2023年高考試題 模擬新題分類彙編 數學理 G立體幾何

2022-10-10 04:03:03 字數 5098 閱讀 1331

g 立體幾何

g1 空間幾何體的結構

9.g1[2012·重慶卷] 設四面體的六條稜的長分別為1,1,1,1,和a,且長為a的稜與長為的稜異面,則a的取值範圍是(  )

a.(0,) b.(0,)

c.(1,) d.(1,)

9.a [解析] 如圖所示,設ab=a,cd=,bc=bd=ac=ad=1,則∠acd=∠bcd=45°,要構造乙個四面體,則平面acd與平面bcd不能重合,當△bcd與△acd重合時,a=0;當a、b、c、d四點共面,且a、b兩點在dc的兩側時,在△abc中,∠acb=∠acd+∠bcd=45°+45°=90°,ab==,所以a的取值範圍是(0,).

g2 空間幾何體的三檢視和直觀圖

13.g2[2012·遼寧卷] 乙個幾何體的三檢視如圖1-3所示.則該幾何體的表面積為________.

圖1-3

13.38 [解析] 本小題主要考查三檢視的應用和常見幾何體表面積的求法.解題的突破口為弄清要求的幾何體的形狀,以及表面積的構成.

由三檢視可知,該幾何體為乙個長方體中挖去乙個圓柱構成,幾何體的表面積s=長方體表面積+圓柱的側面積-圓柱的上下底面面積,由三檢視知,長方體的長、寬、高為4、3、1,圓柱的底面圓的半徑為1,高為1,所以s=2×(4×3+4×1+3×1)+2π×1×1-2×π×12=38.

7.g2、g7[2012·北京卷] 某三稜錐的三檢視如圖1-4所示,該三稜錐的表面積是(  )

圖1-4

a.28+6 b.30+6

c.56+12 d.60+12

7.b [解析] 本題考查的三稜錐的三檢視與表面積公式.由三檢視可知,幾何體為乙個側面和底面垂直的三稜錐,如圖所示,可知s底面=×5×4=10,

s後=×5×4=10,

s左=×6×2=6,

s右=×4×5=10,

所以s表=10×3+6=30+6.

12.g2、g7[2012·安徽卷] 某幾何體的三檢視如圖1-3所示,該幾何體的表面積是________.

圖1-3

12.92 [解析] 本題考查三檢視的識別,四稜柱等空間幾何體的表面積.

如圖根據三檢視還原的實物圖為底面是直角梯形的直四稜柱,其表面積為

s=××4×2+4×2+5×4+4×4+5×4=92.

10.g2[2012·天津卷] 乙個幾何體的三檢視如圖1-2所示(單位:m),則該幾何體的體積為________m3.

圖1-2

10.18+9π [解析] 本題考查幾何體的三檢視及體積公式,考查運算求解及空間想象力,容易題.

由三檢視可得該幾何體為乙個長方體與兩個球的組合體,其體積

v=6×3×1+2×π×3=18+9π.

4.g2[2012·福建卷] 乙個幾何體的三檢視形狀都相同、大小均相等,那麼這個幾何體不可以是(  )

a.球 b.三稜錐

c.正方體 d.圓柱

4.d [解析] 本題考查簡單幾何體的三檢視,大小、形狀的判斷以及空間想象能力,球的三檢視大小、形狀相同.三稜錐的三檢視也可能相同,正方體三種檢視也相同,只有圓柱不同.

6.g2[2012·廣東卷] 某幾何體的三檢視如圖1-1所示,它的體積為(  )

圖1-1

a.12π b.45π

c.57π d.81π

[解析] 根據三檢視知該幾何體是由圓柱與圓錐構成,圓柱與圓錐的半徑r=3,圓錐的高h=4,圓柱的高為5,所以v組合體=v圓柱+v圓錐=π×32×5+×π×32×4=57π,所以選擇c.

4.g2[2012·湖北卷] 已知某幾何體的三檢視如圖1-2所示,則該幾何體的體積為(  )

圖1-2

a. b.3π

c. d.6π

4.b [解析] 根據三檢視知幾何體的下面是乙個圓柱,上面是圓柱的一半,所以v=2π+×2π=3π.故選b.

3.g2[2012·湖南卷] 某幾何體的正檢視和側檢視均如圖1-1所示,則該幾何體的俯檢視不可能是(  )

圖1-1圖1-2

3.d [解析] 本題考查三檢視,意在考查考生對三檢視的辨析,以及對三檢視的理解和掌握.是基礎題型. 選項a,b,c,都有可能,選項d的正檢視應該有看不見的虛線,故d項是不可能的.

[易錯點] 本題由於對三檢視的不了解,易錯選c,三檢視中看不見的稜應該用虛線標出.

7.g2、g7[2012·課標全國卷] 如圖1-2,網格紙上小正方形的邊長為1,粗線畫出的是某幾何體的三檢視,則此幾何體的體積為(  )

a.6 b.9 c.12 d.18

7.b [解析] 由三檢視可知,該幾何體是三稜錐,其底面是斜邊長為6的等腰直角三角形,有一條長為3的側稜垂直於底面(即三稜錐的高是3),可知底面等腰直角三角形斜邊上的高為3,故該幾何體的體積是v=××6×3×3=9,故選b.

11.g2、g7[2012·浙江卷] 已知某三稜錐的三檢視(單位:cm)如圖1-3所示,則該三稜錐的體積等於________cm3.

11.1 [解析] 本題考查三稜錐的三檢視與體積計算公式,考查

學生對資料的運算處理能力和空間想象能力.由三檢視可知,幾何體為乙個三稜錐,則v=sh=××1×3×2=1.

[點評] 正確的識圖是解決三檢視問題的關鍵,同時要注意稜長的長度、關係等.

g3 平面的基本性質、空間兩條直線

18.g3、g5[2012·陝西卷] (1)如圖1-6所示,證明命題「a是平面π內的一條直線,b是π外的一條直線(b不垂直於π),c是直線b在π上的投影,若a⊥b,則a⊥c」為真;

(2)寫出上述命題的逆命題,並判斷其真假(不需證明).

18.解:(1)證法一:如下圖,過直線b上任一點作平面π的垂線n,設直線a,b,c,n的方向向量分別是a,b,c,n,則b,c,n共面.根據平面向量基本定理,存在實數λ,μ使得c=λb+μn,則a·c=a·(λb+μn)=λ(a·b)+μ(a·n),

因為a⊥b,所以a·b=0,

又因為a π,n⊥π,所以a·n=0,

故a·c =0,從而a⊥c.

證法二:如圖,記c∩b=a,p為直線b上異於點a的任意一點,過p作po⊥π,垂足為o,則o∈c.

∵po⊥π,a π,∴直線po⊥a,

又a⊥b,b 平面pao,po∩b=p,

∴a⊥平面pao,又c 平面pao,∴a⊥c.

(2)逆命題為:a是平面π內的一條直線,b是π外的一條直線(b不垂直於π),c是直線b在π上的投影,若a⊥c,則a⊥b.

逆命題為真命題.

g4 空間中的平行關係

18.g4、g7、g11[2012·全國卷] 如圖1-1,四稜錐p-abcd中,底面abcd為菱形,pa⊥底面abcd,ac=2,pa=2,e是pc上的一點,pe=2ec.

(1)證明:pc⊥平面bed;

(2)設二面角a-pb-c為90°,求pd與平面pbc所成角的大小.

18.解:方法一:(1)因為底面abcd為菱形,所以bd⊥ac,

又pa⊥底面abcd,所以pc⊥bd.

設ac∩bd=f,鏈結ef.因為ac=2,

pa=2,pe=2ec,故pc=2,ec=,fc=,

從而=,=.

因為=,∠fce=∠pca,

所以△fce∽△pca,∠fec=∠pac=90°,

由此知pc⊥ef.

pc與平面bed內兩條相交直線bd,ef都垂直,所以pc⊥平面bed.

(2)在平面pab內過點a作ag⊥pb,g為垂足.

因為二面角a-pb-c為90°,所以平面pab⊥平面pbc.

又平面pab∩平面pbc=pb,

故ag⊥平面pbc,ag⊥bc.

bc與平面pab內兩條相交直線pa,ag都垂直,故bc⊥平面pab,於是bc⊥ab,所以底面abcd為正方形,ad=2,pd==2.

設d到平面pbc的距離為d.因為ad∥bc,且ad平面pbc,bc平面pbc,故ad∥平面pbc,a、d兩點到平面pbc的距離相等,即d=ag=.

設pd與平面pbc所成的角為α,則sinα==.

所以pd與平面pbc所成的角為30°.

方法二:(1)以a為座標原點,射線ac為x軸的正半軸,建立如圖所示的空間直角座標系a-xyz.

設c(2,0,0),d(,b,0),其中b>0,則p(0,0,2),e,b(,-b,0).

於是=(2,0,-2),

=,=,

從而·=0,·=0,

故pc⊥be,pc⊥de.

又be∩de=e,所以pc⊥平面bde.

(2)=(0,0,2),=(,-b,0).

設m=(x,y,z)為平面pab的法向量,

則m·=0,m·=0,

即2z=0,且x-by=0,

令x=b,則m=(b,,0).

設n=(p,q,r)為平面pbc的法向量,則

n·=0,n·=0,

即2p-2r=0且+bq+r=0,

令p=1,則r=,q=-,n=.

因為面pab⊥面pbc,故m·n=0,即b-=0,故b=,於是n=(1,-1,),=(-,-,2),

cos〈n,〉==,〈n,〉=60°.

因為pd與平面pbc所成角和〈n,〉互餘,故pd與平面pbc所成的角為30°.

18.g4、g5、g11[2012·福建卷] 如圖1-3,在長方體abcd-a1b1c1d1中,aa1=ad=1,e為cd中點.

(1)求證:b1e⊥ad1;

(2)在稜aa1上是否存在一點p,使得dp∥平面b1ae?若存在,求ap的長;若不存在,說明理由;

(3)若二面角a-b1e-a1的大小為30°,求ab的長.

18.解:(1)以a為原點,,,的方向分別為x軸,y軸,z軸的正方向建立空間直角座標系(如圖).設ab=a,則a(0,0,0),d(0,1,0),d1(0,1,1),e,b1(a,0,1),故ad1=(0,1,1),=,=(a,0,1),=.

∵·=-×0+1×1+(-1)×1=0,

∴b1e⊥ad1.

(2)假設在稜aa1上存在一點p(0,0,z0),

使得dp∥平面b1ae.此時=(0,-1,z0).

又設平面b1ae的法向量n=(x,y,z).

∵n⊥平面b1ae,∴n⊥,n⊥,得

取x=1,得平面b1ae的乙個法向量n=.

要使dp∥平面b1ae,只要n⊥,有-az0=0,解得z0=.

又dp平面b1ae,∴存在點p,滿足dp∥平面b1ae,此時ap=.

(3)連線a1d,b1c,由長方體abcd-a1b1c1d1及aa1=ad=1,得ad1⊥a1d.

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