立体几何综合大题专题

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专题8.3 立体几何综合问题(原卷版)文科生

【考点1】空间角，距离的求法【备考知识梳理】 1．空间的角(1)异面直线所成的角：如图，已知两条异面直线,a b ，经过空间任一点O 作直线','a a b b .则把'a 与'b 所成的锐角(或直角)叫做异面直线与所成的角(或夹角)．异面直线所成的角的范围是0,2π⎛⎤⎥⎝⎦. (2)平面的一条斜线和它在平面内的射影所成的锐角，叫做这条直线和这个平面所成的角．①直线垂直于平面，则它们所成的角是直角；②直线和平面平行，或在平面内，则它们所成的角是0︒的角．直线与平面所成角的范围是0,2π⎡⎤⎢⎥⎣⎦.(3)二面角的平面角：如图在二面角l αβ--的棱上任取一点O ，以点O 为垂足，在半平面α和β内分别作垂直于棱的射线OA 和OB ，则AOB ∠叫做二面角的平面角．二面角的范围是[]0,π.(4)等角定理：如果一个角的两边和另一个角的两边分别平行，并且方向相同，那么这两个角相等. 推论：如果两条相交直线和另两条相交直线分别平行，那么这两组直线所成的锐角（或直角）相等. 3.空间距离:（1）两条异面直线的距离：两条异面直线的公垂线在这两条异面直线间的线段的长度，叫做两条异面直线的距离；常有求法①先证线段AB 为异面直线b a ,的公垂线段，然后求出AB 的长即可．②找或作出过且与平行的平面，则直线到平面的距离就是异面直线b a ,间的距离．③找或作出分别过b a ,且与，分别平行的平面，则这两平面间的距离就是异面直线b a ,间的距离．（2）点到平面的距离：点Ｐ到直线的距离为点Ｐ到直线的垂线段的长，常先找或作直线所在平面的垂线，得垂足为Ａ，过Ａ作的垂线，垂足为Ｂ连ＰＢ，则由三垂线定理可得线段ＰＢ即为点Ｐ到直线的距离.在直角三角形ＰＡＢ中求出ＰＢ的长即可.常用求法①作出点Ｐ到平面的垂线后求出垂线段的长；②转移法，如果平面α的斜线上两点Ａ，Ｂ到斜足Ｃ的距离ＡＢ，ＡＣ的比为n m :，则点Ａ，Ｂ到平面α的距离之比也为n m :．特别地，ＡＢ＝ＡＣ时，点Ａ，Ｂ到平面α的距离相等；③体积法（3）直线与平面的距离：一条直线和一个平面平行，这条直线上任意一点到平面的距离，叫做这条直线和平面的距离；（4）平行平面间的距离：两个平行平面的公垂线段的长度，叫做两个平行平面的距离. 【规律方法技巧】1．空间中各种角包括：异面直线所成的角、直线与平面所成的角以及二面角. （1）异面直线所成的角的范围是]2,0(π.求两条异面直线所成的角的大小一般方法是通过平行移动直线，把异面问题转化为共面问题来解决具体步骤如下：①利用定义构造角，可固定一条，平移另一条，或两条同时平移到某个特殊的位置，顶点选择在特殊的位置上；②证明作出的角即为所求的角；③利用三角形来求角; ④补形法：将空间图形补成熟悉的、完整的几何体，这样有利于找到两条异面直线所成的角θ. （2）直线与平面所成的角的范围是]2,0[π.求线面角方法:①利用面面垂直性质定理，巧定垂足：由面面垂直的性质定理，可以得到线面垂直，这就为线面角中的垂足的确定提供了捷径. ②利用三棱锥的等体积，省去垂足,在构成线面角的直角三角形中，其中垂线段尤为关键.确定垂足，是常规方法.可是如果垂足位置不好确定，此时可以利用求点面距常用方法---等体积法.从而不用确定垂足的位置，照样可以求出线面角.因为垂线段的长度实际就是点面距h,利用三棱锥的等体积，只需求出h ，然后利用斜线段长h =θsin 进行求解.③妙用公式，直接得到线面角课本习题出现过这个公式：21cos cos cos θθθ=，如图所示：21,,θθθ=∠=∠=∠OBC ABO ABC .其中1θ为直线AB 与平面所成的线面角.这个公式在求解一些选择填空题时，可直接应用.但是一定要注意三个角的位置，不能张冠李戴.（3）确定点的射影位置有以下几种方法：①斜线上任意一点在平面上的射影必在斜线在平面的射影上；②如果一个角所在的平面外一点到角的两边距离相等，那么这一点在平面上的射影在这个角的平分线上；如果一条直线与一个角的两边的夹角相等，那么这一条直线在平面上的射影在这个角的平分线上；③两个平面相互垂直，一个平面上的点在另一个平面上的射影一定落在这两个平面的交线上；④利用某些特殊三棱锥的有关性质，确定顶点在底面上的射影的位置：a.如果侧棱相等或侧棱与底面所成的角相等，那么顶点落在底面上的射影是底面三角形的外心；b. 如果顶点到底面各边距离相等或侧面与底面所成的角相等，那么顶点落在底面上的射影是底面三角形的内心(或旁心)；c. 如果侧棱两两垂直或各组对棱互相垂直，那么顶点落在底面上的射影是底面三角形的垂心；（4）二面角的范围[]0,π，解题时要注意图形的位置和题目的要求.求二面角的方法:①直接法.直接法求二面角大小的步骤是：一作（找）、二证、三计算.即先作(找)出表示二面角大小的平面角,并证明这个角就是所求二面角的平面角,然后再计算这个角的大小. 用直接法求二面角的大小,其关键是确定表示二面角大小的平面角.而确定其平面角,可从以下几个方面着手:①利用三垂线定理(或三垂线定理的逆定理)确定平面角,自二面角的一个面上一点向另一面引垂线，再由垂足向棱作垂线得到棱上的点（即垂足），斜足与面上一点连线和斜足与垂足连线所夹的角，即为二面角的平面角；；②利用与二面角的棱垂直的平面确定平面角, 自空间一点作与棱垂直的平面，截二面角得两条射线，这两条射线所成的角就是二面角的平面角；③利用定义确定平面角, 在棱上任取一点，过这点在两个平面内分别引棱的垂线，这两条射线所成的角，就是二面角的平面角；DBA Cα②射影面积法.利用射影面积公式cos θ＝S S'；此方法常用于无棱二面角大小的计算；对于无棱二面角问题还有一条途径是设法作出它的棱，作法有“平移法”“延伸平面法”等. 【考点针对训练】1. .【2016高考浙江文数】如图，在三棱台ABC-DEF 中，平面BCFE ⊥平面ABC ，∠ACB =90°，BE=EF=FC =1，BC =2，AC =3.（I ）求证：BF ⊥平面ACFD ；（II ）求直线BD 与平面ACFD 所成角的余弦值.2. 【2016届湖北省武汉市武昌区高三5月调研】如图，PA 垂直圆O 所在的平面，C 是圆O 上的点，Q 是PA 的中点，G 为AOC ∆的重心，AB 是圆O 的直径，且22AB AC ==．（1）求证：//QG 平面PBC ；（2）求G 到平面PAC 的距离．【考点2】立体几何综合问题【备考知识梳理】空间线、面的平行与垂直的综合考查一直是高考必考热点.归纳起来常见的命题角度有：以多面体为载体综合考查平行与垂直的证明. 探索性问题中的平行与垂直问题. 折叠问题中的平行与垂直问题. 【考点针对训练】1. 【2016届宁夏高三三轮冲刺】如图，在三棱锥P ABC -中，平面PAC ⊥平面ABC ，PA AC ⊥，AB BC ⊥．设,D E 分别为,PA AC 中点．（1）求证：//DE 平面PBC ；（2）求证：BC ⊥平面PAB ；（3）试问在线段AB 上是否存在点F ，使得过三点D ，,E F 的平面内的任一条直线都与平面PBC 平行？若存在，指出点F 的位置并证明；若不存在，请说明理由．2. 【2016届四川南充高中高三4月模拟三】如图，在正方形ABCD 中，点,E F 分别是,AB BC 的中点，将,AED DCF ∆∆分别沿DE 、DF 折起，使,A C 两点重合于P .(Ⅰ)求证：平面PBD ⊥平面BFDE ； (Ⅱ)求四棱锥P BFDE -的体积. 【应试技巧点拨】 1．如何求线面角（1）利用面面垂直性质定理，巧定垂足：由面面垂直的性质定理，可以得到线面垂直，这就为线面角中的垂足的确定提供了捷径. （2）利用三棱锥的等体积，省去垂足在构成线面角的直角三角形中，其中垂线段尤为关键.确定垂足，是常规方法.可是如果垂足位置不好确定，此时可以利用求点面距常用方法---等体积法.从而不用确定垂足的位置，照样可以求出线面角.因为垂线段的长度实际就是点面距h ！利用三棱锥的等体积，只需求出h ，然后利用斜线段长h=θsin 进行求解.（3）妙用公式，直接得到线面角课本习题出现过这个公式：21cos cos cos θθθ=，如图所示：21,,θθθ=∠=∠=∠OBC ABO ABC .其中1θ为直线AB 与平面所成的线面角.这个公式在求解一些选择填空题时，可直接应用.但是一定要注意三个角的位置，不能张冠李戴. 2.如何求二面角（1）直接法.直接法求二面角大小的步骤是：一作（找）、二证、三计算.即先作(找)出表示二面角大小的平面角,并证明这个角就是所求二面角的平面角,然后再计算这个角的大小. 用直接法求二面角的大小,其关键是确定表示二面角大小的平面角.而确定其平面角,可从以下几个方面着手:①利用三垂线定理(或三垂线定理的逆定理)确定平面角；②利用与二面角的棱垂直的平面确定平面角；③利用定义确定平面角；（2）射影面积法.利用射影面积公式cos θ＝S S'；此方法常用于无棱二面角大小的计算；对于无棱二面角问题还有一条途径是设法作出它的棱，作法有“平移法”“延伸平面法”等. 3.探索性问题探求某些点的具体位置，使得线面满足平行或垂直关系，是一类逆向思维的题目.一般可采用两个方法：一是先假设存在，再去推理，下结论；二是运用推理证明计算得出结论，或先利用条件特例得出结论，然后再根据条件给出证明或计算.4．在推证线面平行时，一定要强调直线不在平面内，否则，会出现错误．5．在解决直线与平面垂直的问题过程中，要注意直线与平面垂直定义，判定定理和性质定理的联合交替使用，即注意线线垂直和线面垂直的互相转化．6．面面垂直的性质定理是作辅助线的一个重要依据．我们要作一个平面的一条垂线，通常是先找这个平面的一个垂面，在这个垂面中，作交线的垂线即可．【三年高考】1. 【2016高考新课标1文数】平面α过正文体ABCD —A 1B 1C 1D 1的顶点A ，11//CB D α平面,ABCD m α=平面,11ABB A n α=平面,则m ,n 所成角的正弦值为（）（A ）2 （B ）2 （C ）3（D ）132. 【2016高考浙江文数】如图，已知平面四边形ABCD ，AB =BC =3，CD =1，AD ADC =90°．沿直线AC 将△ACD 翻折成△CD 'A ，直线AC 与D 'B 所成角的余弦的最大值是______．3. 【2016高考北京文数】如图，在四棱锥ABCD P -中，⊥PC 平面ABCD ，,AB DC DC AC ⊥∥（I ）求证：DC PAC ⊥平面；（II ）求证：PAB PAC ⊥平面平面；（III ）设点E 为AB 的中点，在棱PB 上是否存在点F ，使得//PA 平面C F E ?说明理由.4. 【2016高考天津文数】如图，四边形ABCD 是平行四边形，平面AED ⊥平面ABCD ，EF||AB ，AB=2，BC=EF=1，DE=3，∠BAD=60º，G 为BC 的中点.(Ⅰ)求证：//FG 平面BED ；(Ⅱ)求证：平面BED ⊥平面AED ；(Ⅲ)求直线EF 与平面BED 所成角的正弦值.5. 【2016高考新课标1文数】如图,在已知正三棱锥P -ABC 的侧面是直角三角形,PA =6,顶点P 在平面ABC 内的正投影为点E ,连接PE 并延长交AB 于点G . （I ）证明G 是AB 的中点；（II ）在答题卡第（18）题图中作出点E 在平面PAC 内的正投影F （说明作法及理由）,并求四面体PDEF 的体积．PABD CGE6. 【2015高考浙江，文7】如图，斜线段AB 与平面α所成的角为60，B 为斜足，平面α上的动点P 满足30∠PAB =，则点P 的轨迹是（）A ．直线B ．抛物线C ．椭圆D ．双曲线的一支7.【2015高考福建，文20】如图，AB 是圆O 的直径，点C 是圆O 上异于,A B 的点，PO 垂直于圆O 所在的平面，且1PO =OB =．（Ⅰ）若D 为线段AC 的中点，求证C A ⊥平面D P O ；（Ⅱ）求三棱锥P ABC -体积的最大值；（Ⅲ）若BC =E 在线段PB 上，求CE OE +的最小值．8.【2015高考四川，文18】一个正方体的平面展开图及该正方体的直观图的示意图如图所示. (Ⅰ)请按字母F ，G ，H 标记在正方体相应地顶点处(不需要说明理由) (Ⅱ)判断平面BEG 与平面ACH 的位置关系.并说明你的结论. (Ⅲ)证明：直线DF ⊥平面BEGAB FHED C G CD EAB9.【2015高考重庆，文20】如题（20）图，三棱锥P-ABC 中，平面PAC ⊥平面ABC ，∠ABC=2π，点D 、E 在线段AC 上，且AD=DE=EC=2，PD=PC=4，点F 在线段AB 上，且EF//BC. (Ⅰ)证明：AB ⊥平面PFE.(Ⅱ)若四棱锥P-DFBC 的体积为7，求线段BC 的长.题（20）图AC10. 【2014高考重庆文第20题】如题（20）图，四棱锥P ABCD -中，底面是以O 为中心的菱形，PO ⊥底面ABCD ，2,3AB BAD π=∠=，M 为BC 上一点，且12BM=. （Ⅰ）证明：BC⊥平面POM ；（Ⅱ）若MP AP ⊥，求四棱锥P ABMO -的体积.11. 【2014高考全国1文第19题】如图，三棱柱111C B A ABC -中，侧面C C BB 11为菱形，C B 1的中点为O ，且⊥AO 平面C C BB 11. （1）证明：;1AB C B ⊥（2）若1AB AC ⊥,,1,601==∠BC CBB求三棱柱111C B A ABC -的高.12.【2014高考江西文第19题】如图，三棱柱111C B A ABC -中，111,BB B A BC AA ⊥⊥. （1）求证：111CC C A ⊥；（2）若7,3,2===BC AC AB ，问1AA 为何值时，三棱柱111C B A ABC -体积最大，并求此最大值.【一年原创真预测】1.已知AB ⊥平面ACD ，DE ⊥平面ACD ，ACD ∆为等边三角形，22AD DE AB ===，F 为CD 的中点.（Ⅰ）求证：平面平面BCE DCE ⊥；（Ⅱ）求B CDE 点到平面的距离.2．如图，直三棱柱111ABC A B C -中，底面ABC △是等腰直角三角形，且AB CB ==，且AA 1=3，D 为11AC 的中点，F 在线段1AA 上,设11A F tAA =（102t <<），设11=B C BC M ．MFDC 1B 1A 1CBA（Ⅰ）当取何值时，CF ⊥平面1B DF ；（Ⅱ）在（Ⅰ）的条件下，求四面体1F B DM -的体积．3.如图，三棱锥P ABC -中，BC ⊥平面PAB ，PA PB AB BC 6====，点M ，N 分别为PB,BC 的中点．（I ）求证：AM ⊥平面PBC ；（Ⅱ）E 是线段AC 上的点，且AM 平面PNE .①确定点E 的位置；②求直线PE 与平面PAB 所成角的正切值．4.如图，在直角三角形ABC 中，∠BAC=60°，点F 在斜边AB 上，且AB=4AF ，D ，E 是平面ABC 同一侧的两点，AD ⊥平面ABC ，BE ⊥平面ABC ，AD=3，AC=BE=4.(Ⅰ)求证：CD ⊥EF ；(Ⅱ)若点M 是线段BC 的中点，求点M 到平面EFC 的距离.5. 如图所示，在边长为12的正方形11ADD A 中，点,B C 在线段AD 上，且3,4AB BC ==,作11//BB AA ，分别交111,A D AD 于点1B ，P .作11//CC AA ，分别交111,A D AD 于点1C ，Q .将该正方形沿11,BB CC 折叠，使得1DD 与1AA 重合，构成如图的三棱柱111ABC A B C -.（1）求证：AB ⊥平面11BCC B ；（2）求四棱锥A BCQP -的体积.【考点1针对训练】 1.2.【考点2针对训练】 1.又因为EF ⊄平面PBC ，BC ⊂平面PBC ，所以//EF PBC ．又因为DE EF E =，所以平面//DEF 平面PBC ，所以平面DEF 内的任一条直线都与平面PBC 平行．2.【三年高考】 1. 【答案】A//',//'m m n n ,则,m n 所成的角等于','m n 所成的角.延长AD ,过1D 作11//D E B C ,连接11,CE B D ,则CE 为'm ,同理11B F 为'n ,而111//,//BD CE B F A B ,则','m n 所成的角即为1,A B BD 所成的角,即为60 ,故,m n所成角的正弦值为2,故选A. 2.3. 【解析】（I ）因为C P ⊥平面CD AB ，所以C DC P ⊥．又因为DC C ⊥A ，所以DC ⊥平面C PA ．（II ）因为//DC AB ，DC C ⊥A ，所以C AB ⊥A ．因为C P ⊥平面CD AB ，所以C P ⊥AB ．所以AB ⊥平面C PA ．所以平面PAB ⊥平面C PA ．（III ）棱PB 上存在点，使得//PA 平面C F E ．证明如下：取PB 中点，连结F E ，C E ，CF ．又因为E 为AB 的中点，所以F//E PA ．又因为PA ⊄平面CF E ，所以//PA 平面C F E ．4.5.6. 【答案】C【解析】由题可知，当点运动时，在空间中，满足条件的AP绕AB旋转形成一个圆锥，用一个与圆锥高成60角的平面截圆锥，所得图形为椭圆.故选C.7.解法二：（I）、（II）同解法一．8.【解析】(Ⅰ)点F ，G ，H 的位置如图所示9.【解析】如题(20)图.由,DE EC PD PC ==知，E 为等腰PDC D 中DC 边的中点，故PE AC ^，又平面PAC ⊥平面ABC ，平面PAC 平面ABC AC =，PE Ì平面PAC ，PE AC ^，所以PE ^平面ABC ，从而PE AB ^.因ABC=,,AB EF 2EF BC p衈故. 从而AB 与平面PFE 内两条相交直线PE ，EF 都垂直，所以AB ^平面PFE .(2)解：设BC=x ,则在直角ABC D中，从而11S AB BC=22ABC D =?由EFBC ，知23AF AE AB AC ==，得AEF ABC DD ,故224()S 39AEF ABC S D D ==，即4S 9AEF ABC S D D =.FCDEAB GHO由1AD=2AE ,11421S S =S S 22999AFB AFE ABC ABC D D D D =?=从而四边形DFBC 的面积为DFBC11S S -=29ABC ADF S D D =718=(1)知，PE PE ^平面ABC ，所以PE 为四棱锥P-DFBC 的高.在直角PEC D 中，=体积DFBC 117S 73318P DFBC V PE -=鬃=?,故得42362430x x -+=，解得2297x x ==或，由于0x >，可得3x x ==或.所以3BC =或BC =10.11.12.【解析】（1）证明：由1AA BC ⊥知1BB BC ⊥,又11BB A B ⊥,故1BB ⊥平面1,BCA 即11BB AC ⊥,又11//BB CC ，所以11.AC CC ⊥（2）设1,AA x =在11Rt A BB ∆中1BA同理1AC 在1A BC ∆中,2222111111cos 2A B AC BC BAC BAC A B AC +-∠==∠=⋅11111sin 2A BCS A B A C BA C ∆=⋅∠=从而三棱柱111ABC A B C -的体积为11133A BC V BB S ∆=⨯⨯=因=故当x =时，即1AA =时，体积V取到最大值【一年原创真预测】1.【解析】（Ⅰ）DE ⊥平面ACD ，F A ⊂平面CD A ∴DE AF ⊥，又等边三角形ACD 中AF CD ⊥, D CD D E =，D E ⊂平面CD E ，CD ⊂平面CD E ，∴平面AF ECD ⊥，取CE 的中点M ，连接BM,MF ，则MF 为△CDE 的中位线，故1////,2MF DE AB MF DE AB ==,所以四边形ABMF 为平行四边形，即MB//AF,MB⊂平面C B E ，F A ⊄平面C B E ，//BCE 平面AF ∴，平面平面BCE DCE ∴⊥.（Ⅱ）因为AB ⊥平面ACD ，DE ⊥平面ACD ，所以AB //DE ，故AB //平面DCE ，B CDE 点到平面的距离h 等于A CDE 点到平面的距离d ，由体积相等A DCE E ACD V V --=得,1133DCE ADC S d S DE ∆∆⋅=⨯,011112222sin 6023232d ⋅⨯⨯⋅=⨯⨯⨯⨯，解得h d ==.2．（Ⅱ）由已知得111111==22F B DM M B DF C B DF B CDF V V V V ----=，因为FD FC 1=22CDF S DF FC ⋅=△，由（Ⅰ）得1B D ⊥平面DFC ，故112=21=33B CDF V -⨯⨯，故1F B DM -的体积为13．3.②作EH AB ⊥于H ，则EH //BC ，∴EH ⊥平面PAB ，∴EPH ∠是直线PE 与平面PAB 所成的角.∵1AH AB 23==，π6=3PA PAH =∠， ∴PH ==1EH BC 23==，∴EH tan EPH PH 7∠==，即直线PE 与平面PAB 所成角的正切值为7.4.5.。

专题03 立体几何大题拔高练(原卷版)

【一专三练】专题03 立体几何大题拔高练-新高考数学复习分层训练（新高考通用）1．（2023·湖北·荆州中学校联考二模）如图，已知四棱锥P ABCE -中，1AB =，2BC =，BE =，PA ⊥平面ABCE ，平面PAB ⊥平面PBC(1)证明：AB BC ⊥；(2)若PA =，且AC AE =，G 为PCE V 的重心．求直线CG 与平面PBC 所成角的正弦值．2．（2023·安徽蚌埠·统考三模）如图，在四面体ABCD 中，G 为ABC V 的重心，E ，F 分别在棱BC ，CD 上，平面//ABD 平面EFG .(1)求DF CF的值；(2)若AB ⊥平面BCD ，DC CB ⊥，且3AB BC CD ===，求平面EFG 与平面ACD 的夹角的大小.3．（2023·辽宁抚顺·统考模拟预测）如图，四棱锥S ABCD -的底面是正方形，点P ，Q 在侧棱SD 上，E 是侧棱SC 的中点．(1)若SQ QP PD ==，证明：BE ∥平面PAC ；(2)倍，从下面两个条件中选一个，求二面角P AC D --的大小．①SD ⊥平面PAC ；②P 为SD 的中点．注：如果选择多个条件分别解答，按第一个解答计分．4．（2023·云南曲靖·曲靖一中校考模拟预测）如图，在三棱柱111ABC A B C -中，四边形11AA C C 是边长为4的菱形，AB BC ==，点D 为棱AC 上的动点（不与A 、C 重合），平面1B BD 与棱11A C 交于点E .(1)求证1BB DE //；(2)若平面ABC ⊥平面11AA C C ，160A AC ∠=，判断是否存在点D 使得平面11A ABB 与平面1B BDE 所成的锐二面角为π3，并说明理由.5．（2023·湖北武汉·华中师大一附中校联考模拟预测）已知平行六面体1111ABCD A B C D -中，1AB =，12BC B C ==，π3ABC ∠=，侧面11BB A A 是菱形，1π3B BA ∠=．(1)求1B C 与底面ABCD 所成角的正切值；(2)点,E F 分别在1B A 和1B C 上，11EF A C ∥，过点,,B E F 的平面与1B D 交于G 点，确定G 点位置，使得平面BEF ⊥平面11B C DA ．6．（2023·广东深圳·深圳中学校联考模拟预测）如图所示，在三棱锥A BCD -中，满足BC CD ==，点M 在CD 上，且5DM MC =，ABD △为边长为6的等边三角形，E 为BD 的中点，F 为AE 的三等分点，且2AF FE =.(1)求证：//FM 面ABC ；(2)若二面角A BD C --的平面角的大小为23π，求直线EM 与面ABD 所成角的正弦值.7．（2023·辽宁·辽宁实验中学校考模拟预测）如图，在多面体PABCFE 中，PA ⊥平面ABC ，////PA CF BE ，且24PA CF BE ==,D 为PA 的中点，连接BD ，PC ，点M ，N 满足2,2DM MB PN NC == .(1)证明：//MN 平面PEF ；(2)若224PA AB BC ===，cos PEF ∠PC 与平面PEF 所成角的正弦值．8．（2023·山西·校联考模拟预测）如图，在三棱柱111ABC A B C -中，四边形11AA B B 为菱形，E 为棱1CC 的中点，1AB C V 为等边三角形．(1)求证：111AB B C ⊥；(2)若,4,3AC BC AC BC ⊥==，求平面11AA B B 和平面1AB E 夹角的余弦值．9．（2023·河北衡水·河北衡水中学校考三模）图1是直角梯形ABCD ，//AB CD ，∠D ＝90°，四边形ABCE 是边长为2的菱形，并且∠BCE ＝60°，以BE 为折痕将△BCE 折起，使点C 到达1C 的位置，且1AC =(1)求证：平面1BC E ⊥平面ABED ．(2)在棱1DC 上是否存在点P ，使得点P 到平面1ABC 求出直线EP 与平面1ABC 所成角的正弦值；若不存在，请说明理由．10．（2023·河北石家庄·统考一模）如图，四棱锥S ABCD -中，底面ABCD 为矩形且垂直于侧面SAB ，O 为AB 的中点，2SA SB AB ===，AD =(1)证明：BD ⊥平面SOC ；(2)侧棱SD 上是否存在点E ，使得平面ABE 与平面SCD 夹角的余弦值为15，若存在，求SE SD的值；若不存在，说明理由．11．（2023·河北邢台·校联考模拟预测）如图，在三棱柱111ABC A B C -中，侧面11A B BA 和侧面11A ACC 均为正方形，D 为棱BC 的中点．(1)证明：平面1ADC ⊥平面11B BCC ；(2)若直线1AC 与平面11B BCC 所成角为30°，求平面11A B BA 与平面1ADC 夹角的余弦值．12．（2023·福建厦门·统考二模）如图，在直四棱柱ABCD -A 1B 1C 1D 1中，AB ⊥AD ，A 1D ⊥BD 1．(1)证明：四边形ADD 1A 1为正方形；(2)若直线BD 1与平面ABCD CD ＝2AB ，求平面ABD 1与平面BCD 1的夹角的大小．13．（2023·山东潍坊·统考模拟预测）如图，直角梯形ABCD 中，//,,22AB DC AB BC AB BC CD ⊥===，直角梯形ABCD 绕BC 旋转一周形成一个圆台．(1)求圆台的表面积和体积；(2)若直角梯形ABCD 绕BC 逆时针旋转角(0)θθ>到11A BCD ，且直线1A D 与平面ABCD，求角θ的最小值．14．（2023·山东青岛·统考一模）如图，在Rt PAB V 中，PA AB ⊥，且4PA =，2AB =，将PAB V 绕直角边PA 旋转2π3到PAC △处，得到圆锥的一部分，点D 是底面圆弧BC (不含端点)上的一个动点．(1)是否存在点D ，使得BC PD ⊥？若存在，求出CAD ∠的大小；若不存在，请说明理由；(2)当四棱锥P ABDC -体积最大时，求平面PCD 与平面PBD 夹角的余弦值．15．（2023·山东·烟台二中校联考模拟预测）如图所示，在直三棱柱111ABC A B C -中，E ，F 分别是线段AC ，1AA 的中点，BCA BAC ∠=∠．(1)求证：平面BEF ⊥平面11ACC A ；(2)若cos ACB ∠=A BF E --1AA AC 的值．16．（2023·湖北·统考模拟预测）如图，在斜三棱柱111ABC A B C -中，底面ABC V 是边长为2的正三角形，侧面11BCC B 为菱形，已知160BB C ∠=，1AB a =．(1)当a =时，求三棱柱111ABC A B C -的体积；(2)设点P 为侧棱1BB 上一动点，当3a =时，求直线1PC 与平面11ACC A 所成角的正弦值的取值范围．17．（2023·湖北武汉·统考模拟预测）如图，四棱台1111ABCD A B C D -的下底面和上底面分别是边4和2的正方形，侧棱1CC 上点E 满足1113C E C C =.(1)证明：直线1//A B 平面1ADE ；(2)若1CC ⊥平面ABCD ，且13CC =，求直线1BB 与平面1AD E 所成角的正弦值.18．（2023·湖南·模拟预测）如图，在三棱柱111ABC A B C -中，平面ABC ⊥平面11ACC A ，侧面11ACC A 为菱形2AC =，160A AC ∠=︒，底面ABC 为等腰三角形，AB BC =，O 是AC 的中点．(1)证明：1OA AB ⊥；(2)若二面角11A OB C --的余弦值为，求三棱柱111ABC A B C -的体积．19．（2023·山东聊城·统考一模）如图，在四棱锥P ABCD -中，PAD V为等边三角形，M 为PA 的中点，PD AB ⊥，平面PAD ⊥平面ABCD ．(1)证明：平面CDM ⊥平面PAB ；(2)若AD BC ∥，2AD BC =，2AB =，直线PB 与平面MCD ，求三棱锥P MCD -的体积．20．（2023·湖南郴州·统考三模）如图，在三棱锥-P ABC 中，侧面PAC ⊥底面,,ABC AC BC PAC ⊥V 是边长为2的正三角形，4,,=BC E F 分别是,PC PB 的中点，记平面AEF 与平面ABC 的交线l .(1)证明：直线l ⊥平面PAC .(2)若Q 在直线l 上且BAQ ∠为锐角，当P AEFQ P ABC V V --=时，求二面角A PQ B --的余弦值.21．（2023·湖南岳阳·统考二模）在ABC V 中，45,3ACB BC ∠== ，过点A 作AD BC ⊥，交线段BC 于点D （如图1），沿AD 将ABD △折起，使90BDC ∠= （如图2），点,E M 分别为棱,BC AC 的中点.(1)求证：CD ME ⊥；(2)在①图1中4tan23B =-，②图1中2133AD AB AC =+ ，③图2中三棱锥A BCD -的体积最大.这三个条件中任选一个，补充在下面问题中，再解答问题.问题：已知__________，试在棱CD 上确定一点N ，使得EN BM ⊥，并求平面BMN 与平面CBN 的夹角的余弦值.注：如果选择多个条件分别解答，按第一个解答计分.22．（2023·浙江·校联考模拟预测）在三棱锥A ABC '-中，D ，E ，P 分别在棱AC ，AB ，BC 上，且D 为AC 中点，2AD AE A D A E ''====，AP DE ⊥于F .(1)证明：平面AA P '⊥平面A DE ¢；(2)当1BE =，5BC =，二面角A DE P '--的余弦值为35时，求直线A B '与平面A DE ¢所成角的正弦值.23．（2023·浙江嘉兴·统考模拟预测）如图在三棱柱111ABC A B C -中，D 为AC 的中点，2AB BC ==，111AA B B BC ∠=∠.(1)证明：1BB AC ⊥；(2)若1BB BC ⊥，且满足：______，______（待选条件）.从下面给出的①②③中选择两个填入待选条件，求二面角11B B D C --的正弦值.①三棱柱111ABC A B C -的体积为②直线1AB 与平面11BCC B ③二面角1A BB C --的大小为60°；注：若选择不同的组合分别解答，则按第一个解答计分.24．（2023·浙江·校联考三模）如图，四面体ABCD 中，90B A D B A C C A D ∠=∠=∠= ，AC AD =，AB 与面BCD 的所成角为45 ．(1)若四面体ABCD ，求AC 的长；(2)设点M 在面BCD 中，45ABM ∠= ，30ACM ∠= ，过M 作CD 的平行线，分别交,BC BD 于点,H F ，求面AFH 与面ACD 所成夹角的余弦值．25．（2023·广东江门·统考一模）如图，在四棱锥P ABCD -中，底面ABCD 是菱形，O 是AD 的中点，点E 在PC 上，且//AP 平面BOE .(1)求PE EC的值；(2)若OP ⊥平面ABCD ，OE PC ⊥，2AB =，60BAD ∠= ，求直线OE 与平面PBC 所成角的正弦值.26．（2023·江苏南通·校联考模拟预测）如图，在五面体ABCDE 中，BE ⊥平面ABC ，AD BE P ，2AD BE =，AB BC =．(1)求证：平面CDE ⊥平面ACD ；(2)若AB =2AC =，五面体ABCDE ，求平面CDE 与平面ABED 所成角的余弦值．27．（2023·江苏连云港·统考模拟预测）如图，直三棱柱111ABC A B C -内接于圆柱，12AB AA BC ===，平面1A BC ⊥平面11AA B B ．(1)证明：AC 为圆柱底面的直径；(2)若M 为11A C 中点，N 为1CC 中点，求平面1A BC 与平面BMN 所成锐二面角的余弦值．28．（2023·江苏·二模）已知矩形ABCD ，1AB AD ==，M 为AD 的中点，现分别沿BM ，CM 将ABM V 和DCM △翻折，使点,A D 重合，记为点P ．(1)求证：;BC PM ⊥(2)求直线BC 与平面PMC 所成角的正弦值．29．（2023·广东·统考一模）如图所示的在多面体中，,AB AD EB EC ==，平面ABD ⊥平面BCD ，平面BCE ⊥平面BCD ，点,F G 分别是,CD BD 中点.(1)证明：平面AFG //平面BCE ；(2)若,2,BC BD BC BD AB BE ⊥====，求平面AFG 和平面ACE 夹角的余弦值.30．（2023·黑龙江哈尔滨·哈尔滨三中校考二模）如图，三棱柱111ABC A B C -中，111AA A B ⊥，AB BC ⊥，侧面11BCC B 为菱形(1)求证：平面1ABC ⊥平面1AB C ；(2)若22BC AB ==，160B BC ∠=︒，求二面角11B AC B --的正弦值．。

高中数学立体几何大题综合归类(原卷版)

高中数学立体几何大题综合归类（原卷版）目录题型01平行：无交线型 (1)题型02平行：线面平行探索性 (3)题型03平行：面面平行探索性 (4)题型04垂直：线面垂直探索性 (5)题型05垂直：面面垂直翻折探索性 (7)题型06证明与建系：斜棱柱垂面法建系 (8)题型07证明与建系：斜棱柱垂线法建系 (10)题型08证明与建系：三棱柱投影法建系 (12)题型09证明与建系：角平分线法建系 (13)题型10二面角延长线法 (15)题型11翻折型 (16)题型12台体型 (18)高考练场..............................................................................................................................................................................19热点题型归纳题型01平行：无交线型【解题攻略】两个平面相交：1.两点确定一条直线，只需确定两平面的两个公共点即可2.由于两平面有一个公共点A ，再找一个公共点即可确定交线3.一条直线与一个平面平行，则过这条直线的任一平面与此平面的交线与该直线平行，在平面内，过两平面的公共点作直线与已知直线平行，则此直线即为两平面的交线【典例1-1】如图，在平行四边形ABCD 中，60ABC ∠=︒，24==A D A B ，E 为AD 的中点，以EC 为折痕将CDE △折起，使点D 到达点P 的位置，且=10PB ，F ，G 分别为BC ，PE 的中点.(1)证明：//PB 平面AFG .(2)若平面PAB 与平面PEF 的交线为l ，求直线l 与平面PBC 所成角的正弦值.【变式1-1】如图所示，在四棱柱1111ABCD A B C D -中，底面ABCD 是等腰梯形，//AB CD ，24AB CD ==,0=60BAD ∠,侧棱1DD ⊥底面ABCD 且1DD DC =．(1)指出棱1CC 与平面1ADB 的交点E 的位置（无需证明）；(2)求点B 到平面1ADB 的距离．【变式1-2】如图，P 为圆锥的顶点，O 为圆锥底面的圆心，圆锥的底面直径4AB =，母线22PH =，M 是PB 的中点，四边形OBCH 为正方形．设平面POH ⋂平面PBC l =，证明：//l BC ；.题型02平行：线面平行探索性【解题攻略】平行的常用构造方法①三角形中位线法；②平行四边形线法；③比例线段法.注意：平行构造主要用于：①异面直线求夹角；②平行关系的判定.【典例1-1】如图，在三棱柱111ABC A B C -中，侧面11AA C C ⊥底面ABC ，112AC A C A A ===，AB BC =，且AB BC ⊥，O 为AC 中点.(1)求证AC ⊥平面1A OB(2)在1BC 上是否存在一点E ，使得OE 平面1A AB ，若不存在，说明理由；若存在，确定点E 的位置.【变式1-1】如图，四边形ABCD 中，AB AD ⊥，//AD BC ，6AD =，24BC AB ==，E ，F 分别在BC ，AD 上，//EF AB ，现将四边形ABCD 沿EF 折起，使BE EC ⊥．(1)若1BE =，在折叠后的线段AD 上是否存在一点P ，使得//CP 平面ABEF ？若存在，求出AP PD 的值；若不存在，说明理由.(2)求三棱锥A CDF -的体积的最大值，并求出此时点F 到平面ACD 的距离.【变式1-2】如图，在直角梯形ABCD 中，AB ∥DC ，∠BAD ＝90°，AB ＝4，AD ＝2，DC ＝3，点E 在CD 上，且DE ＝2，将△ADE 沿AE 折起，使得平面ADE ⊥平面ABCE ，G 为AE 中点.(1)求证：DG ⊥平面ABCE ；(2)求四棱锥D -ABCE 的体积；(3)在线段BD 上是否存在点P ，使得CP ∥平面ADE ？若存在，求BP BD的值；若不存在，请说明理由.题型03平行：面面平行探索性【解题攻略】证明平行(1)线线平行：设直线l 1和l 2的方向向量分别为v 1和v 2，则l 1∥l 2(或l 1与l 2重合)⇔v 1∥v 2.(2)线面平行：设直线l 的方向向量为v ，平面α的法向量为u ，则l ∥α或l ⊂α⇔v ⊥u .(3)面面平行：设平面α和β的法向量分别为u 1，u 2，则α∥β⇔u 1∥u 2.【典例1-1】在三棱柱111ABC A B C 中，(1)若,,,E F G H 分别是1111,,,AB AC A B AC 的中点，求证：平面1//EFA 平面BCHG .(2)若点1,D D 分别是11,AC AC 上的点，且平面1//BC D 平面11AB D ，试求AD DC 的值．【变式1-1】.在长方体1111ABCD A B C D -中，1222AB BC AA ===，P 为11A B 的中点．已知过点1 A的平面α与平面1BPC 平行，平面α与直线11,AB C D 分别相交于点M ，N ，请确定点M ，N的位置；【变式1-2】已知正方体1111ABCD A B C D -中，P ､Q 分别为对角线BD ､1CD 上的点，且123CQ BP QD PD ==．（1）求证：//PQ 平面11A D DA ；（2）若R 是AB 上的点，AR AB的值为多少时，能使平面//PQR 平面11A D DA ？请给出证明．题型04垂直：线面垂直探索性【解题攻略】垂直的常见构造：①等腰三角形三线合一法；②勾股定理法；③投影法.④菱形的对角线互相垂直【典例1-1】已知正方体1111ABCD A B C D -的棱长为2，E 、F 、G 分别是1AA 、11A B 、11AD 的中点．(1)求证：//EF 平面1BC D ；(2)在线段BD 上是否存在点H ，使得EH ⊥平面1BC D ？若存在，求线段BH 的长；若不存在，请说明理由；(3)求EF 到平面1BC D 的距离．【变式1-1】如图，在四棱锥S －ABCD 中，四边形ABCD 是边长为2的菱形，∠ABC ＝60°，△SAD 为正三角形．侧面SAD ⊥底面ABCD ，E ，F 分别为棱AD ，SB 的中点．(1)求证：AF ∥平面SEC ；(2)求证：平面ASB ⊥平面CSB ；(3)在棱SB 上是否存在一点M ，使得BD ⊥平面MAC ？若存在，求BMBS 的值；若不存在，请说明理由．【变式1-2】如图，在直三棱柱111ABC A B C -中，90ABC ∠= ，1AB BC ==，13AA =，M 为棱AC 上靠近A 的三等分点，N 为棱11AB 上靠近1A 的三等分点.(1)证明：//MN 平面11BB C C ；(2)在棱1BB 上是否存在点D ，使得1C D ⊥面1B MN ?若存在，求出1B D 的大小并证明；若不存在，说明理由.题型05垂直：面面垂直翻折探索性【解题攻略】翻折1.翻折前后，在同一平平面内的点线关系不变2.翻折过程中是否存在垂直或者平行等特殊位置关系3.翻折过程中，角度是否为定值4.翻折过程中，体积是否存在变化【典例1-1】如图，在四棱锥P －ABCD 中，PA ⊥平面ABCD ，PA ＝AB ＝BC ＝3，AD ＝CD ＝1，∠ADC ＝120°，点M是AC 与BD 的交点，点N 在线段PB 上，且PN ＝14PB .(1)证明：MN //平面PDC ；(2)在线段BC 上是否存在一点Q ，使得平面MNQ ⊥平面PAD ，若存在，求出点Q 的位置；若不存在，请说明理由.【变式1-1】如图，在三棱台ABC-DEF中，CF⊥平面DEF，AB⊥BC.(1)设平面ACE∩平面DEF＝a，求证：DF∥a；(2)若EF＝CF＝2BC，试问在线段BE上是否存在点G，使得平面DFG⊥平面CDE？若存在，请确定G点的位置；若不存在，请说明理由．【变式1-2】如图（1），点E是直角梯形ABCD底边CD上的一点，∠ABC＝90°，BC＝CE＝1，AB＝DE ＝2，将DAE沿AE折起，使得D－AE－B成直二面角，连接CD和BD，如图（2）．(1)求证：平面ABD 平面BCD；(2)在线段BD上确定一点F，使得CF∥平面ADE.题型06证明与建系：斜棱柱垂面法建系【解题攻略】斜棱柱垂线型建系如果存在垂线（投影型）斜棱柱，则可以直接借助垂线作为z轴建系，下底面，可以寻找或者做出一对垂线作为xy轴。

立体几何大题15种题型全归纳

【题型一】平行1：四边形法证线面平行【典例分析】如图，在正方体中，E ，F 分别是，CD 的中点．（1）求证：平面；（2）求异面直线与所成角的余弦值．【答案】（1）证明见解析；（2（1）在正方体中，取中点G ，连接FG ，，如图，而F 是CD 的中点，则，，又E 是的中点，则，，因此，，，四边形是平行四边形，有，而平面，平面，平面.【经验总结】基本规律1.利用平移法做出平行四边形2.利用中位线做出平行四边形【变式演练】1.如图所示，在四棱锥P -ABCD 中，PC ⊥底面ABCD ，，，，E 是PB 的中点.（1）求证：平面PAD ；（2）若，求三棱锥P -ACE 的体积.【答案】（1）证明见解析（2）【分析】（1）取PA 的中点F ，连接EF ，DF ，利用平行四边形证明，再由线面平行的判定定理即可得证；（2）根据等体积法知，即可由棱锥体积公式求解.（1）取PA 的中点F ，连接EF ，DF ，∵点E ，F 分别为PB ，PA 的中点，1111ABCD A B C D -1AA //EF 11A CD 1ED 1A C 1111ABCD A B C D -1CD 1GA 1//FG DD 112FG DD =1AA 11//A E DD 1112A E DD =1//A E FG 1A E FG =1FGA E 1//EF GA EF ⊄11A CD 1GA ⊂11A CD //EF 11A CD AB AD ⊥//AB CD 222AB AD CD ===//CE 2PC =13//EC DF P ACE E ACP V V --=∴，，∴四边形EFDC 是平行四边形，∴，又∵平面PAD ，平面PAD ，∴平面PAD ；2.如图，在四棱锥中，面，，且，，，，为的中点．（1）求证：平面；（2）求平面与平面所成二面角的余弦值；（3）在线段上是否存在一点，使得直线与平面若存在求出的值，若不存在说明理由．【答案】（1）证明见解析（2）（3）存在，（1）证明：取CP 中点F ，连接NF 、BF ，因为F ，N 分为PC ，PD 的中点，则，且，又，且，，所以四边形NABF 是平行四边形，，又面PBC ，面PBC 。

高考大题专练四：立体几何的综合运用

专练40高考大题专练(四)立体几何的综合运用1．[2021·全国新高考Ⅰ卷]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，DE＝2EA，且二面角E－BC －D的大小为45°，求三棱锥A－BCD的体积．2．[2020·新高考Ⅰ卷]如图，四棱锥P ABCD的底面为正方形，PD⊥底面ABCD.设平面P AD与平面PBC的交线为l.(1)证明：l⊥平面PDC；(2)已知PD＝AD＝1，Q为l上的点，求PB与平面QCD所成角的正弦值的最大值.3.[2022·全国乙卷(理)，18]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AB＝BD＝2，∠ACB＝60°，点F在BD上，当△AFC的面积最小时，求CF与平面ABD所成的角的正弦值．4．[2020·全国卷Ⅰ]如图，D为圆锥的顶点，O是圆锥底面的圆心，AE为底面直径，AE＝AD.△ABC是底面的内接正三角形，P为DO上一点，PO＝66DO.(1)证明：P A⊥平面PBC；(2)求二面角B－PC－E的余弦值．5.[2020·全国卷Ⅱ]如图，已知三棱柱ABC－A1B1C1的底面是正三角形，侧面BB1C1C是矩形，M，N分别为BC，B1C1的中点，P为AM上一点，过B1C1和P的平面交AB于E，交AC于F.(1)证明：AA1∥MN，且平面A1AMN⊥平面EB1C1F；(2)设O为△A1B1C1的中心．若AO∥平面EB1C1F，且AO＝AB，求直线B1E与平面A1AMN 所成角的正弦值．6．[2021·全国乙卷]如图，四棱锥P－ABCD的底面是矩形，PD⊥底面ABCD，PD＝DC＝1，M为BC的中点，且PB⊥AM.(1)求BC；(2)求二面角A－PM－B的正弦值．7.[2021·全国甲卷]已知直三棱柱ABC－A1B1C1中，侧面AA1B1B为正方形，AB＝BC＝2，E，F分别为AC和CC1的中点，D为棱A1B1上的点，BF⊥A1B1.(1)证明：BF⊥DE；(2)当B1D为何值时，面BB1C1C与面DFE所成的二面角的正弦值最小？8．[2022·新高考Ⅰ卷，19]如图，直三棱柱ABC－A1B1C1的体积为4，△A1BC的面积为22.(1)求A到平面A1BC的距离；(2)设D到A1C的中点，AA1＝AB，平面A1BC⊥平面ABB1A1，求二面角A－BD－C的正弦值．。

高考数学总复习《立体几何》部分试题及答案

高考数学总复习试卷立体几何综合训练第I卷（选择题共60分)一、选择题（本大题共12个小题,每小题5分，共60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．下列命题正确的是（）A．直线a，b与直线l所成角相等，则a//bB．直线a，b与平面α成相等角，则a//bC．平面α，β与平面γ所成角均为直二面角,则α//βD．直线a，b在平面α外，且a⊥α，a⊥b，则b//α2．空间四边形ABCD，M，N分别是AB、CD的中点，且AC=4，BD=6，则（）A．1<MN<5 B．2<MN<10C．1≤MN≤5 D．2〈MN<53．已知AO为平面α的一条斜线，O为斜足,OB为OA在α内的射影，直线OC在平面α内，且∠AOB=∠BOC=45°，则∠AOC等于（）A．30°B．45°C．60°D．不确定4．甲烷分子结构是:中心一个碳原子，外围四个氢原子构成四面体，中心碳原子与四个氢原子等距离，且连成四线段,两两所成角为θ,则cosθ值为（）A．B．C．D．5．对已知直线a，有直线b同时满足下面三个条件：①与a异面；②与a成定角；③与a距离为定值d,则这样的直线b有（）A．1条B．2条C．4条D．无数条6．α,β是不重合两平面,l，m是两条不重合直线，α//β的一个充分不必要条件是（）A．,且l//β,m//βB．,且l//mC．l⊥α，m⊥β，且l//m D．l//α，m//β，且l//m7．如图正方体中,E，F分别为AB，的中点，则异面直线与EF所成角的余弦值为( ）A．B．C．D．8．对于任一个长方体,都一定存在一点：①这点到长方体的各顶点距离相等；②这点到长方体的各条棱距离相等;③这点到长方体的各面距离相等，以上三个结论中正确的是（）A．①②B．①C．②D．①③9．在斜棱柱的侧面中，矩形最多有几个?A．2 B．3 C．4 D．610．正六棱柱的底面边长为2，最长的一条对角线长为，则它的侧面积为（）A．24 B．12 C．D．11．异面直线a，b成80°角，P为a，b外的一个定点，若过P有且仅有2条直线与a，b所成的角相等且等于α，则角α属于集合（)A．｛α｜0°〈α〈40°} B．｛α|40°<α〈50°}C．｛α｜40°〈α<90°｝D．{α｜50°<α〈90°}12．从水平放置的球体容器的顶部的一个孔向球内以相同的速度注水，容器中水面的高度与注水时间t之间的关系用图象表示应为（）第II卷(非选择题共90分）二、填空题（本大题共4个小题，每小题4分，共16分,把答案填在题中横线上）13．正四棱锥S—ABCD侧棱长与底面边长相等，E为SC中点，BE与SA所成角的余弦值为_____________。

专题25 立体几何中综合问题(原卷版)

专题25 立体几何中综合问题命题规律内容典型１棱锥与球的切接问题 2020年高考全国Ⅰ卷理数10 ２棱柱（圆柱）与球的切接问题 2020年高考天津卷5 ３研究球的截面问题2020高考山东卷４以传统文化为载体考查几何体的性质2019年高考全国Ⅱ卷理数５以几何体中空间角为条件研究几何体的截面问题2018年高考全国Ⅰ卷理数命题规律一棱锥与球的切接问题【解决之道】（1）三条侧棱互相垂直的三棱锥的外接球：①如果三棱锥的三条侧棱互相垂直并且相等，那么可以补形为一个正方体，正方体的外接球的球心就是三棱锥的外接球的球心；②如果三棱锥的三条侧棱互相垂直但不相等，那么可以补形为一个长方体，长方体的外接球的球心就是三棱锥的外接球的球心. （2）一条侧棱垂直于底面的棱锥的外接球问题，可以将其补成以棱锥的底面为底面、垂直与底面的侧棱为高的直棱柱，则补成直棱柱的外接球即为该三棱锥的外接球.（3）正棱锥（圆锥）的外接球问题，已知正棱锥的底面的外接圆半径为r 、高为h ，外接球的半径为R ，则222)(R h r R -+=.（4）已知三棱锥中某两个面所成二面角为θ的外接球问题，关键是作出球心，即分别过两个半平面的截面圆的圆心作截面圆的垂线，垂线的交点即为球心，再利用球的截面性质，即可求出求的半径. (5)对两个直角三角形共斜边的三棱锥的外接球问题，则直角三角形的斜边为球的直径.(6)对对棱相等的三棱锥的外接球问题，将其看成在长方体中面的对角线，则长方体的外接球即该三棱锥的外接球.（7）求一个棱锥内切球的半径，可以根据球心到各个面的距离相等以及棱锥的体积列式得出．也可以先找准切点，通过作截面来解决，作截面时主要抓住棱锥过球心的对角面来作．【三年高考】1.【2020年高考全国Ⅰ卷理数10】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 ．64πB ．48πC ．36πD ．32π 2.【2020年高考全国Ⅱ卷文数11理数10】已知ABC ∆是面积为439的等边三角形，且其顶点都在球O 的表面上，若球O 的表面积为16π，则球O 到平面ABC 的距离为（） A ．3B ．23 C ．1 D ．233.【2019年高考全国Ⅰ卷理数】已知三棱锥P −ABC 的四个顶点在球O 的球面上，PA =PB =PC ，△ABC 是边长为2的正三角形，E ，F 分别是PA ，AB 的中点，∠CEF =90°，则球O 的体积为（）A ．B ．C ．D4.【2018年高考全国Ⅲ卷理数】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 ．命题规律二棱柱（圆柱）与球的切接问题【解决之道】（1）长、宽、高分别为a ，b ，c 的长方体的体对角线长等于其外接球的直径，即a 2＋b 2＋c 2＝2R .（2）直棱柱(圆柱）的外接球：已知直棱柱的底面半径为r ，高为h ，则其外接球半径为22)2(hr R +=【三年高考】1.【2020年高考天津卷5】若棱长为） A ．12πB ．24πC ．36πD ．144π命题规律三研究球的截面问题【解决之道】解决此类问题的关键为作出截面，作截面的关键在作截线，方法如下：①若已知两点在同一平面内，只要连接这两点，就可以得到截面与多面体的的一个面的截线;②若面上只有一个已知点，应设法在同一平面内找出第2个确定的点；③若两个已知点分别在相邻的面上，应找出这两个平面的交线与截面的交点；④两个平行平面的一个平面与截面有绞线，另一个平面上只有一个已知点，则按面面平行得截面与平面的交线；⑤若有一点在面上而不在棱上，则可通过作辅助平面化为棱上的点的问题；⑥若已知点在体内，可通过作辅助平面化为面上的点的，再化为棱上的点的问题来解决. 【三年高考】1.【2020年高考山东卷16】已知直四棱柱1111ABCD A B C D -的棱长均为2，60BAD ∠=，以1D 为半径的球面与侧面11BCC B 的交线长为．命题规律四以传统文化为载体考查几何体的性质【解决之道】解决此类问题，首项要认真读题，挖掘出所蕴含的几何体及其有关量，转化为数学问题，然后利用几何体的有关知识求解. 【三年高考】1.【2019年高考全国Ⅱ卷理数】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．）.命题规律五以几何体中空间角为条件研究几何体的截面问题【解决之道】解决此类问题的关键为作出截面，作截面的关键在作截线，方法如下：①若已知两点在同一平面内，只要连接这两点，就可以得到截面与多面体的的一个面的截线;②若面上只有一个已知点，应设法在同一平面内找出第2个确定的点；③若两个已知点分别在相邻的面上，应找出这两个平面的交线与截面的交点；④两个平行平面的一个平面与截面有绞线，另一个平面上只有一个已知点，则按面面平行得截面与平面的交线；⑤若有一点在面上而不在棱上，则可通过作辅助平面化为棱上的点的问题；⑥若已知点在体内，可通过作辅助平面化为面上的点的，再化为棱上的点的问题来解决. 【三年高考】1.【2018年高考全国Ⅲ卷理数】已知正方体的棱长为1，每条棱所在直线与平面α所成的角都相等，则α截此正方体所得截面面积的最大值为（）A ．4 B ．3C D。

立体几何大题(经典)

一、线面平行专题1.如图，在直三棱柱中，、分别是、的中点，求证： EF ∥平面ABC ；2.如图，正三棱柱111ABC A B C -中，D 是BC 的中点，求证：1A B //平面1ADC ．（两种方法证明）3．如图，在底面为平行四边行的四棱锥P ABCD -中，点E 是PD 的中点.求证：//PB 平面AEC ；（两种方法证明）4.如图，E F O 、、分别为，，的中点，是的中点，求证：平面；（两种方法证明）二、垂直专题1.如图，在直三棱柱中，点在上，。

求证：平面1A CD 平面.111ABC A B C -E F 1A B 1A C PA PB AC G OC //FG BOE 111ABC A B C -D 11B C 11A D B C ⊥⊥11BB C C PABCDE2.如图，正三棱柱111ABC A B C -中，D 是BC 的中点，AB a =．求证：直线111A D B C ⊥；3.如图，四棱锥的底面是正方形，，点E 在棱PB 上. 求证：平面；4.如图，直三棱柱中，AB =1，，∠ABC=60.求证：；5. 直三棱柱111ABC A B C -中，90BAC ∠=，12AB AC AA ===，M N 、分别是1BC CC 、的中点，求证：1B M ⊥平面AMN ；6.如图，在三棱锥中，⊿是等边三角形， ∠PAC =∠PBC =90º。

求证：AB ⊥PCP ABCD -PD ABCD ⊥底面AEC PDB ⊥平面111ABC A B C -13AC AA ==01AB A C ⊥P ABC -PAB PBACDE PBCA三、线面角和距离1.如图，正三棱柱111ABC A B C -中，D 是BC 的中点，AB a =．求点D 到平面1ACC 的距离；（两种方法求解）2.如图，四棱锥的底面是正方形，，且E 为PB 的中点时，求AE 与平面PDB 所成角的大小.3.如图，平面，，，，分别为的中点．求与平面所成角的正弦值． P ABCD -PD ABCD ⊥底面2PD AB =DC ⊥ABC //EB DC 120ACB ∠=22AC BC EB DC ====,P Q ,AE AB AD ABE PBADE ACDEQP4.如图3，在正三棱柱中，AB =4, ,点D 是BC 的中点，点E 在AC 上，且DE E. （Ⅰ）证明：平面平面;（Ⅱ）求直线AD 和平面所成角的正弦值。

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立体几何综合大题专题一、线面角1. （2018学年杭十四中4月月考19）如图，三棱柱111ABC A B C -所有的棱长均为2，1A B =1A B AC ⊥．（1）求证：111A C B C ⊥；（2）求直线AC 和平面11ABB A 所成角的余弦值．2. （2018学年浙江名校协作体高三上开学考19）如图，在三棱锥P ABC -中，PAC △和ABC △均为等腰三角形，且90APC BAC ∠=∠=︒，4PA AB ==．（1）判断AB PC ⊥是否成立，并给出证明；（2）求直线PB 与平面ABC 所成角的正弦值．3. （2018学年浙江名校协作体高三下开学考19）四棱锥P ABCD -的底面为菱形，4AB =，60ABC ∠=︒， M 为PB 的中点，N 为BD 上一点，且13BN ND =．C 1B 1A 1CBABCPA（1）求证：MN 平面PAC ；（2）求证：PN ⊥平面ABCD ；（3）若5PA PC ==，PB =PN 与平面PCD 所成角的正弦值．4. （2018学年浙江重点中学高三上期末热身联考19）如图，等腰直角ABC △中，B ∠是直角，平面ABEF ⊥平面ABC ，2AF AB BE ==，60FAB ∠=︒，AFBE ．（1）求证：BC BF ⊥；（2）求直线BF 与平面CEF 所成角的正弦值．5. （2019届超级全能生2月模拟19）如图，在三棱锥P ABC -中，2BAC π∠=，2AC =，BC BP ==，PC =，APC △的面积等于（1）求证：AC PB ⊥；PNMDCB A BCEFA（2）求直线AC 与平面PBC 所成角的正弦值．6. （2019届杭二仿真考19）如图，矩形ADFE 和梯形ABCD 所在平面互相垂直，AB CD ∥，90ABC ADB ∠=∠=︒，1CD =，2BC =．（1）求证：BE ∥平面DCF ；（2）当AE 的长为何值时，直线AD 与平面BCE 所成角的大小为45︒．7. （2019届湖丽衢9月质检19）如图，在四棱锥P ABCD -中，四边形ABCD 是直角梯形，且ADBC ，BC CD ⊥，60ABC ∠=︒，22BC AD ==，3PC =，PAB △是正三角形，E 是PC 的中点．（1）求证：DE平面PAB ；（2）求直线BE 与平面PAB 所成角的正弦值．PBCAFEDC BA8. （2019届湖州三校4月模拟19）如图，在四棱锥E ABCD -中，底面ABCD 是边长为2的正方形，且DE =，平面ABCD ⊥平面ADE ，二面角A CD E --为30︒．（1）求证：AE ⊥平面CDE ；（2）求AB 与平面BCE 所成角的正弦值．9. （2019届湖州中学仿真考19）如图，已知四棱锥P ABCD -，底面ABCD 为边长为2的菱形，PA ⊥平面ABCD ，60ABC ∠=︒，E 是BC 的中点，PA AB =．（1）证明：AE PD ⊥；（2）若F 为PD 上的动点，求EF 与平面PAD 所成最大角的正切值．PBCD E AEDCBA10. （2019届稽阳联谊4月模拟19）在四棱锥P ABCD -中，PC ⊥平面ABCD ，BC AD ∥，BC AB ⊥，2PB AD ==，1AB BC ==，E 为棱PD 上的点．（1）若13PE PD =，求证：PB ∥平面ACE ；（2）若E 是PD 的中点，求直线PB 与平面ACE 所成角的正弦值．11. （2019届嘉丽4月模拟19）如图，在矩形ABCD 中，4AB =，3AD =，点E ，F 分别是线段DC ，BC的中点，分别将DAE △沿AE 折起，CEF △沿EF 折起，使得D ，C 重合于点G ，连结AF ．（1）求证：平面GEF ⊥平面GAF ；（2）求直线GF 与平面GAE 所成角的正弦值．FEDCBAEDCBA P12. （2019届嘉兴9月基础测试20）如图，ABC △时候边长为2的正三角形，ABD △是以AB 为斜边的等腰直角三角形．已知2CD =．（1）求证：平面ABC ⊥平面ABD ；（2）求直线AC 与平面BCD 所成角的正弦值．13. （2019届金华十校4月模拟20）在四棱锥S ABCD -中，底面ABCD 为直角梯形，BC CD ⊥，1SC SD CD DA ====，2CB =，AD BC ∥，23SCB π∠=，E 为线段SB 上的中点．（1）证明：AE ∥平面SCD ；（2）求直线AE 与平面SBC 所成角的余弦值．14. （2019届金华一中5月模拟19）如图，在四棱锥P ABCD -中，底面ABCD 是菱形，60BAD ∠=︒，2AB =，1PA =，PA ABCD ⊥平面，E 是直线PC 的中点，F 是直线AB 的中点．（1）求证：BE ∥平面PDF ；（2）求直线BE 与平面PCD 所成角的正弦值．FED CBABCDA SEDC BA15. （2019届金丽衢十二校第二次联考19）三棱柱111ABC A B C -中，AB ⊥侧面11BCC B ，已知1BC =，1=3BCC π∠，12AB C C ==．（1）求证：1C B ⊥平面ABC ；（2）若E 在棱1C C (不包含端点1C C ，)上，且1EA EB ⊥，求1A E 与平面1AB E 所成角的正弦值．16. （2019届金丽衢十二校第一次联考19）如图，在四棱锥P ABCD -中，已知PA ⊥平面ABCD ，且四边形ABCD 为直角梯形，2ABC BAD π∠=∠=，2PA AD ==，1AB BC ==，点M 、E 分别是PA ，PD 的中点．（1）求证：CE平面BM D ；（2）点Q 为线段BP 中点，求直线PA 与平面CEQ 为所成角的余弦值．FE DCBAPBCEA 1B 1C 1A17. （2019届临海新昌乐清4月模拟19）已知多面体ABCDE 中，AE 、CD 均垂直于平面ABC ，120ABC ∠=︒，2AE CD =，AB BC CD ==，F 是BE 的中点．（1）求证：DF ∥平面ABC ；（2）求直线BD 与平面ABE 所成角的正弦值．18. （2019届宁波4月模拟19）中国古代数学经典《数书九章》中，将底面为矩形且有一条侧棱与底面垂直的四棱锥称为“阳马”，将四个面都为直角三角形的四面体称之为“鳖臑”．在如图所示的阳马P ABCD -中，底面ABCD 是矩形，PA ⊥平面ABCD ，2PA AD ==，AB =AC 的中点O 为球心，AC 为直径的球面交PD 于M （异于点D ），交PC 于N （异于点C ）．（1）证明：平面AM PCD ⊥，并判断四面体MCDA 是否是鳖臑，若是，写出它每个面的直角（只需写出结论）；若不是，请说明理由；（2）求直线ON 与平面ACM 所成角的正弦值．QEM PDCBABCDEFA19. （2019届宁波十校5月模拟19）如图，在四棱台1111ABCD A B C D -中，底面ABCD 是菱形，3ABC π∠=，11B BA B BC ∠=∠，16B BD π=，1122AB A B ==，12B B =，E 是CD 的中点．（1）求证：直线AC ⊥平面11BDD B ；（2）求直线1ED 与平面11ABB A 所成角的正弦值．20. （2019届平湖5月模拟19）如图所示，在直角梯形ABCD 中，90ADC ∠=︒，CD AB ∥，4AB =，2AD CD ==，M 为线段AB 的中点，将ADC △沿AC 折起，得到几何体P ABC -．（1）求证：AC PM ⊥；（2）已知PM PB 与平面APC 所成角的正弦值．DB 1C 1D 1A 1ODCBA21. （2019届七彩阳光联盟第三次联考19）如图，在四棱锥P ABCD -中，BC ⊥平面PCD ，CD ∥AB ，22AB CD ==，BC PC ==PD AB ⊥．（1）求PD 的长；（2）求直线AD 与平面PAB 所成角的正弦值．22. （2019届七彩阳光联盟第一次联考19）如图，已知四棱锥P ABCD -，底面ABCD 为矩形，且侧面PAD ⊥平面PBC ，侧面PAD平面=PBC l ，PDC △为正三角形，2CD =．（1）求证：lBC ；（2）求直线AB 与平面PAD 所成角的正弦值．23. （2019届衢州二中第二次模拟19）如图，正方形ABCD 所在平面外一点P 满足PE PF =，其中E 、F分别是AB 、CD 的中点．（1）求证：EF PC ⊥；MAPC BPDCBABCDPA（2）若4AB =，PE PF ==且二面角P EF C --，求BC 与平面PEF 所成角的正弦值．24. （2019届衢州二中第一次模拟20）如图，已知矩形BCDE 所在平面与ABE △所在平面互相垂直，且AB AE ⊥，AB AE >．（1）若M 为AC 的中点，N 为BE 的中点，求证：MN ∥平面ADE ；（2）若2BE =，1DE =，且DE 与平面DAC，求ABE ∠的大小．25. （2019届绍兴3月模拟19）如图，四棱锥P ABCD -中，PA ⊥平面ABCD ，四边形ABCD 是矩形，且2PA AB ==，3AD =，E 是棱BC 上的动点，F 是线段PE 的中点．（1）求证：PB ⊥平面ADF ；PF ED CBAE（2）若直线DE 与平面ADF 所成角为30︒，求EC 的长．26. （2019届绍兴柯桥区5月模拟19）如图，在RT △ABC 中，90C ∠=︒，2CA =，CB =△ABC 的中位线DE 将△ADE 翻折至A DE '，使得二面角A DE A '--为60︒．（1）求证：A C ED '⊥；（2）求直线BA '与平面A DE '所成角的正弦值．27. （2019届嵊州5月模拟19）如图，已知四棱锥P ABCD -，AD BC ∥，90ABC ∠=︒，135ADP ∠=︒，AB =，22BC AD ==，2PB PD ==（1）求证：AB PD ⊥；（2）求直线PD 与平面PBC 所成的角的正弦值．BCDPF EAA'ED CBA28. （2019届台州4月模拟19）如图，棱锥P ABCD -的底面是菱形，2AB =，3DAB π∠=，侧面PAB垂直于底面ABCD ，且PAB △是正三角形．（1）求证：PD AB ⊥；（2）求直线PC 与平面PBD 所成角的正弦值．29. （2019届温州2月模拟19）在三棱锥D ABC -中，AD DC ⊥，AC CB ⊥，222AB AD DC ===，且平面ABD ⊥平面BCD ，E 为AC 的中点．（1）证明：AD BC ⊥；（2）求直线DE 与平面ABD 所成角的正弦值．30. （2019届温州5月模拟19）如图，四棱锥P ABCD -中，底面为直角梯形，AB ∥CD ，90BAD ∠=︒，24AB CD ==，PA CD ⊥，在锐角．．PAD △中，E 是边PD上一点，且3AD PD ED ===（1）求证：PB ∥平面ACE ；（2）当PA 的长为何值时，AC 与平面PCD 所成的角为30︒？P DCBABCDPABCDEA31. （2019届温州8月模拟19）如图，在三棱柱111ABC A B C -中，12AA AC AB ==，90ABC ∠=︒，侧面11A ABB 为矩形，1=120A AC ∠︒．将111A B C △绕11A C 翻折至121A B C △，使2B 在平面11A ACC 内．（1）求证：1BC 平面121A B B ；（2）求12C B 与平面11A ABB 所成角的正弦值．32. （2019届温州九校第一次联考19）如图，将矩形ABCD 沿AE 折成二面角1D AE B --，其中E 为CD的中点，已知2AB =，=1BC ，11BD CD =，F 为1D B 的中点．（1）求证：CF平面1AD E ；（2）求AF 与平面1BD E 所成角的正弦值．BACDEPBCAB 1C 1B 2A 133. （2019届永康5月模拟20）已知在等腰梯形ABGH 中，AB GH ∥，22AB GH HA ==，E ，F 分别为线段AH 和BG 的中点，现将四边形EFGH 沿直线EF 折成一个五面体AED BFC -．（1）在线段BC 上是否存在点M ，使FM ∥平面ADE ，若存在，找出点M 的位置，若不存在，说明理由；（2）若二面角C EF B --的大小为60︒，求直线AC 与平面ABFE 所成角的正弦值．34. （2019届浙江百校联考19）如图，已知△PAD 为等边三角形，四边形ABCD 为直角梯形，AB ∥CD ，90DAB ∠=︒，平面PAD ⊥平面ABCD ，2AB AD CD ==，E 为PB 的中点．（1）求证：CE ∥平面PAD ；（2）求PB 与平面PCD 所成角的正弦值．BCDED 1FACDF EHGA35. （2019届浙江名校联盟第二次联考19）在四棱锥P ABCD -中，四边形ABCD 是边长为2的正方形，PB PD =，E F M 、、分别是棱AD PD PC 、、上的点，且=PF FD λ，AE ED λ=，若对任意()0,1λ∈，都有EF 平面DBM ．（1）求PMMC的值；（2）若DM M DB C --的大小为30︒，求直线PD 与平面BDM 所成角的正弦值．36. （2019届浙江名校联盟第三次联考19）在所有棱长都相等的三棱柱111ABC A B C -中，1=60B BC ∠︒．（1）证明：1AB BC ⊥；（2）若二面角1A BC B --的大小为60︒，求1BC 与平面ABC 所成角的正弦值．PEDC BAE FBC D PM A37. （2019届浙江名校联盟第一次联考19）如图，在四棱锥P ABCD -中，PA ⊥平面ABCD ，AB CD ∥，4CD =，2PA AB BC AD ====，Q 为棱PC 上的点，且13PQ PC =．（1）证明：平面QBD ⊥平面ABCD ；（2）求直线QD 与平面PBC 所成角的正弦值．38. （2019届浙江三校第二次联考19）在斜三棱柱111ABC A B C -中，△ABC 是边长为2的正三角形，1A B =，1160A AB A AC ∠=∠=︒．（1）证明：1平面平面A BC ABC ⊥；（2）求直线1BC 与平面11ABB A 所成角的正弦值．C 1B 1A 1CBAQPDC BA39. （2019届浙江三校第四次联考19）如图，在Rt ABC △中，90BAC ∠=︒，30B ∠=︒，D ，E 分别为BC ，AD 的中点，延长CE 交AB 于点F ，现将ACD △沿AD 折起，使二面角B AD C --的平面角大小为30︒．（1）求证：AD CF ⊥；（2）求直线AB 与平面ACD 所成角的正弦值．40. （2019届浙江三校第一次联考19）如图，已知四棱锥A BCDE -中，2AB BC ==，120ABC ∠=︒，AE =CD BE ∥，24BE CD ==，60EBC ∠=︒．（1）求证：EC ABC ⊥平面；（2）求直线AD 与平面ABE 所成角的正弦值．B 1C 1A 1CBA FEDCBAEFDCBA41. （2019届镇海中学5月模拟19）如图，四棱锥P ABCD -的底面ABCD 是边长为2的菱形，60ABC ∠=︒，点M 是棱PC 的中点，PA ⊥平面ABCD ．（1）证明：PA ∥平面BMD ；（2）当PA 长度为多少时，直线AM 与平面PBC所成角的正弦值为7．42. （2019届镇海中学考前练习19）如图，在四棱锥P ABCD -中，60APB BPD APD ∠=∠=∠=︒，2PB PD BC CD ====，3AP =．（1）证明：AP BD ⊥；（2）求PC 与平面PAB 所成角的正弦值．43. （2019届知行联盟5月模拟19）如图，在四棱锥E ABCD -中，底面ABCD 为正方形，AE CDE ⊥平面．已知1AE =，DE（1）证明：ADE ABCD ⊥平面平面；CDEAMPDCBAPDCBA（2）求直线BE 与平面ACE 所成的角的正弦值．44. （2019届舟山中学5月模拟19）如图所示多面体EF ABCD -，其底面ABCD为矩形且AB =2BC =，四边形BDEF 为平行四边形，点F 在底面ABCD 内的投影恰好是BC 的中点．（1）已知G 为线段FC 的中点，证明：BG ∥平面AEF ；（2）若二面角F BD C --的大小为3π，求直线AE 与平面BDEF 所成角的正弦值．45. （2019届诸暨5月模拟19）如图，在四棱锥P ABCD -中，底面是边长为2的菱形，60BAD ∠=︒，PB PD =（1）证明：平面PAC ⊥平面ABCD ；（2）设H 在AC 上，13AH AC =，若PH =．求PH 与平面PBC 所成角的正弦值．二、二面角46. （2018学年杭高高三下开学考19）如图（1），已知ABC △是边长为6的等边三角形，点D 、E 分别是边AB 、AC 上的点，且满足2AD CE ==．如图（2），将ADE △沿DE 折成四棱锥1A BCED -，且有平面1A DE ⊥平面BCED ．EDCBAFEDCBAHPDCBA（1）求证：1A D ⊥平面BCED ；（2）记1A E 的中点为M ，求二面角1M DC A --的余弦值．47. （2019届杭二热身考20）在四棱锥P ABCD -中，底面ABCD 为菱形，60DAB ∠=︒，PC ⊥平面ABCD ，且2AB =，PC =，F 是PA 的中点．（1）求证：CF ⊥平面PDB ；（2）求平面ADP 与平面BCP 所成锐二面角的余弦值．48. （2019届杭四仿真考19）在四棱锥P ABCD -中，PA ABCD ⊥底面，BAD ∠为直角，AB CD ∥，2AD CD AB ==，E 、F 分别为PC 、CD 的中点．（1）证明：APD BEF 平面∥平面；（2）设()0PA kAB k =>，且二面角E BD C --的平面角大于60°，求k 的取值范围．BCDEAMCBEDA 1FPDCBA图１图２49. （2019届杭州4月模拟19）如图，四边形ABCD 为矩形，平面ABEF ⊥平面ABCD ，EF ∥AB ，90BAF ∠=，2AD =，1AB AF ==，点P 在线段DF 上．（1）证明：AF ⊥平面ABCD ．（2）若二面角D AP C --，求PF 的长度．50. （2019届嘉兴一中5月模拟20）在四边形ABED 中，AB DE ∥，AB BE ⊥，点C 在AB 上，且AB CD ⊥，2AC BC CD ===，现将ACD △沿CD 折起，使点A 到达点P 的位置，且PE 与平面PBC 所成角为45︒．（1）求证：平面PBC ⊥平面DEBC ；（2）求二面角D PE B --的余弦值．51. （2019届绿色联盟5月模拟19）如图，圆的直径2AC =，B 为圆周上不与A ，C 重合的点，PA 垂直于圆所在的平面，45PCA ∠=︒．（1）求证：PB BC ⊥；（2）若BC =B PC A --的余弦值．FEDCBAPPF EDC BAPE DCBA52. （2019届绿色联盟12月模拟19）在三棱锥P ABC -中，ABC △和ABP △均为等边三角形，2AB =，点P 在平面ABC 上的射影在ABC △内，已知直线PB 与平面ABC 所成角的正弦值为34．（1）求证：AB PC ⊥；（2）求二面角B AP C --的余弦值．53. （2019届七彩阳光联盟第二次联考19）如图，已知平行四边形ABCD ，满足45A ∠=︒，BC =，又H 为边DC 上一点，且满足BH DC ⊥，现将CBH △沿BH 翻折至PBH △处，使得PD PB ⊥．（1）求证：PD ⊥平面PBH ；（2）若1PD =，求钝二面角A PB H --的余弦值．54. （2019届上虞5月模拟19）已知等腰直角三角形ABC ，90C ∠=︒，D 、E 分别是AC 、AB 的中点，沿DE 将ADE △折起（如图），连接AC 、AB ．（1）设点P 为AC 的中点，求证：DP ⊥平面ABC ；（2）设Q 为BE 的中点，当ADE △折成二面角A DE B --为60︒时，求CQ 与面ABC所成角的正弦CABCPA BCHPD值．55. （2019届余高、缙中、长中5月模拟19）如图，在三棱锥P ABC -中，G 是棱PA 的中点，PC AC ⊥，且2PB AB AC BC ====，1PC =．（1）求证：直线BG ⊥平面PAC ；（2）求二面角P AC B --的正弦值．56. （2019届浙江五校联考19）如图，已知ABC △中，AB BC =AC =，点A α∈平面，点B ，C 在平面α的同侧，且B ，C 在平面α上的射影分别为E ，D ，22BE CD ==．（1）求证：平面ABE ⊥平面BCDE ；（2）若M 是AD 中点，求平面BMC 与平面α所成锐二面角的余弦值；57. （2019届镇海中学最后一卷19）如图，在AOB △中，2AOB π∠=，6BAO π∠=，4AB =，D 为线段AB 的中点．若AOC △是AOB △绕直线AO 旋转而成的．记二面角B AO C --的大小为θ．（1）当平面COD ⊥平面AOB 时，求θ的值；PQCDEBABCDEAGPCBAαME DCBA（2）当2,23ππθ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦时，求二面角C OD B --的余弦值的取值范围．三、距离、存在性等58. （2019届慈溪中学5月模拟19）在四面体D ABC -中，122AB AD CD ===，BD =，AC =BC AC ⊥．DBCOA（2）设P 是AB 中点，点Q 在线段PD 上，若直线CQ 与平面BCDPQ PD的值．59. （2019届衢州五校联考19）如图，ABC △的外接圆O，CD ⊥圆O 所在的平面，BE CD ，4CD =，2BC =，且1BE =，tan AEB ∠=（1）证明：平面ADC ⊥平面BCDE ；（2）试问线段DE 上是否存在点M ，使得直线AM 与平面ACD 所成角的正弦值为27？若存在，确定点M 的位置；若不存在，请说明理由．60. （2019届绍兴一中4月模拟19）如图，四棱锥P ABCD -中，平面PAD ⊥平面ABCD ，底面ABCD 为梯形，AB CD ∥，2AB DC ==且PAD △与ABD △均为正三角形，E 为AD 的中点，G 为PAD △重心．C QDPBABEA（2）求三棱锥G PCD -的体积．61. （2019届浙北四校12月模拟19）如图，三棱柱111ABC A B C -的各棱长均为2，侧面11BCC B ⊥底面ABC ，侧棱1BB 与底面ABC 所成角为60︒．（1）求直线1A C 与底面ABC 所成的角；（2）在线段11A C 上是否存在点P ，使得平面1B CP ⊥平面11ACC A ？若存在，求出1C P 的长；若不存在，请说明理由．62. （2019届浙大附中5月模拟19）等边三角形ABC 的边长为3，点D 、E 分别是边AB 、AC 上的点，且满足12AD CE DB EA ==（如图1）．将ADE △沿DE 折起到1A DE △的位置，使二面角1A DE B --成直二 FG EPDCBAB 1C 1BA 1CA面角，连结1A B ，1A C （如图2）．（1）求证：1A D BCED ⊥平面；（2）在线段BC 上是否存在点P ，使直线1PA 与平面1A BD 所成的角为60？若存在，求出PB 的长，若不存在，请说明理由．63. （2019届浙江省模拟19）如图，在四棱锥P ABCD -中，底面ABCD 是边长为2的正方形，PAD △为等边三角形，E ，M 分别是AD ，PD的中点，PB = （1）求证：平面PBE ⊥平面ABCD ；（2）求点P 到平面ACM 的距离．64. （2019届浙江十校4月模拟19）如图，在四棱锥P ABCD -中，侧棱PA ⊥底面ABCD ，AD BC ∥，90ABC ∠=︒，1AD =,2PA AB BC ===，M 是棱PB 的中点．E DCBA 1EDCBA图2图1MPEDCBA（1）已知点E 在棱BC 上，且平面AME ∥平面PCD ，试确定点E 的位置，并说明理由；（2）设点N 是线段CD 上的动点，当点N 在何处时，直线MN 与平面PAB 所成角最大？并求最大角的正弦值．NBCDPMA。