(答案)高考文数专题复习真题分类汇编——几何部分
三年高考(2019-2021)数学(文)真题分类汇编——平面解析几何(解答题)(原卷版)

平面解析几何(解答题) 专题汇编1.【2021年全国高考甲卷数学(文)】抛物线C 的顶点为坐标原点O .焦点在x 轴上,直线l :1x =交C 于P ,Q 两点,且OP OQ ⊥.已知点()2,0M ,且M 与l 相切.(1)求C ,M 的方程;(2)设123,,A A A 是C 上的三个点,直线12A A ,13A A 均与M 相切.判断直线23A A 与M的位置关系,并说明理由.2.【2021年全国高考乙卷数学(文)】已知抛物线2:2(0)C y px p =>的焦点F 到准线的距离为2.(1)求C 的方程;(2)已知O 为坐标原点,点P 在C 上,点Q 满足9PQ QF =,求直线OQ 斜率的最大值.3.【2021年全国新高考Ⅰ卷数学】在平面直角坐标系xOy 中,已知点()1F 、)2122F MF MF -=,,点M 的轨迹为C .(1)求C 的方程; (2)设点T 在直线12x =上,过T 的两条直线分别交C 于A 、B 两点和P ,Q 两点,且TA TB TP TQ ⋅=⋅,求直线AB 的斜率与直线PQ 的斜率之和.4.【2021年全国新高考II 卷数学】已知椭圆C 的方程为22221(0)x y a b a b+=>>,右焦点为F . (1)求椭圆C 的方程;(2)设M ,N 是椭圆C 上的两点,直线MN 与曲线222(0)x y b x +=>相切.证明:M ,N ,F 三点共线的充要条件是||MN =5.【2021年北京市高考数学】已知椭圆2222:1(0)x y E a b a b+=>>过点(0,2)A -,以四个顶点围成的四边形面积为 (1)求椭圆E 的标准方程;(2)过点P (0,-3)的直线l 斜率为k ,交椭圆E 于不同的两点B ,C ,直线AB ,AC 交y =-3于点M 、N ,直线AC 交y =-3于点N ,若|PM |+|PN |≤15,求k 的取值范围.6.【2021年天津高考数学】已知椭圆()222210x y a b a b+=>>的右焦点为F ,上顶点为B ,离心率为25,且5BF =. (1)求椭圆的方程;(2)直线l 与椭圆有唯一的公共点M ,与y 轴的正半轴交于点N ,过N 与BF 垂直的直线交x 轴于点P .若//MP BF ,求直线l 的方程.7.【2021年浙江省高考数学】如图,已知F 是抛物线()220y px p =>的焦点,M 是抛物线的准线与x 轴的交点,且2MF =,(1)求抛物线的方程;(2)设过点F 的直线交抛物线与A 、B 两点,斜率为2的直线l 与直线,,MA MB AB ,x 轴依次交于点P ,Q ,R ,N ,且2RNPN QN =⋅,求直线l 在x 轴上截距的范围.8.【2020年高考全国Ⅰ卷文数】已知A 、B 分别为椭圆E :2221x y a+=(a >1)的左、右顶点,G 为E 的上顶点,8AG GB ⋅=,P 为直线x =6上的动点,PA 与E 的另一交点为C ,PB 与E 的另一交点为D . (1)求E 的方程; (2)证明:直线CD 过定点.9.【2020年高考全国Ⅱ卷文数】已知椭圆C 1:22221x y a b+=(a >b >0)的右焦点F 与抛物线C 2的焦点重合,C 1的中心与C 2的顶点重合.过F 且与x 轴垂直的直线交C 1于A ,B 两点,交C 2于C ,D 两点,且|CD |=43|AB |. (1)求C 1的离心率;(2)若C 1的四个顶点到C 2的准线距离之和为12,求C 1与C 2的标准方程.10.【2020年高考全国Ⅲ卷文数】已知椭圆222:1(05)25x y C m m +=<<的离心率为15,A ,B 分别为C 的左、右顶点.(1)求C 的方程;(2)若点P 在C 上,点Q 在直线6x =上,且||||BP BQ =,BP BQ ⊥,求APQ △的面积.11.【2020年高考北京】已知椭圆2222:1x y C a b+=过点(2,1)A --,且2a b =.(Ⅰ)求椭圆C 的方程:(Ⅱ)过点(4,0)B -的直线l 交椭圆C 于点,M N ,直线,MA NA 分别交直线4x =-于点,P Q .求||||PB BQ 的值. 12.【2020年高考浙江】如图,已知椭圆221:12x C y +=,抛物线22:2(0)C y px p =>,点A是椭圆1C 与抛物线2C 的交点,过点A 的直线l 交椭圆1C 于点B ,交抛物线2C 于点M (B ,M 不同于A ). (Ⅰ)若116p =,求抛物线2C 的焦点坐标; (Ⅱ)若存在不过原点的直线l 使M 为线段AB 的中点,求p 的最大值.13.【2020年高考江苏】在平面直角坐标系xOy 中,已知椭圆22:143x y E +=的左、右焦点分别为F 1,F 2,点A 在椭圆E 上且在第一象限内,AF 2⊥F 1F 2,直线AF 1与椭圆E 相交于另一点B .(1)求12AF F △的周长;(2)在x 轴上任取一点P ,直线AP 与椭圆E 的右准线相交于点Q ,求OP QP ⋅的最小值;(3)设点M 在椭圆E 上,记OAB △与MAB △的面积分别为S 1,S 2,若213S S =,求点M 的坐标.14.【2020年新高考全国Ⅰ卷】已知椭圆C :22221(0)x y a b a b +=>>的离心率为22,且过点A (2,1).(1)求C 的方程:(2)点M ,N 在C 上,且AM ⊥AN ,AD ⊥MN ,D 为垂足.证明:存在定点Q ,使得|DQ |为定值.15.【2020年新高考全国Ⅱ卷】已知椭圆C :22221(0)x y a b a b+=>>过点M (2,3),点A为其左顶点,且AM 的斜率为12, (1)求C 的方程;(2)点N 为椭圆上任意一点,求△AMN 的面积的最大值.16.【2020年高考天津】已知椭圆22221(0)x y a b a b+=>>的一个顶点为(0,3)A -,右焦点为F ,且||||OA OF =,其中O 为原点. (Ⅰ)求椭圆的方程;(Ⅱ)已知点C 满足3OC OF =,点B 在椭圆上(B 异于椭圆的顶点),直线AB 与以C 为圆心的圆相切于点P ,且P 为线段AB 的中点.求直线AB 的方程.17.【2019年高考全国Ⅰ卷文数】已知点A ,B 关于坐标原点O 对称,│AB │=4,⊙M 过点A ,B 且与直线x +2=0相切.(1)若A 在直线x +y =0上,求⊙M 的半径;(2)是否存在定点P ,使得当A 运动时,│MA │−│MP │为定值?并说明理由.18.【2019年高考全国Ⅱ卷文数】已知12,F F 是椭圆2222:1(0)x y C a b a b+=>>的两个焦点,P 为C 上一点,O 为坐标原点.(1)若2POF △为等边三角形,求C 的离心率;(2)如果存在点P ,使得12PF PF ⊥,且12F PF △的面积等于16,求b 的值和a 的取值范围.19.【2019年高考全国Ⅲ卷文数】已知曲线C :y =22x ,D 为直线y =12-上的动点,过D 作C 的两条切线,切点分别为A ,B . (1)证明:直线AB 过定点; (2)若以E (0,52)为圆心的圆与直线AB 相切,且切点为线段AB 的中点,求该圆的方程.20.【2019年高考北京卷文数】已知椭圆2222:1x y C a b+=的右焦点为(1,0),且经过点(0,1)A .(1)求椭圆C 的方程;(2)设O 为原点,直线:(1)l y kx t t =+≠±与椭圆C 交于两个不同点P ,Q ,直线AP 与x 轴交于点M ,直线AQ 与x 轴交于点N ,若|OM |·|ON |=2,求证:直线l 经过定点. 21.【2019年高考天津卷文数】设椭圆22221(0)x y a b a b+=>>的左焦点为F ,左顶点为A ,上顶点为B .已知3||2||OA OB =(O 为原点). (1)求椭圆的离心率; (2)设经过点F 且斜率为34的直线l 与椭圆在x 轴上方的交点为P ,圆C 同时与x 轴和直线l 相切,圆心C 在直线x =4上,且OC AP ∥,求椭圆的方程.22.【2019年高考江苏卷】如图,在平面直角坐标系xOy 中,椭圆C :22221(0)x y a b a b+=>>的焦点为F 1(–1、0),F 2(1,0).过F 2作x 轴的垂线l ,在x 轴的上方,l 与圆F 2:222(1)4x y a -+=交于点A ,与椭圆C 交于点D .连结AF 1并延长交圆F 2于点B ,连结BF 2交椭圆C 于点E ,连结DF 1. 已知DF 1=52. (1)求椭圆C 的标准方程; (2)求点E 的坐标.23.【2019年高考浙江卷】如图,已知点(10)F ,为抛物线22(0)y px p =>的焦点,过点F 的直线交抛物线于A 、B 两点,点C 在抛物线上,使得ABC △的重心G 在x 轴上,直线AC 交x 轴于点Q ,且Q 在点F 的右侧.记,AFG CQG △△的面积分别为12,S S . (1)求p 的值及抛物线的准线方程; (2)求12S S 的最小值及此时点G 的坐标.。
高考文科数学专题5 立体几何 高考文科数学 (含答案)

专题五 立体几何第一讲 空间几何体1.棱柱、棱锥 (1)棱柱的性质侧棱都相等,侧面是平行四边形;两个底面与平行于底面的截面是全等的多边形;过不相邻的两条侧棱的截面是平行四边形;直棱柱的侧棱长与高相等且侧面与对角面是矩形. (2)正棱锥的性质侧棱相等,侧面是全等的等腰三角形,斜高相等;棱锥的高、斜高和斜高在底面内的射影构成一个直角三角形;棱锥的高、侧棱和侧棱在底面内的射影也构成一个直角三角形;某侧面的斜高、侧棱及底面边长的一半也构成一个直角三角形;侧棱在底面内的射影、斜高在底面内的射影及底面边长的一半也构成一个直角三角形. 2.三视图(1)三视图的正视图、侧视图、俯视图分别是从几何体的正前方、正左方、正上方观察几何体画出的轮廓线.画三视图的基本要求:正俯一样长,俯侧一样宽,正侧一样高; (2)三视图排列规则:俯视图放在正视图的下面,长度与正视图一样;侧视图放在正视图的右面,高度和正视图一样,宽度与俯视图一样. 3.几何体的切接问题(1)解决球的内接长方体、正方体、正四棱柱等问题的关键是把握球的直径即棱柱的体对角线长.(2)柱、锥的内切球找准切点位置,化归为平面几何 问题.4.柱体、锥体、台体和球的表面积与体积(不要求记忆) (1)表面积公式①圆柱的表面积 S =2πr (r +l ); ②圆锥的表面积S =πr (r +l );③圆台的表面积S =π(r ′2+r 2+r ′l +rl ); ④球的表面积S =4πR 2. (2)体积公式①柱体的体积V =Sh ;②锥体的体积V =13Sh ;③台体的体积V =13(S ′+SS ′+S )h ;④球的体积V =43πR 3.1. (2013·广东)某四棱台的三视图如图所示,则该四棱台的体积是( )A .4 B.143C.163D .6答案 B解析 由三视图知四棱台的直观图为由棱台的体积公式得:V =13(2×2+1×1+2×2×1×1)×2=143.2. (2013·四川)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解析由三视图可知上部是一个圆台,下部是一个圆柱,选D.3. (2013·江西)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,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 A解析取CD的中点H,连接EH,HF.在四面体CDEF中,CD⊥EH,CD⊥FH,所以CD⊥平面EFH,所以AB⊥平面EFH,所以正方体的左、右两个侧面与EF平行,其余4个平面与EF相交,即n=4.又因为CE与AB在同一平面内,所以CE与正方体下底面共面,与上底面平行,与其余四个面相交,即m=4,所以m+n=4+4=8.4. (2013·新课全国Ⅱ)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),(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( )答案 A解析根据已知条件作出图形:四面体C1-A1DB,标出各个点的坐标如图(1)所示,可以看出正视图为正方形,如图(2)所示.故选A.5. (2013·福建)已知某一多面体内接于球构成一个简单组合体,如果该组合体的正视图、侧视图、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12π解析由三视图知,该几何体为正方体和球组成的组合体,正方体的对角线为球的直径.所以2R=23,即R=3,球的表面积为S=4πR2=12π.题型一空间几何体的三视图例1(1)(2012·广东)某几何体的三视图如图所示,它的体积为( )A.12πB.45πC.57πD.81π(2)(2012·陕西)将正方体(如图(1)所示)截去两个三棱锥,得到如图(2)所示的几何体,则该几何体的左(侧)视图为( )审题破题根据三视图先确定原几何体的直观图和形状,然后再解题.答案(1)C (2)B解析 (1)由三视图知该几何体是由圆柱、圆锥两几何体组合而成,直观图如图所示. 圆锥的底面半径为3,高为4,圆柱的底面半径为3,高为5,∴V =V 圆锥+V 圆柱=13Sh 1+Sh 2=13×π×32×4+π×32×5=57π.(2)还原正方体后,将D 1,D ,A 三点分别向正方体右侧面作垂线.D 1A 的射影为C 1B ,且为实线,B 1C 被遮挡应为虚线.反思归纳 将三视图还原成直观图是解答该类问题的关键,其解题技巧是对常见简单几何体及其组合体的三视图,特别是正方体、长方体、圆柱、圆锥、棱柱、棱锥、球等几何体的三视图分别是什么图形,数量关系有什么特点等都应该熟练掌握,会画出其直观图,然后由三视图验证.变式训练1 若某几何体的三视图(单位:cm)如图所示,则此几何体的体积是________ cm 3.答案 18解析 由几何体的三视图可知,该几何体由两个直四棱柱构成,其直观图如图所示.上底面直四棱柱的长是3 cm ,宽是3 cm ,高是1 cm ,故其体积为9 cm 3,下底面直四棱柱的高是3 cm ,长是1 cm ,宽是3 cm ,其体积为9 cm 3.故该几何体的体积为V =18 cm 3. 题型二 空间几何体的表面积和体积例2 如图所示,已知E 、F 分别是棱长为a 的正方体ABCD —A 1B 1C 1D 1的棱A 1A 、CC 1的中点,求四棱锥C 1—B 1EDF 的体积.审题破题 本题可从两个思路解题:思路一:先求出四棱锥C 1—B 1EDF 的高及其底面积,再利用棱锥的体积公式求出其体积; 思路二:先将四棱锥C 1—B 1EDF 化为两个三棱锥B 1—C 1EF 与D —C 1EF ,再求四棱锥C 1—B 1EDF 的体积.解 方法一 连接A 1C 1,B 1D 1交于点O 1,连接B 1D ,过O 1作。
2024年高考真题分类专项(解析几何)(学生版)

2024年高考真题分类专项(解析几何)一、单选题1.(2024年北京高考数学真题)圆22260x y x y +-+=的圆心到直线20x y -+=的距离为( )A B .2C .3D .2.(2024年天津高考数学真题)双曲线22221()00a x y a b b >-=>,的左、右焦点分别为12.F F P、是双曲线右支上一点,且直线2PF 的斜率为2.12PF F △是面积为8的直角三角形,则双曲线的方程为( )A .22182y x -=B .22184x y -=C .22128x y -=D .22148x y -=3.(2024年新课标全国Ⅱ卷数学真题)已知曲线C :2216x y +=(0y >),从C 上任意一点P 向x 轴作垂线段PP ',P '为垂足,则线段PP '的中点M 的轨迹方程为( ) A .221164x y +=(0y >)B .221168x y +=(0y >)C .221164y x +=(0y >)D .221168y x +=(0y >)4.(2024年高考全国甲卷数学(文)真题)已知直线20ax by a b +-+=与圆2241=0C x y y ++-:交于,A B 两点,则AB 的最小值为( )A .2B .3C .4D .65.(2024年高考全国甲卷数学(理)真题)已知双曲线的两个焦点分别为()()0,4,0,4-,点()6,4-在该双曲线上,则该双曲线的离心率为( )A.4 B .3C .2D6.(2024年高考全国甲卷数学(理)真题)已知b 是,a c 的等差中项,直线0ax by c 与圆22410x y y ++-=交于,A B 两点,则AB 的最小值为( ) A .1B .2C .4D.二、多选题7.(2024年新课标全国Ⅱ卷数学真题)抛物线C :24y x =的准线为l ,P 为C 上的动点,过P 作22:(4)1A x y +-=⊙的一条切线,Q 为切点,过P 作l 的垂线,垂足为B ,则( ) A .l 与A 相切B .当P ,A ,B三点共线时,||PQ = C .当||2PB =时,PA AB ⊥D .满足||||PA PB =的点P 有且仅有2个8.(2024年新课标全国Ⅱ卷数学真题)设计一条美丽的丝带,其造型可以看作图中的曲线C 的一部分.已知C 过坐标原点O .且C 上的点满足:横坐标大于2-,到点(2,0)F 的距离与到定直线(0)x a a =<的距离之积为4,则( )A .2a =- B.点在C 上C .C 在第一象限的点的纵坐标的最大值为1D .当点()00,x y 在C 上时,0042y x ≤+三、填空题9.(2024年上海夏季高考数学真题)已知抛物线24y x =上有一点P 到准线的距离为9,那么点P 到x 轴的距离为 .10.(2024年北京高考数学真题)抛物线216y x =的焦点坐标为 .11.(2024年北京高考数学真题)若直线()3y k x =-与双曲线2214x y -=只有一个公共点,则k 的一个取值为 .12.(2024年天津高考数学真题)圆22(1)25-+=x y 的圆心与抛物线22(0)y px p =>的焦点F 重合,A 为两曲线的交点,则原点到直线AF 的距离为 .13.(2024年新课标全国Ⅱ卷数学真题)设双曲线2222:1(0,0)x y C a b a b-=>>的左右焦点分别为12F F 、,过2F 作平行于y 轴的直线交C 于A ,B 两点,若1||13,||10F A AB ==,则C 的离心率为 .四、解答题14.(2024年上海夏季高考数学真题(网络回忆版))已知双曲线222Γ:1,(0),y x b b-=>左右顶点分别为12,A A ,过点()2,0M -的直线l 交双曲线Γ于,P Q 两点. (1)若离心率2e =时,求b 的值.(2)若2b MA P =△为等腰三角形时,且点P 在第一象限,求点P 的坐标. (3)连接OQ 并延长,交双曲线Γ于点R ,若121A R A P ⋅=,求b 的取值范围.15.(2024年北京高考数学真题)已知椭圆E :()222210x y a b a b +=>>,以椭圆E 的焦点和短轴端点为顶点的四边形是边长为2的正方形.过点()(0,t t >且斜率存在的直线与椭圆E 交于不同的两点,A B ,过点A 和()0,1C 的直线AC 与椭圆E 的另一个交点为D . (1)求椭圆E 的方程及离心率; (2)若直线BD 的斜率为0,求t 的值.16.(2024年天津高考数学真题)已知椭圆22221(0)x y a b a b+=>>椭圆的离心率12e =.左顶点为A ,下顶点为B C ,是线段OB 的中点,其中ABC S △. (1)求椭圆方程.(2)过点30,2⎛⎫- ⎪⎝⎭的动直线与椭圆有两个交点P Q ,.在y 轴上是否存在点T 使得0TP TQ ⋅≤.若存在求出这个T 点纵坐标的取值范围,若不存在请说明理由.17.(2024年新课标全国Ⅱ卷数学真题)已知(0,3)A 和33,2P ⎛⎫ ⎪⎝⎭为椭圆2222:1(0)x y C a b a b+=>>上两点.(1)求C 的离心率;(2)若过P 的直线l 交C 于另一点B ,且ABP 的面积为9,求l 的方程.18.(2024年高考全国甲卷数学(理)真题)已知椭圆2222:1(0)x y C a b a b+=>>的右焦点为F ,点31,2M ⎛⎫⎪⎝⎭在C 上,且MF x ⊥轴.(1)求C 的方程;(2)过点()4,0P 的直线交C 于,A B 两点,N 为线段FP 的中点,直线NB 交直线MF 于点Q ,证明:AQ y ⊥轴.。
历年高考文科数学真题汇编+答案解析(6):解析几何

B. 1 2
C. 2 3
D. 3 2
【解析】双曲线 C 的右焦点为 F(2,0),∵P 是 C 上一点,PF 与 x 轴垂直,∴P 的横坐标为 2,纵坐标为 3 ,
即 P(2,-3)或 P(2,3). ∴△APF 的面积为
1 31= 3 .
2
2
【答案】D 【考点】选修 1-1 双曲线
14.(2017 全国 I 卷文 12)设 A、B 是椭圆 C:x2 y2 1长轴的两个端点,若 C 上存在点 M 满足∠AMB=120°, 3m
【答案】 2 2
【考点】必修 2 直线与圆
9.(2018
全国
II
卷文
6)双曲线
x2 a2
y2 b2
1 (a 0, b 0) 的离心率为
3 ,则其渐近线方程为
A. y 2x
B. y 3x
C. y 2 x 2
D. y 3 x 2
【解析】由题意可知 c 3a ,∴ b c2 a2 2 a. ∴渐近线方程为 y b x 2 x. a
A1,A2,且以线
段 A1A2 为直径的圆与直线 bx ay 2ab 0 相切,则 C 的离心率为
6
A.
3
3
B.
3
2
C.
3
1
D.
3
【解析】以线段 A1A2 为直径的圆的圆心在原点(0,0),半径为 a,因为与直线 bx ay 2ab 0 相切,所以
原点到直线 bx ay 2ab 0 的距离为 a,即 2ab a ,化简得 a2 3b2 , a2 b2
8.(2018 全国 I 卷文 15)直线 y x 1 与圆 x2 y2 2y 3 0 交于 A,B 两点,则 AB ________.
(2017-2019)高考文数真题分类汇编专题06 立体几何(解答题)(教师版)

专题06立体几何(解答题)1.AA 1=4,AB =2,【2019年高考全国Ⅰ卷文数】如图,直四棱柱ABCD –A 1B 1C 1D 1的底面是菱形,∠BAD =60°,E ,M ,N 分别是BC ,BB 1,A 1D 的中点.(1)证明:MN ∥平面C 1DE ;(2)求点C 到平面C 1DE 的距离.【答案】(1)见解析;(2)417.17【解析】(1)连结B 1C ,ME .因为M ,E 分别为BB 1,BC 的中点,所以ME ∥B 1C ,且ME =又因为N 为A 1D 的中点,所以ND =1B 1C .21A 1D .2∥∥D ,故ME ∥ND ,由题设知A ,可得BC 1B 1=DC 1=A 1=因此四边形MNDE 为平行四边形,MN ∥ED .又MN ⊄平面C 1DE ,所以MN ∥平面C 1DE .(2)过C 作C 1E 的垂线,垂足为H .由已知可得DE ⊥BC ,DE ⊥C 1C ,所以DE ⊥平面C 1CE ,故DE ⊥CH.从而CH ⊥平面C 1DE ,故CH 的长即为C 到平面C 1DE 的距离,由已知可得CE =1,C 1C =4,所以C 1E =17,故CH =417.17从而点C 到平面C 1DE 的距离为417.17【名师点睛】该题考查的是有关立体几何的问题,涉及的知识点有线面平行的判定,点到平面的距离的求解,在解题的过程中,注意要熟记线面平行的判定定理的内容,注意平行线的寻找思路,再者就是利用线面垂直找到距离问题,当然也可以用等积法进行求解.2.【2019年高考全国Ⅱ卷文数】如图,长方体ABCD –A 1B 1C 1D 1的底面ABCD 是正方形,点E 在棱AA 1上,BE ⊥EC 1.(1)证明:BE ⊥平面EB 1C 1;(2)若AE =A 1E ,AB =3,求四棱锥E -BB 1C 1C 的体积.【答案】(1)见详解;(2)18.【解析】(1)由已知得B 1C 1⊥平面ABB 1A 1,BE 平面ABB 1A 1,故B 1C 1⊥BE .又BE ⊥EC 1,所以BE ⊥平面EB 1C 1..(2)由(1)知∠BEB 1=90°︒由题设知Rt △ABE ≌Rt △A 1B 1E ,所以∠AEB =∠A 1EB 1=45,故AE =AB =3,AA 1=2AE =6.作EF ⊥BB 1,垂足为F ,则EF ⊥平面BB 1C 1C ,且EF =AB =3.所以,四棱锥E -BB 1C 1C 的体积V =1⨯3⨯6⨯3=18.3【名师点睛】本题主要考查线面垂直的判定,以及四棱锥的体积的求解,熟记线面垂直的判定定理,以及四棱锥的体积公式即可,属于基础题型.3.【2019年高考全国Ⅲ卷文数】图1是由矩形ADEB ,Rt △ABC 和菱形BFGC 组成的一个平面图形,其中AB =1,BE =BF =2,∠FBC =60°.将其沿AB ,BC 折起使得BE 与BF 重合,连结DG ,如图2.(1)证明:图2中的A ,C ,G ,D 四点共面,且平面ABC ⊥平面BCGE ;(2)求图2中的四边形ACGD 的面积.【答案】(1)见解析;(2)4.【解析】(1)由已知得AD P BE ,CG P BE ,所以AD P CG ,故AD ,CG 确定一个平面,从而A ,C ,G ,D 四点共面.由已知得AB⊥BE,AB⊥BC,故AB⊥平面BCGE.又因为AB⊂平面ABC,所以平面ABC⊥平面BCGE.(2)取CG的中点M,连结EM,DM.因为AB∥DE,AB⊥平面BCGE,所以DE⊥平面BCGE,故DE⊥CG.由已知,四边形BCGE是菱形,且∠EBC=60°得EM⊥CG,故CG⊥平面DEM.因此DM⊥CG.在Rt△DEM中,DE=1,EM=3,故DM=2.所以四边形ACGD的面积为4.【名师点睛】本题是很新颖的立体几何考题,首先是多面体折叠问题,考查考生在折叠过程中哪些量是不变的,再者折叠后的多面体不是直棱柱,突出考查考生的空间想象能力.4.【2019年高考北京卷文数】如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥平面ABCD,底部ABCD为菱形,E 为CD的中点.(1)求证:BD⊥平面PAC;(2)若∠ABC=60°,求证:平面PAB⊥平面PAE;(3)棱PB上是否存在点F,使得CF∥平面PAE?说明理由.【答案】(1)见解析;(2)见解析;(3)存在,理由见解析.【解析】(1)因为PA⊥平面ABCD,所以PA⊥BD.又因为底面ABCD为菱形,所以BD⊥AC.所以BD⊥平面PAC.(2)因为PA⊥平面ABCD,AE⊂平面ABCD,所以PA⊥AE.因为底面ABCD为菱形,∠ABC=60°,且E为CD的中点,所以AE⊥CD.所以AB⊥AE.所以AE⊥平面PAB.所以平面PAB⊥平面PAE.(3)棱PB上存在点F,使得CF∥平面PAE.取F为PB的中点,取G为PA的中点,连结CF,FG,EG.则FG∥AB,且FG=1AB.21AB.2因为底面ABCD为菱形,且E为CD的中点,所以CE∥AB,且CE=所以FG∥CE,且FG=CE.所以四边形CEGF为平行四边形.所以CF∥EG.因为CF⊄平面PAE,EG平面PAE,所以CF∥平面PAE.【名师点睛】本题主要考查线面垂直的判定定理,面面垂直的判定定理,立体几何中的探索问题等知识,意在考查学生的转化能力和计算求解能力.5.【2019年高考天津卷文数】如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为平行四边形,△PCD为等边三角形,平面PAC⊥平面PCD,PA⊥CD,CD=2,AD=3.(1)设G,H分别为PB,AC的中点,求证:GH∥平面PAD;(2)求证:PA⊥平面PCD;(3)求直线AD与平面PAC所成角的正弦值.【答案】(1)见解析;(2)见解析;(3)3.3【解析】(1)连接BD,易知AC I BD=H,BH=DH.又由BG=PG,故GH∥ PD.又因为GH⊄平面P AD,PD⊂平面P AD,所以GH∥平面P AD.(2)取棱PC的中点N,连接DN.依题意,得DN⊥PC,又因为平面PAC⊥平面PCD,平面PAC I平面PCD=PC,所以DN⊥平面P AC,又PA⊂平面P AC,故DN⊥PA.又已知PA⊥CD,CD I DN=D,所以PA⊥平面PCD.(3)连接AN,由(2)中DN⊥平面P AC,可知∠DAN为直线AD与平面P AC所成的角,因为△PCD为等边三角形,CD=2且N为PC的中点,所以DN=3.又DN⊥AN,在Rt△AND中,sin∠DAN=DN3.=AD33.3所以,直线AD与平面P AC所成角的正弦值为【名师点睛】本小题主要考查直线与平面平行、直线与平面垂直、平面与平面垂直、直线与平面所成的角等基础知识.考查空间想象能力和推理论证能力.6.【2019年高考江苏卷】如图,在直三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,D ,E 分别为BC ,AC 的中点,AB =BC .求证:(1)A 1B 1∥平面DEC 1;(2)BE ⊥C 1E .【答案】(1)见解析;(2)见解析.【解析】(1)因为D ,E 分别为BC ,AC 的中点,所以ED ∥AB .在直三棱柱ABC−A 1B 1C 1中,AB ∥A 1B 1,所以A 1B 1∥ED .又因为ED 平面DEC 1,A 1B 1平面DEC 1,所以A 1B 1∥平面DEC 1.(2)因为AB =BC ,E 为AC 的中点,所以BE ⊥AC .因为三棱柱ABC−A 1B 1C 1是直棱柱,所以CC 1⊥平面ABC .又因为BE⊂平面ABC,所以CC1⊥BE.因为C1C⊂平面A1ACC1,AC⊂平面A1ACC1,C1C∩AC=C,所以BE⊥平面A1ACC1.因为C1E⊂平面A1ACC1,所以BE⊥C1E.【名师点睛】本小题主要考查直线与直线、直线与平面、平面与平面的位置关系等基础知识,考查空间想象能力和推理论证能力.7.【2019年高考浙江卷】如图,已知三棱柱ABC-A1B1C1,平面A1ACC1⊥平面ABC,∠ABC=90︒,∠BAC=30︒,A1A=AC=AC,E,F分别是AC,A1B1的中点.1(1)证明:EF⊥BC;(2)求直线EF与平面A1BC所成角的余弦值.【答案】(1)见解析;(2)【解析】方法一:3.5(1)连接A1E,因为A1A=A1C,E是AC的中点,所以A1E⊥AC.又平面A1ACC1⊥平面ABC,A1E平面A1ACC1,平面A1ACC1∩平面ABC=AC,所以,A1E⊥平面ABC,则A1E⊥BC.又因为A1F∥AB,∠ABC=90°,故BC⊥A1F.所以BC⊥平面A1EF.因此EF⊥BC.(2)取BC中点G,连接EG,GF,则EGFA1是平行四边形.由于A1E⊥平面ABC,故A1E⊥EG,所以平行四边形EGFA1为矩形.由(1)得BC⊥平面EGFA1,则平面A1BC⊥平面EGFA1,所以EF在平面A1BC上的射影在直线A1G上.连接A1G交EF于O,则∠EOG是直线EF与平面A1BC所成的角(或其补角).不妨设AC=4,则在Rt△A1EG中,A1E=23,EG=3.由于O为A1G的中点,故EO=OG=A1G15,=22EO2+OG2-EG23所以cos∠EOG==.2EO⋅OG5因此,直线EF与平面A1BC所成角的余弦值是方法二:(1)连接A1E,因为A1A=A1C,E是AC的中点,所以A1E⊥AC.又平面A1ACC1⊥平面ABC,A1E平面A1ACC1,平面A1ACC1∩平面ABC=AC,所以,A1E⊥平面ABC.如图,以点E为原点,分别以射线EC,EA1为y,轴的正半轴,建立空间直角坐标系E–y.3.5不妨设AC=4,则A1(0,0,23),B(3,1,0),B1(3,3,23),F(33,,23),C(0,2,0).22u u u ru u u r33因此,EF=(,,23),BC=(-3,1,0).22由EF⋅BC=0得EF⊥BC.(2)设直线EF与平面A1BC所成角为θ.u u u r u u u ru u u r u u u r由(1)可得BC=(-3,,10),AC2-23).1=(0,,z),设平面A1BC的法向量为n=(x,y,u u u r⎧⎧BC⋅n=0⎪-3x+y=0⎪由⎨,得⎨,⎪⎪⎩A1C⋅n=0⎩y-3z=0u u u ru u u r|EF⋅n|4r1),故sinθ=|cos EF,n|=u u u=,取n=(1,3,|EF|⋅|n|5因此,直线EF与平面A1BC所成的角的余弦值为3.5【名师点睛】本题主要考查空间点、线、面位置关系,直线与平面所成的角等基础知识,同时考查空间想象能力和运算求解能力.8.【2018年高考全国Ⅰ卷文数】如图,在平行四边形ABCM中,AB=AC=3,∠ACM=90︒,以AC 为折痕将△ACM折起,使点M到达点D的位置,且AB⊥DA.(1)证明:平面ACD⊥平面ABC;(2)Q为线段AD上一点,P为线段BC上一点,且BP=DQ=2DA,求三棱锥Q-ABP的体积.3【答案】(1)见解析;(2)1.【解析】(1)由已知可得,∠BAC=90°,BA⊥AC.又BA⊥AD,所以AB⊥平面ACD.又AB平面ABC,所以平面ACD⊥平面ABC.(2)由已知可得,DC=CM=AB=3,DA=32.2DA,所以BP=22.31作QE⊥AC,垂足为E,则QE∥=3DC.又BP=DQ=由已知及(1)可得DC⊥平面ABC,所以QE⊥平面ABC,QE=1.因此,三棱锥Q-ABP的体积为111VQ-ABP=⨯QE⨯S△ABP=⨯1⨯⨯3⨯22sin45︒=1.332【名师点睛】该题考查的是有关立体几何的问题,涉及到的知识点有面面垂直的判定以及三棱锥的体积的求解,在解题的过程中,需要清楚题中的有关垂直的直线的位置,结合线面垂直的判定定理证得线面垂直,之后应用面面垂直的判定定理证得面面垂直,需要明确线线垂直、线面垂直和面面垂直的关系,在求三棱锥的体积的时候,注意应用体积公式求解即可.解答本题时,(1)首先根据题的条件,可以得到∠BAC=90°,即BA⊥AC,再结合已知条件BA⊥AD,利用线面垂直的判定定理证得AB⊥平面ACD,又因为AB平面ABC,根据面面垂直的判定定理,证得平面ACD⊥平面ABC;(2)根据已知条件,求得相关的线段的长度,根据第一问的相关垂直的条件,求得三棱锥的高,之后借助于三棱锥的体积公式求得三棱锥的体积.9.【2018年高考全国Ⅱ卷文数】如图,在三棱锥P-ABC中,AB=BC=22,PA=PB=PC=AC=4,O为AC的中点.(1)证明:PO⊥平面ABC;(2)若点M在棱BC上,且MC=2MB,求点C到平面POM的距离.【答案】(1)见解析;(2)45.5【解析】(1)因为AP=CP=AC=4,O为AC的中点,所以OP⊥AC,且OP=23.连结OB.因为AB=BC=12ABC OB AC OB=AC=2.,所以△为等腰直角三角形,且⊥,AC22由OP2+OB2=PB2知,OP⊥OB.由OP⊥OB,OP⊥AC知PO⊥平面ABC.(2)作CH⊥OM,垂足为H.又由(1)可得OP⊥CH,所以CH⊥平面POM.故CH的长为点C到平面POM的距离.由题设可知OC=1242AC=2,CM=BC=,∠ACB=45°.233所以OM=OC⋅MC⋅sin∠ACB45 25=,CH=.OM3545.5所以点C到平面POM的距离为【名师点睛】立体几何解答题在高考中难度低于解析几何,属于易得分题,第一问多以线面的证明为主,解题的核心是能将问题转化为线线关系的证明,解答本题时,连接OB,欲证PO⊥平面ABC,只需证明PO⊥AC,PO⊥OB即可;本题第二问可以通过作出点到平面的距离线段求解,即过点C作CH⊥OM,垂足为M,只需论证CH的长即为所求,再利用平面几何知识求解即可,本题也可利用等体积法解决.»上异»所在平面垂直,M是CD 10.【2018年高考全国Ⅱ卷文数】如图,矩形ABCD所在平面与半圆弧CD于C,D的点.(1)证明:平面AMD⊥平面BMC;(2)在线段AM上是否存在点P,使得MC∥平面PBD?说明理由.【答案】(1)见解析;(2)存在,理由见解析.【解析】(1)由题设知,平面CMD⊥平面ABCD,交线为CD.因为BC⊥CD,BC平面ABCD,所以BC⊥平面CMD,故BC⊥DM.»上异于C,D的点,且DC为直径,所以DM⊥CM.因为M为CD又BC∩CM=C,所以DM⊥平面BMC.而DM平面AMD,故平面AMD⊥平面BMC.(2)当P为AM的中点时,MC∥平面PBD.证明如下:连结AC交BD于O.因为ABCD为矩形,所以O为AC中点.连结OP,因为P为AM中点,所以MC∥OP.MC⊄平面PBD,OP平面PBD,所以MC∥平面PBD.【名师点睛】本题主要考查面面垂直的证明,利用线线垂直得到线面垂直,再得到面面垂直,第二问先断出P为AM中点,然后作辅助线,由线线平行得到线面平行,考查学生空间想象能力,属于中档题.11.【2018年高考北京卷文数】如图,在四棱锥P−ABCD中,底面ABCD为矩形,平面P AD⊥平面ABCD,P A⊥PD,P A=PD,E,F分别为AD,PB的中点.(1)求证:PE⊥BC;(2)求证:平面P AB⊥平面PCD;(3)求证:EF∥平面PCD.【答案】(1)见解析;(2)见解析;(3)见解析.【解析】(1)∵PA=PD,且E为AD的中点,∴PE⊥AD.∵底面ABCD为矩形,∴BC∥AD,∴PE⊥BC.(2)∵底面ABCD为矩形,∴AB⊥AD.∵平面PAD⊥平面ABCD,∴AB⊥平面PAD.∴AB⊥PD.又PA⊥PD,∴PD⊥平面PAB,∴平面PAB⊥平面PCD.(3)如图,取PC中点G,连接FG,GD.∵F,G分别为PB和PC的中点,∴FG∥BC,且FG=∵四边形ABCD为矩形,且E为AD的中点,∴ED∥BC,DE=1BC.21BC,2∴ED∥FG,且ED=FG,∴四边形EFGD为平行四边形,∴EF∥GD.又EF⊄平面PCD,GD⊂平面PCD,∴EF∥平面PCD.【名师点睛】证明面面关系的核心是证明线面关系,证明线面关系的核心是证明线线关系.证明线线平行的方法:(1)线面平行的性质定理;(2)三角形中位线法;(3)平行四边形法.证明线线垂直的常用方法:(1)等腰三角形三线合一;(2)勾股定理逆定理;(3)线面垂直的性质定理;(4)菱形对角线互相垂直.12.【2018年高考天津卷文数】如图,在四面体ABCD中,△ABC是等边三角形,平面ABC⊥平面ABD,点M为棱AB的中点,AB=2,AD=23,∠BAD=90°.(1)求证:AD⊥BC;(2)求异面直线BC与MD所成角的余弦值;(3)求直线CD与平面ABD所成角的正弦值.【答案】(1)见解析;(2)133;(3).264【解析】(1)由平面ABC⊥平面ABD,平面ABC∩平面ABD=AB,AD⊥AB,可得AD⊥平面ABC,故AD⊥BC.(2)取棱AC的中点N,连接MN,ND.又因为M为棱AB的中点,故MN∥BC.所以∠DMN(或其补角)为异面直线BC与MD所成的角.在Rt△DAM中,AM=1,故DM=在Rt△DAN中,AN=1,故DN=AD2+AM2=13.因为AD⊥平面ABC,故AD⊥AC.AD2+AN2=13.1MN13.在等腰三角形DMN中,MN=1,可得2cos∠DMN==DM26所以,异面直线BC与MD所成角的余弦值为13.26(3)连接CM.因为△ABC为等边三角形,M为边AB的中点,故CM⊥AB,CM=3.又因为平面ABC⊥平面ABD,而CM平面ABC,故CM⊥平面ABD.所以,∠CDM为直线CD与平面ABD所成的角.在Rt△CAD中,CD=AC2+AD2=4.CM3.=CD43.4在Rt△CMD中,sin∠CDM=所以,直线CD与平面ABD所成角的正弦值为【名师点睛】本小题主要考查异面直线所成的角、直线与平面所成的角、平面与平面垂直等基础知识.考查空间想象能力、运算求解能力和推理论证能力.13.【2018年高考江苏卷】在平行六面体ABCD-A1B1C1D1中,AA1=AB,AB1⊥B1C1.求证:(1)AB∥平面A1B1C;(2)平面ABB1A1⊥平面A1BC.【答案】(1)见解析;(2)见解析.【解析】(1)在平行六面体ABCD-A1B1C1D1中,AB∥A1B1.因为AB平面A 1B 1C ,A 1B 1平面A 1B 1C ,所以AB ∥平面A 1B 1C .(2)在平行六面体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,四边形ABB 1A 1为平行四边形.又因为AA 1=AB ,所以四边形ABB 1A 1为菱形,因此AB 1⊥A 1B .又因为AB 1⊥B 1C 1,BC ∥B 1C 1,所以AB 1⊥BC .又因为A 1B ∩BC =B ,A 1B 平面A 1BC ,BC 平面A 1BC ,所以AB 1⊥平面A 1BC .因为AB 1平面ABB 1A 1,所以平面ABB 1A 1⊥平面A 1BC .【名师点睛】本题可能会出现对常见几何体的结构不熟悉导致几何体中的位置关系无法得到运用或者运用错误,如柱体的概念中包含“两个底面是全等的多边形,且对应边互相平行,侧面都是平行四边形”,再如菱形对角线互相垂直的条件,这些条件在解题中都是已知条件,缺少对这些条件的应用可导致无法证明.解答本题时,(1)先根据平行六面体得线线平行,再根据线面平行判定定理得结论;(2)先根据条件得四边形ABB 1A 1为菱形,再根据菱形对角线相互垂直,以及已知垂直条件,利用线面垂直判定定理得线面垂直,最后根据面面垂直判定定理得结论.14.A 1A ,B 1B ,C 1C 均垂直于平面ABC ,【2018年高考浙江卷】如图,已知多面体ABCA 1B 1C 1,∠ABC =120°,A 1A =4,C 1C =1,AB =BC =B 1B =2.(1)证明:AB 1⊥平面A 1B 1C 1;(2)求直线AC 1与平面ABB 1所成的角的正弦值.【答案】(1)见解析;(2)39.13【解析】方法一:(1)由AB=2,AA1=4,BB1=2,AA1⊥AB,BB1⊥AB得AB1=A,1B1=22 222所以A1B1+AB1=AA1.故AB1⊥A1B1.由BC=2,BB1=2,CC1=1,BB1⊥BC,CC1⊥BC得B1C1=5,由AB=BC=2,∠ABC=120︒得AC=23,222由CC1⊥AC,得AC1=13,所以AB1+B1C1=AC1,故AB1⊥B1C1.因此AB1⊥平面A1B1C1.(2)如图,过点C1作C1D⊥A1B1,交直线A1B1于点D,连结AD.由AB1⊥平面A1B1C1得平面A1B1C1⊥平面ABB1,由C1D⊥A1B1得C1D⊥平面ABB1,所以∠C1AD是AC1与平面ABB1所成的角.由BC1B1=11=5,A1B1=22,AC11=21得cos∠C1A所以C1D=3,故sin∠C1AD=61,,sin∠C1A1B1=77C1D39.=AC113因此,直线AC 1与平面ABB 1所成的角的正弦值是39.13方法二:(1)如图,以AC 的中点O 为原点,分别以射线OB ,OC 为,y 轴的正半轴,建立空间直角坐标系O -y .由题意知各点坐标如下:A (0,-3,0),B (1,0,0),A 1(0,-3,4),B 1(1,0,2),C 1(0,3,1),因此AB 1=(1,3,2),A ,3,-2),AC 1B 1=(111=(0,23,-3),uuu r uuu u r uuu u ruuu r uuu u r由AB 1⋅A 1B 1=0得AB 1⊥A 1B 1.uuu r uuu u r由AB 1⋅AC 得AB 1⊥AC 11.11=0所以AB 1⊥平面A 1B 1C 1.(2)设直线AC 1与平面ABB 1所成的角为θ.uuu r uu u r uuu r由(1)可知AC 1=(0,23,1),AB =(1,3,0),BB 1=(0,0,2),设平面ABB 1的法向量n =(x ,y ,z ).uu u r⎧⎧x +3y =0,⎪n ⋅AB =0,⎪由⎨uuu 即可取n =(-3,1,0).r ⎨⎩2z =0,⎪⎩n ⋅BB 1=0,⎪uuu ruuu r |AC1⋅n |39=.所以sin θ=|cos AC 1,n |=uuur 13|AC 1|⋅|n |因此,直线AC 1与平面ABB 1所成的角的正弦值是39.13【名师点睛】本题主要考查空间点、线、面位置关系,直线与平面所成的角等基础知识,同时考查空间想象能力和运算求解能力.15.【2017年高考全国Ⅰ文数】如图,在四棱锥P−ABCD中,AB//CD,且∠BAP=∠CDP=90o.(1)证明:平面PAB⊥平面PAD;(2)若PA=PD=AB=DC,∠APD=90o,且四棱锥P−ABCD的体积为【答案】(1)见解析;(2)6+23.【解析】(1)由已知∠BAP=∠CDP=90︒,得AB⊥AP,CD⊥PD.由于AB∥CD,故AB⊥PD,从而AB⊥平面PAD.又AB⊂平面PAB,所以平面PAB⊥平面PAD.8,求该四棱锥的侧面积.3(2)在平面PAD内作PE⊥AD,垂足为E.由(1)知,AB⊥平面PAD,故AB⊥PE,可得PE⊥平面ABCD.设AB=x,则由已知可得AD=2x,PE=2x.2故四棱锥P-ABCD的体积VP-ABCD=由题设得11AB⋅AD⋅PE=x3.33138x=,故x=2.33从而PA=PD=2,AD=BC=22,PB=PC=22.可得四棱锥P-ABCD的侧面积为1111PA⋅PD+PA⋅AB+PD⋅DC+BC2sin60︒=6+23.2222【名师点睛】证明面面垂直,先由线线垂直证明线面垂直,再由线面垂直证明面面垂直;计算点面距离时,如直接求不方便,应首先想到转化,如平行转化、对称转化、比例转化等,找到方便求值时再计算,可以减少运算量,提高准确度,求点面距离有时能直接作出就直接求出,不方便直接求出的看成三棱锥的高,利用等体积法求出.解答本题时,(1)由AB⊥AP,AB⊥PD,得AB⊥平面PAD即可证得结果;(2)设AB=x,则四棱锥P-ABCD的体积VP-ABCD =11AB⋅AD⋅PE=x3,解得33x=2,可得所求侧面积.16.【2017年高考全国Ⅱ卷文数】如图,四棱锥P-ABCD中,侧面PAD为等边三角形且垂直于底面ABCD,AB=BC=1AD,∠BAD=∠ABC=90︒. 2(1)证明:直线BC∥平面PAD;(2)若△PCD的面积为27,求四棱锥P-ABCD的体积.【答案】(1)见解析;(2)43.【解析】(1)在平面ABCD内,因为∠BAD=∠ABC=90°,所以BC∥AD.又BC⊄平面PAD,AD⊂平面PAD,故BC∥平面P AD.(2)取AD的中点M,连结PM,CM,由AB=BC=1AD及BC∥AD,∠ABC=90°得四边形ABCM为正方形,则CM⊥AD. 2因为侧面P AD为等边三角形且垂直于底面ABCD,平面P AD∩平面ABCD=AD,所以PM⊥AD,PM⊥底面ABCD,因为CM⊂底面ABCD,所以PM⊥CM.设BC=,则CM=,CD=2x,PM=3x,PC=PD=2.取CD的中点N,连结PN,则PN⊥CD,所以PN=14x. 2因为△PCD的面积为27,所以114⨯2x⨯x=27,22解得=−2(舍去),=2,于是AB=BC=2,AD=4,PM=23,所以四棱锥P−ABCD的体积V=12⨯(2+4)⨯⨯23=43. 32【名师点睛】解答本题时,(1)先由平面几何知识得BC∥AD,再利用线面平行的判定定理证得结论;(2)取AD的中点M,利用线面垂直的判定定理证明PM⊥底面ABCD,从而得四棱锥的高,再通过平面几何计算得底面直角梯形的面积,最后代入锥体体积公式即可.垂直、平行关系证明中应用转化与化归思想的常见类型:(1)证明线面、面面平行,需转化为证明线线平行.(2)证明线面垂直,需转化为证明线线垂直.(3)证明线线垂直,需转化为证明线面垂直.17.【2017年高考全国Ⅱ卷文数】如图,四面体ABCD中,△ABC是正三角形,AD=CD.(1)证明:AC⊥BD;(2)已知△ACD是直角三角形,AB=BD.若E为棱BD上与D不重合的点,且AE⊥EC,求四面体ABCE与四面体ACDE的体积比.【答案】(1)见解析;(2)11【解析】(1)取AC的中点O,连结DO,BO.因为AD=CD,所以AC⊥DO.又由于△ABC是正三角形,所以AC⊥BO.从而AC⊥平面DOB,故AC⊥BD.(2)连结EO.由(1)及题设知∠ADC=90°,所以DO=AO.在Rt△AOB中,BO2+AO2=AB2.又AB=BD,所以BO2+DO2=BO2+AO2=AB2=BD2,故∠DOB=90°.1AC.21又△ABC是正三角形,且AB=BD,所以EO=BD.2由题设知△AEC为直角三角形,所以EO=故E为BD的中点,从而E到平面ABC的距离为D到平面ABC的距离的四面体ABCD的体积的1,四面体ABCE的体积为21,即四面体ABCE与四面体ACDE的体积之比为11.2【名师点睛】解答本题时,(1)取AC的中点O,由等腰三角形及等边三角形的性质得AC⊥OD,(2)先由AE⊥EC,结AC⊥OB,再根据线面垂直的判定定理得AC⊥平面OBD,即得AC⊥BD;合平面几何知识确定EO=1AC,再根据锥体的体积公式得所求体积之比为11.垂直、平行关系证明2中应用转化与化归思想的常见类型:(1)证明线面、面面平行,需转化为证明线线平行.(2)证明线面垂直,需转化为证明线线垂直.(3)证明线线垂直,需转化为证明线面垂直.18.【2017年高考北京卷文数】如图,在三棱锥P–ABC中,PA⊥AB,PA⊥BC,AB⊥BC,PA=AB=BC=2,D为线段AC的中点,E为线段PC上一点.(1)求证:PA⊥BD;(2)求证:平面BDE⊥平面PAC;(3)当PA∥平面BDE时,求三棱锥E–BCD的体积.【答案】(1)见解析;(2)见解析;(3)1 . 3【解析】(1)因为PA⊥AB,PA⊥BC,所以PA⊥平面ABC,又因为BD⊂平面ABC,所以PA⊥BD.(2)因为AB=BC,D为AC中点,所以BD⊥AC,由(1)知,PA⊥BD,所以BD⊥平面PAC,所以平面BDE⊥平面PAC.(3)因为PA∥平面BDE,平面PAC I平面BDE=DE,所以PA∥DE.因为D为AC的中点,所以DE=1PA=1,BD=DC=2. 2由(1)知,PA⊥平面ABC,所以DE⊥平面ABC.所以三棱锥E-BCD的体积V=11 BD⋅DC⋅DE=. 63【名师点睛】线线、线面的位置关系以及证明是高考的重点内容,而其中证明线面垂直又是重点和热点,要证明线面垂直,根据判定定理可转化为证明线与平面内的两条相交直线垂直,也可根据性质定理转化为证明面面垂直.解答本题时,(1)要证明线线垂直,一般转化为证明线面垂直;(2)要证明面面垂直,一般转化为证明线面垂直、线线垂直;(3)由V=1⨯S△BCD⨯DE即可求解. 319.【2017年高考天津卷文数】如图,在四棱锥P-ABCD中,AD⊥平面PDC,AD∥BC,PD⊥PB,AD=1,BC=3,CD=4,PD=2.(1)求异面直线AP与BC所成角的余弦值;(2)求证:PD⊥平面PBC;(3)求直线AB与平面PBC所成角的正弦值.【答案】(1)55;(2)见解析;(3).55【解析】(1)如图,由已知AD//BC,故∠DAP或其补角即为异面直线AP与BC所成的角.因为AD⊥平面PDC,所以AD⊥PD.在Rt△PDA中,由已知,得AP=故cos∠DAP=AD2+PD2=5,AD5.=AP55.5所以,异面直线AP与BC所成角的余弦值为(2)因为AD⊥平面PDC,直线PD平面PDC,所以AD⊥PD.又因为BC//AD,所以PD⊥BC,又PD⊥PB,所以PD⊥平面PB C.(3)过点D 作AB 的平行线交BC 于点F ,连结PF ,则DF 与平面PBC 所成的角等于AB 与平面PBC 所成的角.因为PD ⊥平面PBC ,故PF 为DF 在平面PBC 上的射影,所以∠DFP 为直线DF 和平面PBC 所成的角.由于AD //BC ,DF //AB ,故BF =AD =1,由已知,得CF =BC –BF =2.又AD ⊥DC ,故BC ⊥DC ,在Rt △DCF 中,可得DF =CD 2+CF 2=25,在Rt △DPF 中,可得sin ∠DFP =PD 5.=DF 55.5所以,直线AB 与平面PBC 所成角的正弦值为【名师点睛】线线、线面的位置关系以及证明是高考的重点考查内容,而证明线面垂直又是重点和热点,要证明线面垂直,根据判断定理转化为证明直线与平面内的两条相交直线垂直即可,而线线垂直又可通过线面垂直得到,用几何法求线面角,关键是找到斜线的射影,斜线与其射影所成的角就是线面角.解答本题时,(1)异面直线所成的角一般都转化为相交线所成的角,因为AD ∥BC ,所以∠DAP或其补角即为异面直线AP 与BC 所成的角,本题中AD ⊥PD ,进而可得AP 的长,所以cos ∠DAP =AD ;AP(2)要证明线面垂直,根据判断定理,证明直线与平面内的两条相交直线垂直即可;(3)根据(2)中的结论,作DF ∥AB ,连结PF ,则∠DFP 为直线DF 和平面PBC 所成的角.20.【2017年高考山东卷文数】由四棱柱ABCD −A 1B 1C 1D 1截去三棱锥C 1−B 1CD 1后得到的几何体如图所示,四边形ABCD 为正方形,O 为AC 与BD 的交点,E 为AD 的中点,A 1E ⊥平面ABCD .(1)证明:A 1O ∥平面B 1CD 1;(2)设M 是OD 的中点,证明:平面A 1EM ⊥平面B 1CD 1.【答案】(1)见解析;(2)见解析.【解析】(1)取B 1D 1的中点O 1,连接CO 1,AO 11,由于ABCD -A 1B 1C 1D 1是四棱柱,所以AO 11∥OC ,AO 11=OC ,因此四边形AOCO 11为平行四边形,所以A 1O ∥O 1C ,⊄平面B 1CD 1,又O 1C ⊂平面B 1CD 1,AO 1所以A 1O ∥平面B 1CD 1.(2)因为AC ⊥BD ,E ,M 分别为AD 和OD 的中点,所以EM ⊥BD ,又A 1E ⊥平面ABCD ,BD ⊂平面ABCD ,所以A 1E ⊥BD ,因为B 1D 1∥BD ,所以EM ⊥B 1D 1,A 1E ⊥B 1D 1,又A 1E ,EM ⊂平面A 1EM ,A 1E I EM =E ,所以B 1D 1⊥平面A 1EM ,又B 1D 1⊂平面B 1CD 1,所以平面A 1EM ⊥平面B 1CD 1.【名师点睛】证明线面平行时,先直观判断平面内是否存在一条直线和已知直线平行,若找不到这样的直线,可以考虑通过面面平行推导线面平行,应用线面平行性质的关键是如何确定交线的位置,有时需要经过已知直线作辅助平面确定交线.在应用线面平行、面面平行的判定定理和性质定理进行平行转化时,一定要注意定理成立的条件,严格按照定理成立的条件规范书写步骤,如把线面平行转化为线线平行时,必须说清经过已知直线的平面与已知平面相交,则直线与交线平行.21.BC⊥BD,【2017年高考江苏卷】如图,在三棱锥A-BCD中,AB⊥AD,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.【答案】(1)见解析;(2)见解析.【解析】(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 I平面BCD=BD,BC⊂平面BCD,BC⊥BD,所以BC⊥平面ABD.因为AD⊂平面ABD,所以BC⊥AD.又AB⊥AD,BC I 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.【名师点睛】垂直、平行关系证明中应用转化与化归思想的常见类型:(1)证明线面、面面平行,需转化为证明线线平行;(2)证明线面垂直,需转化为证明线线垂直;(3)证明线线垂直,需转化为证明线面垂直.22.BC∥AD,【2017年高考浙江卷】如图,已知四棱锥P–ABCD,△PAD是以AD为斜边的等腰直角三角形,CD⊥AD,PC=AD=2DC=2CB,E为PD的中点.PEAB (1)证明:CE∥平面PAB;(2)求直线CE与平面PBC所成角的正弦值.【答案】(1)见解析;(2)D C2.8【解析】本题主要考查空间点、线、面位置关系,直线与平面所成的角等基础知识,同时考查空间想象能力和运算求解能力.满分15分.(1)如图,设P A中点为F,连接EF,FB.因为E,F分别为PD,P A中点,所以EF∥AD且EF=又因为BC∥AD,BC=1AD,21AD,所以2EF∥BC且EF=BC,即四边形BCEF为平行四边形,所以CE∥BF,因此CE∥平面P AB.(2)分别取BC,AD的中点为M,N.连接PN交EF于点Q,连接MQ.因为E,F,N分别是PD,P A,AD的中点,所以Q为EF中点,在平行四边形BCEF中,MQ//CE.由△P AD为等腰直角三角形得PN⊥AD.由DC⊥AD,N是AD的中点得BN⊥AD.所以AD ⊥平面PBN ,由BC //AD 得BC ⊥平面PBN ,那么平面PBC ⊥平面PBN .过点Q 作PB 的垂线,垂足为H ,连接MH .MH 是MQ 在平面PBC 上的射影,所以∠QMH 是直线CE 与平面PBC 所成的角.设CD =1.在△PCD 中,由PC =2,CD =1,PD=2得CE =2,在△PBN 中,由PN =BN =1,PB =3得QH =在Rt △MQH 中,QH=所以sin ∠QMH =1,41,MQ =2,42,8所以直线CE 与平面PBC 所成角的正弦值是2.8【名师点睛】本题主要考查线面平行的判定定理、线面垂直的判定定理及面面垂直的判定定理,属于中档题.证明线面平行的常用方法:①利用线面平行的判定定理,使用这个定理的关键是设法在平面内找到一条与已知直线平行的直线,可利用几何体的特征,合理利用中位线定理、线面平行的性质或者构造平行四边形、寻找比例式证明两直线平行.②利用面面平行的性质,即两平面平行,在其中一平面内的直线平行于另一平面.本题(1)是就是利用方法①证明的.另外,本题也可利用空间向量求解线面角.。
高考文科数学三年真题分类汇编 专题05 立体几何(选择题、填空题)(解析版)

专题05 立体几何(选择题、填空题)1.【2020年高考全国Ⅰ卷文数】埃及胡夫金字塔是古代世界建筑奇迹之一,它的形状可视为一个正四棱锥.以该四棱锥的高为边长的正方形面积等于该四棱锥一个侧面三角形的面积,则其侧面三角形底边上的高与底面正方形的边长的比值为A BC D 【答案】C【解析】如图,设,CD a PE b ==,则PO ==由题意得212PO ab =,即22142a b ab -=,化简得24()210b b a a -⋅-=,解得b a =.故选C .【点晴】本题主要考查正四棱锥的概念及其有关计算,考查学生的数学计算能力,是一道容易题.2.【2020年高考全国Ⅱ卷文数】已知△ABC 的等边三角形,且其顶点都在球O 的球面上.若球O 的表面积为16π,则O 到平面ABC 的距离为AB .32C .1D 【答案】C【解析】设球O 的半径为R ,则2416R ππ=,解得:2R =. 设ABC 外接圆半径为r ,边长为a ,ABC 的等边三角形,212a ∴=,解得:3a =,2233r ∴==∴球心O 到平面ABC 的距离1d ===.故选:C .【点睛】本题考查球的相关问题的求解,涉及到球的表面积公式和三角形面积公式的应用;解题关键是明确球的性质,即球心和三角形外接圆圆心的连线必垂直于三角形所在平面. 3.【2020年高考全国Ⅲ卷文数】如图为某几何体的三视图,则该几何体的表面积是A.B .C .D .【答案】C【解析】根据三视图特征,在正方体中截取出符合题意的立体图形根据立体图形可得:12222ABC ADC CDB S S S ===⨯⨯=△△△根据勾股定理可得:AB AD DB ===∴ADB △是边长为根据三角形面积公式可得:211sin 60222ADB S AB AD =⋅⋅︒=⋅=△∴该几何体的表面积是:632=⨯++故选:C .【点睛】本题主要考查了根据三视图求立体图形的表面积问题,解题关键是掌握根据三视图画出立体图形,考查了分析能力和空间想象能力,属于基础题.4.【2020年高考全国Ⅰ卷文数】已知,,A B C 为球O 的球面上的三个点,⊙1O 为ABC △的外接圆,若⊙1O 的面积为4π,1AB BC AC OO ===,则球O 的表面积为 A .64π B .48πC .36πD .32π【答案】A【解析】设圆1O 半径为r ,球的半径为R , 依题意,得24,2r r ππ=∴=,ABC 为等边三角形,由正弦定理可得2sin60AB r =︒=,1OO AB ∴==根据球的截面性质1OO ⊥平面ABC ,11,4OO O A R OA ∴⊥====,∴球O 的表面积2464S R ππ==.故选:A【点睛】本题考查球的表面积,应用球的截面性质是解题的关键,考查计算求解能力,属于基础题.5.【2020年高考天津】若棱长为 A .12π B .24πC .36πD .144π【答案】C【解析】这个球是正方体的外接球,其半径等于正方体的体对角线的一半,即3R ==,所以,这个球的表面积为2244336S R πππ==⨯=. 故选:C .【点睛】本题考查正方体的外接球的表面积的求法,求出外接球的半径是本题的解题关键,属于基础题.求多面体的外接球的面积和体积问题,常用方法有:(1)三条棱两两互相垂直时,可恢复为长方体,利用长方体的体对角线为外接球的直径,求出球的半径;(2)直棱柱的外接球可利用棱柱的上下底面平行,借助球的对称性,球心为上下底面外接圆的圆心连线的中点,再根据勾股定理求球的半径;(3)如果设计几何体有两个面相交,可过两个面的外心分别作两个面的垂线,垂线的交点为几何体的球心. 6.【2020年高考北京】某三棱柱的底面为正三角形,其三视图如图所示,该三棱柱的表面积为A .6+B .6+C .12D .12+【答案】D【解析】由题意可得,三棱柱的上下底面为边长为2的等边三角形,侧面为三个边长为2的正方形,则其表面积为:()1322222sin 60122S ⎛⎫=⨯⨯+⨯⨯⨯⨯︒=+ ⎪⎝⎭故选:D .【点睛】(1)以三视图为载体考查几何体的表面积,关键是能够对给出的三视图进行恰当的分析,从三视图中发现几何体中各元素间的位置关系及数量关系.(2)多面体表面积是各个面的面积之和;组合体的表面积应注意重合部分的处理.(3)圆柱、圆锥、圆台的侧面是曲面,计算侧面积时需要将这个曲面展为平面图形计算,而表面积是侧面积与底面圆的面积之和.7.【2020年高考浙江】某几何体的三视图(单位:cm )如图所示,则该几何体的体积(单位:cm 3)是A .73B .143C .3D .6【答案】A【解析】由三视图可知,该几何体是上半部分是三棱锥,下半部分是三棱柱, 且三棱锥的一个侧面垂直于底面,且棱锥的高为1, 棱柱的底面为等腰直角三角形,棱柱的高为2, 所以几何体的体积为11117211212232233⎛⎫⎛⎫⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=+= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭. 故选:A【点睛】本小题主要考查根据三视图计算几何体的体积,属于基础题.8.【2020年高考浙江】已知空间中不过同一点的三条直线l ,m ,n .“l ,m ,n 共面”是“l ,m ,n 两两相交”的A .充分不必要条件B .必要不充分条件C .充分必要条件D .既不充分也不必要条件 【答案】B【解析】依题意,,m n l 是空间不过同一点的三条直线,当,,m n l 在同一平面时,可能////m n l ,故不能得出,,m n l 两两相交.当,,m n l 两两相交时,设,,m n A m l B n l C ⋂=⋂=⋂=,根据公理2可知,m n 确定一个平面α,而,B m C n αα∈⊂∈⊂,根据公理1可知,直线BC 即l α⊂,所以,,m n l 在同一平面.综上所述,“,,m n l 在同一平面”是“,,m n l 两两相交”的必要不充分条件. 故选:B【点睛】本小题主要考查充分、必要条件的判断,考查公理1和公理2的运用,属于中档题.9.【2020年新高考全国Ⅰ卷】日晷是中国古代用来测定时间的仪器,利用与晷面垂直的晷针投射到晷面的影子来测定时间.把地球看成一个球(球心记为O ),地球上一点A 的纬度是指OA 与地球赤道所在平面所成角,点A 处的水平面是指过点A 且与OA 垂直的平面.在点A 处放置一个日晷,若晷面与赤道所在平面平行,点A 处的纬度为北纬40°,则晷针与点A 处的水平面所成角为A .20°B .40°C .50°D .90°【答案】B【解析】画出截面图如下图所示,其中CD 是赤道所在平面的截线;l 是点A 处的水平面的截线,依题意可知OA l ⊥;AB 是晷针所在直线.m 是晷面的截线,依题意依题意,晷面和赤道平面平行,晷针与晷面垂直,根据平面平行的性质定理可得可知//m CD , 根据线面垂直的定义可得AB m ⊥..由于40,//AOC m CD ∠=︒,所以40OAG AOC ∠=∠=︒, 由于90OAG GAE BAE GAE ∠+∠=∠+∠=︒, 所以40BAE OAG ∠=∠=︒,也即晷针与点A 处的水平面所成角为40BAE ∠=︒. 故选B.【点睛】本小题主要考查中国古代数学文化,考查球体有关计算,涉及平面平行,线面垂直的性质,属于中档题.10.【2019年高考全国Ⅱ卷文数】设α,β为两个平面,则α∥β的充要条件是 A .α内有无数条直线与β平行 B .α内有两条相交直线与β平行 C .α,β平行于同一条直线 D .α,β垂直于同一平面【答案】B【解析】由面面平行的判定定理知:α内两条相交直线都与β平行是αβ∥的充分条件,由面面平行性质定理知,若αβ∥,则α内任意一条直线都与β平行,所以α内两条相交直线都与β平行是αβ∥的必要条件,故选B .【名师点睛】本题考查了空间两个平面的判定与性质及充要条件,渗透直观想象、逻辑推理素养,利用面面平行的判定定理与性质定理即可作出判断.面面平行的判定问题要紧扣面面平行判定定理,最容易犯的错误为定理记不住,凭主观臆断,如:“若,,a b a b αβ⊂⊂∥,则αβ∥”此类的错误.11.【2019年高考全国Ⅱ卷文数】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 ,M F ⊥平面ABCD , MFB ∴△与EON △均为直角三角形.设正方形边长为2,易知12EO ON EN ===,,5,22MF BF BM ==∴= BM EN ∴≠,故选B .【名师点睛】本题考查空间想象能力和计算能力,解答本题的关键是构造直角三角形.解答本题时,先利用垂直关系,再结合勾股定理进而解决问题.12.【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:cm 3)是A .158B .162C .182D .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264633616222++⎛⎫⨯+⨯⨯= ⎪⎝⎭. 故选B.【名师点睛】本题首先根据三视图,还原得到几何体——棱柱,根据题目给定的数据,计算几何体的体积,常规题目.难度不大,注重了基础知识、视图用图能力、基本计算能力的考查.易错点有二,一是不能正确还原几何体;二是计算体积有误.为避免出错,应注重多观察、细心算.13.【2019年高考浙江卷】设三棱锥V –ABC 的底面是正三角形,侧棱长均相等,P 是棱VA 上的点(不含端点).记直线PB 与直线AC 所成的角为α,直线PB 与平面ABC 所成的角为β,二面角P –AC –B 的平面角为γ,则 A .β<γ,α<γB .β<α,β<γC .β<α,γ<αD .α<β,γ<β【答案】B【解析】如图,G 为AC 中点,连接VG ,V 在底面ABC 的投影为O ,则P 在底面的投影D 在线段AO 上,过D 作DE 垂直于AC 于E ,连接PE ,BD ,易得PE VG ∥,过P 作PF AC ∥交VG 于F ,连接BF ,过D 作DH AC ∥,交BG 于H ,则,,BPF PBD PED αβγ=∠=∠=∠,结合△PFB ,△BDH ,△PDB 均为直角三角形,可得cos cos PF EG DH BDPB PB PB PBαβ===<=,即αβ>;在Rt △PED 中,tan tan PD PDED BDγβ=>=,即γβ>,综上所述,答案为B.【名师点睛】本题以三棱锥为载体,综合考查异面直线所成的角、直线与平面所成的角、二面角的概念,以及各种角的计算.解答的基本方法是通过明确各种角,应用三角函数知识求解,而后比较大小.而充分利用图形特征,则可事倍功半.常规解法下易出现的错误有,不能正确作图得出各种角,未能想到利用“特殊位置法”,寻求简便解法.14.【2018年高考全国Ⅱ卷文数】某圆柱的高为2,底面周长为16,其三视图如图.圆柱表面上的点M在正视图上的对应点为A,圆柱表面上的点N在左视图上的对应点为B,则在此圆柱侧面上,从M到N 的路径中,最短路径的长度为A.1722B.5C.3D.2【答案】B【解析】根据圆柱的三视图以及其本身的特征,知点M在上底面上,点N在下底面上,且可以确定点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,=B.【名师点睛】该题考查的是有关几何体的表面上两点之间的最短距离的求解问题,在解题的过程中,需要明确两个点在几何体上所处的位置,再利用平面上两点间直线段最短,所以处理方法就是将面切开平铺,利用平面图形的相关特征求得结果.15.【2018年高考全国Ⅱ卷文数】中国古建筑借助榫卯将木构件连接起来,构件的凸出部分叫榫头,凹进部分叫卯眼,图中木构件右边的小长方体是榫头.若如图摆放的木构件与某一带卯眼的木构件咬合成长方体,则咬合时带卯眼的木构件的俯视图可以是【答案】A【解析】由题意知,题干中所给的是榫头,是凸出的几何体,求得是卯眼的俯视图,卯眼是凹进去的,即俯视图中应有一不可见的长方形,且俯视图应为对称图形.故选A.【名师点睛】本题主要考查空间几何体的三视图,考查考生的空间想象能力和阅读理解能力,考查的数学核心素养是直观想象.16.【2018年高考全国I 卷文数】在长方体1111ABCD A BC D -中,2AB BC ==,1AC 与平面11BBC C 所成的角为30︒,则该长方体的体积为A .8B .C .D .【答案】C【解析】在长方体1111ABCD A BC D -中,连接1BC ,根据线面角的定义可知130AC B ︒∠=,因为2AB =,所以1BC =,从而求得1CC =所以该长方体的体积为22V =⨯⨯= 故选C.【名师点睛】该题考查的是长方体的体积的求解问题,在解题的过程中,需要明确长方体的体积公式为长、宽、高的乘积,而题中的条件只有两个值,所以利用题中的条件求解另一条边的长就显得尤为重要,此时就需要明确线面角的定义,从而得到量之间的关系,最终求得结果.17.【2018年高考全国I 卷文数】已知圆柱的上、下底面的中心分别为1O ,2O ,过直线12O O 的平面截该圆柱所得的截面是面积为8的正方形,则该圆柱的表面积为 A. B .12π C.D .10π【答案】B【解析】根据题意,可得截面是边长为所以其表面积为22π2π12πS =+=,故选B.【名师点睛】该题考查的是有关圆柱的表面积的求解问题,在解题的过程中,需要利用题的条件确定圆柱的相关量,即圆柱的底面圆的半径以及圆柱的高,在求圆柱的表面积的时候,一定要注意是两个底面圆与侧面积的和.18.【2018年高考浙江卷】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:cm 3)是A .2B .4C .6D .8【答案】C俯视图正视图【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()112226,2⨯+⨯⨯= 故选C.【名师点睛】先由几何体的三视图还原几何体的形状,再在具体几何体中求体积或表面积等.19.【2018年高考全国Ⅱ卷文数】设A B C D ,,,是同一个半径为4的球的球面上四点,ABC △为等边三角形且其面积为D ABC -体积的最大值为 A. B .C.D .【答案】B【解析】如图所示,设点M 为三角形ABC 的重心,E 为AC 中点,当点D 在平面ABC 上的射影为M 时,三棱锥D ABC -的体积最大,此时,4OD OB R ===,2ABC S AB ==△,6AB ∴=,点M 为三角形ABC 的重心,23BM BE ∴==Rt OBM ∴△中,有2OM ==,426DM OD OM ∴=+=+=,()max 163D ABC V -∴=⨯=,故选B.【名师点睛】本题主要考查三棱锥的外接球,考查了勾股定理,三角形的面积公式和三棱锥的体积公式,判断出当点D 在平面ABC 上的射影为三角形ABC 的重心时,三棱锥D ABC -体积最大很关键,由M 为三角形ABC 的重心,计算得到23BM BE ==OM ,进而得到结果,属于较难题型.20.【2018年高考全国Ⅱ卷文数】在正方体1111ABCD A BC D -中,E 为棱1CC 的中点,则异面直线AE 与CD 所成角的正切值为A BC D 【答案】C【解析】如图,在正方体1111ABCD A BC D -中,CD AB ∥,所以异面直线AE 与CD 所成角为EAB ∠,设正方体边长为2a ,则由E 为棱1CC 的中点,可得CE a =,所以BE =,则tan BE EAB AB ∠===.故选C .【名师点睛】本题主要考查异面直线所成的角,考查考生的空间想象能力、化归与转化能力以及运算求解能力,考查的数学核心素养是直观想象、数学运算.求异面直线所成的角,需要将异面直线所成的角等价转化为相交直线所成的角,然后利用解三角形的知识加以求解.21.【2018年高考浙江卷】已知平面α,直线m ,n 满足m ⊄α,n ⊂α,则“m ∥n ”是“m ∥α”的A .充分不必要条件B .必要不充分条件C .充分必要条件D .既不充分也不必要条件【答案】A【解析】因为,,m n m n ⊄⊂∥αα,所以根据线面平行的判定定理得m ∥α. 由m ∥α不能得出m 与α内任一直线平行, 所以m n ∥是m ∥α的充分不必要条件,故选A. 【名师点睛】充分、必要条件的三种判断方法:(1)定义法:直接判断“若p 则q ”、“若q 则p ”的真假.并注意和图示相结合,例如“p ⇒q ”为真,则p 是q 的充分条件.(2)等价法:利用p ⇒q 与非q ⇒非p ,q ⇒p 与非p ⇒非q ,p ⇔q 与非q ⇔非p 的等价关系,对于条件或结论是否定式的命题,一般运用等价法.(3)集合法:若A ⊆B ,则A 是B 的充分条件或B 是A 的必要条件;若A =B ,则A 是B 的充要条件.22.【2018年高考浙江卷】已知四棱锥S −ABCD 的底面是正方形,侧棱长均相等,E 是线段AB 上的点(不含端点),设SE 与BC 所成的角为θ1,SE 与平面ABCD 所成的角为θ2,二面角S −AB −C 的平面角为θ3,则A .θ1≤θ2≤θ3B .θ3≤θ2≤θ1C .θ1≤θ3≤θ2D .θ2≤θ3≤θ1【答案】D【解析】设O 为正方形ABCD 的中心,M 为AB 中点,过E 作BC 的平行线EF ,交CD 于F ,过O 作ON 垂直EF 于N ,连接SO ,SN ,SE ,SM ,OM ,OE ,则SO 垂直于底面ABCD ,OM 垂直于AB , 因此123,,,SEN SEO SMO ∠=∠=∠=θθθ 从而123tan ,tan ,tan ,SN SN SO SOEN OM EO OM====θθθ 因为SN SO EO OM ≥≥,,所以132tan tan tan ,≥≥θθθ即132≥≥θθθ,故选D.【名师点睛】分别作出线线角、线面角以及二面角,再构造直角三角形,根据边的大小关系确定角的大小关系.23.【2018年高考北京卷文数】某四棱锥的三视图如图所示,在此四棱锥的侧面中,直角三角形的个数为A .1B .2C .3D .4【答案】C【解析】由三视图可得四棱锥P ABCD -如图所示,在四棱锥P ABCD -中,2,2,2,1PD AD CD AB ====,由勾股定理可知:3,PA PC PB BC ==== 则在四棱锥中,直角三角形有:,,PAD PCD PAB △△△,共3个, 故选C.【名师点睛】此题考查三视图相关知识,解题时可将简单几何体放在正方体或长方体中进行还原,分析线面、线线垂直关系,利用勾股定理求出每条棱长,进而可进行棱长、表面积、体积等相关问题的求解.解答本题时,根据三视图还原几何体,利用勾股定理求出棱长,再利用勾股定理逆定理判断直角三角形的个数.24.【2020年高考全国Ⅱ卷文数】设有下列四个命题:p 1:两两相交且不过同一点的三条直线必在同一平面内. p 2:过空间中任意三点有且仅有一个平面. p 3:若空间两条直线不相交,则这两条直线平行. p 4:若直线l ⊂平面α,直线m ⊥平面α,则m ⊥l . 则下述命题中所有真命题的序号是__________. ①14p p ∧ ②12p p ∧③23p p ⌝∨④34p p ⌝∨⌝【答案】①③④【解析】对于命题1p ,可设1l 与2l 相交,这两条直线确定的平面为α; 若3l 与1l 相交,则交点A 在平面α内,同理,3l 与2l 的交点B 也在平面α内,所以,AB α⊂,即3l α⊂,命题1p 为真命题;对于命题2p ,若三点共线,则过这三个点的平面有无数个, 命题2p 为假命题;对于命题3p ,空间中两条直线相交、平行或异面, 命题3p 为假命题;对于命题4p ,若直线m ⊥平面α, 则m 垂直于平面α内所有直线, 直线l ⊂平面α,∴直线m ⊥直线l , 命题4p 为真命题. 综上可知,,为真命题,,为假命题,14p p ∧为真命题,12p p ∧为假命题,23p p ⌝∨为真命题,34p p ⌝∨⌝为真命题.故答案为:①③④.【点睛】本题考查复合命题的真假,同时也考查了空间中线面关系有关命题真假的判断,考查推理能力,属于中等题.25.【2020年高考全国Ⅲ卷文数】已知圆锥的底面半径为1,母线长为3,则该圆锥内半径最大的球的体积为_________.【解析】易知半径最大球为圆锥的内切球,球与圆锥内切时的轴截面如图所示, 其中2,3BC AB AC ===,且点M 为BC 边上的中点,设内切圆的圆心为O ,由于AM =122S =⨯⨯△ABC 设内切圆半径为r ,则:ABC AOB BOC AOC S S S S =++△△△△111222AB r BC r AC r =⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯()13322r =⨯++⨯= 解得:22r,其体积:3433V r π==.. 【点睛】与球有关的组合体问题,一种是内切,一种是外接.解题时要认真分析图形,明确切点和接点的位置,确定有关元素间的数量关系,并作出合适的截面图,如球内切于正方体,切点为正方体各个面的中心,正方体的棱长等于球的直径;球外接于正方体,正方体的顶点均在球面上,正方体的体对角线长等于球的直径.26.【2020年高考浙江】已知圆锥的侧面积(单位:cm 2)为2π,且它的侧面展开图是一个半圆,则这个圆锥的底面半径(单位:cm )是_______. 【答案】1【解析】设圆锥底面半径为r ,母线长为l ,则21222r l r l ππππ⨯⨯=⎧⎪⎨⨯⨯=⨯⨯⨯⎪⎩,解得1,2r l ==. 故答案为:1【点睛】本小题主要考查圆锥侧面展开图有关计算,属于基础题.27.【2020年高考江苏】如图,六角螺帽毛坯是由一个正六棱柱挖去一个圆柱所构成的.已知螺帽的底面正六边形边长为2 cm ,高为2 cm ,内孔半轻为0.5 cm ,则此六角螺帽毛坯的体积是 ▲ cm.【答案】2π【解析】正六棱柱体积为262⨯圆柱体积为21()222ππ⋅=,所求几何体体积为2π.故答案为: 2π【点睛】本题考查正六棱柱体积、圆柱体积,考查基本分析求解能力,属基础题.28.【2020年新高考全国Ⅰ卷】已知直四棱柱ABCD –A 1B 1C 1D 1的棱长均为2,∠BAD =60°.以1D 为半径的球面与侧面BCC 1B 1的交线长为________.【答案】2. 【解析】如图:取11B C 的中点为E ,1BB 的中点为F ,1CC 的中点为G ,因为BAD ∠=60°,直四棱柱1111ABCD A BC D -的棱长均为2,所以△111D B C 为等边三角形,所以1D E=111D E B C ⊥,又四棱柱1111ABCD A BC D -为直四棱柱,所以1BB ⊥平面1111D C B A ,所以111BB B C ⊥, 因为1111BB B C B =,所以1D E ⊥侧面11BC CB ,设P 为侧面11BC CB 与球面的交线上的点,则1DE EP ⊥,1D E =,所以||EP ===,所以侧面11BC CB 与球面的交线上的点到E因为||||EF EG ==11BC CB 与球面的交线是扇形EFG 的弧FG ,因为114B EFC EG π∠=∠=,所以2FEG π∠=,所以根据弧长公式可得22FG π==.故答案为:2.【点睛】本题考查了直棱柱的结构特征,考查了直线与平面垂直的判定,考查了立体几何中的轨迹问题,考查了扇形中的弧长公式,属于中档题.29.【2019年高考全国Ⅱ卷文数】已知∠ACB=90°,P 为平面ABC 外一点,PC =2,点P 到∠ACB 两边AC ,BC P 到平面ABC 的距离为___________.【解析】作,PD PE 分别垂直于,AC BC ,PO ⊥平面ABC ,连接CO ,由题意可知,CD PD CD PO ⊥⊥,=PD PO P ,CD 平面PDO ,又OD ⊂平面PDO ,CD OD ∴⊥,PD PE ==2PC =,sin sin PCE PCD ∴∠=∠=, 60PCB PCA ︒∴∠=∠=,又易知PO CO ⊥,CO 为ACB ∠的平分线,451,,OCD OD CD OC ︒∴∠=∴===,又2PC =,PO ∴==【名师点睛】本题主要考查学生空间想象能力,合理画图成为关键,准确找到P 在底面上的射影,使用线面垂直定理,得到垂直关系,利用勾股定理解决.注意画图视角选择不当,线面垂直定理使用不够灵活,难以发现垂直关系,问题则很难解决,将几何体摆放成正常视角,是立体几何问题解决的有效手段,几何关系利于观察,解题事半功倍.30.【2019年高考全国Ⅱ卷文数】中国有悠久的金石文化,印信是金石文化的代表之一.印信的形状多为长方体、正方体或圆柱体,但南北朝时期的官员独孤信的印信形状是“半正多面体”(图1).半正多面体是由两种或两种以上的正多边形围成的多面体.半正多面体体现了数学的对称美.图2是一个棱数为48的半正多面体,它的所有顶点都在同一个正方体的表面上,且此正方体的棱长为1.则该半正多面体共有________个面,其棱长为_________.(本题第一空2分,第二空3分.)【答案】261【解析】由图可知第一层(包括上底面)与第三层(包括下底面)各有9个面,计18个面,第二层共有8个面,所以该半正多面体共有18826+=个面.如图,设该半正多面体的棱长为x ,则AB BE x ==,延长CB 与FE 的延长线交于点G ,延长BC 交正方体的棱于H ,由半正多面体对称性可知,BGE △为等腰直角三角形,,21)122BG GE CH x GH x x x ∴===∴=⨯+==,1x ∴==,1.【名师点睛】本题立意新颖,空间想象能力要求高,物体位置还原是关键,遇到新题别慌乱,题目其实很简单,稳中求胜是关键.立体几何平面化,无论多难都不怕,强大空间想象能力,快速还原图形. 31.【2019年高考全国Ⅱ卷文数】学生到工厂劳动实践,利用3D 打印技术制作模型.如图,该模型为长方体1111ABCD A BC D -挖去四棱锥O −EFGH 后所得的几何体,其中O 为长方体的中心,E ,F ,G ,H分别为所在棱的中点,16cm 4cm AB=BC =AA =,,3D 打印所用原料密度为0.9 g/cm 3,不考虑打印损耗,制作该模型所需原料的质量为___________g.【答案】118.8【解析】由题意得,214642312cm 2EFGHS =⨯-⨯⨯⨯=四边形, ∵四棱锥O −EFGH 的高为3cm , ∴3112312cm 3O EFGH V -=⨯⨯=.又长方体1111ABCD A BC D -的体积为32466144cm V =⨯⨯=, 所以该模型体积为3214412132cm O EFGH V V V -=-=-=, 其质量为0.9132118.8g ⨯=.【名师点睛】本题考查几何体的体积问题,理解题中信息联系几何体的体积和质量关系,从而利用公式求解.根据题意可知模型的体积为长方体体积与四棱锥体积之差进而求得模型的体积,再求出模型的质量即可.32.【2019年高考北京卷文数】某几何体是由一个正方体去掉一个四棱柱所得,其三视图如图所示.如果网格纸上小正方形的边长为1,那么该几何体的体积为__________.【答案】40【解析】如图所示,在棱长为4的正方体中,三视图对应的几何体为正方体去掉棱柱1111MPD A NQC B -之后余下的几何体,则几何体的体积()3142424402V =-⨯+⨯⨯=. 【名师点睛】本题首先根据三视图,还原得到几何体,再根据题目给定的数据,计算几何体的体积.属于中等题.(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. 33.【2019年高考北京卷文数】已知l ,m 是平面α外的两条不同直线.给出下列三个论断:①l ⊥m ;②m ∥α;③l ⊥α.以其中的两个论断作为条件,余下的一个论断作为结论,写出一个正确的命题:__________. 【答案】如果l ⊥α,m ∥α,则l ⊥m .【解析】将所给论断,分别作为条件、结论,得到如下三个命题: (1)如果l ⊥α,m ∥α,则l ⊥m ,正确;(2)如果l ⊥α,l ⊥m ,则m ∥α,不正确,有可能m 在平面α内; (3)如果l ⊥m ,m ∥α,则l ⊥α,不正确,有可能l 与α斜交、l ∥α. 故答案为:如果l ⊥α,m ∥α,则l ⊥m.【名师点睛】本题主要考查空间线面的位置关系、命题、逻辑推理能力及空间想象能力.将所给论断,分别作为条件、结论加以分析即可.34.【2019年高考天津卷文数】若圆柱的一个底面的圆周经过四棱锥四条侧棱的中点,另一个底面的圆心为四棱锥底面的中心,则该圆柱的体积为__________. 【答案】π42=.若圆柱的一个底面的圆周经过四棱锥四条侧棱的中点,一个底面的圆心为四棱锥底面的中心, 故圆柱的高为1,圆柱的底面半径为12, 故圆柱的体积为21ππ124⎛⎫⨯⨯= ⎪⎝⎭. 【名师点睛】本题主要考查空间几何体的结构特征以及圆柱的体积计算问题,解答时,根据棱锥的结构特点,确定所求的圆柱的高和底面半径.注意本题中圆柱的底面半径是棱锥底面对角线长度的一半、不是底边棱长的一半.35.【2019年高考江苏卷】如图,长方体1111ABCD A BC D -的体积是120,E 为1CC 的中点,则三棱锥E −BCD 的体积是 ▲ .。
高考数学真题分类汇编:几何题目(含答案)
高考数学真题分类汇编:几何题目(含答
案)
几何是高中数学中的重要部分,在高考中占有较高的比重。
为了帮助同学们更好地备考高考数学,这里为大家准备了一份高考数学几何题目的分类汇编,包括题目和答案。
1. 直线与角
1.1 直线的性质
- 题目:如果一条直线与另一条直线平行,那么这两条直线之间的夹角是多少?
- 答案:这两条直线之间的夹角为零度。
1.2 角的性质
- 题目:已知一条直线上有两个角,其中一个角是直角,另一个角是锐角,那么这两个角的和是多少?
- 答案:这两个角的和是小于180度的。
2. 三角形
2.1 三角形的性质
- 题目:在任意三角形中,三个内角的和等于多少?
- 答案:三个内角的和等于180度。
2.2 直角三角形
- 题目:在一个直角三角形中,直角所对的边被称为什么?
- 答案:直角所对的边被称为斜边。
3. 圆
3.1 圆的性质
- 题目:在一个圆中,半径为2cm,求圆的周长和面积分别是多少?
- 答案:圆的周长为4πcm,面积为4π平方cm。
3.2 弧长与扇形面积
- 题目:已知一个圆的半径为3cm,弧长为4cm,求扇形的面积。
- 答案:扇形的面积为2π平方cm。
以上就是高考数学几何题目的分类汇编,希望对同学们的备考有所帮助。
大家可以根据这些题目加强几何知识的学习和理解,提高解题能力。
祝愿大家在高考中取得优异的成绩!。
专题04 立体几何(文)(原卷版)-三年(2022–2024)高考数学真题分类汇编(全国通用)
专题04立体几何(文)考点三年考情(2022-2024)命题趋势考点1:三视图2022年浙江卷2022年全国甲卷(理)2023年全国乙卷(理)从近三年高考命题来看,本节是高考的一个重点,立体几何是高考的必考内容,重点关注以下几个方面:(1)掌握基本空间图形及其简单组合体的概念和基本特征,能够解决简单的实际问题;(2)多面体和球体的相关计算问题是近三年考查的重点;(3)运用图形的概念描述图形的基本关系和基本结果,突出考查直观想象和逻辑推理.考点2:空间几何体表面积、体积、侧面积2022年全国I卷2024年天津卷2022年天津卷2024年全国Ⅰ卷考点3:空间直线、平面位置关系的判断2024年天津卷2024年全国甲卷(理)考点4:线线角、线面角、二面角2022年全国I卷2022年浙江卷2024年全国Ⅱ卷考点5:外接球、内切球问题2023年全国乙卷(文)2022年全国II卷考点6:立体几何中的范围与最值问题及定值问题2023年全国甲卷(文)2023年全国Ⅰ卷2022年全国乙卷(理)2022年全国I卷考点7:锥体的体积问题2023年全国甲卷(文)2023年天津卷2022年全国乙卷(文)2022年全国甲卷(文)2023年全国乙卷(文)考点8:距离及几何体的高问题2024年北京卷2024年全国甲卷(文)2023年全国甲卷(文)考点1:三视图1.(2022年新高考浙江数学高考真题)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.22πB.8πC.22π3D.16π32.(2022年高考全国甲卷数学(理)真题)如图,网格纸上绘制的是一个多面体的三视图,网格小正方形的边长为1,则该多面体的体积为()A.8B.12C.16D.203.(2023年高考全国乙卷数学(理)真题)如图,网格纸上绘制的一个零件的三视图,网格小正方形的边长为1,则该零件的表面积为()A .24B .26C .28D .30考点2:空间几何体表面积、体积、侧面积4.(2022年新高考全国I 卷数学真题)南水北调工程缓解了北方一些地区水资源短缺问题,其中一部分水蓄入某水库.已知该水库水位为海拔1485m .时,相应水面的面积为21400km .;水位为海拔1575m .时,相应水面的面积为21800km .,将该水库在这两个水位间的形状看作一个棱台,则该水库水位从海拔1485m .上升到1575m .7 2.65≈)()A .931.010m ⨯B .931.210m ⨯C .931.410m ⨯D .931.610m ⨯5.(2024年天津高考数学真题)一个五面体ABC DEF -.已知AD BE CF ∥∥,且两两之间距离为1.并已知123AD BE CF ===,,.则该五面体的体积为()A 36B .33142+C .32D .33142-6.(2022年新高考天津数学高考真题)如图,“十字歇山”是由两个直三棱柱重叠后的景象,重叠后的底面为正方形,直三棱柱的底面是顶角为120︒,腰为3的等腰三角形,则该几何体的体积为()A .23B .24C .26D .277.(2024年新课标全国Ⅰ3则圆锥的体积为()A .3πB .33πC .3πD .93π考点3:空间直线、平面位置关系的判断8.(2024年天津高考数学真题)若,m n 为两条不同的直线,α为一个平面,则下列结论中正确的是()A .若//m α,//n α,则m n ⊥B .若//,//m n αα,则//m n C .若//,αα⊥m n ,则m n⊥D .若//,αα⊥m n ,则m 与n 相交9.(2024年高考全国甲卷数学(理)真题)设αβ、为两个平面,m n 、为两条直线,且m αβ= .下述四个命题:①若//m n ,则//n α或//n β②若m n ⊥,则n α⊥或n β⊥③若//n α且//n β,则//m n ④若n 与α,β所成的角相等,则m n⊥其中所有真命题的编号是()A .①③B .②④C .①②③D .①③④考点4:线线角、线面角、二面角10.(多选题)(2022年新高考全国I 卷数学真题)已知正方体1111ABCD A B C D -,则()A .直线1BC 与1DA 所成的角为90︒B .直线1BC 与1CA 所成的角为90︒C .直线1BC 与平面11BBD D 所成的角为45︒D .直线1BC 与平面ABCD 所成的角为45︒11.(2022年新高考浙江数学高考真题)如图,已知正三棱柱1111,ABC A B C AC AA -=,E ,F 分别是棱11,BC A C 上的点.记EF 与1AA 所成的角为α,EF 与平面ABC 所成的角为β,二面角F BC A --的平面角为γ,则()A .αβγ≤≤B .βαγ≤≤C .βγα≤≤D .αγβ≤≤12.(2024年新课标全国Ⅱ卷数学真题)已知正三棱台111ABC A B C -的体积为523,6AB =,112A B =,则1A A与平面ABC 所成角的正切值为()A .12B .1C .2D .3考点5:外接球、内切球问题13.(2023年高考全国乙卷数学(文)真题)已知点,,,S A B C 均在半径为2的球面上,ABC 是边长为3的等边三角形,SA ⊥平面ABC ,则SA =.14.(2022年新高考全国II 卷数学真题)已知正三棱台的高为1,上、下底面边长分别为3343点都在同一球面上,则该球的表面积为()A .100πB .128πC .144πD .192π考点6:立体几何中的范围与最值问题及定值问题15.(2023年高考全国甲卷数学(文)真题)在正方体1111ABCD A B C D -中,4,AB O =为1AC 的中点,若该正方体的棱与球O 的球面有公共点,则球O 的半径的取值范围是.16.(多选题)(2023年新课标全国Ⅰ卷数学真题)下列物体中,能够被整体放入棱长为1(单位:m )的正方体容器(容器壁厚度忽略不计)内的有()A .直径为0.99m 的球体B .所有棱长均为1.4m 的四面体C .底面直径为0.01m ,高为1.8m 的圆柱体D .底面直径为1.2m ,高为0.01m 的圆柱体17.(2022年高考全国乙卷数学(理)真题)已知球O 的半径为1,四棱锥的顶点为O ,底面的四个顶点均在球O 的球面上,则当该四棱锥的体积最大时,其高为()A .13B .12C 33D 2218.(2022年新高考全国I 卷数学真题)已知正四棱锥的侧棱长为l ,其各顶点都在同一球面上.若该球的体积为36π,且333l ≤≤)A .8118,4⎡⎤⎢⎥⎣⎦B .2781,44⎡⎤⎢⎥⎣⎦C .2764,43⎡⎤⎢⎥⎣⎦D .[18,27]考点7:锥体的体积问题19.(2023年高考全国甲卷数学(文)真题)在三棱锥-P ABC 中,ABC 是边长为2的等边三角形,2,6PA PB PC ===)A .1B 3C .2D .320.(2023年天津高考数学真题)在三棱锥-P ABC 中,点M,N 分别在棱PC,PB 上,且13PM PC =,23PN PB =,则三棱锥P AMN -和三棱锥-P ABC 的体积之比为()A .19B .29C .13D .4921.(2022年高考全国乙卷数学(文)真题)如图,四面体ABCD 中,,,AD CD AD CD ADB BDC ⊥=∠=∠,E 为AC 的中点.(1)证明:平面BED ⊥平面ACD ;(2)设2,60AB BD ACB ==∠=︒,点F 在BD 上,当AFC △的面积最小时,求三棱锥F ABC -的体积.22.(2022年高考全国甲卷数学(文)真题)小明同学参加综合实践活动,设计了一个封闭的包装盒,包装盒如图所示:底面ABCD 是边长为8(单位:cm )的正方形,,,,EAB FBC GCD HDA 均为正三角形,且它们所在的平面都与平面ABCD 垂直.(1)证明://EF 平面ABCD ;(2)求该包装盒的容积(不计包装盒材料的厚度).23.(2023年高考全国乙卷数学(文)真题)如图,在三棱锥-P ABC 中,AB BC ⊥,2AB =,22BC =6PB PC ==,,BP AP BC 的中点分别为,,D E O ,点F 在AC 上,BF AO ⊥.(1)求证:EF //平面ADO ;(2)若120POF ∠=︒,求三棱锥-P ABC 的体积.考点8:距离及几何体的高问题24.(2024年北京高考数学真题)如图,在四棱锥P ABCD -中,底面ABCD 是边长为4的正方形,4PA PB ==,22PC PD ==).A .1B .2C 2D 325.(2024年高考全国甲卷数学(文)真题)如图,//,//AB CD CD EF ,2AB DE EF CF ====,104,CD AD BC ===AE 3=M 为CD 的中点.(1)证明://EM 平面BCF ;(2)求点M 到ADE 的距离.26.(2023年高考全国甲卷数学(文)真题)如图,在三棱柱111ABC A B C -中,1A C ⊥平面,90ABC ACB ∠=︒.(1)证明:平面11ACC A ⊥平面11BB C C ;(2)设11,2AB A B AA ==,求四棱锥111A BB C C -的高.。
(完整版)—高考全国卷Ⅰ文科数学立体几何专题复习(附详细解析)
2012-2018年新课标全国卷Ⅰ文科数学汇编立体几何一、选择题【2017,6】如图,在下列四个正方体中,A ,B 为正方体的两个顶点,M ,N ,Q 为所在棱的中点,则在这四个正方体中,直接AB 与平面MNQ 不平行的是()【2016,7】如图所示,某几何体的三视图是三个半径相等的圆及每个圆中两条相互垂直的半径.若该几何体的体积是28π3,则它的表面积是() A .17π B .18π C .20π D .28π【2016,11】平面α过正方体1111ABCD A BC D -的顶点A ,α∥平面11CB D ,α平面ABCD m =,α平面11ABB A n =,则,m n 所成角的正弦值为()A .3 B .22C .3D .13【2015,6】《九章算术》是我国古代内容极为丰富的数学名著,书中有如下问题:“今有委M 依垣内角,下周八尺,高五尺,问”积及为M 几何?”其意思为:“在屋内墙角处堆放M (如图,M 堆为一个圆锥的四分之一),M 堆底部的弧长为8尺,M 堆的高为5尺,M 堆的体积和堆放的M 各位多少?”已知1斛M 的体积约为1.62立方尺,圆周率约为3,估算出堆放的M 有( ) A .14斛 B .22斛 C .36斛 D .66斛【2015,11】圆柱被一个平面截去一部分后与半球(半径为r )组成一个几何体,该几何体的三视图中的正视图和俯视图如图所示,若该几何体的表面积为16+20π,则r =( ) B A .1 B .2 C .4 D .8【2015,11】【2014,8】【2013,11】【2012,7】【2014,8】如图,网格纸的各小格都是正方形,粗实线画出的一个几何体的三视图,则这个几何体是( )A .三棱锥B .三棱柱C .四棱锥D .四棱柱【2013,11】某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为().A .16+8π B.8+8π C.16+16π D.8+16π【2012,7】如图,网格纸上小正方形的边长为1,粗线画出的是某几何体的三视图,则此几何体的体积为A .6B .9C .12D .15【2012,8】平面α截球O 的球面所得圆的半径为1,球心O 到平面α的距离为2,则此球的体积为()A .6πB .43πC .46πD .63π【2018,5】已知圆柱的上、下底面的中心分别为O 1,O 2,过直线O 1O 2的平面截该圆柱所得的截面是面积为8的正方形,该圆柱的表面积为A. 12π B. 12π C. 8π D. 10π【2018,9】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M 在正视图上的对应点为A ,圆柱表面上的点N 在左视图上的对应点为B,则在此圆柱侧面上,从M 到N 的路径中,最短路径的长度为A 。
三年高考(2019-2021)数学(文)真题分类汇编——立体几何(解答题)(解析版)
立体几何(解答题) 专项汇编1.【2021年全国高考甲卷数学(文)】已知直三棱柱111ABC A B C -中,侧面11AA B B 为正方形,2AB BC ==,E ,F 分别为AC 和1CC 的中点,11BF A B ⊥.(1)求三棱锥F EBC -的体积;(2)已知D 为棱11A B 上的点,证明:BF DE ⊥. 【答案】(1)13;(2)证明见解析. 【分析】(1)首先求得AC 的长度,然后利用体积公式可得三棱锥的体积;(2)将所给的几何体进行补形,从而把线线垂直的问题转化为证明线面垂直,然后再由线面垂直可得题中的结论. 【详解】(1)如图所示,连结AF ,由题意可得:22415BF BC CF =+=+=,由于AB ⊥BB 1,BC ⊥AB ,1BB BC B =,故AB ⊥平面11BCC B ,而BF ⊂平面11BCC B ,故AB BF ⊥, 从而有22453AF AB BF =+=+=, 从而229122AC AF CF =-=-=,则222,AB BC AC AB BC +=∴⊥,ABC 为等腰直角三角形,111221222BCE ABC S s ⎛⎫==⨯⨯⨯= ⎪⎝⎭△△,11111333F EBC BCE V S CF -=⨯⨯=⨯⨯=△. (2)由(1)的结论可将几何体补形为一个棱长为2的正方体1111ABCM A B C M -,如图所示,取棱,AM BC 的中点,H G ,连结11,,A H HG GB ,正方形11BCC B 中,,G F 为中点,则1BF B G ⊥,又111111,BF A B A B B G B ⊥=,故BF ⊥平面11A B GH ,而DE ⊂平面11A B GH , 从而BF ⊥DE . 【点睛】求三棱锥的体积时要注意三棱锥的每个面都可以作为底面,例如三棱锥的三条侧棱两两垂直,我们就选择其中的一个侧面作为底面,另一条侧棱作为高来求体积.对于空间中垂直关系(线线、线面、面面)的证明经常进行等价转化.2.【2021年全国高考乙卷数学(文)】如图,四棱锥P ABCD -的底面是矩形,PD ⊥底面ABCD ,M 为BC 的中点,且PB AM ⊥.(1)证明:平面PAM ⊥平面PBD ;(2)若1PD DC ==,求四棱锥P ABCD -的体积. 【答案】(1)证明见解析;(2)23. 【分析】(1)由PD ⊥底面ABCD 可得PD AM ⊥,又PB AM ⊥,由线面垂直的判定定理可得AM ⊥平面PBD ,再根据面面垂直的判定定理即可证出平面PAM ⊥平面PBD ;(2)由(1)可知,AM BD ⊥,由平面知识可知,~DAB ABM ,由相似比可求出AD ,再根据四棱锥P ABCD -的体积公式即可求出. 【详解】(1)因为PD ⊥底面ABCD ,AM ⊂平面ABCD , 所以PD AM ⊥, 又PB AM ⊥,PBPD P =,所以AM ⊥平面PBD , 而AM ⊂平面PAM , 所以平面PAM ⊥平面PBD .(2)由(1)可知,AM ⊥平面PBD ,所以AM BD ⊥, 从而~DAB ABM ,设BM x =,2AD x =, 则BM AB AB AD =,即221x =,解得22x =,所以2AD =. 因为PD ⊥底面ABCD , 故四棱锥P ABCD -的体积为()1212133V =⨯⨯⨯=. 【点睛】本题第一问解题关键是找到平面PAM 或平面PBD 的垂线,结合题目条件PB AM ⊥,所以垂线可以从,PB AM 中产生,稍加分析即可判断出AM ⊥平面PBD ,从而证出;第二问关键是底面矩形面积的计算,利用第一问的结论结合平面几何知识可得出~DAB ABM ,从而求出矩形的另一个边长,从而求得该四棱锥的体积.3.【2021年全国新高考Ⅰ卷数学】如图,在三棱锥A BCD -中,平面ABD ⊥平面BCD ,AB AD =,O 为BD 的中点.(1)证明:OA CD ⊥;(2)若OCD 是边长为1的等边三角形,点E 在棱AD 上,2DE EA =,且二面角E BC D --的大小为45︒,求三棱锥A BCD -的体积.【答案】(1)详见解析(2) 36【分析】(1)根据面面垂直性质定理得AO ⊥平面BCD ,即可证得结果; (2)先作出二面角平面角,再求得高,最后根据体积公式得结果. 【详解】(1)因为AB=AD,O 为BD 中点,所以AO ⊥BD 因为平面ABD平面BCD =BD ,平面ABD ⊥平面BCD ,AO ⊂平面ABD ,因此AO ⊥平面BCD ,因为CD ⊂平面BCD ,所以AO ⊥CD (2)作EF ⊥BD 于F, 作FM ⊥BC 于M,连FM 因为AO ⊥平面BCD ,所以AO ⊥BD, AO ⊥CD所以EF ⊥BD, EF ⊥CD, BD CD D ⋂=,因此EF ⊥平面BCD ,即EF ⊥BC 因为FM ⊥BC ,FMEF F =,所以BC ⊥平面EFM ,即BC ⊥ME则EMF ∠为二面角E-BC-D 的平面角, 4EMF π∠=因为BO OD =,OCD 为正三角形,所以BCD 为直角三角形 因为2DE EA =,1112(1)2233FM BF ∴==+= 从而EF=FM=213AO ∴=AO ⊥平面BCD,所以11131133326BCD V AO S ∆=⋅=⨯⨯⨯⨯=【点睛】二面角的求法:一是定义法,二是三垂线定理法,三是垂面法,四是投影法.4.【2020年高考全国Ⅰ卷文数】如图,D 为圆锥的顶点,O 是圆锥底面的圆心,ABC △是底面的内接正三角形,P 为DO 上一点,∠APC =90°.(1)证明:平面PAB ⊥平面PAC ;(2)设DO =2,圆锥的侧面积为3π,求三棱锥P −ABC 的体积. 【解析】(1)由题设可知,PA =PB = PC . 由于△ABC 是正三角形,故可得△PAC ≌△PAB . △PAC ≌△PBC .又∠APC =90°,故∠APB =90°,∠BPC =90°.从而PB ⊥PA ,PB ⊥PC ,故PB ⊥平面PAC ,所以平面PAB ⊥平面PAC . (2)设圆锥的底面半径为r ,母线长为l . 由题设可得rl =3,222l r -=.解得r =1,l =3,从而3AB =.由(1)可得222PA PB AB +=,故62PA PB PC ===. 所以三棱锥P -ABC 的体积为3111166()323228PA PB PC ⨯⨯⨯⨯=⨯⨯=.【点睛】本题考查空间线、面位置关系,证明平面与平面垂直,求锥体的体积,注意空间垂直间的相互转化,考查逻辑推理、直观想象、数学计算能力,属于中档题.5.【2020年高考全国Ⅱ卷文数】如图,已知三棱柱ABC −A 1B 1C 1的底面是正三角形,侧面BB 1C 1C是矩形,M ,N 分别为BC ,B 1C 1的中点,P 为AM 上一点.过B 1C 1和P 的平面交AB 于E ,交AC 于F .(1)证明:AA 1//MN ,且平面A 1AMN ⊥平面EB 1C 1F ;(2)设O 为△A 1B 1C 1的中心,若AO =AB =6,AO //平面EB 1C 1F ,且∠MPN =π3,求四棱锥B −EB 1C 1F 的体积.【解析】(1)因为M ,N 分别为BC ,B 1C 1的中点,所以MN ∥CC 1.又由已知得AA 1∥CC 1,故AA 1∥MN .因为△A 1B 1C 1是正三角形,所以B 1C 1⊥A 1N .又B 1C 1⊥MN ,故B 1C 1⊥平面A 1AMN . 所以平面A 1AMN ⊥平面EB 1C 1F .(2)AO ∥平面EB 1C 1F ,AO ⊂平面A 1AMN ,平面A 1AMN 平面EB 1C 1F =PN ,故AO ∥PN .又AP ∥ON ,故四边形APNO 是平行四边形,所以PN =AO =6,AP =ON =13AM 3PM =23AM 3EF =13BC =2.因为BC ∥平面EB 1C 1F ,所以四棱锥B −EB 1C 1F 的顶点B 到底面EB 1C 1F 的距离等于点M 到底面EB 1C 1F 的距离.作MT ⊥PN ,垂足为T ,则由(1)知,MT ⊥平面EB 1C 1F ,故MT =PM sin ∠MPN =3.底面EB 1C 1F 的面积为1111()(62)624.22B C EF PN ⨯+⨯=+⨯=所以四棱锥B −EB 1C 1F 的体积为1243243⨯⨯=.【点睛】本题主要考查了证明线线平行和面面垂直,及其求四棱锥的体积,解题关键是掌握面面垂直转为求证线面垂直的证法和棱锥的体积公式,考查了分析能力和空间想象能力,属于中档题.6.【2020年高考全国Ⅲ卷文数】如图,在长方体1111ABCD A B C D -中,点E ,F 分别在棱1DD ,1BB 上,且12DE ED =,12BF FB =.证明:(1)当AB BC =时,EF AC ⊥; (2)点1C 在平面AEF 内.【解析】(1)如图,连结BD ,11B D . 因为AB BC =,所以四边形ABCD 为正方形, 故AC BD ⊥.又因为1BB ⊥平面ABCD ,于是1AC BB ⊥. 所以AC ⊥平面11BB D D .由于EF ⊂平面11BB D D ,所以EF AC ⊥.(2)如图,在棱1AA 上取点G ,使得12AG GA =,连结1GD ,1FC ,FG ,因为1123D E DD =,123AG AA =,11DD AA =∥,所以1ED AG =∥,于是四边形1ED GA 为平行四边形,故1AE GD ∥.因为1113B F BB =,1113AG AA =,11BB AA =∥,所以11FG A B =∥,11FG C D =∥,四边形11FGD C 为平行四边形,故11GD FC ∥.于是1AE FC ∥.所以1,,,A E F C 四点共面,即点1C 在平面AEF 内. 【点睛】本题考查线面垂直判定定理、线线平行判定,考查基本分析论证能力,属中档题.7.【2020年高考江苏】在三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,AB ⊥AC ,B 1C ⊥平面ABC ,E ,F 分别是AC ,B 1C 的中点.(1)求证:EF ∥平面AB 1C 1; (2)求证:平面AB 1C ⊥平面ABB 1.【解析】(1)因为,E F 分别是1,AC B C 的中点,所以1EF AB ∥.又/EF ⊂平面11AB C ,1AB ⊂平面11AB C , 所以EF ∥平面11AB C .(2)因为1B C ⊥平面ABC ,AB ⊂平面ABC ,所以1B C AB ⊥. 又AB AC ⊥,1B C ⊂平面11AB C ,AC ⊂平面1AB C ,1,B C AC C =所以AB ⊥平面1AB C . 又因为AB ⊂平面1ABB , 所以平面1AB C ⊥平面1ABB .【点睛】本小题主要考查线面平行的证明,考查面面垂直的证明,属于中档题. 8.【2020年高考浙江】如图,在三棱台ABC —DEF 中,平面ACFD ⊥平面ABC ,∠ACB =∠ACD =45°,DC =2BC .(Ⅰ)证明:EF ⊥DB ;(Ⅱ)求直线DF 与平面DBC 所成角的正弦值.【解析】(Ⅰ)如图,过点D 作DO AC ⊥,交直线AC 于点O ,连结OB .由45ACD ∠=︒,DO AC ⊥得2CD CO =,由平面ACFD ⊥平面ABC 得DO ⊥平面ABC ,所以DO BC ⊥. 由45ACB ∠=︒,122BC CD ==得BO BC ⊥.所以BC ⊥平面BDO ,故BC ⊥DB .由三棱台ABC DEF -得BC EF ∥,所以EF DB ⊥. (Ⅱ)方法一:过点O 作OH BD ⊥,交直线BD 于点H ,连结CH .由三棱台ABC DEF -得DF CO ∥,所以直线DF 与平面DBC 所成角等于直线CO 与平面DBC 所成角.由BC ⊥平面BDO 得OH BC ⊥,故OH ⊥平面BCD ,所以OCH ∠为直线CO 与平面DBC 所成角. 设22CD =.由2,2DO OC BO BC ====,得26,33BD OH = 所以3sin OH OCH OC ∠==, 因此,直线DF 与平面DBC 3. 方法二:由三棱台ABC DEF -得DF CO ∥,所以直线DF 与平面DBC 所成角等于直线CO 与平面DBC 所成角,记为θ.如图,以O 为原点,分别以射线OC ,OD 为y ,z 轴的正半轴,建立空间直角坐标系O xyz -.设22CD =.由题意知各点坐标如下:(0,0,0),(1,1,0),(0,2,0),(0,0,2)O B C D .因此(0,2,0),(1,1,0),(0,2,2)OC BC CD ==-=-. 设平面BCD 的法向量(,,z)x y =n .由0,0,BC CD ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩n n 即0220x y y z -+=⎧⎨-+=⎩,可取(1,1,1)=n .所以|3sin |cos ,||||OC OC OC θ⋅===⋅n |n n |因此,直线DF 与平面DBC 3. 【点睛】本题主要考查空间点、线、面位置关系,线面垂直的判定定理的应用,直线与平面所成的角的求法,意在考查学生的直观想象能力和数学运算能力,属于基础题. 9.【2019年高考全国Ⅰ卷文数】如图,直四棱柱ABCD –A 1B 1C 1D 1的底面是菱形,AA 1=4,AB =2,∠BAD =60°,E ,M ,N 分别是BC ,BB 1,A 1D 的中点.(1)证明:MN ∥平面C 1DE ; (2)求点C 到平面C 1DE 的距离. 【解析】(1)连结1,B C ME .因为M ,E 分别为1,BB BC 的中点,所以1 ME B C ∥,且112ME B C =. 又因为N 为1A D 的中点,所以112ND A D =. 由题设知11=A B DC ∥,可得11=BC A D ∥,故=ME ND ∥, 因此四边形MNDE 为平行四边形,MN ED ∥. 又MN ⊄平面1C DE ,所以MN ∥平面1C DE . (2)过C 作C 1E 的垂线,垂足为H .由已知可得DE BC ⊥,1DE C C ⊥,所以DE ⊥平面1C CE ,故DE ⊥CH. 从而CH ⊥平面1C DE ,故CH 的长即为C 到平面1C DE 的距离, 由已知可得CE =1,C 1C =4,所以117C E =417CH =. 从而点C 到平面1C DE 417.【名师点睛】该题考查的是有关立体几何的问题,涉及的知识点有线面平行的判定,点到平面的距离的求解,在解题的过程中,注意要熟记线面平行的判定定理的内容,注意平行线的寻找思路,再者就是利用线面垂直找到距离问题,当然也可以用等积法进行求解.10.【2019年高考全国Ⅱ卷文数】如图,长方体ABCD –A 1B 1C 1D 1的底面ABCD 是正方形,点E 在棱AA 1上,BE ⊥EC 1.(1)证明:BE ⊥平面EB 1C 1;(2)若AE =A 1E ,AB =3,求四棱锥11E BB C C -的体积. 【答案】(1)见详解;(2)18.【解析】(1)由已知得B 1C 1⊥平面ABB 1A 1,BE ⊂平面ABB 1A 1, 故11B C BE ⊥.又1BE EC ⊥,所以BE ⊥平面11EB C .(2)由(1)知∠BEB 1=90°.由题设知Rt △ABE ≌Rt △A 1B 1E ,所以1145AEB A EB ︒∠=∠=,故AE =AB =3,126AA AE ==.作1EF BB ⊥,垂足为F ,则EF ⊥平面11BB C C ,且3EF AB ==. 所以,四棱锥11E BB C C -的体积1363183V =⨯⨯⨯=.【名师点睛】本题主要考查线面垂直的判定,以及四棱锥的体积的求解,熟记线面垂直的判定定理,以及四棱锥的体积公式即可,属于基础题型.11.【2019年高考全国Ⅲ卷文数】图1是由矩形ADEB ,Rt △ABC 和菱形BFGC 组成的一个平面图形,其中AB =1,BE =BF =2,∠FBC =60°.将其沿AB ,BC 折起使得BE 与BF 重合,连结DG ,如图2. (1)证明:图2中的A ,C ,G ,D 四点共面,且平面ABC ⊥平面BCGE ; (2)求图2中的四边形ACGD 的面积.【答案】(1)见解析;(2)4. 【解析】(1)由已知得AD BE ,CG BE ,所以AD CG ,故AD ,CG 确定一个平面,从而A ,C ,G ,D 四点共面.由已知得AB ⊥BE ,AB ⊥BC ,故AB ⊥平面BCGE . 又因为AB ⊂平面ABC ,所以平面ABC ⊥平面BCGE .(2)取CG的中点M,连结EM,DM.因为AB∥DE,AB⊥平面BCGE,所以DE⊥平面BCGE,故DE⊥CG.由已知,四边形BCGE是菱形,且∠EBC=60°得EM⊥CG,故CG⊥平面DEM.因此DM⊥CG.在Rt△DEM中,DE=1,EM=3,故DM=2.所以四边形ACGD的面积为4.【名师点睛】本题是很新颖的立体几何考题,首先是多面体折叠问题,考查考生在折叠过程中哪些量是不变的,再者折叠后的多面体不是直棱柱,突出考查考生的空间想象能力.-中,PA⊥平面ABCD,底部12.【2019年高考北京卷文数】如图,在四棱锥P ABCDABCD为菱形,E为CD的中点.(1)求证:BD⊥平面PAC;(2)若∠ABC=60°,求证:平面PAB⊥平面PAE;(3)棱PB上是否存在点F,使得CF∥平面PAE?说明理由.【答案】(1)见解析;(2)见解析;(3)存在,理由见解析.【解析】(1)因为PA⊥平面ABCD,⊥.所以PA BD又因为底面ABCD为菱形,⊥.所以BD AC所以BD ⊥平面PAC .(2)因为PA ⊥平面ABCD ,AE ⊂平面ABCD , 所以PA ⊥AE .因为底面ABCD 为菱形,∠ABC =60°,且E 为CD 的中点, 所以AE ⊥CD . 所以AB ⊥AE . 所以AE ⊥平面PAB . 所以平面PAB ⊥平面PAE .(3)棱PB 上存在点F ,使得CF ∥平面PAE .取F 为PB 的中点,取G 为PA 的中点,连结CF ,FG ,EG . 则FG ∥AB ,且FG =12AB . 因为底面ABCD 为菱形,且E 为CD 的中点, 所以CE ∥AB ,且CE =12AB . 所以FG ∥CE ,且FG =CE . 所以四边形CEGF 为平行四边形. 所以CF ∥EG .因为CF ⊄平面PAE ,EG ⊂平面PAE , 所以CF ∥平面PAE .【名师点睛】本题主要考查线面垂直的判定定理,面面垂直的判定定理,立体几何中的探索问题等知识,意在考查学生的转化能力和计算求解能力.13.【2019年高考天津卷文数】如图,在四棱锥P ABCD -中,底面ABCD 为平行四边形,PCD △为等边三角形,平面PAC ⊥平面PCD ,,2,3PA CD CD AD ⊥==.(1)设G ,H 分别为PB ,AC 的中点,求证:GH ∥平面PAD ; (2)求证:PA ⊥平面PCD ;(3)求直线AD 与平面PAC 所成角的正弦值. 【答案】(1)见解析;(2)见解析;(3)33. 【解析】(1)连接BD ,易知AC BD H =,BH DH =.又由BG=PG ,故GH PD ∥.又因为GH ⊄平面PAD ,PD ⊂平面PAD , 所以GH ∥平面PAD .(2)取棱PC 的中点N ,连接DN .依题意,得DN ⊥PC , 又因为平面PAC ⊥平面PCD ,平面PAC 平面PCD PC =,所以DN ⊥平面PAC ,又PA ⊂平面PAC ,故DN PA ⊥. 又已知PA CD ⊥,CD DN D =,所以PA ⊥平面PCD .(3)连接AN ,由(2)中DN ⊥平面PAC ,可知DAN ∠为直线AD 与平面PAC 所成的角,因为PCD △为等边三角形,CD =2且N 为PC 的中点,所以3DN =又DN AN ⊥,在Rt AND △中,3sin DN DAN AD ∠==所以,直线AD 与平面PAC 3【名师点睛】本小题主要考查直线与平面平行、直线与平面垂直、平面与平面垂直、直线与平面所成的角等基础知识.考查空间想象能力和推理论证能力.14.【2019年高考江苏卷】如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,D,E分别为BC,AC的中点,AB=BC.求证:(1)A1B1∥平面DEC1;(2)BE⊥C1E.【答案】(1)见解析;(2)见解析.【解析】(1)因为D,E分别为BC,AC的中点,所以ED∥AB.在直三棱柱ABC−A1B1C1中,AB∥A1B1,所以A1B1∥ED.又因为ED⊂平面DEC1,A1B1 平面DEC1,所以A1B1∥平面DEC1.(2)因为AB=BC,E为AC的中点,所以BE⊥AC.因为三棱柱ABC −A 1B 1C 1是直棱柱,所以CC 1⊥平面ABC . 又因为BE ⊂平面ABC ,所以CC 1⊥BE .因为C 1C ⊂平面A 1ACC 1,AC ⊂平面A 1ACC 1,C 1C ∩AC =C , 所以BE ⊥平面A 1ACC 1.因为C 1E ⊂平面A 1ACC 1,所以BE ⊥C 1E .【名师点睛】本小题主要考查直线与直线、直线与平面、平面与平面的位置关系等基础知识,考查空间想象能力和推理论证能力.15.【2019年高考浙江卷】如图,已知三棱柱111ABC A B C -,平面11A ACC ⊥平面ABC ,90ABC ∠=︒,1130,,,BAC A A AC AC E F ∠=︒==分别是AC ,A 1B 1的中点. (1)证明:EF BC ⊥;(2)求直线EF 与平面A 1BC 所成角的余弦值.【答案】(1)见解析;(2)35. 【解析】方法一:(1)连接A 1E ,因为A 1A =A 1C ,E 是AC 的中点,所以A 1E ⊥AC . 又平面A 1ACC 1⊥平面ABC ,A 1E ⊂平面A 1ACC 1, 平面A 1ACC 1∩平面ABC =AC , 所以,A 1E ⊥平面ABC ,则A 1E ⊥BC . 又因为A 1F ∥AB ,∠ABC =90°,故BC ⊥A 1F . 所以BC ⊥平面A 1EF . 因此EF ⊥BC .(2)取BC 中点G ,连接EG ,GF ,则EGFA 1是平行四边形.由于A 1E ⊥平面ABC ,故A 1E ⊥EG ,所以平行四边形EGFA 1为矩形.由(1)得BC ⊥平面EGFA 1,则平面A 1BC ⊥平面EGFA 1,所以EF 在平面A 1BC 上的射影在直线A 1G 上.连接A 1G 交EF 于O ,则∠EOG 是直线EF 与平面A 1BC 所成的角(或其补角).不妨设AC =4,则在Rt △A 1EG 中,A 1E =23,EG =3.由于O 为A 1G 的中点,故11522A G EO OG ===, 所以2223cos 25EO OG EG EOG EO OG +-∠==⋅. 因此,直线EF 与平面A 1BC 所成角的余弦值是35. 方法二:(1)连接A 1E ,因为A 1A =A 1C ,E 是AC 的中点,所以A 1E ⊥AC .又平面A 1ACC 1⊥平面ABC ,A 1E ⊂平面A 1ACC 1,平面A 1ACC 1∩平面ABC =AC ,所以,A 1E ⊥平面ABC .如图,以点E 为原点,分别以射线EC ,EA 1为y ,z 轴的正半轴,建立空间直角坐标系E –xyz .不妨设AC =4,则A 1(0,0,B1,0),1B,3,2F ,C (0,2,0).因此,33(,22EF =,(BC =-. 由0EF BC ⋅=得EF BC ⊥.(2)设直线EF 与平面A 1BC 所成角为θ.由(1)可得1=(310)=(02BC AC --,,,,,. 设平面A 1BC 的法向量为n ()x y z =,,, 由100BC A C ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩n n ,得00y y ⎧+=⎪⎨-=⎪⎩, 取n (11)=,故||4sin |cos |=5|||EF EF EF θ⋅==⋅,n n n |, 因此,直线EF 与平面A 1BC 所成的角的余弦值为35. 【名师点睛】本题主要考查空间点、线、面位置关系,直线与平面所成的角等基础知识,同时考查空间想象能力和运算求解能力.。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
2010年高考文数专题复习真题分类汇编(3)——几何部分1.【答案】D 【解读】①错,②正确,③错,④正确.故选D2.解读:选A.3.解读:A 正确,易证11;AC D DBB AC BE ⊥⊥平面,从而B 显然正确,//,//EF BD EF ABCD ∴平面易证;C 正确,可用等积法求得;D 错误。
选D.4.【解读】:该空间几何体为一圆柱和一四棱锥组成的,圆柱的底面半径为1,高为2,体积为2π,四棱锥的底面边长为2,高为3,所以体积为2133⨯=所以该几何体的体积为23π+.答案:C 【命题立意】:本题考查了立体几何中的空间想象能力,由三视图能够想象得到空间的立体图,并能准确地计算出.几何体的体积.5.解读 解法1 由题意可知当俯视图是A 时,即每个视图是变边长为1的正方形,那么此几何体是立方体,显然体积是1,注意到题目体积是12,知其是立方体的一半,可知选C.解法 2 当俯视图是A 时,正方体的体积是1;当俯视图是B 时,该几何体是圆柱,底面积是21424S πππ⎛⎫=⨯= ⎪⎝⎭,高为1,则体积是4π;当俯视是C 时,该几何是直三棱柱,故体积是1111122V =⨯⨯⨯=,当俯视图是D 时,该几何是圆柱切割而成,其体积是211144V ππ=⨯⨯=.故选C.6.答案:C 【命题意图】此题主要考查立体几何的线面、面面的位置关系,通过对平行和垂直的考查,充分调动了立体几何中的基本元素关系.【解读】对于A 、B 、D 均可能出现//l β,而对于C 是正确的. 7.【考点定位】本小题考查三视图、三棱柱的体积,基础题。
解读:知此几何体是三棱柱,其高为3,底面是底边长为2,底边上的高为a 的等腰三角形,所以有333322=⇒=⨯a a8.解读:考查立体几何中的直线、平面的垂直与平行判定的相关定理。
真命题...的序号是(1)(2) (安徽15)解读:①④⑤9.答案:18解读:该几何体是由二个长方体组成,下面体积为1339⨯⨯=, 上面的长方体体积为3319⨯⨯=,因此其几何体的体积为1810.解:由EA ED =且/EE ⊥面ABCD ∴点/E 在线段AD 的垂直平分线上,同理点/F 在线段BC 的垂直平分线上,又ABCD 是正方形ABCD E F/F/El第20题图∴线段BC 的垂直平分线就是线段AD 的垂直平分线,即点/E 、/F 都在线段AD 的垂直平分线,所以直线E F ''垂直且平分线段AD 。
(2)连接EB 、EC 。
由题设知,多面体ABCDEF 可分割成正四棱锥E -ABCD 和正四面体E -BCF 两部分。
设AD 的中点为M ,在R t △MEE /中,由于ME /=1,EE /∴/2112333E ABCD ABCD V S EE -=∙=⨯=正方形又/211123323E BCF C BEF C BEA E ABC ABC V V V V S EE ----∆====∙=⨯⨯=∴多面体ABCDEF 的体积为E ABCD E BCF V V --+=11.(I )证明:在ABD ∆中,2,4,60AB AD DAB ︒==∠=222,BD AB BD AD AB DE∴==∴+=∴⊥ 又平面EBD ⊥平面ABD平面EBD平面,ABD BD AB =⊂平面ABDAB ∴⊥平面EBDDF ⊂平面,EBD AB DE ∴⊥(Ⅱ)解:由(I )知,//,,AB BD CD AB CD BD ⊥∴⊥从而DE D ⊥在Rt DBE ∆中,22DB DE DC AB ====12ABE S DB DE ∆∴=⋅= 又AB ⊥平面,EBD BE ⊂平面,EBD AB BE ∴⊥14,42ABE BE BC AD S AB BE ∆===∴=⋅= ,DE BD ⊥平面EBD ⊥平面ABD ED ∴⊥,平面ABD而AD ⊂平面1,,42ADE ABD ED AD S AD DE ∆∴⊥∴=⋅=综上,三棱锥E ABD -的侧面积,8S =+12.【解读】(1)侧视图同正视图,如下图所示.(2)该安全标识墩的体积为:P EFGH ABCD EFGH V V V --==221406040203200032000640003=⨯⨯+⨯=+=()2cm(3)如图,连结EG,HF 及 BD ,EG 与HF 相交于O,连结PO.由正四棱锥的性质可知,PO ⊥平面EFGH ,PO HF ∴⊥又EG HF ⊥HF ∴⊥平面PEG 又BD HF P BD ∴⊥平面PEG ;13.解:(Ⅰ)因为PAB ∆是等边三角形,90PAC PBC ∠=∠=︒,所以Rt PBC Rt PAC ∆≅∆,可得AC BC =。
如图,取AB 中点D ,连结PD ,CD ,则PD AB ⊥,CD AB ⊥,所以AB ⊥平面PDC , 所以AB PC ⊥。
......6分(Ⅱ)作BE PC ⊥,垂足为E ,连结AE .因为Rt PBC Rt PAC ∆≅∆,所以AE PC ⊥,AE BE =.由已知,平面PAC ⊥平面PBC ,故90AEB ∠=︒.......8分 因为Rt AEB Rt PEB ∆≅∆,所以,,AEB PEB CEB ∆∆∆都是等腰直角三角形。
由已知4PC =,得2AE BE ==,AEB ∆的面积2S =.因为PC ⊥平面AEB , 所以三角锥P ABC -的体积1833V S PC =⨯⨯=.......12分 14.证明:(1)在直四棱柱ABCD-A 1B 1C 1D 1中,取A 1B 1的中点F 1,连接A 1D ,C 1F 1,CF 1,因为AB=4, CD=2,且AB//CD , 所以CDA 1F 1,A 1F 1CD 为平行四边形,所以CF 1//A 1D , 又因为E 、E 1分别是棱AD 、AA 1的中点,所以EE 1//A 1D , 所以CF 1//EE 1,又因为1EE ⊄平面FCC 1,1CF ⊂平面FCC 1, 所以直线EE 1//平面FCC 1.(2)连接AC,在直棱柱中,CC 1⊥平面ABCD,AC ⊂平面ABCD, 所以CC 1⊥AC,因为底面ABCD 为等腰梯形,AB=4, BC=2, F 是棱AB 的中点,所以CF=CB=BF ,△BCF 为正三角形,60BCF ∠=︒,△ACF 为等腰三角形,且30ACF ∠=︒EAB CF E 1A 1B 1C 1D 1D F 1EAB C FE 1A 1B 1C 1D 1D所以AC ⊥BC, 又因为BC 与CC 1都在平面BB 1C 1C 内且交于点C, 所以AC ⊥平面BB 1C 1C,而AC ⊂平面D 1AC, 所以平面D 1AC ⊥平面BB 1C 1C.【命题立意】:本题主要考查直棱柱的概念、线面平行和线面垂直位置关系的判定.熟练掌握平行和垂直的判定定理.完成线线、线面位置关系的转化.15.(Ⅰ)证明:连接CQ DP ,, 在ABE ∆中,Q P ,分别是AB AE ,的中点,所以BE PQ 21//==, 又BE DC 21//==,所以DC PQ ==//,又⊄PQ 平面ACD ,DC ⊂平面ACD , 所以//PQ 平面ACD(Ⅱ)在ABC ∆中,BQ AQ BC AC ===,2,所以AB CQ ⊥ 而DC ⊥平面ABC ,DC EB //,所以⊥EB 平面ABC而⊂EB 平面ABE , 所以平面ABE ⊥平面ABC , 所以⊥CQ 平面ABE 由(Ⅰ)知四边形DCQP 是平行四边形,所以CQ DP //所以⊥DP 平面ABE , 所以直线AD 在平面ABE 内的射影是AP , 所以直线AD 与平面ABE 所成角是DAP ∠在APD Rt ∆中,5122222=+=+=DC AC AD ,1sin 2=∠==CAQ CQ DP所以5551sin ===∠AD DP DAP16.[解读] 本小题主要考查直线与平面、平面与平面得位置关系,考查空间想象能力、推理论证能力。
满分14分。
17.【解读】解题时在图2的右边放扇墙(心中有墙),可得答案A.18.17解: 由已知可得该几何体是一个底面为矩形,高为4,顶点在底面的射影是矩形中心的四棱锥V-ABCD ; (1) ()1864643V =⨯⨯⨯= (2) 该四棱锥有两个侧面VAD 、VBC 是全等的等腰三角形,且BC 边上的高为1h == 另两个侧面VAB. VCD 也是全等的等腰三角形,AB边上的高为25h ==因此112(685)4022S =⨯⨯⨯⨯=+19.【解读】(1) BD 是圆的直径 ∴90BAD ∠= 又 ~A D P B A D, ∴AD DP BA AD =,()()22234sin 60431sin 3022R BD ADDP R BA BD R ⨯====⨯。
(2 ) 在Rt BCD 中,cos 452CDBD R ==2222229211PD CD R R R PC +=+==∴PD CD ⊥ 又90PDA ∠= ∴PD ⊥底面ABCD()2113212sin 604522222ABCSAB BC R R ⎛⎫=+=+= ⎪ ⎪⎝⎭ 三棱锥P ABC -的体积为23113131333P ABC ABCV S PD R R R -++=== 20.30︒21.【解读】依题意,我们知道PBA PAC ∆∆,由相似三角形的性质我们有2P A P BR A B=,即2221PA AB R PB ∙===⨯22.【答案】16π【解读】连结AO,OB,因为 30ACB ∠=o ,所以60AOB ∠=o ,AOB ∆为等边三角形,故圆O 的半径4r OA AB ===,圆O 的面积216S r ππ==.23.D。