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- 2021-06-16 发布
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学业分层测评(十四)
(建议用时:45 分钟)
[达标必做]
一、选择题
1.△ABC 所在的平面为α,直线 l⊥AB,l⊥AC,直线 m⊥BC,
m⊥AC,则直线 l,m 的位置关系是( )
A.相交 B.异面
C.平行 D.不确定
【解析】 因为 l⊥AB,l⊥AC 且 AB∩AC=A,
所以 l⊥平面 ABC.
同理可证 m⊥平面 ABC,
所以 l∥m,故选 C.
【答案】 C
2.设 m,n 是两条不同的直线,α,β是两个不同的平面.下列命
题中正确的是( )
A.若α⊥β,m⊂α,n⊂β,则 m⊥n
B.若α∥β,m⊂α,n⊂β,则 m∥n
C.若 m⊥n,m⊂α,n⊂β,则α⊥β
D.若 m⊥α,m∥n,n∥β,则α⊥β
【解析】 A 中,m,n 可能为平行、垂直、异面直线;B 中,m,
n 可能为异面直线;C 中,m 应与β中两条相交直线垂直时结论才成立.
【答案】 D
3.已知平面α、β和直线 m、l,则下列命题中正确的是( )
A.若α⊥β,α∩β=m,l⊥m,则 l⊥β
B.若α∩β=m,l⊂α,l⊥m,则 l⊥β
C.若α⊥β,l⊂α,则 l⊥β
D.若α⊥β,α∩β=m,l⊂α,l⊥m,则 l⊥β
【解析】 选项 A 缺少了条件 l⊂α;选项 B 缺少了条件α⊥β;选
项 C 缺少了条件α∩β=m,l⊥m;选项 D 具备了面面垂直的性质定理
的全部条件.故选 D.
【答案】 D
4.(2016·蚌埠高二检测)如图 2342,PA⊥矩形 ABCD,下列结论
中不正确的是( )
图 2342
A.PD⊥BD B.PD⊥CD
C.PB⊥BC D.PA⊥BD
【解析】 若 PD⊥BD,则 BD⊥平面 PAD,
又 BA⊥平面 PAD,则过平面外一点有两条直线与平面垂直,不成
立,故 A 不正确;
因为 PA⊥矩形 ABCD,
所以 PA⊥CD,AD⊥CD,
所以 CD⊥平面 PAD,所以 PD⊥CD,
同理可证 PB⊥BC.
因为 PA⊥矩形 ABCD,
所以由直线与平面垂直的性质得 PA⊥BD.故选 A.
【答案】 A
5.如图 2343 所示,三棱锥 PABC 的底面在平面α内,且 AC⊥PC,
平面 PAC⊥平面 PBC,点 P,A,B 是定点,则动点 C 的轨迹是( )
图 2343
A.一条线段 B.一条直线
C.一个圆 D.一个圆,但要去掉两个点
【解析】 ∵平面 PAC⊥平面 PBC,AC⊥PC,平面 PAC∩平面
PBC=PC,AC⊂平面 PAC,∴AC⊥平面 PBC.
又∵BC⊂平面 PBC,∴AC⊥BC.
∴∠ACB=90°.
∴动点 C 的轨迹是以 AB 为直径的圆,除去 A 和 B 两点.
【答案】 D
二、填空题
6.如图 2344,在三棱锥 PABC 中,PA⊥底面 ABC,∠BAC=90°,
F 是 AC 的中点,E 是 PC 上的点,且 EF⊥BC,则PE
EC
=________.
图 2344
【解析】 在三棱锥 PABC 中,
因为 PA⊥底面 ABC,∠BAC=90°,所以 AB⊥平面 APC.
因为 EF⊂平面 PAC,所以 EF⊥AB,
因为 EF⊥BC,BC∩AB=B,
所以 EF⊥底面 ABC,所以 PA∥EF,
因为 F 是 AC 的中点,E 是 PC 上的点,
所以 E 是 PC 的中点,所以PE
EC
=1.
【答案】 1
7.在三棱锥 PABC 中,平面 PAC⊥平面 ABC,∠PCA=90°,△ABC
是边长为 4 的正三角形,PC=4,M 是 AB 边上的一动点,则 PM 的最
小值为________.
【导学号:09960085】
【解析】 连接 CM,则由题意知 PC⊥平面 ABC,可得 PC⊥CM,
所以 PM= PC2+CM2,要求 PM 的最小值只需求出 CM 的最小值即可,
在△ABC 中,当 CM⊥AB 时,CM 有最小值,此时有 CM=4× 3
2
=2 3,
所以 PM 的最小值为 2 7.
【答案】 2 7
三、解答题
8.(2016·成都高一检测)如图 2345,三棱锥 PABC 中,已知△ABC
是等腰直角三角形,∠ABC=90°,△PAC 是直角三角形,∠PAC=90°,
平面 PAC⊥平面 ABC.求证:平面 PAB⊥平面 PBC.
【导学号:09960086】
图 2345
【证明】 ∵平面 PAC⊥平面 ABC,平面 PAC∩平面 ABC=AC,
PA⊥AC,
∴PA⊥平面 ABC.又 BC⊂平面 ABC,
∴PA⊥BC.
又∵AB⊥BC,AB∩PA=A,AB⊂平面 PAB,
PA⊂平面 PAB,
∴BC⊥平面 PAB.又 BC⊂平面 PBC,
∴平面 PAB⊥平面 PBC.
9.如图 2346,△ABC 是边长为 2 的正三角形.若 AE=1,AE⊥
平面 ABC,平面 BCD⊥平面 ABC,BD=CD,且 BD⊥CD.
图 2346
(1)求证:AE∥平面 BCD;
(2)求证:平面 BDE⊥平面 CDE.
【证明】 (1)取 BC 的中点 M,连接 DM,
因为 BD=CD,且 BD⊥CD,BC=2.
所以 DM=1,DM⊥BC.
又因为平面 BCD⊥平面 ABC,
所以 DM⊥平面 ABC,
又 AE⊥平面 ABC,所以 AE∥DM.
又因为 AE⊄平面 BCD,DM⊂平面 BCD,所以 AE∥平面 BCD.
(2)由(1)知 AE∥DM,
又 AE=1,DM=1,所以四边形 DMAE 是平行四边形,
所以 DE∥AM.连接 AM,易证 AM⊥BC,
因为平面 BCD⊥平面 ABC,所以 AM⊥平面 BCD,
所以 DE⊥平面 BCD.
又 CD⊂平面 BCD,所以 DE⊥CD.
因为 BD⊥CD,BD∩DE=D,所以 CD⊥平面 BDE.
因为 CD⊂平面 CDE,所以平面 BDE⊥平面 CDE.
[自我挑战]
10.设 m,n,l 是三条不同的直线,α是一个平面,l⊥m,则下列
说法正确的是( )
A.若 m⊄α,l⊥α,则 m∥α
B.若 l⊥n,则 m⊥n
C.若 l⊥n,则 m∥n
D.若 m∥n,n⊂α,则 l⊥α
【解析】
若 l⊥m,l⊥n,则 m 与 n 可能平行,也可能相交或异面,即 B,C
都不正确;由 l⊥m,m∥n,可得 l⊥n,不一定有 l⊥α,即 D 不正确;
对于 A,可在 l 上取一点 P,过 P 作 m′∥m,则 m′⊥l,m′与 l 确
定一个平面β,β∩α=a,由 l⊥α,得 l⊥a,又 m′,a,l 同在平面β内,
则由 l⊥m′,l⊥a 得 m′∥a,于是 m∥a,又 m⊄α,所以 m∥α.故选
A.
【答案】 A
11.如图 2347,在矩形 ABCD 中,AB=2AD,E 是 AB 的中点,
沿 DE 将△ADE 折起.
(1)如果二面角 ADEC 是直二面角,求证:AB=AC;
(2)如果 AB=AC,求证:平面 ADE⊥平面 BCDE.
图 2347
【解】
(1)过点 A 作 AM⊥DE 于点 M,
∵二面角 ADEC 是直二面角,
则 AM⊥平面 BCDE,
∴AM⊥BC.又 AD=AE,
∴M 是 DE 的中点,取 BC 中点 N,连接 MN,AN,则 MN⊥BC.
又 AM⊥BC,AM∩MN=M,
∴BC⊥平面 AMN,∴AN⊥BC.
又∵N 是 BC 中点,∴AB=AC.
(2)取 BC 的中点 N,连接 AN,
∵AB=AC,∴AN⊥BC.
取 DE 的中点 M,连接 MN,AM,
∴MN⊥BC.又 AN∩MN=N,
∴BC⊥平面 AMN,∴AM⊥BC.
又 M 是 DE 的中点,AD=AE,
∴AM⊥DE.
又∵DE 与 BC 是平面 BCDE 内的相交直线,
∴AM⊥平面 BCDE.
∵AM⊂平面 ADE,
∴平面 ADE⊥平面 BCDE.
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