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- 2021-06-16 发布
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【课时训练】空间点、线、面的位置关系
一、选择题
1.(2018佛山模拟)设a,b是两条不同的直线,α,β是两个不同的平面,a⊂α,b⊥β,则“α∥β”是“a⊥b”的( )
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充要条件
D.既不充分也不必要条件
【答案】A
【解析】若a⊂α,b⊥β,α∥β,则由α∥β,b⊥β⇒b⊥α,
又a⊂α,所以a⊥b;若a⊥b,a⊂α,b⊥β,
则b⊥α或b∥α,此时α∥β或α与β相交,
所以“α∥β”是“a⊥b”的充分不必要条件,故选A.
2.(2018福州质检)在三棱柱ABC-A1B1C1中,E、F分别为棱AA1、CC1的中点,则在空间中与直线A1B1、EF、BC都相交的直线( )
A.不存在
B.有且只有两条
C.有且只有三条
D.有无数条
【答案】D
【解析】在EF上任意取一点M,直线A1B1与M确定一个平面,这个平面与BC有且仅有1个交点N,当M的位置不同时确定不同的平面,从而与BC有不同的交点N,而直线MN与A1B1,EF,BC分别有交点P,M,N,如图,故有无数条直线与直线A1B1,EF,BC都相交.
3.(2018南昌二模)对于任意的直线l与平面α,在平面α内必有直线m,使m与l( )
A.平行 B.相交
C.垂直 D.互为异面直线
【答案】C
【解析】不论l∥α,l⊂α,还是l与α相交,α内都有直线m,使得m⊥l.
4.(2018广州模拟)在四面体ABCD的棱AB,BC,CD,DA上分别取E,F,G,H四点,如果EF与HG交于点M,则( )
A.M一定在直线AC上
B.M一定在直线BD上
C.M可能在AC上,也可能在BD上
D.M既不在AC上,也不在BD上
【答案】A
【解析】由于EF∩HG=M,且EF⊂平面ABC,HG⊂平面ACD,所以点M为平面ABC与平面ACD的一个公共点.而这两个平面的交线为AC,所以点M一定在直线AC上.故选A.
5.(2018余姚模拟)下列命题中,正确的是( )
A.若a,b是两条直线,α,β是两个平面,且a⊂α,b⊂β,则a,b是异面直线
B.若a,b是两条直线,且a∥b,则直线a平行于经过直线b的所有平面
C.若直线a与平面α不平行,则此直线与平面内的所有直线都不平行
D.若直线a∥平面α,点P∈α,则平面α内经过点P且与直线a平行的直线有且只有一条
【答案】D
【解析】对于A,当α∥β,a,b分别为第三个平面γ与α,β的交线时,由面面平行的性质可知a∥b,故A错误.
对于B,设a,b确定的平面为α,显然a⊂α,故B错误.
对于C,当a⊂α时,直线a与平面α内的无数条直线都平行,故C错误.易知D正确.故选D.
6.(2018江西七校联考)已知直线a和平面α,β,α∩β=l,a⊄α,a⊄β,且a在α,β内的射影分别为直线b和c,则直线b和c的位置关系是( )
A.相交或平行
B.相交或异面
C.平行或异面
D.相交、平行或异面
【答案】D
【解析】依题意,直线b和c的位置关系可能是相交、平行或异面.
7.(2018合肥质检)已知l,m,n为不同的直线,α,β,γ为不同的平面,则下列判断正确的是( )
A.若m∥α,n∥α,则m∥n
B.若m⊥α,n∥β,α⊥β,则m⊥n
C.若α∩β=l,m∥α,m∥β,则m∥l
D.若α∩β=m,α∩γ=n,l⊥m,l⊥n,则l⊥α
【答案】C
【解析】m,n可能的位置关系为平行,相交,异面,故A错误;根据面面垂直与线面平行的性质可知B错误;根据线面平行的性质可知C正确;若m∥n,根据线面垂直的判定可知D错误,故选C.
8.(2018江西六校联考)四棱锥P-ABCD的所有侧棱长都为,
底面ABCD是边长为2的正方形,则CD与PA所成角的余弦值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】因为四边形ABCD为正方形,故CD∥AB,则CD与PA所成的角即为AB与PA所成的角,即为∠PAB.在△PAB内,PB=PA=,AB=2,利用余弦定理可知cos∠PAB===,故选B.
二、填空题
9.(2018福建六校联考)设a,b,c是空间中不重合的三条直线,下面给出四个命题:
①若a∥b,b∥c,则a∥c;
②若a⊥b,b⊥c,则a∥c;
③若a与b相交,b与c相交,则a与c相交;
④若a⊂平面α,b⊂平面β,则a,b一定是异面直线.
上述命题中正确的命题是________(写出所有正确命题的序号).
【答案】①
【解析】由公理4知①正确;当a⊥b,b⊥c时,a与c可以相交、平行或异面,故②错;当a与b相交,b与c相交时,a与c可以相交、平行,也可以异面,故③错;a⊂α,b⊂β,并不能说明a与b“不同在任何一个平面内”,故④错.
10.(2018南昌高三期末)如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,底面为直角三角形.∠ACB=90°,AC=6,BC=CC1=,P是BC1上一动点,则CP+PA1的最小值为________.
【答案】5
【解析】连接A1B,将△A1BC1与△CBC1同时展平形成一个平面四边形A1BCC1,则此时对角线CP+PA1=A1C达到最小,在等腰直角三角形△BCC1中,BC1=2,∠CC1B=45°,在△A1BC1中,A1B==2,A1C1=6,BC1=2,∴A1C+BC=A1B2,即∠A1C1B=90°.对于展开形成的四边形A1BCC1,在△A1C1C中,C1C=,A1C1=6,∠A1C1C=135°,由余弦定理有CP+PA1=A1C===5.
11.(2018深圳调研)如图是正四面体(各面均为正三角形)的平面展开图,G,H,M,N分别为DE,BE,EF,EC的中点,在这个正四面体中,
①GH与EF平行;
②BD与MN为异面直线;
③GH与MN成60°角;
④DE与MN垂直.
以上四个命题中,正确命题的序号是________.
【答案】②③④
【解析】把正四面体的平面展开图还原,如图所示,GH与EF为异面直线,BD与MN为异面直线,GH与MN成60°角,DE⊥MN.
12.(2018郑州质检)如图,矩形ABCD中,AB=2AD,E为边AB的中点,将△ADE沿直线DE翻折成△A1DE.若M为线段A1C的中点,则在△ADE翻折过程中,下面四个命题中不正确的是________.
①BM是定值;
②点M在某个球面上运动;
③存在某个位置,使DE⊥A1C;
④存在某个位置,使MB∥平面A1DE.
【答案】③
【解析】取DC的中点F,连接MF,BF,MF∥A1D且MF=A1D,FB∥ED且FB=ED,所以∠MFB=∠A1DE.由余弦定理可得MB2=MF2+FB2-2MF·FB·cos∠MFB是定值,所以M是在以B为圆心,MB为半径的球上,可得①②正确;由MF∥A1D与FB∥ED可得平面MBF∥平面A1DE,可得④正确;A1C在平面ABCD中的投影与AC重合,AC与DE不垂直,可得③不正确.
三、解答题
13.(2018长春一模)已知几何体A-BCED的三视图如图所示,其中俯视图和侧视图都是腰长为4的等腰直角三角形,正视图为直角梯形,求异面直线DE与AB所成角的余弦值.
【解】如图,取EC的中点F,连接BF,AF,则BF∥DE,
∴∠FBA为异面直线DE与AB所成的角或其补角.
在△BAF中,AB=4,BF=AF=2,
则cos∠FBA=,
∴异面直线DE与AB所成角的余弦值为.
14.(2018江西宜春模拟)如图所示,三棱锥P-ABC中,PA⊥平面ABC,∠BAC=60°,PA=AB=AC=2,E是PC的中点.
(1)求证AE与PB是异面直线;
(2)求异面直线AE与PB所成角的余弦值.
(1)【证明】假设AE与PB共面,设平面为α,∵A∈α,B∈α,E∈α,∴平面α即为平面ABE.∴P∈平面ABE.
这与P∉平面ABE矛盾,∴AE与PB是异面直线.
(2)【解】如图,取BC的中点F,连接EF,AF,则EF∥PB,所以∠AEF(或其补角)就是异面直线AE与PB所成的角.
∵∠BAC=60°,PA=AB=AC=2,PA⊥平面ABC,
∴AF=,AE=,
EF=,cos∠AEF===.
故异面直线AE与PB所成角的余弦值为.