2019高考數(shù)學二輪復(fù)習 第一部分 保分專題三 空間位置與空間計算練習 理.doc
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第一部分 保分專題三 空間位置與空間計算 A組 小題提速練 一、選擇題 1.已知E,F(xiàn),G,H是空間四點,命題甲:E,F(xiàn),G,H四點不共面,命題乙:直線EF和GH不相交,則甲是乙成立的( ) A.必要不充分條件 B.充分不必要條件 C.充要條件 D.既不充分也不必要條件 解析:若E,F(xiàn),G,H四點不共面,則直線EF和GH肯定不相交,但直線EF和GH不相交,E,F(xiàn),G,H四點可以共面,例如EF∥GH,故甲是乙成立的充分不必要條件. 答案:B 2.已知m,n是兩條不同的直線,α,β是兩個不同的平面,給出四個命題: ①若α∩β=m,n?α,n⊥m,則α⊥β; ②若m⊥α,m⊥β,則α∥β; ③若m⊥α,n⊥β,m⊥n,則α⊥β; ④若m∥α,n∥β,m∥n,則α∥β. 其中正確的命題是( ) A.①② B.②③ C.①④ D.②④ 解析:兩個平面斜交時也會出現(xiàn)一個平面內(nèi)的直線垂直于兩個平面的交線的情況,①不正確;垂直于同一條直線的兩個平面平行,②正確;當兩個平面與兩條互相垂直的直線分別垂直時,它們所成的二面角為直二面角,故③正確;當兩個平面相交時,分別與兩個平面平行的直線也平行,故④不正確. 答案:B 3.如圖,在三棱錐PABC中,不能證明AP⊥BC的條件是( ) A.AP⊥PB,AP⊥PC B.AP⊥PB,BC⊥PB C.平面BPC⊥平面APC,BC⊥PC D.AP⊥平面PBC 解析:A中,因為AP⊥PB,AP⊥PC,PB∩PC=P,所以AP⊥平面PBC.又BC?平面PBC,所以AP⊥BC,故A正確;C中,因為平面BPC⊥平面APC,BC⊥PC,所以BC⊥平面APC.又AP?平面APC,所以AP⊥BC,故C正確;D中,由A知D正確;B中條件不能判斷出AP⊥BC,故選B. 答案:B 4.已知α,β表示兩個不同平面,a,b表示兩條不同直線,對于下列兩個命題: ①若b?α,a?α,則“a∥b”是“a∥α”的充分不必要條件; ②若a?α,b?α,則“α∥β”是“a∥β且b∥β”的充要條件. 判斷正確的是( ) A.①②都是真命題 B.①是真命題,②是假命題 C.①是假命題,②是真命題 D.①②都是假命題 解析:若b?α,a?α,a∥b,則由線面平行的判定定理可得a∥α,反過來,若b?α,a?α,a∥α,則a,b可能平行或異面,則b?α,a?α,“a∥b”是“a∥α”的充分不必要條件,①是真命題;若a?α,b?α,α∥β,則由面面平行的性質(zhì)可得a∥β,b∥β,反過來,若a?α,b?α,a∥β,b∥β,則α,β可能平行或相交,則a?α,b?α,則“α∥β”是“a∥β,b∥β”的充分不必要條件,②是假命題,選項B正確. 答案:B 5.如圖是一幾何體的平面展開圖,其中四邊形ABCD為正方形,E,F(xiàn)分別為PA,PD的中點,在此幾何體中,給出下面4個結(jié)論: ①直線BE與直線CF異面; ②直線BE與直線AF異面; ③直線EF∥平面PBC; ④平面BCE⊥平面PAD. 其中正確的有( ) A.1個 B.2個 C.3個 D.4個 解析:將展開圖還原為幾何體(如圖),因為E,F(xiàn)分別為PA,PD的中點,所以EF∥AD∥BC,即直線BE與CF共面,①錯;因為B?平面PAD,E∈平面PAD,E?AF,所以BE與AF是異面直線,②正確;因為EF∥AD∥BC,EF?平面PBC,BC?平面PBC,所以EF∥平面PBC,③正確;平面PAD與平面BCE不一定垂直,④錯.故選B. 答案:B 6.在下列四個正方體中,能得出異面直線AB⊥CD的是( ) 解析:對于A,作出過AB的平面ABE,如圖①,可得直線CD與平面ABE垂直,根據(jù)線面垂直的性質(zhì)知,AB⊥CD成立,故A正確;對于B,作出過AB的等邊三角形ABE,如圖②,將CD平移至AE,可得CD與AB所成的角等于60,故B不成立;對于C、D,將CD平移至經(jīng)過點B的側(cè)棱處,可得AB,CD所成的角都是銳角,故C和D均不成立.故選A. 答案:A 7.(2018貴陽一中適應(yīng)性考試)已知l為平面α內(nèi)的一條直線,α,β表示兩個不同的平面,則“α⊥β ”是“l(fā)⊥β ”的( ) A.充分不必要條件 B.必要不充分條件 C.充要條件 D.既不充分也不必要條件 解析:若l為平面α內(nèi)的一條直線且l⊥β,則α⊥β,反過來則不一定成立,所以“α⊥β”是“l(fā)⊥β”的必要不充分條件,故選B. 答案:B 8.(2018廣州模擬)用a,b,c表示空間中三條不同的直線,γ表示平面,給出下列命題: ①若a⊥b,b⊥c,則a∥c;②若a∥b,a∥c,則b∥c; ③若a∥γ,b∥γ,則a∥b;④若a⊥γ,b⊥γ,則a∥b. 其中真命題的序號是( ) A.①② B.②③ C.①④ D.②④ 解析:對于①,正方體從同一頂點引出的三條直線a,b,c,滿足a⊥b,b⊥c,但是a⊥c,所以①錯誤; 對于②,若a∥b,a∥c,則b∥c,滿足平行線公理,所以②正確; 對于③,平行于同一平面的兩條直線的位置關(guān)系可能是平行、相交或者異面,所以③錯誤; 對于④,由垂直于同一平面的兩條直線平行,知④正確.故選D. 答案:D 9.(2018菏澤模擬)如圖所示的三棱柱ABCA1B1C1中,過A1B1的平面與平面ABC交于DE,則DE與AB的位置關(guān)系是( ) A.異面 B.平行 C.相交 D.以上均有可能 解析:在三棱柱ABCA1B1C1中,AB∥A1B1, ∵AB?平面ABC,A1B1?平面ABC, ∴A1B1∥平面ABC, ∵過A1B1的平面與平面ABC交于DE, ∴DE∥A1B1,∴DE∥AB.故選B. 答案:B 10.(2018貴陽模擬)如圖,在正方形ABCD中,E,F(xiàn)分別是BC,CD的中點,沿AE,AF,EF把正方形折成一個四面體,使B,C,D三點重合,重合后的點記為P,P點在△AEF內(nèi)的射影為O,則下列說法正確的是( ) A.O是△AEF的垂心 B.O是△AEF的內(nèi)心 C.O是△AEF的外心 D.O是△AEF的重心 解析:由題意可知PA、PE、PF兩兩垂直, 所以PA⊥平面PEF,從而PA⊥EF, 而PO⊥平面AEF,則PO⊥EF,因為PO∩PA=P, 所以EF⊥平面PAO, ∴EF⊥AO,同理可知AE⊥FO,AF⊥EO, ∴O為△AEF的垂心.故選A. 答案:A 11.已知點E,F(xiàn)分別是正方體ABCDA1B1C1D1的棱AB,AA1的中點,點M,N分別是線段D1E與C1F上的點,則滿足與平面ABCD平行的直線MN有( ) A.0條 B.1條 C.2條 D.無數(shù)條 解析:如圖所示,作平面KSHG∥平面ABCD,C1F,D1E交平面KSHG于點N,M,連接MN,由面面平行的性質(zhì)得MN∥平面ABCD,由于平面KSHG有無數(shù)多個,所以平行于平面ABCD的MN有無數(shù)多條,故選D. 答案:D 12.如圖,在矩形ABCD中,AB=2AD,E為邊AB的中點,將△ADE沿直線DE翻折成△A1DE.若M為線段A1C的中點,則在△ADE翻折過程中,下面四個命題中不正確的是( ) A.BM是定值 B.點M在某個球面上運動 C.存在某個位置,使DE⊥A1C D.MB∥平面A1DE 解析:取CD的中點F,連接MF,BF,AF(圖略),則MF∥DA1,BF∥DE,∴平面MBF∥平面A1DE,∴MB∥平面A1DE,故D正確. ∵∠A1DE=∠MFB,MF=A1D,F(xiàn)B=DE,由余弦定理可得MB2=MF2+FB2-2MFFBcos∠MFB,∴MB是定值,故A正確.∵B是定點,BM是定值,∴M在以B為球心,MB為半徑的球上,故B正確.∵A1C在平面ABCD中的射影是點C與AF上某點的連線,不可能與DE垂直,∴不存在某個位置,使DE⊥A1C.故選C. 答案:C 二、填空題 13.如圖,在正方體ABCDA1B1C1D1中,M,N分別為棱C1D1,C1C的中點,有以下四個結(jié)論: ①直線AM與CC1是相交直線; ②直線AM與BN是平行直線; ③直線BN與MB1是異面直線; ④直線MN與AC所成的角為60. 其中正確的結(jié)論為________(把你認為正確結(jié)論的序號都填上). 解析:AM與CC1是異面直線,AM與BN是異面直線,BN與MB1為異面直線.因為D1C∥MN,所以直線MN與AC所成的角就是D1C與AC所成的角,為60. 答案:③④ 14.如圖是一個正方體的平面展開圖.在這個正方體中,①BM與ED是異面直線;②CN與BE平行;③CN與BM成60角;④DM與BN垂直. 以上四個命題中,正確命題的序號是________. 解析:由題意畫出該正方體的圖形如圖所示,連接BE,BN,顯然①②正確;對于③,連接AN,易得AN∥BM,∠ANC=60,所以CN與BM成60角,所以③正確;對于④,易知DM⊥平面BCN,所以DM⊥BN正確. 答案:①②③④ 15.如圖,PA⊥⊙O所在的平面,AB是⊙O的直徑,C是⊙O上的一點,E,F(xiàn)分別是點A在PB,PC上的射影,給出下列結(jié)論: ①AF⊥PB;②EF⊥PB;③AF⊥BC;④AE⊥平面PBC.其中正確命題的序號是________. 解析:∵PA⊥⊙O所在的平面,AB是⊙O的直徑, ∴CB⊥PA,CB⊥AC,又PA∩AC=A, ∴CB⊥平面PAC.又AF?平面PAC,∴CB⊥AF. 又∵F是點A在PC上的射影, ∴AF⊥PC,又PC∩BC=C,PC,BC?平面PBC, ∴AF⊥平面PBC, 故①③正確.又∵E為A在PB上的射影, ∴AE⊥PB, ∴PB⊥平面AEF,故②正確. 而AF⊥平面PCB, ∴AE不可能垂直于平面PBC. 故④錯. 答案:①②③ 16.如圖所示,在四棱錐PABCD中,∠ABC=∠BAD=90,BC=2AD,△PAB和△PAD都是等邊三角形,則異面直線CD與PB所成角的大小為________. 解析:如圖所示,延長DA至E,使AE=DA,連接PE,BE. ∵∠ABC=∠BAD=90,BC=2AD, ∴DE=BC,DE∥BC. ∴四邊形CBED為平行四邊形,∴CD∥BE. ∴∠PBE就是異面直線CD與PB所成的角. 在△PAE中,AE=PA,∠PAE=120,由余弦定理,得 PE= = =AE. 在△ABE中,AE=AB,∠BAE=90, ∴BE=AE. ∵△PAB是等邊三角形,∴PB=AB=AE, ∴PB2+BE2=AE2+2AE2=3AE2=PE2, ∴∠PBE=90. 答案:90 B組 大題規(guī)范練 1.(2018臨沂模擬)如圖①,在矩形ABCD中,AB=,BC=4,E是邊AD上一點,且AE=3,把△ABE沿BE翻折,使得點A到A′滿足平面A′BE與平面BCDE垂直(如圖②). (1)若點P在棱A′C上,且CP=3PA′,求證:DP∥平面A′BE; (2)求二面角BA′ED的余弦值的大?。? 解析:(1)證明:過P作PQ∥BC交A′B于點Q.如圖所示. 因為CP=3PA′,所以==, 因為BC=4,所以PQ=1, 因為DE∥BC,DE=1,所以DE綊PQ, 所以四邊形QEDP為平行四邊形, 所以DP∥EQ. 因為DP?平面A′BE,EQ?平面A′BE,所以DP∥平面A′BE. (2)如圖,過A′作A′F⊥BE于點F, 因為平面A′BE⊥平面BCDE. 所以A′F⊥平面BCDE. 因為∠BA′E=90,A′B=,A′E=3, 所以∠A′EB=30,A′F=,EF=, 過F作FG⊥DE交DE的延長線于點G,則FG=,EG=. 如圖,建立空間直角坐標系,D(0,0,0),E(1,0,0),B(4,,0),C(0,,0),A′,F(xiàn),則=,=,=(1,0,0). 設(shè)平面A′BE的法向量n=(x,y,z), 則 即 可取n=(1,-,0). 設(shè)平面A′DE的法向量m=(x1,y1,z1), 則 即 可取m=(0,2,-). 所以cos〈m,n〉==-. 因為二面角BA′ED為鈍角, 所以二面角BA′ED的余弦值的大小為-. 2.如圖,在四棱錐P-ABCD中,底面ABCD為正方形,平面PAD⊥平面ABCD,點M在線段PB上,PD∥平面MAC,PA=PD=,AB=4. (1)求證:M為PB的中點; (2)求二面角BPDA的大??; (3)求直線MC與平面BDP所成角的正弦值. 解析:(1)證明:如圖,設(shè)AC,BD的交點為E,連接ME. 因為PD∥平面MAC, 平面MAC∩平面PDB=ME, 所以PD∥ME. 因為底面ABCD是正方形, 所以E為BD的中點. 所以M為PB的中點. (2)取AD的中點O,連接OP,OE. 因為PA=PD,所以O(shè)P⊥AD. 又因為平面PAD⊥平面ABCD,平面PAD∩平面ABCD=AD,OP?平面PAD, 所以O(shè)P⊥平面ABCD. 因為OE?平面ABCD,所以O(shè)P⊥OE. 因為底面ABCD是正方形,所以O(shè)E⊥AD. 以O(shè)為原點,以,,為x軸,y軸,z軸的正方向建立如圖所示的空間直角坐標系O-xyz, 則P(0,0,),D(2,0,0),B(-2,4,0), =(4,-4,0),=(2,0,-). 設(shè)平面BDP的一個法向量為n=(x,y,z), 則即 令x=1,得y=1,z=. 于是n=(1,1,). 又平面PAD的一個法向量為p=(0,1,0), 所以cos〈n,p〉==. 由題知二面角BPDA為銳角, 所以二面角BPDA的大小為60. (3)由題意知M,C(2,4,0),則=. 設(shè)直線MC與平面BDP所成角為α, 則sin α=|cos〈n,〉|==. 所以直線MC與平面BDP所成角的正弦值為. 3.如圖,在梯形ABCD中,AB∥CD,AD=DC=CB=1,∠BCD=120,四邊形BFED為矩形,平面BFED⊥平面ABCD,BF=1. (1)求證:AD⊥平面BFED; (2)點P在線段EF上運動,設(shè)平面PAB與平面ADE所成銳二面角為θ,試求θ的最小值. 解析:(1)證明:在梯形ABCD中, ∵AB∥CD,AD=DC=CB=1,∠BCD=120,∴AB=2. ∴BD2=AB2+AD2-2ABADcos 60=3. ∴AB2=AD2+BD2,∴AD⊥BD. ∵平面BFED⊥平面ABCD, 平面BFED∩平面ABCD=BD, DE?平面BFED,DE⊥DB, ∴DE⊥平面ABCD, ∴DE⊥AD,又DE∩BD=D, ∴AD⊥平面BFED. (2)由(1)知,直線AD,BD,ED兩兩垂直,故以D為原點,直線DA,DB,DE分別為x軸,y軸,z軸建立如圖所示的空間直角坐標系,令EP=λ(0≤λ≤),則D(0,0,0),A(1,0,0),B(0,,0),P(0,λ,1), ∴=(-1,,0),=(0,λ-,1). 設(shè)n1=(x,y,z)為平面PAB的法向量, 由得 取y=1,則n1=(,1,-λ). ∵n2=(0,1,0)是平面ADE的一個法向量, ∴cos θ== =. ∵0≤λ≤,∴當λ=時,cos θ有最大值,∴θ的最小值為60. 4.在三棱錐PABC中,PA=PB=PC=2,BC=1,AC=,AC⊥BC. (1)求點B到平面PAC的距離. (2)求異面直線PA與BC所成角的余弦值. 解析:(1)以C為原點,CA為x軸,CB為y軸,過C作平面ABC的垂線為z軸,建立空間直角坐標系, 取AB的中點D,連接PD,DC, 因為△ACB為直角三角形且AC=,BC=1, 所以AB=2,故DC=1, 所以△PAB為正三角形, 所以PD⊥AB且PD=, 在△PDC中,PC=2,PD=,DC=1, 所以PC2=PD2+DC2, 所以PD⊥DC,又AB∩DC=D, 所以PD⊥平面ABC. 則A(,0,0),B(0,1,0),D,P,C(0,0,0),=(,0,0),=,=,=(0,1,0), 設(shè)平面PAC的法向量n=(x,y,z), 則 取y=2,得n=(0,2,-1), 所以點B到平面PAC的距離 d===. (2)=,=(0,-1,0), 設(shè)異面直線PA與BC所成角為θ, cos θ===. 所以異面直線PA與BC所成角的余弦值為. (二) A組 小題提速練 一、選擇題 1.某幾何體的三視圖如圖所示,則該幾何體的體積為( ) A.6 B.3 C.2 D.3 解析:由三視圖可知,該幾何體是一個直三棱柱,其底面為側(cè)視圖,該側(cè)視圖是底邊為2,高為的三角形,正視圖的長為三棱柱的高,故h=3,所以幾何體的體積V=Sh=3=3. 答案:B 2.某個幾何體的三視圖如圖所示,其中正視圖中的圓弧是半徑為2的半圓,則該幾何體的表面積為( ) A.92+24π B.82+24π C.92+14π D.82+14π 解析:依題意,題中的幾何體是在一個長方體的上表面放置了半個圓柱,其中長方體的長、寬、高分別是5、4、4,圓柱的底面半徑是2,高是5,因此該幾何體的表面積等于3(45)+2(44)+π22+(2π2)5=92+14π,故選C. 答案:C 3.如圖,在正四棱柱ABCDA1B1C1D1中,點P是平面A1B1C1D1內(nèi)一點,則三棱錐PBCD的正視圖與側(cè)視圖的面積之比為( ) A.1∶1 B.2∶1 C.2∶3 D.3∶2 解析:由題意可得正視圖的面積等于矩形ADD1A1面積的,側(cè)視圖的面積等于矩形CDD1C1面積的,又底面ABCD是正方形,所以矩形ADD1A1與矩形CDD1C1的面積相等,即正視圖與側(cè)視圖的面積之比是1∶1,故選A. 答案:A 4.已知A,B是球O的球面上兩點,∠AOB=90,C為該球面上的動點.若三棱錐OABC體積的最大值為36,則球O的表面積為( ) A.36π B.64π C.144π D.256π 解析:如圖,設(shè)點C到平面OAB的距離為h,球O的半徑為R,因為∠AOB=90,所以S△OAB=R2,要使VO-ABC=S△OABh最大,則OA,OB,OC應(yīng)兩兩垂直,且(VO-ABC)max=R2R=R3=36,此時R=6,所以球O的表面積為S球=4πR2=144π.故選C. 答案:C 5.在封閉的直三棱柱ABCA1B1C1內(nèi)有一個體積為V的球.若AB⊥BC,AB=6,BC=8,AA1=3,則V的最大值是( ) A.4π B. C.6π D. 解析:由題意可得若V最大,則球與直三棱柱的部分面相切,若與三個側(cè)面都相切,可求得球的半徑為2,球的直徑為4,超過直三棱柱的高,所以這個球放不進去,則球可與上下底面相切,此時球的半徑R=,該球的體積最大,Vmax=πR3==. 答案:B 6.已知三棱錐SABC的所有頂點都在球O的球面上,△ABC是邊長為1的正三角形,SC為球O的直徑,且SC=2,則此棱錐的體積為( ) A. B. C. D. 解析:在直角三角形ASC中,AC=1,∠SAC=90,SC=2,所以SA==;同理SB=.過A點作SC的垂線交SC于D點,連接DB(圖略),因為△SAC≌△SBC,所以BD⊥SC,故SC⊥平面ABD,且平面ABD為等腰三角形,因為∠ASC=30,所以AD=SA=,則△ABD的面積為1 =,則三棱錐的體積為2=. 答案:A 7.四棱錐SABCD的所有頂點都在同一個球面上,底面ABCD是正方形且和球心O在同一平面內(nèi),當此四棱錐體積取得最大值時,其表面積等于8+8,則球O的體積等于( ) A. B. C.16π D. 解析:依題意,設(shè)球O的半徑為R,四棱錐SABCD的底面邊長為a、高為h,則有h≤R,即h的最大值是R,又AC=2R,則四棱錐SABCD的體積VSABCD=2R2h≤.因此,當四棱錐SABCD的體積最大,即h=R時,其表面積等于(R)2+4R =8+8,解得R=2,因此球O的體積等于=,選A. 答案:A 8.已知三棱錐PABC的所有頂點都在球O的球面上,△ABC是邊長為1的正三角形,PC為球O的直徑,該三棱錐的體積為,則球O的表面積為( ) A.4π B.8π C.12π D.16π 解析:依題意,設(shè)球O的半徑為R,球心O到平面ABC的距離為d,則由O是PC的中點得,點P到平面ABC的距離等于2d,所以VP-ABC=2VO-ABC=2S△ABCd=12d=,解得d=,又R2=d2+()2=1,所以球O的表面積等于4πR2=4π,選A. 答案:A 9.已知Rt△ABC,其三邊長分別為a,b,c(a>b>c).分別以三角形的邊a,b,c所在直線為軸,其余各邊旋轉(zhuǎn)一周形成的曲面圍成三個幾何體,其表面積和體積分別為S1,S2,S3和V1,V2,V3.則它們的關(guān)系為( ) A.S1>S2>S3,V1>V2>V3 B.S1- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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