（WORD版））如图,AB 是圆的直径,PA 垂直圆所在的平面,C 是圆上的点.(I) 求证: 平面PAC 平面PBC；(II) 若AB 2，AC 1，PA 1，求证：二面角 C PB A的余弦值.【答案】WORD文档29．（2013 年普通高等学校招生统一考试重庆数学（理）试题（含答案））如图, 四棱锥P ABCD 中, PA 底面ABCD , BC CD 2, AC 4, ACB ACD , F 为PC 的中3 点, AF PB .(1) 求PA 的长; (2) 求二面角 B AF D 的正弦值.【答案】1．（2013年普通高等学校招生统一考试安徽数学（理）试题（纯WORD版））如图,圆锥顶点为p.底面圆心为o, 其母线与底面所成的角为22.5 °. AB 和CD 是底面圆O 上的两条平行的弦, 轴OP 与平面PCD 所成的角为60°.( Ⅰ) 证明: 平面PAB 与平面PCD 的交线平行于底面; ( Ⅱ) 求cos COD .【答案】解: ( Ⅰ) 设面面直线且面面PAB PCD m, AB/ /CD CD PCD AB/ / PCDAB / /直线m AB 面ABCD 直线m // 面ABCD .所以, 面PAB与面PCD的公共交线平行底面ABCD .( Ⅱ)PO设底面半径为.r,线段CD的中点为F，则OPF 60 .由题知tan 22.5r, tan 60 OFPOtan 60 tan 22.5OFrcosCOD2, tan 4512 t antan22 .5222.5.cos COD 2 2 COD cos CODcos 1 tan 22.5 2 -1,2 2 1[ 3( 2 - 1,)] 2 3(3 2 2 )cos COD 17- 12 2.所以cos COD 17 -12 2 . 法二:1．（2013 年普通高等学校招生统一考试浙江数学（理）试题（纯WORD版））如图, 在四面体A BCD 中, AD 平面BCD , BC CD, AD 2, BD 2 2 . M 是AD 的中点, P是BM 的中点, 点Q 在线段AC 上, 且AQ 3QC .(1) 证明: PQ // 平面BCD ;(2) 若二面角 C BM D 的大小为060 , 求BDC 的大小.AMPQDBC（第20 题图）【答案】解: 证明( Ⅰ) 方法一: 如图6, 取MD 的中点 F , 且M 是AD 中点, 所以AF 3 FD . 因为P 是BM 中点, 所以PF / /BD ; 又因为( Ⅰ)AQ 3QC 且AF 3FD , 所以QF / / BD , 所以面PQF / / 面BDC , 且PQ 面BDC , 所以PQ / / 面BDC ;方法二: 如图7 所示, 取BD 中点O , 且P 是BM 中点, 所以1PO/ / MD ; 取CD 的三等2分点H , 使DH 3CH , 且AQ 3QC , 所以/ / 1 / / 1QH AD MD , 所以4 2P O// Q H P /Q/ ,O且H OH BCD , 所以PQ / / 面BDC ;( Ⅱ) 如图8 所示, 由已知得到面ADB 面BDC , 过C 作CG BD 于G , 所以CG BMD , 过G 作GH BM 于H , 连接CH , 所以CHG 就是C BM D 的二面角; 由已知得到BM 8 1 3, 设BDC , 所以CD CG CBcos ,sin CD 2 2 cos ,CG 2 2 cos sin , BC 2 2 sin , BD CD BD,在RT BCG 中, BCG sin BG BG 2 2 sin2BC, 所以在RT BHG中,HG22 2 sin21 2 2 sinHG , 所以在RT CHG 中3 3tan CHG tan60 3 CGHG2 2 cos sin22 2 sin3tan 3 (0,90 ) 60 BDC 60 ;2．（2013 年上海市春季高考数学试卷( 含答案) ）如图, 在正三棱锥ABC A1B1C1 中, AA1 6 ,异面直线B C 与1 AA 所成角的大小为1 6, 求该三棱柱的体积.A1 C1B1A CB【答案】[ 解] 因为C C1 AA1 .所以B CC 为异面直线BC1 与AA1 . 所成的角, 即BC1C =1 6 .在Rt BC C 中,13BC CC tan BC C 6 2 3 ,1 13从而32S BC 3 3 , ABC4因此该三棱柱的体积为V S ABC AA1 3 3 6 18 3 .3．（2013 年普通高等学校招生全国统一招生考试江苏卷（数学）（已校对纯WORD版含附加题））本小题满分14 分.如图, 在三棱锥S ABC 中, 平面SAB 平面SBC , AB BC , AS AB , 过A 作AF SB , 垂足为 F , 点E，G 分别是棱SA，SC 的中点.求证:(1) 平面EFG // 平面ABC ; (2) BC SA.SE GFCAB【答案】证明:(1) ∵AS AB , AF SB∴F分别是SB的中点∵E.F 分别是SA.SB的中点∴EF∥AB又∵EF 平面ABC, AB 平面ABC∴EF∥平面ABC同理:FG∥平面ABC又∵EF FG=F, EF.FG 平面ABC∴平面EFG // 平面ABC(2) ∵平面SAB 平面SBC平面SAB 平面SBC =BCAF 平面SABAF⊥SB∴AF⊥平面SBC 又∵BC 平面SBC∴AF⊥BC又∵AB BC , AB AF=A, AB.AF 平面SAB ∴BC⊥平面SAB 又∵SA 平面SAB∴BC⊥SA4．（2013 年高考上海卷（理））如图, 在长方体ABCD-A1B1C1D1 中,AB=2,AD=1,A 1A=1, 证明直线BC1 平行于平面DA1C,并求直线BC1 到平面D1AC的距离.D CABA1D1B1C1【答案】因为ABCD-A1B1C1D1 为长方体, 故AB// C1D1, AB C1D1 ,故ABC1D1 为平行四边形, 故B C1 // AD1, 显然 B 不在平面 D1AC上, 于是直线BC1 平行于平面DA1C;直线BC1 到平面D1AC的距离即为点 B 到平面D1AC的距离设为h考虑三棱锥ABCD1 的体积, 以ABC为底面, 可得V1 1 1( 1 2) 13 2 3而ADC 中, AC D1C5, AD1 2 , 故1 SAD C1321 3 12 2所以, V h h , 即直线BC .1 到平面D1AC的距离为3 2 3 3 35．（2013 年高考湖北卷（理））如图, AB 是圆O 的直径, 点C 是圆O 上异于A,B 的点, 直线PC 平面ABC , E , F 分别是PA, PC 的中点.(I) 记平面BEF 与平面ABC 的交线为l , 试判断直线l 与平面PAC 的位置关系, 并加以证明;(II) 设(I) 中的直线l 与圆O 的另一个交点为 D , 且点Q 满足 1DQ CP . 记直线PQ2 与平面ABC 所成的角为, 异面直线PQ 与EF 所成的角为, 二面角 E l C 的大小为, 求证: sin sin sin .第19 题图【答案】解:(I) EF AC , AC 平面ABC , EF 平面ABC EF 平面ABC又EF 平面BEFEF ll 平面PAC(II) 连接DF,用几何方法很快就可以得到求证.( 这一题用几何方法较快, 向量的方法很麻烦, 特别是用向量不能方便的表示角的正弦. 个人认为此题与新课程中对立体几何的处理方向有很大的偏差.)WORD文档6．（2013 年普通高等学校招生统一考试广东省数学（理）卷（纯WORD版））如图1, 在等腰直角三角形ABC 中, A 90 , BC 6, D,E分别是AC, AB 上的点, CD BE 2, O 为BC 的中点. 将ADE 沿DE 折起, 得到如图 2 所示的四棱锥 A BCDE , 其中A O 3 .( Ⅰ) 证明: A O 平面BCDE ; ( Ⅱ) 求二面角 A CD B 的平面角的余弦值.CO.BAD ECO BA DE 图1 图2【答案】( Ⅰ) 在图 1 中, 易得O C 3, AC 3 2, AD 2 2ACO BDEH连结OD ,OE , 在OCD 中, 由余弦定理可得2 2 2 cos45 5 ODOC CD OC CD由翻折不变性可知 A D 2 2 ,所以 2 2 2A O OD A D , 所以A O OD ,理可证 A O OE , 又OD OE O , 所以 A O 平面BCDE . ( Ⅱ) 传统法: 过O作OH CD 交CD 的延长线于H , 连结A H , 因为A O 平面BCDE , 所以 A H CD ,所以 A HO 为二面角 A CD B 的平面角.结合图 1 可知, H 为AC 中点, 故3 2OH , 从而22 2 30A H OH OA2cos A HO 所以O HA H155, 所以二面角 A CD B 的平面角的余弦值为15z5A.向量法: 以O 点为原点, 建立空间直角坐标系O xyz如图所示,则A 0,0, 3 , C 0, 3,0 , D 1, 2,0 所以CA 0,3, 3 , DA 1,2, 3 CDxO向量法图EBy设n x, y,z 为平面A CD 的法向量, 则n CA n DA 0, 即3y 3z 0x 2y3z 0, 解得y xz 3x, 令x 1, 得n 1, 1, 3由( Ⅰ) 知, OA 0,0, 3 为平面CDB 的一个法向量,所以cos n, O An OAn OA3 1553 5, 即二面角 A CD B 的平面角的余弦15 值为. 57．（2013 年普通高等学校招生统一考试天津数学（理）试题（含答案））如图, 四棱柱ABCD- A1B1C1D1中, 侧棱A1A⊥底面ABCD, AB// DC, AB⊥AD, AD= CD= 1, AA1 = AB= 2, E 为棱AA1 的中点.( Ⅰ) 证明B1C1⊥CE;( Ⅱ) 求二面角B1- CE- C1 的正弦值.( Ⅲ) 设点M在线段C1E上, 且直线AM与平面ADD1A1 所成角的正弦值为的长.26, 求线段AM【答案】8．（2013 年高考新课标1（理））如图, 三棱柱ABC-A1B1C1 中,CA=CB,AB=A A1, ∠BA A1=60° .( Ⅰ) 证明AB⊥A1C;( Ⅱ) 若平面ABC⊥平面AA1B1B,AB=CB=2,求直线A1C 与平面BB1C1C所成角的正弦值.【答案】 ( Ⅰ) 取 AB 中点 E,连结 CE, A B , 1A E ,1∵AB=AA 1 , BAA 1 =60 , ∴ BAA 1是正三角形 , ∴ A E ⊥AB, ∵CA=CB,∴CE ⊥AB,∵C EA 1E =E, ∴AB ⊥面CEA 1 ,1∴AB ⊥ A C ;1( Ⅱ) 由( Ⅰ) 知 EC ⊥AB, EA 1 ⊥AB,又∵面 ABC ⊥面 A BB A , 面 ABC ∩面 ABB 1A 1 =AB, ∴EC ⊥面ABB 1 A 1 ,∴EC ⊥EA 1,1 1∴EA,EC, E A 两两相互垂直 , 以 E 为坐标原点 , EA 的方向为 x 轴正方向 ,| EA | 为单位1长度, 建立如图所示空间直角坐标系 O xyz ,有 题 设 知A(1,0,0),A (0,3 ,0),C(0,0, 3 ),B(-1,0,0),则1BC =(1,0, 3 ), BB 1 = AA 1 =(-1,0, 3 ), A 1C =(0,- 3 , 3 ),设 n =(x, y, z) 是平面 CBB C 的法向量 , 1 1则nn B C BB 10 0, 即 x 3z 0 x 3y 0, 可取 n =(3,1,-1),∴cos n , A C =1n | n ||A C 1 A 1C |10 5,∴直线A1C 与平面BB1C1C所成角的正弦值为1059．（2013 年高考陕西卷（理））如图, 四棱柱ABCD- A1B1C1D1 的底面ABCD是正方形, O为底面中心, A1O⊥平面ABCD,AB AA1 2 .( Ⅰ) 证明: A1C⊥平面BB1D1D;( Ⅱ) 求平面OCB1 与平面BB1 D1D的夹角的大小.D1C1A1B1DCOAB【答案】解:( Ⅰ) A1O 面ABCD,且BD 面ABCD, A O BD ; 又因为, 在正1方形AB CD 中, AC BD；且A1O AC A,所以BD 面A1 AC且A1C 面A1AC，故A1C BD .在正方形AB CD中,AO = 1 . RT A1OA中，A O 1.在1设.B1D1的中点为E1，则四边形A1OCE1为正方形，所以A1C E1O又BD BB1 D1D,E1O BB1 D1D . BD E1O O面面，且，所以由以上三点得A1C 面BB1 D1D .( 证毕)( Ⅱ) 建立直角坐标系统, 使用向量解题.以O为原点, 以OC为X 轴正方向, 以OB为Y轴正方向. 则B（0,1, 0）,C (1，0，0), A1(0，0，1), B1(1,1,1) A1C (1, 0, 1) .由( Ⅰ) 知, 平面BB 1 A C OB OC （）1D1D的一个法向量n (1,0, 1), (1,1,1) ,1,0, 0 .1 1设平面OCB1 的法向量为D1C1 ,则0, 0，n2 n OB n OC2 1 2A1B1解得其中一个法向量为n2 ( 0,1, -1).DCOcos | cos| n n | 1 11 2n ,n| .1 12| n | | n | 2 21 2A B所以, 平面OCB1 与平面BB1D1D的夹角为310 ．（2013 年高考江西卷（理））如图, 四棱锥P A B C中, PA 平面ABCD, E为BD的中点, G为PD的中点，3DAB DCB ,EA EB AB 1，PA , 连接CE 并延长交AD 于F .2(1) 求证: AD 平面CFG ;(2) 求平面BCP 与平面DCP 的夹角的余弦值.【答案】解:(1) 在ABD 中, 因为E 是BD 的中点, 所以EA EB ED AB 1,故,BAD ABE AEB ,2 3因为DAB DCB , 所以EAB ECB ,从而有FED FEA ,故E F AD, AF FD , 又因为PG GD,所以FG ∥PA .又PA 平面ABCD ,所以GF AD,故AD 平面CFG .(3) 以点 A 为坐标原点建立如图所示的坐标系, 则3 3A(0,0,0), B(1,0,0), C( , ,0), D (0, 3,0) ,2 2(4)3P (0,0, ) , 故21 3 3 3 3 3 3 BC ( ，，0), CP ( ，, ), C D ( , ,0)2 2 2 2 2 2 21 3y12 2设平面BCP 的法向量n (1, y , z ),则1 1 1,3 3 3y z1 12 2 2解得y1z12333 , 即 3 2n (1, , ).13 3设平面DCP 的法向量n2 (1, y2 ,z2 ) , 则3 3y22 23 3 3y z2 22 2 2y, 解得 2z223,即n2 (1, 3,2) . 从而平面 B C P与平面 D C P的夹角的余弦值为cos n n1 2n n1 243169824.11 ．（2013 年高考四川卷（理））如图, 在三棱柱A BC A B C中, 侧棱1 1 AA 底面1ABC , A B AC 2AA , BAC 120 , D,D1分别是线段BC, B1C1 的中点, P 是线1段AD 的中点.( Ⅰ) 在平面ABC 内, 试作出过点P 与平面A BC 平行的直线l , 说明理由, 并证明直线1l 平面ADD1A1;( Ⅱ) 设( Ⅰ) 中的直线l 交AB 于点M , 交AC 于点N , 求二面角 A A M N 的余弦1值.CDA PBC1D1A1B1【答案】解: 如图, 在平面ABC 内, 过点P 做直线l // BC , 因为l 在平面ABC 外,1BC 在平面A BC 内, 由直线与平面平行的判定定理可知, l // 平面A1BC .1由已知, AB AC , D 是BC 的中点, 所以, BC AD , 则直线l AD .因为AA1 平面ABC , 所以AA1 直线l . 又因为AD, AA1 在平面ADD1A1 内, 且AD与A A 相交, 所以直线平面ADD1A11解法一:连接A1P , 过A 作AE A1P于E , 过E 作EF A1M 于F , 连接AF .由知, MN 平面AEA, 所以平面AEA1 平面A1MN .1所以AE 平面AMN , 则A1M AE.1所以A M平面AEF , 则A1M AF .1故AFE 为二面角 A AM N 的平面角( 设为).1设A A1 1 , 则由 A B 2A 1 C , A BAC A 120 , 有BAD 60 , AB 2, AD 1 .又P 为AD 的中点, 所以M 为AB 的中点, 且1AP , AM 1 ,2在5Rt AAP 中, A1P ; 在Rt A1AM 中,12A1M 2 .AA AP从而,1AEA P11 5,AFAA AM 1A M11 2, 所以 sinAE AF 2 5. 所以222 15 cos 1 sin155.故二面角 AA 1M N 的余弦值为155解法二 :设A A 1 1. 如图 , 过 A 1 作 A 1E 平行于B 1C 1 , 以 A 1 为坐标原点 , 分别以 A 1E,A 1D 1 , AA 1 的 方向为 x 轴, y 轴, z轴的正方向 , 建立空间直角坐标系Oxyz ( 点O 与点A 重合).1则 A 1 0,0,0 , A 0,0,1 .因为 P 为 AD 的中点 , 所以 M , N 分别为 AB, AC 的中点 , 故3 13 1 M, ,1 ,N , ,1 , 2 22 2所以3 1A M, A 1A0,0,1 , NM 3,0,0 ., ,112 2设平面 A AM 的一个法向量为n 1 x 1,y 1,z 1 , 则1nA M 11n A A,11,n A M0,11即故有n A A0,113 1x , y,z, ,1 0,1 1 12 2x , y,z0,0,1 0,1 1 13 1x y z从而 1 1 12 20,z122.6取x1 1, 则y1 3 , 所以n1 1, 3,0 .设平面A MN 的一个法向量为n2 x2 , y2,z2 , 则1n A M 2 1n NM2 ,,即n A M2 1n NM20,0,故有3 1x , y , z , ,1 0,2 2 22 2x , y ,z3,0,0 0,2 2 2从而3 1x y z2 2 22 20,3x 0.2取y2 2, 则z2 1, 所以n2 0,2, 1 . 设二面角A A1M N 的平面角为, 又为锐角,则cos n n1 2n n1 21, 3,0 0,2, 1 152 5 5.故二面角A A1M N 的余弦值为15 512．（2013 年普通高等学校招生全国统一招生考试江苏卷（数学）（已校对纯WORD版含附加题））本小题满分10 分.如图, 在直三棱柱A B C ABC中, AB AC , AB AC 2 , AA1 4 , 点D 是1 1 1BC 的中点(1) 求异面直线A1B 与C1D 所成角的余弦值(2) 求平面A DC 与ABA1 所成二面角的正弦值.1【答案】 本题主要考察异面直线 . 二面角 . 空间向量等基础知识以及基本运算 , 考察运用空间向量解决问题的能力 .解:(1) 以 A B, AC, AA 为为单位正交基底建立空间直角坐标系A xyz ,1则 A(0,0,0) B (2,0,0) , C ( 0,2,0) ,A (0,0,4) , D (1,1,0) , C 1 (0,2,4)1∴ A 1B (2,0, 4) , A 1 B (1, 1, 4) ∴cos A B, 1C D1A B 1A 1BCD1C D118 20 183 10 10∴异面直线 A 1 B 与C 1D 所成角的余弦值为3 10 10(2)AC (0,2,0)是平面ABA 的的一个法向量1设平面 ADC 1 的法向量为m (x, y, z) , ∵ AD (1,1,0), AC 1(0,2,4)由 mAD, m AC1∴x2y y 4z 0 0取 z 1, 得 y2, x 2 , ∴平面ADC 的法向量为 m (2, 2 ,1)1设平面 ADC 1 与A BA 1 所成二面角为∴cos cosAC m 4 2AC, m , 得2 3 3AC msin53∴平面ADC 与ABA1 所成二面角的正弦值为15 313．（2013 年普通高等学校招生统一考试大纲版数学（理）WORD版含答案（已校对））如图, 四棱锥P ABCD 中, ABC BAD 90 ，BC 2 AD, PAB与PAD 都是等边三角形.(I) 证明: PB CD ; (II) 求二面角 A PD C 的大小.【答案】14．（2013 年普通高等学校招生统一考试山东数学（理）试题（含答案））如图所示, 在三棱锥P ABQ 中, PB 平面ABQ , BA BP BQ , D,C, E, F 分别是A Q,B ,Q A,P的中B点P, AQ 2BD , PD 与EQ 交于点G , PC 与FQ 交于点H ,连接GH .( Ⅰ) 求证: AB GH ; ( Ⅱ) 求二面角 D GH E 的余弦值.【答案】解:( Ⅰ) 证明: 因为D,C,E, F分别是AQ, BQ, AP, BP 的中点,所以EF ∥AB , DC ∥AB , 所以EF ∥DC ,又EF 平面PCD , DC 平面PCD ,所以EF ∥平面PCD ,又EF 平面EFQ , 平面EFQ 平面PCD GH ,所以EF ∥GH ,又EF ∥AB ,所以AB ∥GH .( Ⅱ) 解法一: 在△ABQ 中, AQ 2BD , AD DQ ,所以ABQ=90 , 即A B BQ , 因为PB 平面ABQ , 所以AB PB ,又BP BQ B, 所以AB 平面PBQ , 由( Ⅰ) 知AB ∥GH ,所以GH 平面PBQ , 又FH 平面PBQ , 所以GH FH , 同理可得GH HC , 所以FHC 为二面角 D GH E 的平面角, 设BA BQ BP 2 , 连接PC ,在Rt △FBC 中, 由勾股定理得, FC 2 ,在Rt △PBC 中, 由勾股定理得, PC 5 ,又H 为△PBQ 的重心, 所以1 5 HC PC3 3FH5 3同理,在△FHC 中, 由余弦定理得cos FHC5 5249 95 529,4即二面角 D GH E 的余弦值为5.解法二: 在△ABQ 中, AQ 2BD , AD DQ ,所以ABQ 90 , 又PB 平面ABQ , 所以BA, BQ, BP 两两垂直,以B 为坐标原点, 分别以BA, BQ, BP 所在直线为x 轴, y 轴, z轴, 建立如图所示的空间直角坐标系, 设BA BQ BP 2 , 则E (1,0,1) , F (0,0,1) , Q (0,2,0) , D (1,1,0) , C (0,1,0) P (0,0, 2) ,, 所以EQ ( 1 , 2 ,, FQ (0,2, 1) , DP ( 1,1,2) , CP (0, 1,2) ,设平面EFQ 的一个法向量为m(x , y ,z)1 1 1,由m EQ 0, m FQ 0 ,x 2y z 01 1 1得2y z 01 1取y1 1, 得m (0,1,2) .设平面PDC 的一个法向量为n (x2 , y2 ,z2) 由n DP 0, n CP 0 ,x y 2z 02 2 2得y2z 0 2 2取z2 1, 得n (0,2,1). 所以cos m, nm nm n454因为二面角 D GH E 为钝角, 所以二面角 D GH E 的余弦值为5. 15．（2013 年高考湖南卷（理））如图5, 在直棱柱ABCD A1B1C1D 中，AD / /BC , BAD 90 ,AC BD, BC 1, AD AA1 3.1(I) 证明: A C B D ; (II) 求直线1 B C与平面ACD 所成角的正弦值.1 1 1【答案】解: ( Ⅰ) ABCD A1B1C1D1是直棱柱BB1 面ABCD,且BD 面ABCD BB1 AC又.AC BD,且BD BB1 B, AC 面BDB1。
(全国通用)高考数学一轮复习第七章立体几何第六节空间直角坐标系、空间向量及其运算习题理【含答案】
第六节空间直角坐标系、空间向量及其运算[基础达标]一、选择题(每小题5分,共25分)1.已知正方体ABCD-A1B1C1D1中,E,F分别是BB1,CD的中点,则DE与D1F的位置关系是()A.平行B.相交且垂直C.异面且垂直D.既不平行也不垂直1.C【解析】建立空间直角坐标系后,求得=0,所以,即DE与D1F垂直且DE与D1F是异面直线.2.两个非零向量a=(x1,y1,z1),b=(x2,y2,z2),则是a∥b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2.A【解析】a∥b且一个坐标为0是不能得到,所以必要性不满足,即是a∥b的充分不必要条件.3.已知空间四边形OABC中,点M在线段OA上,且OM=2MA,点N是BC的中点, =a,=b, =c,则=() A. a+b-c B.- a+b+cC. a-b+cD. a+b-c3.B【解析】∵点M在线段OA上,且OM=2MA,点N为BC的中点, +()++()+)=-,∵=a, =b, =c,∴=-a+b+c.4.已知长方体ABCD-A1B1C1D1,下列向量的数量积一定不为0的是()A.B.C.D.4.D【解析】选项A,当四边形ADD1A1为正方形时,可得AD1⊥A1D,而A1D∥B1C,可得AD1⊥B1C,此时有=0;选项B,当四边形ABCD为正方形时,可得AC⊥BD,可得AC⊥平面BB1D1D,故有AC⊥BD1,此时有=0;选项C,由长方体的性质可得AB⊥平面ADD1A1,可得AB⊥AD1,此时必有=0;选项D,由长方体的性质可得BC⊥平面CDD1C1,可得BC⊥CD1,△BCD1为直角三角形,∠BCD1为直角,故BC与BD1不可能垂直,即≠0.5.在边长为1的正方体ABCD-A1B1C1D1中,E,F分别是D1D,BD的中点,点G在棱CD上,且CG=CD,H是C1G的中点,则||为() A.B.C.D.5.D【解析】如图,以D为原点建立空间直角坐标系,则F,C1(0,1,1),G.因为H是C1G的中点,所以H,所以=-,则||=.二、填空题(每小题5分,共15分)6.已知向量a=(-4,2,4),b=(-6,3,-2),则a·b=;|a|=.6.226【解析】a·b=(-4)×(-6)+2×3+4×(-2)=22,|a|==6.7.已知空间四点A(-2,3,1),B(2,-5,3),C(10,0,10),D(8,4,a),如果四边形ABCD为梯形,则实数a的值为.7.9【解析】因为=(4,-8,2), =(8,5,7), =(2,-4,10-a), =(10,1,a-1),四边形ABCD为梯形,则,解得a=9,此时不平行.8.正方体ABCD-A1B1C1D1中,P为A1B1上任意一点,则DP与BC1始终.8.垂直【解析】因为=()·=()·=0,所以,即DP与BC1始终垂直.三、解答题(共20分)9.(10分)如图,正方体ABCD-A1B1C1D1中,E是棱A1D1的中点,H为平面EDB内一点,=(2m,-2m,-m)(m<0),证明:HC1⊥平面EDB.9.【解析】设正方体的棱长为a,则=(a,a,0),所以=(2m,-2m,-m)·=0,=(2m,-2m,-m)·(a,a,0)=0,所以,又DE∩DB=D,所以HC1⊥平面EDB.10.(10分)如图,在四棱锥P-ABCD中,M,N分别是AB,PC的中点,若ABCD是平行四边形.求证:MN∥平面PAD.10.【解析】取DP的中点E,连接AE,EN,则,所以,所以共面,且MN不在平面PAD上,所以MN∥平面PAD.[高考冲关]1.(5分)一个四面体的顶点在空间直角坐标系Oxyz中的坐标分别是(0,0,0),(0,1,1),(1,0,1),(1,1,0),该四面体的体积为()A.B.C.1 D.21.A【解析】在空间直角坐标系中作出四面体的四个顶点,可知该四面体是棱长为的正四面体,所以体积为.2.(5分)设P(2,3,4)在三个坐标平面上的射影分别为P1,P2,P3,则向量:①(6,-3,-4);②(4,-3,-4);③(0,-3,4);④(2,-6,4).其中与平面P1P2P3平行的向量有().A.1个B.2个C.3个D.4个2.C【解析】由题意可知,P1,P2,P3的坐标分别为(2,3,0),(2,0,4),(0,3,4),可以求得平面P1P2P3的一个法向量为(6,4,3),①不与该法向量垂直,所以不与平面P1P2P3平行,②③④与该法向量垂直,所以与平面P1P2P3平行.3.(5分)在正方体ABCD-A1B1C1D1中,棱长为a,M,N分别为A1B和AC上的点,A1M=AN=a,则MN 与平面BB1C1C的位置关系是() A.在平面上B.相交C.平行D.以上都不正确3.C【解析】建立如图所示的空间直角坐标系,则点M a,,N,所以=-,0,-与平面BB1C1C的法向量=(0,a,0)垂直,且MN不在平面BB1C1C上,所以MN与平面BB1C1C的位置关系是平行.4.(5分)已知空间四边形ABCD中, =a-2c, =5a+6b-8c,对角线AC,BD的中点分别为E,F,则=.4.3a+3b-5c【解析】=3a+3b-5c.5.(5分)已知空间图形A-BCD,E,F,G,H,M,N分别是AB,BC,CD,DA,AC,BD的中点,求证:EG,FH,MN交于一点且互相平分.5.【解析】设P1,P2,P3分别为EG,FH,MN的中点,又设=a, =b, =c,则)=)=(a+b+c).同理可证 (a+b+c),(a+b+c),∴P1,P2,P3三点重合.从而原命题得证.6.(10分)已知正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为1,M是棱AA1的中点,点O是对角线BD1的中点.(1)求证:BD1⊥AC;(2)求证:OM是异面直线AA1与BD1的公垂线.6.【解析】(1)以D为原点,DC,DA,DD1所在的直线分别为x,y,z轴,建立空间直角坐标系,则D(0,0,0),C(1,0,0),B(1,1,0),D1(0,0,1),M,O.∴=(-1,-1,1), =(1,-1,0),∴=(-1)×1+(-1)×(-1)+1×0=0,∴,即BD1⊥AC.(2) =(0,0,1), =(-1,-1,1),∵=0, =0,∴OM⊥AA1,OM⊥BD1,即OM是异面直线AA1与BD1的公垂线.7.(10分)已知正三棱柱ABC-A1B1C1的侧棱长为2,底面边长为1,M是BC的中点.在直线CC1上是否存在一点N,使得MN⊥AB1?若存在,请你求出它的位置;若不存在,请说明理由.7.【解析】假设在直线CC1上存在一点N,使得MN⊥AB1.如图,建立空间直角坐标系,有A(0,0,0),B,M,0,N(0,1,z),B1,∴.∵,∴=-+2z=0,解得z=,N,即CN=时,AB1⊥MN.。
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2013高考数学一轮复习第7讲空间线面关系【考点核心】空间直线、平面的平行与垂直关系（用定义、公理、判定、性质及其已获得的结论证明一些空间图形的位置关系、并能在此基础上求见角和距离问题）【应试策略】空间三大关系的定义、判定、性质定理是核心、一空间棱柱棱锥为载体；能力要求：1.对定义定理的理解（直棱柱、空间异面垂直）2.语言的顺利转换（如勾股数想到垂直等）3.空间想象能力（先画大件后小样）及其逻辑思维能力（平行可有那些方法得到）4.证明要由已知想性质，由目标想判定 5.(理)空间坐标系建立要先证明做辅助线6.小题判断是非举正反例7.综合题要一作二证三计算。
【知识回顾】必须知（此处略）【基本题型】题型一：定义、公理、判定定理、性质定理、已获得的结论与空间关系的判断（2010山东文4理3）(4)在空间，下列命题正确的是A.平行直线的平行投影重合B.平行于同一直线的两个平面平行C.垂直于同一平面的两个面平平行D.垂直于同一平面的两条直线平行（2010全国卷2文数）（11）与正方体ABCD—A1B1C1D1的三条棱AB、CC1、A1D1所在直线的距离相等的点（A）有且只有1个（B）有且只有2个（C）有且只有3个（D）有无数个【解析】D：本题考查了空间想象能力∵到三条两垂直的直线距离相等的点在以三条直线为轴，以正方体边长为半径的圆柱面上，∴三个圆柱面有无数个交点，10.【2012高考真题福建理4】一个几何体的三视图形状都相同、大小均相等，那么这个几何体不可以是A.球B.三棱柱C.正方形D.圆柱【答案】D.4.【2012高考真题四川理6】下列命题正确的是（）A、若两条直线和同一个平面所成的角相等，则这两条直线平行B、若一个平面内有三个点到另一个平面的距离相等，则这两个平面平行C、若一条直线平行于两个相交平面，则这条直线与这两个平面的交线平行D、若两个平面都垂直于第三个平面，则这两个平面平行2.【2012高考真题浙江理10】已知矩形ABCD，AB=1，BC=2。
将△沿矩形的对角线BD所在的直线进行翻折，在翻折过程中。
A.存在某个位置，使得直线AC与直线BD垂直.B.存在某个位置，使得直线AB与直线CD垂直.C.存在某个位置，使得直线AD与直线BC垂直.D.对任意位置，三对直线“AC与BD”，“AB与CD”，“AD与BC”均不垂直（2010湖北文数）4.用a、b、c表示三条不同的直线，y表示平面，给出下列命题：①若a∥b，b∥c，则a∥c；②若a⊥b，b⊥c，则a⊥c；③若a∥y，b∥y，则a∥b；④若a⊥y，b⊥y，则a∥b.A. ①②B. ②③C. ①④D.③④2.（2011浙江理4）下列命题中错误的是α⊥，那么平面α内一定存在直线平行于平面βA．如果平面βB ．如果平面α不垂直于平面β，那么平面α内一定不存在直线垂直于平面βC ．如果平面γα⊥，平面βγ⊥，l =βα ，那么γ⊥lD ．如果平面βα⊥，那么平面α内所有直线都垂直于平面β【答案】D3.（2011四川理3）321,,l l l 是空间三条不同的直线，则下列命题正确的是 A ．333221//,l l l l l l ⇒⊥⊥ B ． 333221//,l l l l l l ⊥⇒⊥C ．⇒321////l l l 321,,l l l 共面D ．321,,l l l 共点321,,l l l ⇒共面题型二：空间角距离的求解基本方法（空间面积体积不在重复） （2010全国卷2文数）（8）已知三棱锥S ABC -中，底面ABC 为边长等于2的等边三角形，SA 垂直于底面ABC ，SA =3，那么直线AB 与平面SBC 所成角的正弦值为（A ）(B)(C)(D)34（2010全国卷1文12理12数）（12）已知在半径为2的球面上有A 、B 、C 、D 四点，若AB=CD=2,则四面体ABCD 的体积的最大值为12.B 【命题意图】本小题主要考查几何体的体积的计算、球的性质、异面直线的距离,通过球这个载体考查考生的空间想象能力及推理运算能力.2011文科新课(15)已知正方体1111ABCD A B C D -中，E 为11C D 的中点，则异面直线AE 与BC 所成角的余弦值为 . 【答案】23【命题意图】本题主要考查正方体中异面直线AE 与BC 所成的角.【解析】取A 1B 1的中点M 连接EM ，AM ，AE ，则AEM ∠就是异面直线AE 与BC 所成的角。
在AEM ∆中，222352cos 2233AEM +-∠==⨯⨯. 6.【2012高考真题陕西理5】如图，在空间直角坐标系中有直三棱柱111ABC A B C -，12CA CC CB ==，则直线1BC 与直线1AB 夹角的余弦值为（ ）A.C.D. 3511.【2012高考真题重庆理9】设四面体的六条棱的长分别为1，1，1，1和a ，且长为a 的棱与长的棱异面，则a 的取值范围是（A） （B） （C） （D）【答案】A 【解析】因为22211)22(12=-=-=BE 则BE BF <，222=<=BE BF AB ，选A ，13.【2012高考真题全国卷理4】已知正四棱柱ABCD- A 1B 1C 1D 1中 ，AB=2，CC 1= E 为CC 1的中点，则直线AC 1与平面BED 的距离为 A 2BC D 1【答案】D【解析】连结BD AC ,交于点O ，连结OE ，因为E O ,是中点，所以1//AC OE ,且121AC OE =，所以BDE AC //1，即直线1AC 与平面BED 的距离等于点C 到平面BED 的距离，过C 做OE CF ⊥于F ,则CF即为所求距离.因为底面边长为2，高为22，所以22=AC ,2,2==CE OC ,2=OE ,所以利用等积法得1=CF ，选D.15.【2012高考真题四川理14】如图，在正方体1111ABCD A B C D -中，M、N 分别是CD 、1CC 的中点，则异面直线1A M与DN 所成角的大小是____________。
NA 1【答案】2π 【命题立意】本题主要考查空间中直线与直线，直线与平面的位置关系，以及异面直线所成角的求法. 【解析】本题有两种方法，一、几何法：连接1MD ，则DNMD ⊥1,又DND A ⊥11，易知11MD A DN 面⊥，所以1A M与DN 所成角的大小是2π；二、坐标法：建立空间直角坐标系，利用向量的夹角公式计算得异面直线1A M与DN 所成角的大小是2π.18.【2012高考真题辽宁理16】已知正三棱锥P -ABC ，点P ，A ，B ，C 的求面上，若PA ，PB ，PC 两两互相垂直，则球心到截面ABC 的距离为________。
【解析】因为在正三棱锥P -ABC 中，PA ，PB ，PC 两两互相垂直，所以可以把该正三棱锥看作为一个正方体的一部分，（如图所示），此正方体内接于球，正方体的体对角线为球的直径，球心为正方体对角线的中点。
球心到截面ABC 的距离为球的半径减去正三棱锥P -ABC 在面ABC 上的2，可求得正三棱锥P -ABC 在面ABC 上的高为3，所以球心到截面ABC 33=【点评】本题主要考查组合体的位置关系、抽象概括能力、空间想象能力、运算求解能力以及转化思想，该题灵活性较强，难度较大。
该题若直接利用三棱锥来考虑不宜入手，注意到条件中的垂直关系，把三棱1.（重庆理9）高为42的四棱锥S-ABCD 的底面是边长为1的正方形，点S 、A 、B 、C 、D 均在半径为1的同一球面上，则底面ABCD 的中心与顶点S 之间的距离为A ．42B ．22C ．1D ．2【答案】C8.（2011全国大纲理6）已知直二面角α− ι−β，点A ∈α，AC ⊥ι，C 为垂足，B ∈β，BD ⊥ι，D 为垂足．若AB=2，AC=BD=1，则D 到平面ABC 的距离等于A ．32 B ．33 C ．36D ．1题型三：证明、计算综合题（文科二面角不要求，理科要求且增加空间向量） 2012数学课改文科（19）（本小题满分12分）如图，三棱柱111ABC A B C -中，侧棱垂直底面，∠ACB=90°，AC=BC=12AA 1，D是棱AA 1的中点。
(Ｉ) 证明：平面1BDC ⊥平面1BDC（Ⅱ）平面1BDC 分此棱柱为两部分，求这两部分体积的比.【命题意图】本题主要考查空间线线、线面、面面垂直的判定与性质及几何体的体积计算，考查空间想象能力、逻辑推理能力，是简单题.【解析】（Ⅰ）由题设知BC ⊥1CC ,BC ⊥AC ，1CC AC C ⋂=,∴BC ⊥面11ACC A , 又∵1DC ⊂面11ACC A ，∴1DC BC ⊥,由题设知01145A DC ADC ∠=∠=,∴1CDC ∠=090,即1DC DC ⊥, 又∵DC BC C ⋂=, ∴1DC ⊥面BDC , ∵1DC ⊂面1BDC ， ∴面BDC ⊥面1BDC ；（Ⅱ）设棱锥1B DACC -的体积为1V ，AC =1，由题意得，1V =1121132+⨯⨯⨯=12，由三棱柱111ABC A B C -的体积V =1，∴11():V V V -=1:1， ∴平面1BDC 分此棱柱为两部分体积之比为1:1. 19．（2012全国大纲文理数本小题满分12分）如图，四棱锥P ABCD -中，底面ABCD 为菱形，PA ⊥底面ABCD，AC =2PA =，E 是PC 上的一点，2PE EC =．（Ⅰ）证明：PC ⊥平面BED ；（Ⅱ）设二面角A PB C --为90°，求PD 与平面PBC 所成角的大小． 【命题意图】本试题主要是考查了四棱锥中关于线面垂直的证明以及线面角的求解的运用。
从题中的线面垂直以及边长和特殊的菱形入手得到相应的垂直关系和长度，并加以证明和求解。
解：设AC BD O = ,以O 为原点，OC 为x 轴，OD 为y 轴建立空间直角坐标系，则((A C P 设(0,,0),(0,,0),(,,)B a D a E x y z -。
（Ⅰ）证明：由2PE EC =得2()33E ，所以2)PC =-，DABPCE2(,)33BE a = ，(0,2,0)BD a =，所以22)(,)033PC BE a ⋅=-⋅= ，2)(0,2,0)0PC BD a ⋅=-⋅= 。
所以PC BE ⊥ ,PC BD ⊥，所以PC ⊥平面BED ； （Ⅱ） 设平面PAB 的法向量为(,,)n x y z =，又(0,0,2),2,,0)AP AB a ==-，由0,0n AP n AB ⋅=⋅=得(1,,0)n a = ，设平面PBC 的法向量为(,,)m x y z = ，又,,0),2,0,2)B C a C P == ，由0,0m BC m CP ⋅=⋅=，得(1,,m a=- ，由于二面角A PB C --为90 ，所以0m n ⋅=，解得a =所以2)PD =- ，平面PBC的法向量为(1,m =-，所以PD 与平面PBC所成角的正弦值为||12||||PD m PD m ⋅=⋅，所以PD 与平面PBC 所成角为6π. 【点评】试题从命题的角度来看，整体上题目与我们平时练习的试题和相似，底面也是特殊的菱形，一个侧面垂直于底面的四棱锥问题，那么创新的地方就是点E 的位置的选择是一般的三等分点，这样的解决对于学生来说就是比较有点难度的，因此最好使用空间直角坐标系解决该问题为好。