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- 2021-05-13 发布
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8.3 空间点、直线、平面之间的位置关系
一、选择题
1.下列命题正确的个数为( ).
①经过三点确定一个平面;
②梯形可以确定一个平面;
③两两相交的三条直线最多可以确定三个平面;
④如果两个平面有三个公共点,则这两个平面重合.
A.0 B.1 C.2 D.3
解析 ①④错误,②③正确.
答案 C
2.设A、B、C、D是空间四个不同的点,在下列命题中,不正确的是 ( )
A.若AC与BD共面,则AD与BC共面
B.若AC与BD是异面直线,则AD与BC是异面直线
C.若AB=AC,DB=DC,则AD=BC
D.若AB=AC,DB=DC,则AD⊥BC
解析A中,若AC与BD共面,则A、B、C、D四点共面,则AD与BC共面;
B中,若AC与BD是异面直线,则A、B、C、D四点不共面,则AD与BC是异面直线;
C中,若AB=AC,DB=DC,AD不一定等于BC;
D中,若AB=AC,DB=DC,可以证明AD⊥BC.
答案C
3.若三个平面两两相交,且三条交线互相平行,则这三个平面把空间分为( )
A.5部分 B.6部分
C.7部分 D.8部分
解析 垂直于交线的截面如图,把空间分为7部分.
答案 C
4.正方体ABCDA1B1C1D1中,既与AB共面也与CC1共面的棱的条数为( ).
A.3 B.4 C.5 D.6
解析 依题意,与AB和CC1都相交的棱有BC;与AB相交且与CC1平行的棱有AA1,BB1;与AB平行且与CC1相交的棱有CD,C1D1,故符合条件的棱共有5条.
答案 C
5.已知正方体ABCDA1B1C1D1中,O是BD1的中点,直线A1C交平面AB1D1于点M,则下列结论错误的是( ).
A.A1、M、O三点共线 B.M、O、A1、A四点共面
C.A、O、C、M四点共面 D.B、B1、O、M四点共面
解析 因为O是BD1的中点.由正方体的性质知,O也是A1C的中点,所以点O在直线A1C上,又直线A1C交平面AB1D1于点M,则A1、M、O三点共线,又直线与直线外一点确定一个平面,所以B、C正确.
答案 D
6.如图,四棱锥SABCD的底面为正方形,SD⊥底面ABCD,则下列结论中不正确的是( ).
A.AC⊥SB
B.AB∥平面SCD
C.SA与平面SBD所成的角等于SC与平面SBD所成的角
D.AB与SC所成的角等于DC与SA所成的角
解析 选项A正确,因为SD垂直于平面ABCD,而AC在平面ABCD中,所以AC垂直于SD;再由ABCD为正方形,所以AC垂直于BD;而BD与SD相交,所以,AC垂直于平面SBD,进而垂直于SB.选项B正确,因为AB平行于CD,而CD在平面SCD内,AB不在平面SCD内,所以AB平行于平面SCD.选项C正确,设AC与BD的交点为O,连接SO,则SA与平面SBD所成的角就是∠ASO,SC与平面SBD所成的角就是∠CSO,易知这两个角相等.选项D错误,AB与SC所成的角等于∠SCD,而DC与SA所成的角是∠SAB,这两个角不相等.
答案 D
7.在底面为正方形的长方体上任意选择4个顶点,则以这4个顶点为顶点构成的几何形体可能是:①矩形;②不是矩形的平行四边形;③有三个面为直角三角形,一个面为等腰三角形的四面体;④每个面都是等腰三角形的四面体;⑤每个面都是直角三角形的四面体.则其中正确结论的序号是( ).
A.①③④⑤B.①②④⑤
C.①②③⑤D.①②③④
解析 由长方体的性质知①正确,②不正确;对于③,长方体ABCDA1B1C1D1中的四面体A1ABD符合条件,③正确;对于④,长方体ABCDA1B1C1D1中的四面体A1BC1D符合条件,④正确;对于⑤,长方体ABCDA1B1C1D1中的四面体A1ABC符合条件.
答案 A
二、填空题
8.下列四个命题中,真命题为_______(写出所有正确结论的编号).
①若两个平面有三个不共线的公共点,则这两个平面重合;②两条直线可以确定一个平面;③若M∈α,M∈β,α∩β=l,则M∈l;④空间中,相交于同一点的三条直线必在同一个平面内.
解析 根据公理容易判断①③是正确的.故选B.
答案 ①③
9.若三个平面两两相交,且三条交线互相平行,则这三个平面把空间分成________部分.
解析 如图所示,三个平面α、β、γ两两相交,
交线分别是a、b、c且a∥b∥c.
观察图形,可得α、β、γ把空间分成7部分.
答案 7
10.以下四个命题中,正确命题的序号是________.
①不共面的四点中,任意三点不共线;
②若点A、B、C、D共面,点A、B、C、E共面,则A、B、C、D、E共面;
③若直线a、b共面,直线a、c共面,则直线b、c共面;
④依次首尾相接的四条线段必共面.
解析①可以用反证法证明,假设有三点共线,则由直线和直线外一点确定一个平面,得这四点共面;②从条件看出两平面有三个公共点A、B、C,但是若A、B、C共线,则结论不正确;③不正确,共面不具有传递性;④不正确,因为此时所得的四边形四条边可以不在一个平面上.
答案 ①
11.已知线段AB、CD分别在两条异面直线上,M、N分别是线段AB、CD的中点,则MN____________(AC+BD)(填“>”,“<”或“=”).
解析 如图所示,四边形ABCD是空间四边形,
而不是平面四边形,要想求MN与AB、CD的关系,
必须将它们转化到平面来考虑.我们可以连接AD,
取AD的中点为G,再连接MG、NG,在△ABD中,
M、G分别是线段AB、AD的中点,则MG∥BD,且MG=BD,同理,在△ADC中,NG∥AC,且NG=AC,又根据三角形的三边关系知,MN<MG+NG,即MN<BD+AC=(AC+BD).
答案 <
12.如图,矩形ABCD中,AB=2,BC=4,将△ABD沿对角线BD折起到△A′BD的位置,使点A′在平面BCD内的射影点O恰好落在BC边上,则异面直线A′B与CD所成角的大小为________.
解析如题图所示,
由A′O⊥平面ABCD,
可得平面A′BC⊥平面ABCD,
又由DC⊥BC可得DC⊥平面A′BC,DC⊥A′B,
即得异面直线A′B与CD所成角的大小为90°.
答案90°
三、解答题
13.如图,已知平面α,β,且α∩β=l.设梯形ABCD中,AD∥BC,且AB⊂α,CD⊂β.求证:AB,CD,l共点(相交于一点).
证明∵梯形ABCD中,AD∥BC,
∴AB,CD是梯形ABCD的两腰.
∴AB,CD必定相交于一点.
设AB∩CD=M.
又∵AB⊂α,CD⊂β,∴M∈α,且M∈β.
∴M∈α∩β.
又∵α∩β=l,∴M∈l.
即AB,CD,l共点.
14.如图,平面ABEF⊥平面ABCD,四边形ABEF与ABCD都是直角梯形,∠BAD=∠FAB=90°,BC綉AD,BE綉FA,G、H分别为FA、FD的中点.
(1)求证:四边形BCHG是平行四边形;
(2)C、D、F、E四点是否共面?为什么?
解析 (1)证明 由题设知,FG=GA,FH=HD,
所以GH綉AD.又BC綉AD,故GH綉BC.
所以四边形BCHG是平行四边形.
(2)C、D、F、E四点共面.理由如下:
由BE綉AF,G是FA的中点知,BE綉GF,
所以EF綉BG.
由(1)知BG∥CH,所以EF∥CH,故EC、FH共面.又点D在直线FH上,所以C、D、F、E四点共面.
15.如图所示,正方体ABCDA1B1C1D1中,A1C与截面DBC1交于O点,AC,BD交于M点,求证:C1,O,M三点共线.
证明 ∵C1∈平面A1ACC1,
且C1∈平面DBC1,
∴C1是平面A1ACC1与平面DBC1的公共点.
又∵M∈AC,∴M∈平面A1ACC1.
∵M∈BD,∴M∈平面DBC1,
∴M也是平面A1ACC1与平面DBC1的公共点,
∴C1M是平面A1ACC1与平面DBC1的交线.
∵O为A1C与截面DBC1的交点,
∴O∈平面A1ACC1,O∈平面DBC1,
即O也是两平面的公共点,
∴O∈直线C1M,即C1,O,M三点共线.
16.如图,空间四边形ABCD中,E、F分别是AD、AB的中点,G、H分别在BC、CD上,且BG∶GC=DH∶HC=1∶2.
(1)求证:E、F、G、H四点共面;
(2)设FG与HE交于点P,求证:P、A、C三点共线.
证明 (1)△ABD中,E、F为AD、AB中点,
∴EF∥BD.
△CBD中,BG∶GC=DH∶HC=1∶2,
∴GH∥BD,∴EF∥GH(平行线公理),
∴E、F、G、H四点共面.
(2)∵FG∩HE=P,P∈FG,P∈HE,
⇒P∈直线AC.
∴P、A、C三点共线.