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  • 2021-06-24 发布

2019衡水名师原创理科数学专题卷:专题十一《立体几何》

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‎2018衡水名师原创理科数学专题卷 专题十一 立体几何 考点33:空间几何体的结构特征、三视图、直观图表面积和体积(1-8题,13-15题,17-19题)‎ 考点34:空间点、线、面的位置关系(9,10题)‎ 考点35:直线、平面平行的判定与性质(16,20题)‎ 考点36:直线、平面垂直的判定与性质(17-19,21,22题)‎ 考点37:与空间角和距离有关的计算(11,12题,20-22题)‎ 考试时间:120分钟 满分:150分 说明:请将选择题正确答案填写在答题卡上,主观题写在答题纸上 第I卷(选择题)‎ 一、选择题(本题共12小题,每小题5分,共60分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是最符合题目要求的。)‎ ‎1.【来源】2017届湖南省衡阳市高三上学期期末考试 考点33 易 若正三棱锥的正视图与俯视图如下图所示,则它的侧视图的面积为( )‎ A. B. C. D. ‎ ‎2.【2017课标3,理8】考点33 中难 已知圆柱的高为1,它的两个底面的圆周在直径为2的同一个球的球面上,则该圆柱的体积为( )‎ A. B. C. D. ‎ ‎3.【2017课标1,理7】考点33 中难 某多面体的三视图如图所示,其中正视图和左视图都由正方形和等腰直角三角形组成,正方形的边长为2,俯视图为等腰直角三角形.该多面体的各个面中有若干个是梯形,这些梯形的面积之和为( )‎ A.10 B.12 C.14 D.16‎ 4. ‎【2017课标II,理4】考点33 中难 如图,网格纸上小正方形的边长为1,粗实线画出的是某几何体的三视图,该几何体由一平面将一圆柱截去一部分所得,则该几何体的体积为( )‎ A. ‎ B. C. D. ‎ ‎5.【来源】2017届山西省五校联考 考点33 中难 某几何体的三视图如图所示,则该几何体的表面积为( )‎ A. B. ‎ ‎ C. D. ‎ ‎6.【来源】2017届河北省衡水中学高三上学期六调 考点33 难 如图,网格纸上小正方形的边长为1,粗实线画出的是某多面体的三视图,则该多面体最长的棱长等于( )‎ A. B. C. D. ‎ ‎7.【来源】2017届湖南长沙雅礼中学高三理月考四 难 如图,正方体的棱长为,以顶点为球心,2为半径作一个球,则图中球面与正方体的表面相交得到的两段弧长之和等于( )‎ A. B. C. D. ‎ ‎8.【来源】2015仿照新课标卷一 冲刺卷理科数学1试卷 考点33 难.‎ 已知几何体的三视图(单位:cm)如图所示,‎ 则该几何体的内切球的半径为( )‎ A. B. C. D. ‎ ‎9.【来源】2016届浙江省宁波市高三上学期期末考试数学试卷 考点34 易 已知m,n是两条不同的直线,是三个不同平面,下列命题中正确的是( )‎ A. 若,,则 B. 若,,则 C. 若,,则 D. 若 ,则 ‎10.【来源】2016届浙江省宁波市高三上学期期末考试 考点34 难 如图,在正方形ABCD中,点E,F分别为边BC,AD的中点,将沿BF所在直线进行翻折,将沿DE所在直线进行翻折,在翻折过程中( )‎ A. 点A与点C在某一位置可能重合 B. 点A与点C的最大距离为 C. 直线AB与直线CD可能垂直 D. 直线AF与直线CE可能垂直 11. ‎【2017课标II,理10】 考点37 易 已知直三棱柱中,,,,则异面直线与所成角的余弦值为( )‎ A. B. C. D. ‎ ‎12.【来源】2012-2013学年福建省师大附中高二上学期期末考试 考点37 中难 如图,已知正方形的边长为,分别是的中点,⊥平面,且,则点到平面的距离为 ( )‎ A. ‎ B. C. D.1‎ 第Ⅱ卷(非选择题)‎ 二.填空题(每题5分,共20分)‎ ‎13.【2017山东,理13】考点33 易 由一个长方体和两个圆柱体构成的几何体的三视图如右图,则该几何体的体积为 .‎ ‎14.【来源】2016-2017学年江苏扬州中学高二上开学考试 考点33 中难 在棱长为1的正方体中,为的中点,在面中取一点,使最小,则最小值为__________. ‎ 15. ‎【2017课标1,理16】考点33 难 如图,圆形纸片的圆心为O,半径为5 cm,该纸片上的等边三角形ABC的中心为O.D、E、F为圆O上的点,△DBC,△ECA,△FAB分别是以BC,CA,AB为底边的等腰三角形.沿虚线剪开后,分别以BC,CA,AB为折痕折起△DBC,△ECA,△FAB,使得D、E、F重合,得到三棱锥.当△ABC的边长变化时,所得三棱锥体积(单位:cm3)的最大值为_______.‎ ‎16.【来源】2017届安徽师大附中学高三上学期期中 考点35 难 正方体中, 是棱的中点, 是侧面内的动点,且平面,若正方体的棱长是2,则的轨迹被正方形截得的线段长是________.‎ 三.解答题(共70分)‎ ‎17.(本小题满分10分)‎ ‎【来源】2017届广东省高三上学期阶段性测评一 考点33 考点36 易 如图,三棱锥中,,底面为正三角形.‎ ‎(Ⅰ)证明:;‎ ‎(Ⅱ)若平面,,,求三棱锥的体积.‎ ‎18.(本小题满分12分)‎ ‎【来源】2016-2017学年河北枣强中学高二12月月考 考点33 考点36 中难 菱形的边长为3,与交于,且,将菱形沿对角线折起得到三棱锥(如图),点是棱的中点,.‎ ‎(1)求证:平面平面;‎ ‎(2)求三棱锥的体积.‎ ‎19.(本小题满分12分)‎ ‎【来源】2017届福建连城县二中高三理上学期期中 考点33 考点36 中难 如图,已知中,,,平面,,、分别是、上的动点,且().‎ ‎(1)判断与平面的位置关系并证明;‎ ‎(2)若,求三棱锥的体积.‎ ‎20.(本小题满分12分)‎ ‎【2017课标II,理19】考点35 考点37 易 如图,四棱锥P-ABCD中,侧面PAD为等边三角形且垂直于底面ABCD, E是PD的中点。‎ ‎(1)证明:直线平面PAB;‎ ‎(2)点M在棱PC 上,且直线BM与底面ABCD所成角为,求二面角的余弦值。‎ ‎21.(本小题满分12分)‎ ‎【2017课标1,理18】考点36 考点37 中难 如图,在四棱锥P-ABCD中,AB//CD,且.‎ ‎(1)证明:平面PAB⊥平面PAD;‎ ‎(2)若PA=PD=AB=DC,,求二面角A-PB-C的余弦值.‎ ‎22.(本小题满分12分)‎ ‎【2017课标3,理19】 考点36 考点37 中难 如图,四面体ABCD中,△ABC是正三角形,△ACD是直角三角形,∠ABD=∠CBD,AB=BD.‎ ‎(1)证明:平面ACD⊥平面ABC;‎ ‎(2)过AC的平面交BD于点E,若平面AEC把四面体ABCD分成体积相等的两部分,求二面角D–AE–C的余弦值.‎ 参考答案 ‎1.D ‎【解析】由题意,此物体的侧视图如图.根据三视图间的关系可得侧视图中底,高为, ∴,故选D.‎ ‎2.【答案】B ‎【解析】‎ ‎3.【答案】B ‎【解析】‎ ‎4.【答案】B ‎【解析】由题意知该几何体是一个组合体,下半部分是一个底面半径为3,高为4的圆柱,其体积为,上半部分是一个底面半径为3,高为6的圆柱的一半,其体积为,该组合体体积为:,故选B.‎ ‎5.A ‎【解析】该几何体为长方体挖去了一个圆锥,圆锥的底面半径为1,母线长为2,几何体的表面积为,故选A.‎ ‎6.B ‎【解析】由三视图可知,该几何体的直观图如图所示,‎ 由直观图可知,最长的棱为. ‎ ‎7.A ‎【解析】如图,球面于正方体的两个面都相交,所得的交线分别为两类,一类在顶点 所在的是三个面上,即、面和面上,另一类在不过顶点的三个面上,即、面和面上,在面上,交线为弧且过球心的大圆上,因为,则,同理,所以,所以弧的长为,而这样的弧共有三条,在面上,交线为弧且在距离球心为的平面上与球面相交所得的小圆上,此时,小圆的圆心为,半径为,所以,所以弧的长为,于是所得曲线的长为,故选A.‎ ‎8. B ‎【解析】:由三视图知:几何体为棱锥,如图 可知,四棱锥的全面积为,设四棱锥的内切球的半径为,可知 ‎9.D ‎【解析】A不正确,因为垂直于同一条直线的两个平面平行;B 不正确,垂直于同一个平面的两个平面平行或相交;C 平行于同一条直线的两个平面平行或相交;D正确.‎ ‎10.D ‎【解析】A不正确,点A,C恒不重合;B不成立,点A和点C的最大距离是正方形ABCD的对角线;C不正确,不可能垂直;D.当平面平面时,平面平面,直线和直线垂直,故选D.‎ ‎11.【答案】C ‎【解析】如图所示,补成四棱柱,‎ 则所求角为 ‎ 因此,故选C。‎ ‎12.B ‎【解析】以C为原点CD为x轴CB为y轴CG为z轴建立空间坐标系, 所以平面的一个法向量为 ‎13.【答案】‎ ‎14. ‎ ‎【解析】建立如图所示的空间直角坐标系,则,因关于平面的对称点为,由题设可知当三点共线时,最小,其最小值为,故应填答案.‎ ‎15.【答案】‎ ‎【解析】如下图所示,设正三角形边长为,则,,‎ 三棱锥体积 通过求导可知 当时,.‎ ‎16. ‎ ‎【解析】如下图所示,设平面与直线交与点,连接,则为的中点,分别取的中点,连接,因为,则平面,同理可得平面,所以平面平面,由于平面,所以平面,所以点的轨迹被正方形截得的线段是其长度是 ‎17.(Ⅰ)详见解析(Ⅱ)‎ ‎【解析】(Ⅰ)证明:取的中点,连接,,‎ ‎∵,AC⊥BO,PO∩BO=O ∴,‎ 又,∴,∴. ……………………(5分)‎ ‎(Ⅱ)平面且交于,,‎ ‎∴,即为三棱锥的高.‎ 又,,,∴,‎ ‎∴.则三棱锥的体积为.…………………(10分)‎ ‎18.(1)证明见解析;(2).‎ ‎【解析】(1)证明:由题意,,‎ 因为,所以,,‎ 又因为菱形,所以,‎ 因为,所以平面,‎ 因为平面,所以平面平面.……………………(6分)‎ ‎(2)解:三棱锥的体积等于三棱锥的体积,‎ 由(1)知,平面,‎ 所以为三棱锥的高,的面积为,‎ 所求体积等于.……………………(12分)‎ ‎19.(1)平面,证明见解析;(2).‎ ‎【解析】(1)平面.‎ 证明:因为平面,所以,‎ 又在中,,所以,又,‎ 所以平面,……………………(4分)‎ 又在中,、分别是、上的动点,且(),‎ 所以,‎ 因为平面,所以平面,‎ 所以,不论为何值,总有平面.……………………(6分)‎ ‎(2)解:在中,,,所以,‎ 又平面,所以,,‎ 又在中,,所以,……………………(8分)‎ 由(1)知平面,……………………(9分)‎ 所以,‎ 所以,三棱锥的体积是. ……………………(12分)‎ ‎20.【答案】(1)证明略;(2) 。‎ ‎【解析】‎ ‎(1)取的中点,连结,。‎ 因为是的中点,所以∥, ,由得∥,又,所以。四边形为平行四边形,∥。‎ 又平面,平面,故平面。‎ ‎(2)由已知得,以A为坐标原点,的方向为x轴正方向,为单位长,‎ 建立如图所示的空间直角坐标系,‎ 则,,,,,,‎ 设则,‎ 因为BM与底面ABCD所成的角为45°,而是底面ABCD的法向量,‎ 所以,,‎ 即。 ①‎ 又M在棱PC上,设,则 ‎ ‎。 ②‎ ‎21.(1)证明见解析;(2).‎ ‎【解析】(1)由已知,得AB⊥AP,CD⊥PD.‎ 由于AB∥CD ,故AB⊥PD ,从而AB⊥平面PAD.‎ 又AB平面PAB,所以平面PAB⊥平面PAD.……………………(4分)‎ 由(1)及已知可得,,,.‎ 所以,,,.‎ 设是平面的法向量,则 ‎,即,‎ 可取.‎ 设是平面的法向量,则 ‎,即,‎ 可取.‎ 则,‎ 所以二面角的余弦值为.………………(12分)‎ ‎21.(1)证明见解析;(2) .‎ ‎【解析】(1)证明:在矩形中,连线和交于点,连接,则是的中点,由于是的中点,所以是的中位线,则,‎ 又平面,平面,所以平面,‎ 又,同理得平面,‎ 因为,所以平面平面.……………………(6分)‎ ‎(2)∵平面,∴.‎ 在中,∵,,∴,‎ ‎∴,∴,∴.‎ 过作交于,则.……………………(8分)‎ ‎∵底面,∴底面,……………………(9分)‎ ‎∴.……………………(12分)‎ ‎22.【答案】(1)证明略;(2) .‎ ‎【解析】‎ ‎ ……………………(4分)‎ ‎(2)‎ 由题设及(1)知,两两垂直,以为坐标原点,的方向为轴正方向,为单位长,建立如图所示的空间直角坐标系.则 ‎ ‎ 由题设知,四面体ABCE的体积为四面体ABCD的体积的,从而E到平面ABC的距离为D到平面ABC的距离的,即E为DB的中点,得.故 ‎………………(12分)‎