高一必修二立体几何练习题(含答案)

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高中数学高一必修2空间立体几何试卷(有详细答案)

高中数学高一必修2空间立体几何试卷(有详细答案)

高中数学立体几何测试试卷学校:___姓名:___班级:___考号:__一.单选题1.一个圆锥的侧面展开图的圆心角为90°,它的表面积为a,则它的底面积为()A.B.C.D.2.设α为平面,m,n为直线()A.若m,n与α所成角相等,则m∥nB.若m∥α,n∥α,则m∥nC.若m,n与α所成角互余,则m⊥nD.若m∥α,n⊥α,则m⊥n3.正四棱锥的侧棱长与底面边长都是1,则侧棱与底面所成的角为()A.75°B.60°C.45°D.30°4.设α是空间中的一个平面,l,m,n是三条不同的直线,①若m⊂α,n⊂α,l⊥m,l⊥n,则l⊥α;②若l∥m,m∥n,l⊥α,则n⊥α;③若l∥m,m⊥α,n⊥α,则l∥n;④若m⊂α,n⊥α,l⊥n,则l∥m;则上述命题中正确的是()A.①②B.②③C.②④D.③④5.已知一个铜质的五棱柱的底面积为16cm2,高为4cm,现将它熔化后铸成一个正方体的铜块(不计损耗),那么铸成的铜块的棱长是()A.2cm B.C.4cm D.8cm6、在正方体ABCD-A l B1C1D1中,P是正方体的底面A l B1C1D1(包括边界)内的一动点(不与A1重合),Q是底面ABCD内一动点,线段A1C与线段PQ相交且互相平分,则使得四边形A1QCP面积最大的点P有()A.1个B.2个C.3个D.无数个7.如图所示几个空间图形中,虚线、实线使用不正确的有()A.②③B.①③C.③④D.④二.填空题8、如图,在四棱锥S-ABCD中,SB⊥底面ABCD.底面ABCD为梯形,AB⊥AD,AB∥CD,AB=1,AD=3,CD=2.若点E是线段AD上的动点,则满足∠SEC=90°的点E的个数是______.9、一个正方体的六个面上分别标有字母A、B、C、D、E、F,如图是此正方体的两种不同放置,则与D面相对的面上的字母是______.10.设α、β为互不重合的平面,m、n为互不重合的直线,下列四个命题中所有正确命题的序号是______.①若m⊥α,n⊂α,则m⊥n;②若m⊂α,n⊂α,m∥β,n∥β,则α∥β.③若m∥α,n∥α,则m∥n.④若α⊥β,α∩β=m,n⊂α,n⊥m,则n⊥β.三.简答题11、在直角梯形ABCD中,∠A=∠D=90°,AB<CD,SD⊥平面ABCD,AB=AD=a,S D=,在线段SA上取一点E(不含端点)使EC=AC,截面CDE与SB交于点F.(1)求证:四边形EFCD为直角梯形;(2)设SB的中点为M,当的值是多少时,能使△DMC为直角三角形?请给出证明.12、正三棱台的高为3,上、下底面边长分别为2和4,求这个棱台的侧棱长和斜高.13、已知三棱椎D-ABC,AB=AC=1,AD=2,∠BAD=∠CAD=∠BAC=90°,点E,F分别是BC,DE的中点,如图所示,(1)求证AF⊥BC(2)求线段AF的长.参考答案一.单选题1.一个圆锥的侧面展开图的圆心角为90°,它的表面积为a,则它的底面积为()A.B.C.D.答案:A解析:解:设圆锥的母线为l,所以圆锥的底面周长为:,底面半径为:=,底面面积为:.圆锥的侧面积为:,所以圆锥的表面积为:+=a,底面面积为:=.故选A.2.设α为平面,m,n为直线()A.若m,n与α所成角相等,则m∥nB.若m∥α,n∥α,则m∥nC.若m,n与α所成角互余,则m⊥nD.若m∥α,n⊥α,则m⊥n答案:D解析:解:对于选项A,若m,n与α所成角相等,m,n也可能相交、平行、异面;故A错误;对于选项B,若m∥α,n∥α,直线m,n也可能平行,也可能相交,还有可能异面;故B 错误;对于选项C,若m,n与α所成角互余,如与α所成角分别为30°和60°,直线m,n所成的角有可能为30°;故C错误;对于选项D,根据线面垂直的性质,容易得到m⊥n;故D正确;故选D.3.正四棱锥的侧棱长与底面边长都是1,则侧棱与底面所成的角为()A.75°B.60°C.45°D.30°答案:C解析:解析:如图,四棱锥P-ABCD中,过P作PO⊥平面ABCD于O,连接AO则AO是AP在底面ABCD上的射影.∴∠PAO即为所求线面角,∵AO=,PA=1,∴cos∠PAO==.∴∠PAO=45°,即所求线面角为45°.故选C.4.设α是空间中的一个平面,l,m,n是三条不同的直线,①若m⊂α,n⊂α,l⊥m,l⊥n,则l⊥α;②若l∥m,m∥n,l⊥α,则n⊥α;③若l∥m,m⊥α,n⊥α,则l∥n;④若m⊂α,n⊥α,l⊥n,则l∥m;则上述命题中正确的是()A.①②B.②③C.②④D.③④答案:B解析:解:①根据线面垂直的判定,当m,n相交时,结论成立,故①不正确;②根据平行线的传递性,可得l∥n,故l⊥α时,一定有n⊥α,故②正确;③由垂直于同一平面的两直线平行得m∥n,再根据平行线的传递性,即可得l∥n,故③正确.④m⊂α,n⊥α,则n⊥m,∵l⊥n,∴可以选用正方体模型,可得l,m平行、相交、异面都有可能,如图所示,故④不正确故正确的命题是②③故选B.5.已知一个铜质的五棱柱的底面积为16cm2,高为4cm,现将它熔化后铸成一个正方体的铜块(不计损耗),那么铸成的铜块的棱长是()A.2cm B.C.4cm D.8cm答案:C解析:解:∵铜质的五棱柱的底面积为16cm2,高为4cm,∴铜质的五棱柱的体积V=16×4=64cm3,设熔化后铸成一个正方体的铜块的棱长为acm,则a3=64解得a=4cm故选C6、在正方体ABCD-A l B1C1D1中,P是正方体的底面A l B1C1D1(包括边界)内的一动点(不与A1重合),Q是底面ABCD内一动点,线段A1C与线段PQ相交且互相平分,则使得四边形A1QCP面积最大的点P有()A.1个B.2个C.3个D.无数个答案:C解:∵线段A1C与线段PQ相交且互相平分,∴四边形A1QCP是平行四边形,因A l C的长为定值,为了使得四边形A1QCP面积最大,只须P到A l C的距离为最大即可,由正方体的特征可知,当点P位于B1、C1、D1时,平行四边形A1QCP面积相等,且最大.则使得四边形A1QCP面积最大的点P有3个.故选C.7.如图所示几个空间图形中,虚线、实线使用不正确的有()A.②③B.①③C.③④D.④答案:D解析:解:根据棱柱的放置和“看见的棱用实线、看不见的棱用虚线”,则①②③正确,④错误,故选D.二.填空题8、如图,在四棱锥S-ABCD中,SB⊥底面ABCD.底面ABCD为梯形,AB⊥AD,AB∥CD,AB=1,AD=3,CD=2.若点E是线段AD上的动点,则满足∠SEC=90°的点E的个数是______.答案:2解:连接BE,则∵SB⊥底面ABCD,∠SEC=90°,∴BE⊥CE.故问题转化为在梯形ABCD中,点E是线段AD上的动点,求满足BE⊥CE的点E的个数.设AE=x,则DE=3-x,∵AB⊥AD,AB∥CD,AB=1,AD=3,CD=2,∴10=1+x2+4+(3-x)2,∴x2-3x+2=0,∴x=1或2,∴满足BE⊥CE的点E的个数为2,∴满足∠SEC=90°的点E的个数是2.故答案为:2.9、一个正方体的六个面上分别标有字母A、B、C、D、E、F,如图是此正方体的两种不同放置,则与D面相对的面上的字母是______.答案:B解析:解:由此正方体的两种不同放置可知:与C相对的是F,因此D与B相对.故答案为:B.10.设α、β为互不重合的平面,m、n为互不重合的直线,下列四个命题中所有正确命题的序号是______.①若m⊥α,n⊂α,则m⊥n;②若m⊂α,n⊂α,m∥β,n∥β,则α∥β.③若m∥α,n∥α,则m∥n.④若α⊥β,α∩β=m,n⊂α,n⊥m,则n⊥β.答案:①④解析:解:①若m⊥α,n⊂α,利用线面垂直的性质,可得m⊥n,正确;②若m⊂α,n⊂α,m∥β,n∥β,则α∥β;两条相交直线才行,不正确.③m∥α,n∥α,则m与n可能平行、相交、异面,不正确.④若α⊥β,α∩β=m,n⊂α,n⊥m,则由面面垂直的性质定理我们易得到n⊥β,正确.故答案为:①④.三.简答题11、在直角梯形ABCD中,∠A=∠D=90°,AB<CD,SD⊥平面ABCD,AB=AD=a,S D=,在线段SA上取一点E(不含端点)使EC=AC,截面CDE与SB交于点F.(1)求证:四边形EFCD为直角梯形;(2)设SB的中点为M,当的值是多少时,能使△DMC为直角三角形?请给出证明.答案:解:(1)∵CD∥AB,AB⊂平面SAB,∴CD∥平面SAB面EFCD∩面SAB=EF,∴CD∥EF.∵∠D=90°,∴CD⊥AD,又SD⊥面ABCD,∴SD⊥CD,∴CD⊥平面SAD,∴CD⊥ED又EF<AB<CD,∴EFCD为直角梯形.(2)当=2时,能使DM⊥MC.∵AB=a,∴,∴,∴SD⊥平面ABCD,∴SD⊥BC,∴BC⊥平面SBD.在△SBD中,SD=DB,M为SB中点,∴MD⊥SB.∴MD⊥平面SBC,MC⊂平面SBC,∴MD⊥MC,∴△DMC为直角三角形.12、正三棱台的高为3,上、下底面边长分别为2和4,求这个棱台的侧棱长和斜高.答案:解:如图所示,正三棱台ABC-A1B1C1中,高OO1=3,底面边长为A1B1=2,AB=4,∴OA=×AB=,O1A1=×A1B1=,∴棱台的侧棱长为AA1==;又OE=×AB=,O1E1=×A1B1=,∴该棱台的斜高为EE1==.13、已知三棱椎D-ABC,AB=AC=1,AD=2,∠BAD=∠CAD=∠BAC=90°,点E,F分别是BC,DE的中点,如图所示,(1)求证AF⊥BC(2)求线段AF的长.答案:解:(1)分别以AB、AC和AD为x、y、z轴,建立空间直角坐标系O-xyz,如图所示:记A(0,0,0),B(1,0,0),C(0,1,0),D(0,0,2),∴E(,,0),F(,,1);∴(,,1),=(-1,1,0),∴•=×(-1)+×1+1×0=0,∴⊥,即AF⊥BC;(2)∵=(,,1),∴||===,即线段AB=.。

高中数学必修2立体几何测试题(含参考答案)

高中数学必修2立体几何测试题(含参考答案)

高中数学必修2立体几何测试题参考答案一、选择题(每小题5分,共60分)ADDCB BDADD BB二、填空题(每小题4分,共16分)13、小于 14、平行 15、菱形 16、1111AC B D 对角线与互相垂直三、解答题(共74分,要求写出主要的证明、解答过程)17、【解析】(1)方法一:如图,取AD 的中点H ,连结GH ,FH.∵E 、F 分别为PC 、PD 的中点,∴EF ∥CD.∵G 、H 分别为BC 、AD 的中点,∴GH ∥CD.∴EF ∥GH.∴E 、F 、H 、G 四点共面.∵F 、H 分别为DP 、DA 的中点,∴PA ∥FH.∵PA ⊄平面EFG ,FH ⊂平面EFG ,∴PA ∥平面EFG.方法二:∵E 、F 、G 分别为PC 、PD 、BC 的中点.∴EF ∥CD,EG ∥PB.∵CD ∥AB,∴EF ∥AB.∵PB ∩AB=B,EF ∩EG=E,∴平面EFG ∥平面PAB.∵PA ⊂平面PAB ,∴PA ∥平面EFG.(2)由三视图可知,PD ⊥平面ABCD ,又∵GC ⊂平面ABCD ,∴GC ⊥PD.∵四边形ABCD 为正方形,∴GC ⊥CD.∵PD ∩CD=D,∴GC ⊥平面PCD.∵PF=12PD=1,EF= 12CD=1, ∴S △PEF = 12EF ·PF= 12. ∵GC= 12BC=1, ∴V P-EFG =V G-PEF = 13S △PEF ·GC= 13×12×1=16.19、证明:(1)连结11A C ,设11111AC B D O = 连结1AO , 1111ABCD A B C D -是正方体 11A ACC ∴是平行四边形11A C AC ∴且 11A C AC = 2分又1,O O 分别是11,A C AC 的中点,11O C AO ∴且11O C AO =11AOC O ∴是平行四边形 4分111,C O AO AO ∴⊂面11AB D ,1C O ⊄面11AB D∴1C O 面11AB D 6分(2)1CC ⊥面1111A B C D 11!CC B D ∴⊥ 7分 又1111A C B D ⊥, 1111B D AC C ∴⊥面 9分111AC B D ⊥即 11分 同理可证11A C AB ⊥, 12分又1111D B AB B =∴1A C ⊥面11AB D 14分20.【解析】(1)在△ABE中,P,Q分别是AE,AB的中点,所以PQ∥EB,又DC∥EB,所以PQ∥DC,又PQ⊄平面ACD,DC⊂平面ACD,所以PQ∥平面ACD.(2)连接DP,CQ,在△ABC中,AC=BC=2,AQ=BQ,所以CQ⊥AB,因为DC⊥平面ABC,EB∥DC,所以EB⊥平面ABC,又EB⊂平面ABE,所以平面ABE⊥平面ABC,平面ABE∩平面ABC=AB,所以CQ⊥平面ABE,由(1)知四边形DCQP是平行四边形,所以DP∥CQ,所以DP⊥平面ABE,所以AD在平面ABE内的射影是AP, 所以∠DAP是AD与平面ABE所成的角.在Rt △APD 中,AD ==,DP=CQ=2sin ∠CAQ=1,所以sin ∠DAP= DPAD 5==.故AD 与平面ABE 21.【解析】(1)由条件知PDAQ 为直角梯形.因为QA ⊥平面ABCD ,所以平面PDAQ ⊥平面ABCD ,交线为AD.又四边形ABCD 为正方形,DC ⊥AD ,所以DC ⊥平面PDAQ ,可得PQ ⊥DC.在直角梯形PDAQ 中可得DQ=PQ=2PD ,则PQ ⊥QD. 所以PQ ⊥平面DCQ.(2)设AB=a.由题设知AQ 为棱锥Q-ABCD 的高,所以棱锥Q-ABCD 的体积V 1=13a 3.由(1)知PQ 为棱锥P-DCQ 的高,而,△DCQ 的面积为2a 2, 所以棱锥P-DCQ 的体积V 2=13a 3.故棱锥Q-ABCD 的体积与棱锥P-DCQ 的体积的比值为1.22、解:如图,设所截等腰三角形的底边边长为xcm .在Rt EOF 中, 15,2EF cm OF xcm ==, 3分所以EO = 6分于是13V x = 10分 依题意函数的定义域为{|010}x x << 14分。

高一数学必修二 立体几何点线面 专项练习(含答案)

高一数学必修二  立体几何点线面  专项练习(含答案)
(2)证明: 平面;
(3)求直线与平面所成角的正切值.
15. (本题13分)在几何体ABCDE中, ∠BAC= , DC⊥平面ABC, EB⊥平面ABC, F是BC的中点, AB=AC=BE=2, CD=1.
(1)求证: DC∥平面ABE;
(2)求证: AF⊥平面BCDE;
(3)求几何体ABCDE的体积.
16. 如图, 在正三棱柱ABC—A1B1C1中, 底面边长及侧棱长均为2, D是棱AB的中点,
(1)求证 ;
(2)求异面直线AC1与B1C所成角的余弦值.
17.如图,在正方体中,为底面的中心,是的中点,设是上的中点,求证:(1);
(2)平面 ∥平面 .
18. (14分)如图, 在直三棱柱中, , 点是的中点.
(Ⅰ)求证: ;
(Ⅱ)求证: 平面 ;
(Ⅲ)求异面直线 与 所成角的余弦值.
参考答案
Hale Waihona Puke 1.D2.D3.C
4.D
5.B
6.②④
7.平行或相交(直线在平面外)
8.1, 2, 3
9.
10. ②④⑤
11. (1)见解析(2)见解析
12. 见解析。
13. (Ⅰ)见解析;(Ⅱ)见解析。
14. (1)证明: 见解析;(2)证明: 见解析;(3)
二、填空题:
6.设是三个不重合的平面,是直线,给出下列四个命题:
①若
②若
③若
④若
其中正确的命题序号是
7. 已知两条相交直线, , ∥平面, 则与的位置关系是 .
8.如图, 空间中两个有一条公共边AD的正方形ABCD和ADEF.设M、N分别是BD和AE的中点, 那么
①AD⊥MN;②MN∥平面CDE;③MN∥CE;④MN、CE异面

高一数学(必修二)立体几何初步单元测试卷及答案

高一数学(必修二)立体几何初步单元测试卷及答案

高一数学(必修二)立体几何初步单元测试卷及答案一、选择题:本题共8小题,每小题5分,共40分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.1.如图所示,己知正方形O A B C ''''的边长为1,它是水平放置的一个平面图形的直观图,则其原图形的周长为( )A.8B.22C.4D.223+2.下列说法正确的是( ) A.三点确定一个平面B.圆心和圆上两个点确定一个平面C.如果两个平面相交有一个交点,则必有无数个公共点D.如果两条直线没有交点,则这两条直线平行3.正方体1111ABCD A B C D -中,P ,Q ,R 分别是AB ,AD ,11B C 的中点,那么正方体中过P ,Q ,R 的截面图形是( ) A.三角形B.四边形C.五边形D.六边形4.某圆柱的高为2,其正视图如图所示,圆柱上下底面圆周及侧面上的点A ,B ,D ,F ,C 在正视图中分别对应点A ,B ,E ,F ,C ,且3AE EF =,2BF BC =,异面直线AB ,CD 所成角的正弦值为45,则该圆柱的外接球的表面积为( )A.20πB.16πC.12πD.10π5.在《九章算术·商功》中将正四面形棱台体(棱台的上、下底面均为正方形)称为方亭.在方亭1111ABCD A B C D -中,1124AB A B ==,四个侧面均为全等的等腰梯形且面积之和为122( ) 282B.283142D.1436.异面直线是指( ) A.空间中两条不相交的直线B.分别位于两个不同平面内的两条直线C.平面内的一条直线与平面外的一条直线D.不同在任何一个平面内的两条直线7.如图,在正方体1111ABCD A B C D -中,E ,F 分别是11A D ,11B C 的中点,则与直线CF 互为异面直线的是( )A.1CCB.11B CC.DED.AE8.下列说法中正确的是( ) 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.两个不同平面α和β有不在同一条直线上的三个公共点二、多选题(本题共4小题,每小题5分,共20分。

必修2立体几何单元测试题及答案

必修2立体几何单元测试题及答案

立体几何单元测验题一、选择题:把每小题的正确答案填在第二页的答题卡中,每小题4分,共60分 1.一个圆锥的底面圆半径为3,高为4,则这个圆锥的侧面积为A .152πB .10πC .15πD .20π 2.C B A ,,表示不同的点,l a ,表示不同的直线,βα,表示不同的平面,下列推理错误的是A .ααα⊂⇒∈∈∈∈lB l B A l A ,,, B .,,,AB l l AB l αβαβαβ=⊥⊂⊥⇒⊥C .,l A l A αα⊄∈⇒∉D .βαβα与不共线,,且⇒∈∈C B A C B A C B A ,,,,,,重合3.直线c b a ,,相交于一点,经过这3条直线的平面有A .0个B .1个C .3个D .0个或1个 4.下列说法正确的是A .平面α和平面β只有一个公共点B .两两相交的三条直线共面C .不共面的四点中,任何三点不共线D .有三个公共点的两平面必重合5. 直线b a 与是一对异面直线,a B A 是直线,上的两点,b D C 是直线,上的两点,N M ,分别是BD AC 和的中点,则a MN 和的位置关系为A .异面直线B .平行直线C .相交直线D .平行直线或异面直线6.已知正方形ABCD ,沿对角线ABC AC ∆将折起,设AD 与平面ABC 所成的角为α,当α最大时,二面角D AC B --等于( )A .090 B .060 C .045 D .030 7.已知异面直线b a ,分别在平面βα,内,且βα c =,直线c A .同时与b a ,相交 B .至少与b a ,中的一条相交 C .至多与b a ,中的一条相交 D .只能与b a ,中的一条相交 8.一个平面多边形的斜二侧图形的面积是S ,则这个多边形的面积是A B .2S C . D .4SMD'DCBA1A 9.直线l 在平面α外,则A .α//lB .α与l 相交C .α与l 至少有一个公共点D .α与l 至多有一个公共点10.如图,BD AB BD M AC M AB BD AC AB ,,平面,平面,⊥⊥⊂===1与平面M 成030角,则D C 、间的距离为( ) A .1 B .2 C .2 D .311.如果在两个平面内分别有一条直线,这两条直线互相平行,那么这两个平面的位置关系一定是A .平行B .相交C .平行或相交D .垂直相交 12.已知平面α及α外一条直线l ,下列命题中 (1)若l 垂直于α内的两条平行线,则α⊥l ;(2)若l 垂直于α内的所有直线,则α⊥l ;(3)若l 垂直于α内的两条相交直线,则α⊥l ;(4)若l 垂直于α内的任意一条直线,则α⊥l ;正确的有A .0 个B .1 个C .2个D .3个 13.与空间四点等距离的平面有A .7个B .2个C .9个D .7个或无穷多个 14.如果球的内接正方体的表面积为24,那么球的体积等于 A. B.C .D .315.直三棱柱111111ABC A B C AC AB AA AC A B-==中,,异面直线与 060所成的角为,则CAB ∠等于A . 090 B . 060 C .045 D .030姓名 班级 座位号二、解答题:(本大题共三个小题,共40分,要求写出求解过程) 16.(12分)在空间四边形ABCD 中,F E 、分别为BC AB 、中点。

高中数学必修2立体几何模块测试卷(含参考答案)

高中数学必修2立体几何模块测试卷(含参考答案)

高中数学立体几何测试题(理科)一、选择题:1.下列说法不正确的是A 圆柱的侧面展开图是一个矩形B 圆锥中过轴的截面是一个等腰三角形C 直角三角形绕它的一边旋转一周形成的曲面围成的几何体是圆锥D 圆台平行于底面的截面是圆面2、下面表述正确的是A、空间任意三点确定一个平面B、分别在不同的三条直线上的三点确定一个平面C、直线上的两点和直线外的一点确定一个平面D、不共线的四点确定一个平面3、“a、b是异面直线”是指①a∩b=∅,且a和b不平行;②a⊂平面α,b⊂平面β,且α∩β=∅;③a⊂平面α,b⊂平面β,且a∩b=∅;④a⊂平面α,b ⊄平面α;⑤不存在平面α,使得a⊂平面α,且b⊂平面α都成立。

上述说法正确的是A ①④⑤B ①③④C ②④D ①⑤4、一条直线和三角形的两边同时垂直,则这条直线和三角形的第三边的位置关系是A、垂直B、平行C、相交不垂直D、不确定5、下列命题中正确命题的个数是①一条直线和另一条直线平行,那么它和经过另一条直线的任何平面平行;②一条直线平行于一个平面,则这条直线与这个平面内所有直线都没有公共点,因此这条直线与这个平面内的所有直线都平行;③若直线与平面不平行,则直线与平面内任一直线都不平行;④与一平面内无数条直线都平行的直线必与此平面平行。

A 、0B 、1C 、2D 、36、一条直线若同时平行于两个相交平面,则这条直线与这两个平面交线的位置关系是A 、异面B 、相交C 、平行D 、不确定 7、直线a 与b 垂直,b 又垂直于平面α,则a 与α的位置关系是A 、a α⊥B 、//a αC 、a α⊆D 、a α⊆或//a α 8、如果在两个平面内分别有一条直线,这两条直线互相平行,那么这两个平面的位置关系一定是A 、平行B 、相交C 、平行或相交D 、无法确定 9.已知二面角α-AB -β为︒30,P 是平面α内的一点,P 到β的距离为1.则P 在β内的射影到AB 的距离为( ). A .23B .3C .43 D .2110、若,m n 表示直线,α表示平面,则下列命题中,正确命题的个数为 ①//m n n m αα⎫⇒⊥⎬⊥⎭;②//m m n n αα⊥⎫⇒⎬⊥⎭;③//m m n n αα⊥⎫⇒⊥⎬⎭;④//m n m n αα⎫⇒⊥⎬⊥⎭A 、1个B 、2个C 、3个D 、4个 二、填空题:11、三条两两相交的直线可确定12.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。

必修2立体几何测试题(有答案)

必修2立体几何测试题(有答案)

高一数学立体几何(必修2)期末复习试卷一、选择题1、线段AB 在平面α内,则直线AB 与平面α的位置关系是 ( )A 、AB α⊂ B 、AB α⊄C 、由线段AB 的长短而定D 、以上都不对2、下列说法正确的是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α和平面β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1111ABCD A B C D -中,下列几种说法正确的是 ( )A 、11AC AD ⊥B 、11DC AB ⊥ C 、1AC 与DC 成45 角D 、11AC 与1B C 成60角5、若直线l ∥平面α,直线a α⊂,则l 与a 的位置关系是 ( )A 、 l ∥αB 、l 与a 异面C 、l 与a 相交D 、l 与a 没有公共点 6、下列命题中:(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 、1 B 、2 C 、3 D 、47、a ,b ,c 表示直线,M 表示平面,给出下列四个命题:①若a ∥M ,b ∥M ,则a ∥b ;②若b ⊂M ,a ∥b ,则a ∥M ;③若a ⊥c ,b ⊥c ,则a ∥b ;④若a ⊥M ,b ⊥M ,则a ∥b .其中正确命题的个数有( ) A 、0个 B 、1个 C 、2个 D 、3个8.正方体ABCD —A 1B 1C 1D 1中,P 在侧面BCC 1B 1及其边界上运动,且总保持AP ⊥BD 1 ,则动点P 的轨迹是( )A 、线段B 1C B 、 BB 1中点与CC 1中点连成的线段 C 、线段BC 1D 、 BC 中点与B 1C 1中点连成的线段二、填空题9、直线AB 、AD ⊂α,直线CB 、CD ⊂β,点E ∈AB ,点F ∈BC ,点G ∈CD ,点H ∈DA ,若直线EH∩直线FG=M ,则点M 在 上10、已知△ABC 中,A ∈α,BC ∥α,BC=6,∠BAC=90︒,AB 、AC 与平面α分别成30︒、45︒的角.则BC 到平面α的距离为三、解答题11、已知平面α∥β,直线AB β⊄,且直线AB ∥α,求证:AB ∥β12、已知正方体1111ABCD A B C D -,O 是底ABCD 对角线的交点.求证:(1)C 1O ∥面11AB D ; (2 )1AC ⊥面11AB D .D 1ODB AC 1B 1A 1CBACBANM CBAC 1B 1A 113、已知矩形ABCD 所在平面外一点P ,PA ⊥平面ABCD ,E 、F 分别是 AB 、PC 的中点. (1) 求证:EF ∥平面PAD ; (2) 求证:EF ⊥CD ;15、如图,在矩形ABCD 中,AB=33,BC=3,沿对角线BD 将BCD 折起,使点C 移到点C ’,且C ’在平面ABD的射影O 恰好在AB 上。

(必考题)高中数学必修二第一章《立体几何初步》测试题(有答案解析)

(必考题)高中数学必修二第一章《立体几何初步》测试题(有答案解析)

一、选择题1.正三棱锥(底面为正三角形,顶点在底面的射影为底面中心的棱锥)的三视图如图所示,俯视图是正三角形,O 是其中心,则正视图(等腰三角形)的腰长等于( )A 5B .2C 3D 22.已知正方体1111ABCD A B C D -,E 、F 分别是正方形1111D C B A 和11ADD A 的中心,则EF 和BD 所成的角的大小是( ) A .30B .45C .60D .903.设1l 、2l 、3l 是三条不同的直线,α、β、γ是三个不同的平面,则下列命题是真命题的是( )A .若1//l α,2//l α,则12l l //B .若1l α⊥,2l α⊥,则12l l ⊥C .若12//l l ,1l α⊂,2l β⊂,3l αβ⋂=,则13//l lD .若αβ⊥,1l αγ=,2l βγ⋂=,则12l l //4.已知正三棱柱111ABC A B C -,底面正三角形ABC 的边长为2,侧棱1AA 长为2,则点1B 到平面1A BC 的距离为( ) A .2217B .22121C .77D .7215.如图,在正四棱锥P ABCD -中,设直线PB 与直线DC 、平面ABCD 所成的角分别为α、β,二面角P CD B --的大小为γ,则( )A .,αβγβ>>B .,αβγβ><C .,αβγβ<>D .,αβγβ<<6.在我国古代,将四个角都是直角三角形的四面体称为“鳖臑”.在“鳖臑”ABCD 中,AB ⊥平面BCD ,BD CD ⊥且AB BD CD ==,若该四面体的体积为43,则该四面体外接球的表面积为( )A .8πB .12πC .14πD .16π7.如图,圆锥的母线长为4,点M 为母线AB 的中点,从点M 处拉一条绳子,绕圆锥的侧面转一周达到B 点,这条绳子的长度最短值为25,则此圆锥的表面积为( )A .4πB .5πC .6πD .8π8.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:3cm )是( )A .24B .30C .47D .679.《九章算术》是古代中国乃至东方的第一步自成体系的数学专著,书中记载了一种名为“刍甍”的五面体(如图),其中四边形ABCD 为矩形,//EF AB ,若3AB EF =,ADE 和BCF △都是正三角形,且2AD EF =,则异面直线AE 与CF 所成角的大小为( )A .6π B .4π C .3π D .2π 10.某三棱锥的三视图如图所示, 则该三棱锥的体积为( )A .16B .13C .23D .211.某三棱锥的三视图如图所示,已知网格纸上小正方形的边长为1,则该三棱锥的体积为( )A .43 B .83C .3D .412.αβ是两个不重合的平面,在下列条件中,可判定平面α与β平行的是( )A .m 、n 是α内的两条直线,且//m β,βn//B .α、β都垂直于平面γC .α内不共线三点到β的距离相D .m 、n 是两条异面直线,m α⊂,n β⊂,且//m β,//n α二、填空题13.在正三棱锥O ABC -中,已知45AOB ∠=︒,记α为二面角--A OB C 的大小,cos =m n αm ,n 为整数,则以||n ,||m ,||m n +分别为长、宽、高的长方体的外接球直径为__________.14.如图在菱形ABCD 中,2AB =,60A ∠=,E 为AB 中点,将AED 沿DE 折起使二面角A ED C '--的大小为90,则空间A '、C 两点的距离为________;15.在三棱锥P ABC -中,P 在底面ABC 的射影为ABC 的重心,点M 为棱PA 的中点,记二面角P BC M --的平面角为α,则tan α的最大值为___________.16.如图,已知四棱锥S ABCD -的底面为等腰梯形,//AB CD ,1AD DC BC ===,2AB SA ==,且SA ⊥平面ABCD ,则四棱锥S ABCD -外接球的体积为______.17.在三棱锥D ABC -中,AD ⊥平面ABC ,3AC =,17BC =1cos 3BAC ∠=,若三棱锥D ABC -27,则此三棱锥的外接球的表面积为______18.已知ABC 是等腰直角三角形,斜边2AB =,P 是平面ABC 外的一点,且满足PA PB PC ==,120APB ∠=︒,则三棱锥P ABC -外接球的表面积为________.19.已知点O 为圆锥PO 底面的圆心,圆锥PO 的轴截面为边长为2的等边三角形PAB ,圆锥PO 的外接球的表面积为______.20.在四棱锥P ABCD -中,平面PAD ⊥平面ABCD ,且ABCD 为矩形,π2DPA ∠=,23AD =2AB =,PA PD =,则四棱锥P ABCD -的外接球的体积为________.三、解答题21.如图,四棱锥P ABCD -的底面为正方形,PA ⊥底面ABCD ,E ,F ,H 分别为AB ,PC ,BC 的中点.(1)求证:DE ⊥平面PAH ;(2)若2PA AD ==,求直线PD 与平面PAH 所成线面角的正弦值. 22.在棱长为2的正方体1111ABCD A B C D -中,O 是底面ABCD 的中心.(1)求证:1B O//平面11DA C ; (2)求点O 到平面11DA C 的距离.23.如图,在四棱锥P ABCD -中,底面ABCD 是边长为1的正方形,PA ⊥底面ABCD ,PA AB =,点M 是棱PD 的中点.(1)求证://PB 平面ACM ; (2)求三棱锥P ACM -的体积.24.在四棱锥P ABCD -中,四边形ABCD 为正方形,平面PAB ⊥平面,ABCD PAB 为等腰直角三角形,,2PA PB AB ⊥=.(1)求证:平面PBC ⊥平面PAC ;(2)设E 为CD 的中点,求点E 到平面PBC 的距离.25.如图,四棱锥E ABCD -中,底面ABCD 是边长为2的正方形,平面AEB ⊥平面ABCD ,4EBA π∠=,2EB =,F 为CE 上的点,BF CE ⊥.(1)求证:BF ⊥平面ACE ; (2)求点D 到平面ACE 的距离.26.我市论语广场准备设置一些多面体形或球形的石凳供市民休息,如图(1)的多面体石凳是由图(2)的正方体石块截去八个相同的四面体得到,且该石凳的体积是3160dm 3.(Ⅰ)求正方体石块的棱长;(Ⅱ)若将图(2)的正方体石块打磨成一个球形的石凳,求此球形石凳的最大体积.【参考答案】***试卷处理标记,请不要删除一、选择题 1.B【分析】可得原几何体如图所示正三棱锥A BCD -,取BD 中点E ,连接,AE CE ,设底面边长为2x ,表示出2522x AO OE -===,1333xOE CE ==,即可求出x ,进而求出腰长. 【详解】根据三视图可得原几何体如图所示正三棱锥A BCD -,取BD 中点E ,连接,AE CE ,则底面中心O 在CE 上,连接AO ,可得AO ⊥平面ABC ,由三视图可知5AB AC AD ===,45AEC ∠=, 设底面边长为2x ,则DE x =,则25AE x =-,则在等腰直角三角形AOE 中,2522x AO OE -===, O 是底面中心,则133xOE CE ==, 则2532x x-=,解得3x =, 则1AO =,底面边长为23, 则正视图(等腰三角形)的腰长为()22312+=.故选:B.【点睛】本题考查根据三视图计算原几何体的相关量,解题的关键是根据正三棱锥中的关系求出底面边长.2.C【分析】作出图形,连接1AD 、11B D 、1AB ,推导出1//EF AB ,11//BD B D ,可得出异面直线EF 和BD 所成的角为11AB D ∠,分析11AB D 的形状,即可得出结果. 【详解】如下图所示,连接1AD 、11B D 、1AB ,设正方体1111ABCD A B C D -的棱长为1,则11112AD AB B D ===, 所以,11AB D 为等边三角形,则1160AB D ∠=,因为E 、F 分别是正方形1111D C B A 和11ADD A 的中心,则E 、F 分别是11B D 、1AD 的中点,所以,1//EF AB ,在正方体1111ABCD A B C D -中,11//BB DD 且11BB DD =, 所以,四边形11BB D D 为平行四边形,则11//BD B D , 所以,异面直线EF 和BD 所成的角为1160AB D ∠=. 故选:C. 【点睛】思路点睛:平移线段法是求异面直线所成角的常用方法,其基本思路是通过平移直线,把异面直线的问题化归为共面直线问题来解决,具体步骤如下: (1)平移:平移异面直线中的一条或两条,作出异面直线所成的角; (2)认定:证明作出的角就是所求异面直线所成的角; (3)计算:求该角的值,常利用解三角形; (4)取舍:由异面直线所成的角的取值范围是0,2π⎛⎤⎥⎝⎦,当所作的角为钝角时,应取它的补角作为两条异面直线所成的角.3.C解析:C 【分析】利用已知条件判断1l 与2l 的位置关系,可判断AD 选项的正误;利用线面垂直的性质定理可判断B 选项的正误;利用线面平行的性质定理可判断C 选项的正误. 【详解】对于A 选项,若1//l α,2//l α,则1l 与2l 平行、相交或异面,A 选项错误; 对于B 选项,若1l α⊥,2l α⊥,由线面垂直的性质定理可得12//l l ,B 选项错误; 对于C 选项,12//l l ,1l α⊂,2l β⊂,α、β不重合,则1l β⊄,1//l β∴,1l α⊂,3l αβ⋂=,13//l l ∴,C 选项正确;对于D 选项,若αβ⊥,1l αγ=,2l βγ⋂=,则1l 与2l 相交或平行,D 选项错误.故选:C. 【点睛】方法点睛:对于空间线面位置关系的组合判断题,解决的方法是“推理论证加反例推断”,即正确的结论需要根据空间线面位置关系的相关定理进行证明,错误的结论需要通过举出反例说明其错误,在解题中可以以常见的空间几何体(如正方体、正四面体等)为模型进行推理或者反驳.4.A解析:A 【分析】根据题意,将点1B 到平面1A BC 的距离转化为点A 到平面1A BC 的距离,然后再利用等体积法11A A BC A ABC V V --=代入求解点A 到平面1A BC 的距离. 【详解】已知正三棱柱111ABC A B C -,底面正三角形ABC 的边长为2,侧棱1AA 长为2,所以可得11==A B AC 1A BC 为等腰三角形,所以1A BC ,由对称性可知,111--=B A BC A A BC V V ,所以点1B 到平面1A BC 的距离等于点A 到平面1A BC 的距离,所以11A A BC A ABC V V --=,又因为1122=⨯=A BC S △122ABCS =⨯=111233⨯⨯=⨯⨯A BC ABC S h S △△,即7h == 故选:A.【点睛】一般关于点到面的距离的计算,一是可以考虑通过空间向量的方法,写出点的坐标,计算平面的法向量,然后代入数量积的夹角公式计算即可,二是可以通过等体积法,通过换底换高代入利用体积相等计算.5.A解析:A【分析】连接AC 、BD 交于O ,连PO ,取CD 的中点E ,连,OE PE ,根据正棱锥的性质可知,PCE α∠=,PCO β∠=,PEO γ∠=,再比较三个角的正弦值可得结果.【详解】连接AC 、BD 交于O ,连PO ,取CD 的中点E ,连,OE PE ,如图:因为//AB CD ,所以PBA α∠=,又因为四棱锥P ABCD -为正四棱锥,所以PCE α∠=,由正四棱锥的性质可知,PO ⊥平面ABCD ,所以PCO β∠=,易得OE CD ⊥,PE CD ⊥,所以PEO γ∠=, 因为sin PE PC α=,sin PO PCβ=,且PE PO >,所以sin sin αβ>,又,αβ都是锐角,所以αβ>,因为sin PO PE γ=,sin PO PCβ=,且PC PE >,所以sin sin γβ>,因为,βγ都是锐角,所以γβ>. 故选:A【点睛】关键点点睛:根据正棱锥的性质,利用异面直线所成角、直线与平面所成角、二面角的平面角的定义得到这三个角是解题关键,属于中档题.6.B解析:B【分析】由题意计算2,AB BD CD ===分析该几何体可以扩充为长方体,所以只用求长方体的外接球即可.【详解】因为AB ⊥平面BCD ,BD CD ⊥且AB BD CD ==, 43A BCD V -=, 而114323A BCD V BD CD AB -=⨯⨯⨯=,所以2AB BD CD ===, 所以该几何体可以扩充为正方体方体,所以只用求正方体的外接球即可.设外接球的半径为R ,则23R =所以外接球的表面积为2412S R ππ==故选:B【点睛】多面体的外接球问题解题关键是找球心和半径,求半径的方法有:(1)公式法;(2) 多面体几何性质法;(3)补形法;(4)寻求轴截面圆半径法;(5)确定球心位置法.7.B解析:B【分析】根据圆锥侧面展开图是一个扇形,且线段25MB =.【详解】设底面圆半径为r ,由母线长4l ,可知侧面展开图扇形的圆心角为22r r l ππα==, 将圆锥侧面展开成一个扇形,从点M 拉一绳子围绕圆锥侧面转到点B ,最短距离为BM ; 如图,在ABM 中,25,2,4MB AM AB ===,所以222AM AB MB +=,所以2MAB π∠=, 故22rππα==,解得1r =,所以圆锥的表面积为25S rl r πππ=+=,故选:B【点睛】关键点点睛:首先圆锥的侧面展开图为扇形,其圆心角为2r lπα=,其次从点M 拉一绳子围绕圆锥侧面转到点B ,绳子的最短距离即为展开图中线段MB 的长,解三角即可求解底面圆半径r ,利用圆锥表面积公式求解.8.D解析:D【分析】先找到几何体的原图,再求出几何体的高,再求几何体的体积得解.【详解】由三视图可知几何体为图中的四棱锥1P CDD E -, 由题得22437AD =-=,所以几何体的高为7.所以几何体的体积为11(24)676732⋅+⋅⋅=. 故选:D【点睛】方法点睛:通过三视图找几何体原图常用的方法有:(1)直接法;(2)拼凑法;(3)模型法.本题利用的就是模型法.要根据已知条件灵活选择方法求解. 9.D解析:D【分析】过点F 作//FG AE 交AB 于点G ,连接CG ,则异面直线AE 与CF 所成角为CFG ∠或其补角,然后在CFG △中求解.【详解】如下图所示,在平面ABFE 中,过点F 作//FG AE 交AB 于点G ,连接CG , 则异面直线AE 与CF 所成角为CFG ∠或其补角,设1EF =,则3AB =,2BC CF AE ===,因为//EF AB ,//FG AE ,所以,四边形AEFG 为平行四边形,所以,2FG AE ==,1AG =,2BG =,由于2ABC π∠=,由勾股定理可得2222CG BC BG =+=所以,222CG CF FG =+,则2CFG π∠=.故选:D.【点睛】 思路点睛:平移线段法是求异面直线所成角的常用方法,其基本思路是通过平移直线,把异面直线的问题化归为共面直线问题来解决,具体步骤如下:(1)平移:平移异面直线中的一条或两条,作出异面直线所成的角;(2)认定:证明作出的角就是所求异面直线所成的角;(3)计算:求该角的值,常利用解三角形;(4)取舍:由异面直线所成的角的取值范围是0,2π⎛⎤ ⎥⎝⎦,当所作的角为钝角时,应取它的补角作为两条异面直线所成的角.10.C解析:C【分析】根据题中所给的几何体的三视图还原几何体,得到相应的三棱锥,之后利用椎体体积公式求得结果.【详解】根据题中所给的几何体的三视图还原几何体如图所示:该三棱锥满足底面BCD△是等腰三角形,且底边和底边上的高线都是2;且侧棱AD⊥底面BCD,1AD=,所以112 =221=323V⨯⨯⨯⨯,故选:C.【点睛】方法点睛:该题考查的是有关根据所给几何体三视图求几何体体积的问题,解题方法如下:(1)应注意把握三个视图的尺寸关系:主视图与俯视图长应对正(简称长对正),主视图与左视图高度保持平齐(简称高平齐),左视图与俯视图宽度应相等(简称宽相等),若不按顺序放置和不全时,则应注意三个视图名称;(2)根据三视图还原几何体;(3)利用椎体体积公式求解即可.11.A解析:A【分析】首先由三视图还原几何体,然后由几何体的空间结构特征求解三棱锥的体积即可.【详解】由三视图可知,在棱长为2的正方体中,其对应的几何体为棱锥P ABC-,该棱锥的体积:11142223323V Sh ⎛⎫==⨯⨯⨯⨯= ⎪⎝⎭. 故选:A.【点睛】 方法点睛:(1)求解以三视图为载体的空间几何体的体积的关键是由三视图确定直观图的形状以及直观图中线面的位置关系和数量关系,利用相应体积公式求解;(2)若所给几何体的体积不能直接利用公式得出,则常用等积法、分割法、补形法等方法进行求解. 12.D解析:D【分析】取a αβ⋂=,且//m a ,//n a ,利用线面平行的判定定理可判断A 选项;根据αγ⊥,βγ⊥判断平面α与β的位置关系,可判断B 选项;设AB 、AC 的中点D 、E 在平面β内,记平面ABC 为平面α,判断出A 、B 、C 三点到平面β的距离相等,可判断C 选项;过直线n 作平面γ,使得a αγ⋂=,利用线面平行、面面平行的判定定理可判断D 选项.【详解】对于A 选项,若a αβ⋂=,且//m a ,//n a ,m β⊄,n β⊄,则//m β,βn//,但α与β相交;对于B 选项,若αγ⊥,βγ⊥,则α与β平行或相交;对于C 选项,设AB 、AC 的中点D 、E 在平面β内,记平面ABC 为平面α,如下图所示:D 、E 分别为AB 、AC 的中点,则//DE BC ,DE β⊂,BC β⊄,//BC β∴,所以,点B 、C 到平面β的距离相等,由于D 为AB 的中点,则点A 、B 到平面β的距离相等,所以,点A 、B 、C 三点到平面β的距离相等,但平面α与平面β相交;对于D 选项,如下图所示:由于//n α,过直线n 作平面γ,使得a αγ⋂=,则//a n ,//n a ,a β⊄,n β⊂,//a β∴,//m β,m a A =,m α⊂,a α⊂,//αβ∴.故选:D.【点睛】方法点睛:证明或判断两个平面平行的方法有:①用定义,此类题目常用反证法来完成证明;②用判定定理或推论(即“线线平行”⇒“面面平行”),通过线面平行来完成证明; ③根据“垂直于同一条直线的两个平面平行”这一性质进行证明;④借助“传递性”来完成.二、填空题13.【分析】过作垂足为连接则为二面角的平面角即在中利用余弦定理结合为整数求出的值进而可得外接球直径【详解】如图过作垂足为连接则为二面角的平面角即不妨设因为所以所以所以在中因为为整数所以则设以为长宽高的长 解析:6【分析】过A 作AH OB ⊥,垂足为H ,连接CH ,则AHC ∠为二面角--A OB C 的平面角,即∠=AHC α,在AHC 中,利用余弦定理结合m ,n 为整数,求出m ,n 的值,进而可得外接球直径.【详解】如图,过A 作AH OB ⊥,垂足为H ,连接CH ,则AHC ∠为二面角--A OB C 的平面角,即∠=AHC α.不妨设2OC a =,因为45AOB ∠=︒,所以===CH a AH OH , 所以21)=HB a ,所以22222(422)=+=-=BC HB HC a AC .在AHC 中,222cos 2+-==⋅⋅HA HC AC HA HC α2222(422)212+--==a a a m n a因为m ,n 为整数,所以1m =-,2n =,则||1m =,||2n =,||1m n +=. 设以||m ,||n ,||m n +为长、宽、高的长方体的外接球半径为R ,则2222(2)||||||6=+++=R m n m n 6.6【点睛】关键点点睛:本题考查二面角的应用,考查几何体的外接球,考查解三角形,解决本题的关键点是利用定义法找出二面角的平面角,在AHC 中,利用余弦定理结合已知条件求出m ,n 的值,考查学生空间想象能力,考查计算能力,属于中档题.14.【分析】由二面角的大小为可得平面平面得到平面由勾股定理可得答案【详解】连接所以是等边三角形所以因为为中点所以所以即所以因为平面平面平面平面所以平面平面所以所以故答案为:【点睛】对于翻折问题解题时要认 解析:22【分析】由二面角A ED C '--的大小为90,可得平面A ED '⊥平面EDCB ,得到A E '⊥平面EDCB ,由勾股定理可得答案.【详解】连接DB CE 、,2AB AD ==,60A ∠=,所以ABD △、CBD 是等边三角形, 所以2AD BD CD ===,因为E 为AB 中点,1AE A E '==,所以DE AB ⊥,DE A E ⊥',3DE =, 30EDB ∠=,所以90EDC ∠=,即DE CD ⊥,所以222347EC ED CD =+=+=,因为平面A ED '⊥平面EDCB ,DE A E ⊥',平面A ED '平面EDCB DE =, 所以A E '⊥平面EDCB ,EC ⊂平面EDCB ,所以A E EC '⊥, 所以221722A C A E EC ''=+=+=.故答案为:22.【点睛】对于翻折问题,解题时要认真分析图形,确定有关元素间的关系及翻折前后哪些量变了,哪些量没有变,根据线线、线面、面面关系正确作出判断,考查了学生的空间想象力.. 15.【分析】取中点为过分别作底面的垂线根据题中条件得到;过分别作的垂线连接由二面角的定义结合线面垂直的判定定理及性质得到为二面角的平面角;为二面角的平面角得出令进而可求出最值【详解】取中点为过分别作底面解析:34【分析】取BC 中点为E ,过P 、M 分别作底面的垂线PO 、MN ,根据题中条件,得到AN NO OE ==,2PO MN =;过O 、N 分别作BC 的垂线OG 、NH ,连接MH ,PG ,由二面角的定义,结合线面垂直的判定定理及性质,得到MHN ∠为二面角M BC A --的平面角;PGO ∠为二面角A BC P --的平面角,得出tan 4tan PGO MHN ∠=∠,()23tan tan tan 14tan MHN PGO MHN MHNα∠=∠-∠=+∠,令tan 0x MHN =∠>,进而可求出最值.【详解】取BC 中点为E ,过P 、M 分别作底面的垂线PO 、MN , 则O 为ABC 的重心,MN ⊥平面ABC ;PO ⊥平面ABC ; 由于点M 为棱PA 的中点,所以有AN NO OE ==,2PO MN =; 过O 、N 分别作BC 的垂线OG 、NH ,连接MH ,PG , 因为BC ⊂平面ABC ,所以MN BC ⊥,同理PO BC ⊥; 又MN NH N ⋂=,MN ⊂平面MNH ,NH ⊂平面MNH , 所以BC ⊥平面MNH ;因为MH ⊂平面MNH ,所以BC MH ⊥, 所以MHN ∠为二面角M BC A --的平面角;同理BC PG ⊥,所以PGO ∠为二面角A BC P --的平面角, 所以tan PO PGO OG ∠=,tan MN MHN HN∠=, 因为NO OE =,//OG NH ,所以12OG NH =; 因此2tan 4tan 12PO MN PGO MHN OG HN ∠===∠, 所以()2tan tan 3tan tan tan 1tan tan 14tan PGO MHN MHN PGO MHN PGO MHN MHN α∠-∠∠=∠-∠==+∠⋅∠+∠, 令tan 0x MHN =∠>,则2333tan 1444x x x x α=≤=+, 当且仅当214x =,即12x =时,等号成立. 故答案为:34. 【点睛】关键点点睛:求解本题的关键在于确定二面角MBC A --、A BC P --以及P BC M --三者之间的关系,由题中条件得出二面角A BC P --是二面角M BC A --的4倍,进而可求得结果.16.【分析】取AB 中点连接根据平行四边形性质可得为等腰梯形ABCD 的外心取SB 中点O 连接则可得O 是四棱锥的外接球球心在中求得r=OA 即可求得体积【详解】取AB 中点连接则所以四边形为平行四边形所以同理所以 解析:823π【分析】取AB 中点1O ,连接11,O C O D ,根据平行四边形性质,可得1O 为等腰梯形ABCD 的外心,取SB 中点O ,连接1,,,OA OC OD OO ,则可得O 是四棱锥S ABCD -的外接球球心,在Rt SAB 中,求得r=OA ,即可求得体积. 【详解】取AB 中点1O ,连接11,O C O D ,则1//CD O A , 所以四边形1ADCO 为平行四边形, 所以1=1CO ,同理1=1O D ,所以1111=O A O B O C O D ==,即1O 为等腰梯形ABCD 的外心, 取SB 中点O ,连接1,,,OA OC OD OO ,则1//OO SA ,因为SA ⊥平面ABCD ,所以1OO ⊥平面ABCD ,又2AB SA ==, 所以=OA OB OC OD ==,又SA AB ⊥,所以OA OS =,即O 是四棱锥S ABCD -的外接球球心, 在Rt SAB 中,2AB SA ==, 所以122OA SB == 所以34822)33V ππ=⨯=, 故答案为:823π. 【点睛】解决外接球的问题时,难点在于找到球心,可求得两个相交平面的外接圆圆心,自圆心做面的垂线,垂线交点即为球心,考查空间想象,数学运算的能力,属中档题.17.【分析】设出外接球的半径球心的外心半径r 连接过作的平行线交于连接如图所示在中运用正弦定理求得的外接圆的半径r 再利用的关系求得外接球的半径运用球的表面积公式可得答案【详解】设三棱锥外接球的半径为球心为 解析:20π【分析】设出外接球的半径R 、球心O ,ABC 的外心1O 、半径 r , 连接1AO ,过O 作的平行线OE 交AD 于 E ,连接OA ,OD ,如图所示,在ABC 中,运用正弦定理求得 ABC的外接圆的半径r ,再利用1,,R r OO 的关系求得外接球的半径,运用球的表面积公式可得答案. 【详解】设三棱锥外接球的半径为R 、球心为O ,ABC 的外心为1O 、外接圆的半径为r ,连接1AO ,过O 作平行线OE 交AD 于E ,连接OA ,OD ,如图所示,则OA OD R ==,1O A r =,OE AD ⊥,所以E 为AD 的中点.在ABC中,由正弦定理得2sin BC r BAC ==∠r =. 在ABC 中,由余弦定理2222cos BC AB AC AB AC BAC =+-⋅⋅∠,可得2117963AB AB =+-⋅⋅,得4AB =.所以11sin 34223ABC S AB AC BAC =⋅⋅∠=⨯⨯⨯=△因为11333D ABC ABC V S AD AD -=⋅⋅=⨯=△,所以4AD =.连接1OO ,又1//OO AD ,所以四边形1EAO O 为平行四边形,1128EA OO AD ===,所以R ===所以该三棱锥的外接球的表面积224π4π20πS R ===.故答案为:20π.【点睛】本题考查三棱锥的外接球,及球的表面积计算公式,解决问题的关键在于利用线面关系求得外接球的球心和球半径,属于中档题.18.【分析】在平面的投影为的外心即中点设球半径为则解得答案【详解】故在平面的投影为的外心即中点故球心在直线上设球半径为则解得故故答案为:【点睛】本题考查了三棱锥的外接球问题意在考查学生的计算能力和空间想 解析:163π【分析】P 在平面ABC 的投影为ABC 的外心,即AB 中点1O ,设球半径为R ,则()22211R CO R PO =+-,解得答案.【详解】PA PB PC ==,故P 在平面ABC 的投影为ABC 的外心,即AB 中点1O ,故球心O 在直线1PO 上,1112CO AB ==,1133PO ==, 设球半径为R ,则()22211R CO R PO =+-,解得23R =21643S R ππ==. 故答案为:163π.【点睛】本题考查了三棱锥的外接球问题,意在考查学生的计算能力和空间想象能力.19.【分析】由题意知圆锥的轴截面为外接球的最大截面即过球心的截面且球心在上由等边三角形性质有即求得外接球的半径为R 进而求外接球的表面积【详解】设外接球球心为连接设外接球的半径为R 依题意可得在中有即解得故 解析:163π【分析】由题意知圆锥PO 的轴截面为外接球的最大截面,即过球心的截面且球心在PO 上,由等边三角形性质有Rt AO O '△,即222O A AO O O ''=+求得外接球的半径为R ,进而求外接球的表面积. 【详解】设外接球球心为O ',连接AO ',设外接球的半径为R ,依题意可得1AO =,3PO =,在Rt AO O '△中,有222O A AO O O ''=+,即)22213R R =+,解得3R =, 故外接球的表面积为24164433S R πππ==⋅=.故答案为:163π. 【点睛】本题考查了求圆锥体的外接球面积,由截面是等边三角形,结合等边三角形的性质求球半径,进而求外接球面积,属于基础题.20.【分析】由矩形的边长可得底面外接圆的半径再由为等腰直角三角形可得其外接圆的半径又平面平面可得底面外接圆的圆心即为外接球的球心由题意可得外接球的半径进而求出外接球的体积【详解】解:取矩形的对角线的交点 解析:323π【分析】由矩形的边长可得底面外接圆的半径,再由PAD △为等腰直角三角形可得其外接圆的半径,又平面PAD ⊥平面ABCD 可得底面外接圆的圆心即为外接球的球心,由题意可得外接球的半径,进而求出外接球的体积. 【详解】解:取矩形的对角线的交点O 和AD 的中点E ,连接OE ,OP ,OE , 则O 为矩形ABCD 的外接圆的圆心,而2DPA π∠=,23AD =,2AB =,PA PD =,则//OE AB ,112OE AB ==, 132PE AD ==, 所以E 为PAD △的外接圆的圆心,因为平面PAD ⊥平面ABCD , 所以O 为外接球的球心,OP 为外接球的半径,在POE △中,222222(3)14R OP PE OE ==+=+=,所以2R =, 所以外接球的体积343233V R ππ==, 故答案为:323π.【点睛】本题考查四棱锥的棱长与外接球的半径的关系及球的体积公式,属于中档题.三、解答题21.(1)证明见解析;(2)105. 【分析】(1)由PA ⊥底面ABCD ,得PA DE ⊥,由Rt ABH Rt DAE ≌△△,得DE AH ⊥,可得答案.(2)由可知DE ⊥平面PAH ,连接PG ,则DPG ∠即为直线PD 与平面PAH 所成线面角,在Rt PDG △中,由sin DPG ∠可得答案. 【详解】(1)因为PA ⊥底面ABCD ,DE ⊂底面ABCD ,所以PA DE ⊥,因为E ,H 分别为正方形ABCD 的边AB ,BC 的中点,,,AB DA BH AE HBAEAD ,所以Rt ABH Rt DAE ≌△△,所以BAH ADE ∠=∠,由90AED ADE ∠+∠= 所以90BAH AED ∠+∠=,所以DE AH ⊥, 因为PA ⊂平面PAH ,AH ⊂平面PAH ,PA AH A ⋂=,所以DE ⊥平面PAH .(2)由(1)可知DE ⊥平面PAH ,设AH DE G ⋂=,如图,连接PG ,则DPG ∠即为直线PD 与平面PAH 所成线面角, 因为2PA AD ==,所以22PD =,5DE =, 在Rt DAE 中,由于AG DE ⊥,所以2AD DG DE =⋅, 所以45DG =⋅,所以5DG =, 所以在Rt PDG △中,105sin 522DG DPG PD ∠===,即直线PD 与平面PAH 所成线面角的正弦值为105.【点睛】本题主要考查线面垂直的证明、线面角的求法,对于线面角的求法的步骤,作:作(或找)出斜线在平面上的射影,证:证明某平面角就是斜线与平面所成的角;算:通常在垂线段、斜线段和射影所组成的直角三角形中计算. 22.(1)证明见解析;(2)23. 【分析】(1)连接11B D ,设11111B D AC O ⋂=,连接1DO ,证明11B O DO 是平行四边形,再利用线面平行的判定定理即可证明.(2)由题意可得平面11DA C ⊥平面11B D DB ,过点O 作1OH DO ⊥于H ,在矩形11B D DB 中,连接1OO ,可得1O OD OHD ∽△△,由三角形相似,对应边成比例即可求解. 【详解】(1)证明:连接11B D ,设11111B D AC O ⋂=,连接1DO .11//O B DO 且11O B DO =, 11B O DO ∴是平行四边形.11//B O DO ∴.又1DO ⊂平面11DA C ,1B O ⊂/平面11DA C ,1//B O ∴平面11DA C .(2)1111A C B D ⊥,111AC BB ⊥,且1111BB B D B ⋂=,11A C ∴⊥平面11B D DB .∴平面11DA C ⊥平面11B D DB ,且交线为1DO .在平面11B D DB 内,过点O 作1OH DO ⊥于H ,则OH ⊥平面11DA C , 即OH 的长就是点O 到平面11DA C 的距离.在矩形11B D DB 中,连接1OO ,1O OD OHD ∽△△,则11O D ODO O OH=, 22236OH ⨯∴==即点O 到平面11DA C 的距离为233. 【点睛】关键点点睛:本题考查了线面平行的判定定理,点到面的距离,解题的关键是过点O 作1OH DO ⊥于H ,得出OH 的长就是点O 到平面11DA C 的距离,考查了计算能力.23.(1)证明见解析;(2)23. 【分析】(1)连接BD 交AC 于点O ,由中位线定理得//OM PB ,从而得证线面平行; (2)由M 是PD 中点,得12M ACD P ACD V V --=,求出三棱锥P ACD -的体积后可得. 【详解】(1)如图,连接BD 交AC 于点O ,连接OM ,则O 是BD 中点,又M 是PD 中点, ∴//OM PB ,又PB ⊄平面ACM ,OM ⊂平面ACM , 所以//PB 平面ACM ; (2)由已知12222ACDS=⨯⨯=,11422333P ACD ACD V S PA -=⋅=⨯⨯=△,又M 是PD 中点,所以1223M ACD P ACD V V --==, 所以23P ACM P ACD M ACD V V V ---=-=.【点睛】思路点睛:本题考查证明线面平行,求三棱锥的体积.求三棱锥的体积除掌握体积公式外,还需要注意割补法,不易求体积的三棱锥(或一个不规则的几何体)的体积可通过几个规则的几何体(柱、锥、台等)的体积加减求得.三棱锥的体积还可通过转化顶点,转移底面利用等体积法转化为求其他三棱锥的体积,从而得出结论. 24.(1)证明见解析;(2)22. 【分析】(1)利用面面垂直的性质先证明出BC ⊥面PAB ,得到PA BC ⊥,再由PA PB ⊥,结合线面垂直的判定定理可知PA ⊥面PBC ,又PA ⊂面PAC ,然后证得平面PBC ⊥平面PAC ;(2)先计算三棱锥P BCE -的体积,然后再计算PBC 的面积,利用等体积法P BCE E PBC V V --=求解.【详解】解:(1)证明:∵面PAB ⊥面ABCD ,且平面PAB ⋂平面ABCD AB =,BC AB ⊥,BC ⊂面ABCD BC ∴⊥面PAB , 又PA ⊂面PAB PA BC ∴⊥又因为由已知PA PB ⊥且PB BC B ⋂=,所以PA ⊥面PBC ,又PA ⊂面PAC ∴面PAC ⊥面PBC .(2)PAB △中,PA PB =,取AB 的中点O ,连PO ,则PO AB ⊥ ∵面PAB ⊥面ABCD 且它们交于,AB PO ⊂面PABPO ∴⊥面ABCD由1133BCEEPBC P BCE PBC BCE PBCSPOV V S h S PO h S--=⇒=⇒=,由已知可求得1PO =,1BCES=,2PBCS=,所以22h =. 所以点E 到平面PBC 的距离为22.【点睛】(1)证明面面垂直的核心为证明线面垂直,要证明线面垂直只需郑敏面外的一条弦和面内的两条相交线垂直即可;(2)点到面的距离求解一般采用等体积法求解,也可采用空间向量法求解. 25.(1)证明见解析;(223【分析】(1)先由面面垂直的性质,得到CB ⊥平面ABE ,推出CB AE ⊥,根据题中条件,得到AE BE ⊥,利用线面垂直的判定定理,得到AE ⊥平面BCE ;得出AE BF ⊥,再次利用线面垂直的判定定理,即可证明结论成立;。

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《立体几何初步》练习题一、 选择题1、一条直线和三角形的两边同时垂直,则这条直线和三角形的第三边的位置关系是( )A 、垂直B 、平行 C、相交不垂直 D 、不确定 2. 在正方体1111ABCD A BCD -中, 与1A C 垂直的是( )A. BD B. CD C. BC D. 1CC3、线n m ,和平面βα、,能得出βα⊥的一个条件是( )A.βα//n ,//m ,n m ⊥ B.m ⊥n ,α∩β=m ,n ⊂α C.αβ⊆⊥m n n m ,,// D .βα⊥⊥n m n m ,,//4、平面α与平面β平行的条件可以是( )A.α内有无穷多条直线与β平行; B.直线a//α,a//βC.直线a α⊂,直线b β⊂,且a//β,b //αD.α内的任何直线都与β平行 5、设m、n 是两条不同的直线,,,αβγ是三个不同的平面,给出下列四个命题: ①若m ⊥α,n //α,则m n ⊥ ②若αβ//,βγ//,m ⊥α,则m ⊥γ ③若m //α,n //α,则m n // ④若αγ⊥,βγ⊥,则//αβ其中正确命题的序号是( ) A .①和②ﻩ B.②和③ﻩ C.③和④ D.①和④6.点P为ΔABC 所在平面外一点,PO ⊥平面ABC,垂足为O ,若PA=PB=PC,则点O 是ΔABC 的( ) A.内心 B.外心 C.重心 D .垂心 7. 若l 、m、n 是互不相同的空间直线,α、β是不重合的平面,则下列命题中为真命题的是( )A .若//,,l n αβαβ⊂⊂,则//l n B.若,l αβα⊥⊂,则l β⊥ C . 若,//l l αβ⊥,则αβ⊥ D .若,l n m n ⊥⊥,则//l m 8. 已知两个平面垂直,下列命题中正确的个数是( )①一个平面内的已知直线必垂直于另一个平面的任意一条直线; ②一个平面内的已知直线必垂直于另一个平面的无数条直线; ③一个平面内的任一条直线必垂直于另一个平面;④过一个平面内任意一点作交线的垂线,则垂线必垂直于另一个平面. A.3 B .2 C .1 D.09.(2013浙江卷)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 ∥nﻩB.若m ∥α,m ∥β,则α∥β C.若m ∥n,m ⊥α,则n ⊥αD .若m ∥α,α⊥β,则m⊥β10.(2013广东卷)设l 为直线,,αβ是两个不同的平面,下列命题中正确的是ﻩ( )A .若//l α,//l β,则//αβB .若l α⊥,l β⊥,则//αβ C.若l α⊥,//l β,则//αβ D .若αβ⊥,//l α,则l β⊥二、填空题11、在棱长为2的正方体ABCD —A1B 1C1D 1中,E ,F 分别是棱AB,BC 中点,则三棱锥B —B 1E F的体积为 .12.对于空间四边形ABCD ,给出下列四个命题:①若AB=AC,BD=CD 则BC⊥AD;②若AB=CD,AC=BD 则BC ⊥AD;③若AB ⊥AC,B D⊥CD 则B C⊥AD;④若A B⊥CD, BD ⊥AC 则B C⊥AD;其中真命题序号是 .13. 已知直线b//平面α,平面α//平面β,则直线b 与β的位置关系为 .14. 如图,△ABC 是直角三角形,∠ACB=︒90,PA ⊥平面AB C,ABCP此图形中有个直角三角形三、解答题15.如图,PA⊥平面ABC,平面PAB⊥平面PBC 求证:AB⊥BC16.如图,ABCD和ABEF都是正方形,M AC N FB∈∈,,且AM FN=。

求证://MN BCE平面。

17.如图,P为ABC∆所在平面外一点,⊥PA平面ABC,︒=∠90ABC,PBAE⊥于E,PCAF⊥于F 求证:(1)⊥BC平面PAB;(2)平面AEF⊥平面PBC;(3)⊥PC EF.18、如图,ABCD是正方形,O是正方形的中心,PO⊥底面PABCABCDEF M NFEPCBAABCD,E 是PC 的中点。

求证:(1)PA ∥平面BDE ;(2)平面PA C⊥平面BD E.[来源:Zx xk.Com]19、如图,长方体1111D C B A ABCD -中,1==AD AB ,21=AA ,点P为1DD 的中点。

求证:(1)直线1BD ∥平面PAC ;(2)平面PAC ⊥平面1BDD ; (3)直线1PB ⊥平面PAC .20.如图,已知在侧棱垂直于底面三棱柱AB C—A 1B 1C 1中AC=3,AB=5,14,4,.CB AA D AB ==点是的中点(Ⅰ)求证:1BC AC ⊥(Ⅱ)求证:AC 1//平面CDB1; (Ⅲ)求三棱锥A 1—B1CD 的体积. ﻩ21.如图,在几何体ABCDE 中,AB = AD = 2,AB 丄AD,AEPD 1C 1B 1A 1DCBA丄平面AB D,M 为线段BD 的中点, MC//AE,且AE = MC =2 ﻩ(I)求证:平面BCD丄平面CDE;(II)若N为线段DE 的中点, 求证:平面AMN //平面BEC.22.(2013年北京卷)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P C的中点, 求证: (1) PA ⊥底面ABCD ; (2) //BE 平面PAD ;(3)平面BEF ⊥平面PCD23.(2013年山东卷)如图,四棱锥P ABCD-中,,AB AC AB PA ⊥⊥,,2AB CD AB CD =∥,,,,,E F G M N 分别为,,,,PB AB BC PD PC 的中点求证: (Ⅰ) CE PAD ∥平面;(Ⅱ)求证:EFG EMN平面平面⊥24.(2013年大纲卷)如图,四棱锥P ABCD-中,90∠=∠=,2ABC BAD=BC AD 与都是边长为2的等边三角形.PAB PAD∆∆(I)证明:;⊥PB CD(II)求点.到平面的距离A PCD参考答案选择题:AACDA,BCCCB 填空题:11、1312、①④ 13、//b b ββ⊂或 14、4 解答题:15、作,AD PB ⊥ 16、//,//MG AB NH EF 作交CB 于G 交BE 于H,连接GH,证明四边形MGHN 是平行四边形17、(2)证AE PBC ⊥平面(3)证PC AEF ⊥平面 18、(1)连接OE ,//OE PA ,(2)证BD PAC ⊥平面 19、(1)设ACBD O =,连接OP ,1//OP BD ,(2)证1AC BDD ⊥平面(3) 由1AC BDD ⊥平面得1AC B P ⊥,计算可以得到1190,B PO B P PO ∠=⊥ 20、(1)11AC BB C C ⊥平面(2) (1)设11B C BC O =,连接OD ,1//OD AC(3)11118A B CD C A DB V V --==,21、(1)计算得90,,90,,BCD BC CD BCE BC CE ∠=⊥∠=⊥BC CDE ⊥平面 (2) //,//AM EC MN BE22、 (I)因为平面PAD ⊥平面A BCD,且PA 垂直于两平面的交线AD所以P A垂直底面ABCD.(II )因为A B∥CD,CD=2AB ,E 为C D的中点 所以AB ∥D E,且AB=DE 所以ABED 为平行四边形,所以BE ∥AD,又因为BE ⊄平面PAD ,A D⊂平面PAD所以BE ∥平面PA D.(II I)因为AB ⊥AD,而且ABED 为平行四边形 所以B E⊥C D,AD ⊥CD ,由(I )知PA ⊥底面ABCD, 所以P A⊥CD,所以CD ⊥平面P AD所以CD ⊥P D,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BEF ⊥平面PCD. 23、(1)取PA 中点H ,连接EH 、DH,证明四边形CEHD 是平行四边形或者连接CF ,证明//ECF PAD 平面平面(2)证,AB EFG ⊥平面////,MN CD AB 所以,MN EFG ⊥平面24、(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,O B,OD,OE . 由PAB ∆和PAD ∆都是等边三角形知P A=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//C D.因此,PB CD ⊥. (Ⅱ)解:取P D的中点F,连结O F,则OF//PB. 由(Ⅰ)知,PB CD ⊥,故OF CD ⊥. 又122OD BD ==222OP PD OD -=故POD ∆为等腰三角形,因此,OF PD ⊥. 又PD CD D =,所以OF ⊥平面PC D.因为AE//CD,CD ⊂平面PCD,AE ⊄平面PCD,所以A E//平面PC D. 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.。

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