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文档介绍
高考理科数学专题复习练习8.1空间几何体的结构及其三视图和直观图
第八章立体几何 8.1空间几何体的结构及其三视图和直观图 专题1 空间几何体的结构 ■(2015沈阳大连二模,空间几何体的结构,选择题,理9)用一个平面去截正四面体,使它成为形状,大小都相同的两个几何体,则这样的平面有( ) A.6个 B.7个 C.10个 D.无数个 答案:D 8.2空间几何体的表面积与体积 专题1 空间几何体的表面积 ■(2015江西重点中学协作体一模,空间几何体的表面积,填空题,理15)已知四面体ABCD满足AB=BC=AD=1,BD=AC=,BC⊥AD,则该四面体外接球的表面积等于 . 解析:由于AB=BC=AD=1,BD=AC=, 则AB⊥BC. 又BC⊥AD,则BC⊥平面ABD. 则BC⊥BD.则CD=. 取CD中点O,连接OB,OA, 由直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半, 则OA=OB=OC=OD=, 则该四面体外接球的球心即为O, 则球的表面积为S=4πr2=4π×=3π. 答案:3π ■(2015江西上饶一模,空间几何体的表面积,填空题,理14)一个几何体的三视图如图所示,其中正视图、俯视图与侧视图均是半径为2的圆,则这个几何体的表面积是 . 解析:由三视图知:几何体是球体切去后余下的部分. ∵球的半径为2,∴几何体的表面积S=×4π×22+π×22=17π. 答案:17π ■(2015江西师大附中、鹰潭一中模拟,空间几何体的表面积,选择题,理4)如图是一个无盖器皿的三视图,正视图、侧视图和俯视图中的正方形边长为2,正视图、侧视图中的虚线都是半圆,则该器皿的表面积是( ) A.π+24 B.π+20 C.2π+24 D.2π+20 解析:该器皿的表面积可分为两部分:去掉一个圆的正方体的表面积S1和半球的表面积S2, S1=6×2×2-π×12=24-π,S2=×4π×12=2π, 故S=S1+S2=π+24. 答案:A ■(2015江西新余一中高考模拟,空间几何体的表面积,填空题,理13)已知正三棱柱ABC-A1B1C1的所有棱长都等于6,且各顶点都在同一球面上,则此球的表面积等于 . 解析:由题意可知:正三棱柱的底面中心的连线的中点就是外接球的球心,底面中心到顶点的距离为2;所以外接球的半径为. 所以外接球的表面积为4π()2=84π. 答案:84π ■(2015江西重点中学协作体二模,空间几何体的表面积,填空题,理15)已知某几何体的三视图如图所示,则它的外接球的表面积为 . 解析:根据三视图得出几何体为三棱锥,AD⊥面BDC,DC=1,AD=1,BE⊥CD并交CD的延长线于点E,DE=,BE=, ∴∠BED=60°,BD=1. ∵在三角形BDC中,BD=DC=1,∠BDC=120°, ∴根据余弦定理得出BC=, ∴利用正弦定理得出=2r. ∴三角形BDC外接圆的半径r=1. ∵三棱锥的外接球的半径R,d=AD=1, 利用球的几何性质得出R2=r2+d2. ∴R=, ∴它的外接球的表面积为4×π×()2=8π. 答案:8π 专题2 空间几何体的体积 ■(2015江西重点中学协作体一模,空间几何体的体积,选择题,理8)一个空间几何体的三视图如图所示(单位:m),则该几何体的体积(单位:m3)为( ) A. B. C. D. 解析:由已知三视图可得:该几何体是一个以正视图为底面的棱柱,棱柱的底面面积S=(2+3)×1+1=,高h=1, 故棱柱的体积V=Sh=. 答案:A ■(2015江西南昌十所省重点中学高考模拟,空间几何体的体积,选择题,理5)某校新校区建设在市二环路主干道旁,因安全需要,挖掘建设了一条人行地下通道,地下通道设计三视图中的正视图(其中上部分曲线近似为抛物线)和侧视图如图(单位:m),则该工程需挖掘的总土方数为( ) A.560 m3 B.540 m3 C.520 m3 D.500 m3 解析:以顶部抛物线顶点为坐标原点,抛物线的对称轴为y轴建立直角坐标系,易得抛物线过点(3,-1),其方程为y=-x2,那么正视图上部分抛物线与矩形围成的部分面积S1=dx=2=4, 下部分矩形面积S2=24, 故挖掘的总土方数为V=(S1+S2)h=28×20=560(m3). 答案:A ■(2015江西新余一中高考模拟,空间几何体的体积,选择题,理8)已知某个几何体的正视图、侧视图、俯视图均为如图所示的形状,根据图中标出的尺寸,可得这个几何体的体积是( ) A.8a3 B.a3 C.2a3 D.5a3 解析:由已知三视图,可知该几何体是一个棱长为2a的正方体,切去了八个角所得组合体, 每个角都是三条侧棱两两垂直且长度为a的棱锥, 故组合体的体积V=(2a)3-8×a3. 答案:B ■(2015沈阳大连二模,空间几何体的体积,选择题,理10)已知某几何体的三视图如图所示,三视图是边长为1的等腰直角三角形和边长为1的正方形,则该几何体的体积为( ) A. B. C. D. 答案:B ■(2015江西三县部分高中一模,空间几何体的体积,选择题,理11)如图所示的三个直角三角形是一个体积为20 cm3的几何体的三视图,则h=( )cm. A.4 B.2 C.1 D. 解析:根据几何体的三视图,得到该几何体是底面为直角三角形,侧棱PA⊥底面ABC的三棱锥,如图所示. ∴底面ABC的面积为×5×6=15. 该三棱锥的体积为×15×h=20, 解得h=4. 答案:A ■(2015江西重点中学十校二模联考,空间几何体的体积,选择题,理7)一个几何体的三视图如图所示,则这个几何体的体积为( ) A. B. C. D. 解析:由已知三视图可得该几何体是一个组合体, 由一个底面半径为1,高为的半圆锥和一个底面边长为2的正方形,高为的四棱锥组合而成. 故这个几何体的体积V=π·×2×2×. 答案:A 8.5直线、平面垂直的判定与性质 专题2 直线与平面垂直的判定与性质 ■(2015江西南昌十所省重点中学高考模拟,直线与平面垂直的判定与性质,选择题,理10)已知三棱柱ABC-A1B1C1的侧棱与底面垂直,体积为,底面是边长为的正三角形,若P为底面A1B1C1的中心,则PA与平面ABC所成角的大小为( ) A. B. C. D. 解析:如图所示, ∵AA1⊥底面A1B1C1, ∴∠APA1为PA与平面A1B1C1所成角. ∵平面ABC∥平面A1B1C1, ∴∠APA1为PA与平面ABC所成的角. ∵×()2=, ∴=AA1×AA1=,解得AA1=. 又P为底面正三角形A1B1C1的中心, ∴A1P=A1D=×sin60°=1. 在Rt△AA1P中,tan∠APA1=, ∴∠APA1=. 答案:B ■(2015江西南昌十所省重点中学高考模拟,直线与平面垂直的判定与性质,解答题,理19) 已知△ABC是边长为3的等边三角形,点D,E分别是边AB,AC上的点,且满足.将△ADE沿DE折起到△A1DE的位置,并使得平面A1DE⊥平面BCED. (1)求证:A1D⊥EC; (2)设P为线段BC上的一点,试求直线PA1与平面A1BD所成角的正切的最大值. (1)证明:因为等边△ABC的边长为3,且, 所以AD=1,AE=2.在△ADE中,∠DAE=60°, 由余弦定理得DE=. 因为AD2+DE2=AE2, 所以AD⊥DE. 折叠后有A1D⊥DE. 因为平面A1DE⊥平面BCED, 又平面A1DE∩平面BCED=DE,A1D⊂平面A1DE,A1D⊥DE,所以A1D⊥平面BCED. 故A1D⊥EC. (2)解:如图,作PH⊥BD于点H,连接A1H,A1P. 由(1)可知A1D⊥平面BCED,而PH⊂平面BCED, 所以A1D⊥PH. 又A1D∩BD=D,所以PH⊥平面A1BD. 所以∠PA1H是直线PA1与平面A1BD所成的角. 设PB=x(0≤x≤3),则BH=,PH=,DH=BD-BH=2-. 所以A1H=. 所以在Rt△PA1H中,tan∠PA1H=. ①若x=0,则tan∠PA1H==0; ②若x≠0,则tan∠PA1H=. 令=t,y=20t2-8t+1. 因为函数y=20t2-8t+1在t≥上单调递增, 所以ymin=20×+1=. 所以tan∠PA1H的最大值为(此时点P与C重合). 专题3 平面与平面垂直的判定与性质 ■(2015江西上饶一模,平面与平面垂直的判定与性质,选择题,理10)如图,正三棱柱ABC-A1B1C1的各棱长都等于2,D在AC1上,F为BB1中点,且FD⊥AC1,有下述结论: (1)AC1⊥BC; (2)=1; (3)平面FAC1⊥平面ACC1A1; (4)三棱锥D-ACF的体积为. 其中正确的个数为( ) A.1 B.2 C.3 D.4 解析:(1)连接AB1,则∠B1C1A即为BC和AC1所成的角,在三角形AB1C1中,B1C1=2,AB1=2, AC1=2,cos∠B1C1A=, 故(1)错; (2)连接AF,C1F,则易得AF=FC1=, 又FD⊥AC1,则AD=DC1,故(2)正确; (3)连接CD,则CD⊥AC1,且FD⊥AC1, 则∠CDF为二面角F-AC1-C的平面角,CD=,CF=,DF=, 即CD2+DF2=CF2,故二面角F-AC1-C的大小为90°,平面FAC1⊥平面ACC1A1,故(3)正确; (4)由于CD⊥AC1,且FD⊥AC1, 则AD⊥平面CDF. 则VD-ACF=VA-DCF=·AD·S△DCF=.故(4)正确. 答案:C 8.7空间几何中的向量方法 专题2 利用空间向量解决探索性问题 ■(2015江西重点中学十校二模联考,利用空间向量解决探索性问题,解答题,理19)如图,在三棱锥P-ABC中,AC⊥BC,平面PAC⊥平面ABC,PA=PC=AC=2,BC=4,E,F分别是PC,PB的中点,记平面AEF与平面ABC的交线为直线l. (1)求证:直线l⊥平面PAC. (2)直线l上是否存在点Q,使直线PQ分别与平面AEF、直线EF所成的角互余?若存在,求出|AQ|的值;若不存在,请说明理由. (1)证明:∵E,F分别为PB,PC中点, ∴BC∥EF. 又EF⊂平面EFA,BC⊄平面EFA, ∴BC∥平面EFA. 又BC⊂平面ABC,平面EFA∩平面ABC=l, ∴l∥BC. ∵AC⊥BC,平面PAC⊥平面ABC, ∴BC⊥平面PAC. ∵l∥BC,∴直线l⊥平面PAC. (2)解:如图建立空间直角坐标系,可知C(0,0,0),A(2,0,0),E,F,P(1,0,),Q(2,y,0). ∵PA=PC=AC=2, ∴AE⊥PC. 又BC⊥平面PAC,EF∥BC, ∴EF⊥PC, ∴PC⊥面AEF. ∴=(1,0,)为平面AEF的法向量,=(1,y,-), ∴cos<>=,cos<>=. 设直线PQ分别与平面AEF、直线EF所成的角分别为α,β,α+β=, ∴sinα=,cosβ=,sinα=cosβ, 即1=|-1+4y|,解得y=,y=0,A(2,0,0), 存在Q(2,0,0)或Q, |AQ|=或|AQ|=0. 专题3 利用空间向量求空间角 ■(2015江西重点中学协作体一模,利用空间向量求空间角,解答题,理19)如图,三角形ABC中,AC⊥BC,平面PAC⊥平面ABC,PA=PC=AC=2,BC=3,E,F分别是PC,PB的中点,记平面AEF与平面ABC的交线为直线l. (1)求证:直线l∥BC; (2)若直线l上一点Q满足BQ∥AC,求平面PAC与平面EQB的夹角的余弦值. (1)证明:∵E,F分别为PB,PC中点,∴BC∥EF. 又EF⊂平面EFA,BC⊄平面EFA, ∴BC∥平面EFA. 又BC⊂平面ABC,平面EFA∩平面ABC=l, ∴l∥BC. (2)解:∵l∥BC,BQ∥AC,AC⊥BC, ∴四边形AQBC为矩形,∴AQ=BC=3. 取AC的中点M,连接PM, ∵PA=PC=AC=2,∴PM⊥AC. 又∵平面PAC⊥平面ABC, 平面PAC∩平面ABC=AC,PM⊂平面PAC, ∴PM⊥平面ABC,∴PM,AC,BC两两垂直. 以C为原点,分别以的方向为x轴、y轴、z轴的正方向, 建立如图所示的空间直角坐标系C-xyz, ∴C(0,0,0),A(2,0,0),P(1,0,),E,B(0,3,0),Q(2,3,0), ∴=(2,0,0),. 设平面EQB的法向量n=(x,y,z), 则 ∴x=0,取y=,则z=6,∴n=(0,,6). 又平面PAC的一个法向量m=(0,1,0), ∴cos查看更多