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- 2021-06-10 发布
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A组 专项基础训练
(时间:40分钟)
1.已知平面α⊥平面β,α∩β=l,点A∈α,A∉l,直线AB∥l,直线AC⊥l,直线m∥α,m∥β,则下列四种位置关系中,不一定成立的是( )
A.AB∥m B.AC⊥m
C.AB∥β D.AC⊥β
【解析】 如图所示,AB∥l∥m;AC⊥l,m∥l⇒AC⊥m;AB∥l⇒AB∥β,只有D不一定成立,故选D.
【答案】 D
2.在空间内,设l,m,n是三条不同的直线,α,β,γ是三个不同的平面,则下列命题中为假命题的是( )
A.α⊥γ,β⊥γ,α∩β=l,则l⊥γ
B.l∥α,l∥β,α∩β=m,则l∥m
C.α∩β=l,β∩γ=m,γ∩α=n,若l∥m,则l∥n
D.α⊥γ,β⊥γ,则α⊥β或α∥β
【解析】 对于A,∵如果两个相交平面均垂直于第三个平面,那么它们的交线垂直于第三个平面,∴该命题是真命题;
对于B,∵如果一条直线平行于两个相交平面,那么该直线平行于它们的交线,∴该命题是真命题;
对于C,∵如果三个平面两两相交,有三条交线,那么这三条交线交于一点或相互平行,∴该命题是真命题;
对于D,当两个平面同时垂直于第三个平面时,这两个平面可能不垂直也不平行,∴D是假命题.综上所述,选D.
【答案】 D
3.(2017·天津滨海新区模拟)如图,以等腰直角三角形ABC的斜边BC上的高AD为折痕,把△ABD和△ACD折成互相垂直的两个平面后,某学生得出下列四个结论:
①BD⊥AC;
②△BAC是等边三角形;
③三棱锥DABC是正三棱锥;
④平面ADC⊥平面ABC.
其中正确的是( )
A.①②④ B.①②③
C.②③④ D.①③④
【解析】 由题意知,BD⊥平面ADC,故BD⊥AC,①正确;AD为等腰直角三角形斜边BC上的高,平面ABD⊥平面ACD,所以AB=AC=BC,△BAC是等边三角形,②正确;易知DA=DB=DC,又由②知③正确;由①知④错.故选B.
【答案】 B
4.(2015·福建)若l,m是两条不同的直线,m垂直于平面α,则“l⊥m”是“l∥α”的( )
A.充分而不必要条件
B.必要而不充分条件
C.充分必要条件
D.既不充分也不必要条件
【解析】 m垂直于平面α,当l⊂α时,也满足l⊥m,但直线l与平面α不平行,∴充分性不成立,反之,l∥α,一定有l⊥m,必要性成立.故选B.
【答案】 B
5.(2017·青岛质检)设a,b是两条不同的直线,α,β是两个不同的平面,则能得出a⊥b的是( )
A.a⊥α,b∥β,α⊥β B.a⊥α,b⊥β,α∥β
C.a⊂α,b⊥β,α∥β D.a⊂α,b∥β,α⊥β
【解析】 对于C项,由α∥β,a⊂α可得a∥β,又b⊥β,得a⊥b,故选C.
【答案】 C
6.(2017·吉林实验中学)设a,b,c是空间的三条直线,α,β是空间的两个平面,则下列命题中,逆命题不成立的是( )
A.当c⊥α时,若c⊥β,则α∥β
B.当b⊂α时,若b⊥β,则α⊥β
C.当b⊂α,且c是a在α内的射影时,若b⊥c,则a⊥b
D.当b⊂α,且c⊄α时,若c∥α,则b∥c
【解析】 A的逆命题为:当c⊥α时,若α∥β,则c⊥β.由线面垂直的性质知c⊥β,故A正确;B的逆命题为:当b⊂α时,若α⊥β,则b⊥β,显然错误,故B错误;C的逆命题为:当b⊂α,且c是a在α内的射影时,若a⊥b,则b⊥c.由三垂线逆定理知b⊥c,
故C正确;D的逆命题为:当b⊂α,且c⊄α时,若b∥c,则c∥α.由线面平行判定定理可得c∥α,故D正确.
【答案】 B
7.如图,PA⊥圆O所在的平面,AB是圆O的直径,C是圆O上的一点,E,F分别是点A在PB,PC上的射影,给出下列结论:
①AF⊥PB;②EF⊥PB;③AF⊥BC;④AE⊥平面PBC.
其中正确结论的序号是________.
【解析】 由题意知PA⊥平面ABC,∴PA⊥BC.
又AC⊥BC,且PA∩AC=A,
∴BC⊥平面PAC,∴BC⊥AF.
∵AF⊥PC,且BC∩PC=C,
∴AF⊥平面PBC,
∴AF⊥PB,又AE⊥PB,AE∩AF=A,
∴PB⊥平面AEF,∴PB⊥EF.
故①②③正确.
【答案】 ①②③
8.(2017·福建四地六校月考)点P在正方体ABCDA1B1C1D1的面对角线BC1上运动,则下列四个命题:
①三棱锥AD1PC的体积不变;
②A1P∥平面ACD1;
③DP⊥BC1;
④平面PDB1⊥平面ACD1.
其中正确的命题序号是________.
【解析】 由题意可得直线BC1平行于直线AD1,并且直线AD1⊂平面AD1C,直线BC1⊄平面AD1C,
所以直线BC1∥平面AD1C.
所以点P到平面AD1C的距离不变,
VAD1PC=VPAD1C,
所以体积不变.故①正确;
连接A1C1,A1B,
可得平面AD1C∥平面A1C1B.
又因为A1P⊂平面A1C1B,所以A1P∥平面ACD1,故②正确;
当点P运动到B点时,△DBC1是等边三角形,
所以DP不垂直于BC1.
故③不正确;
因为直线AC⊥平面DB1,DB1⊂平面DB1.
所以AC⊥DB1.同理可得AD1⊥DB1.
所以可得DB1⊥平面AD1C.
又因为DB1⊂平面PDB1.
所以可得平面PDB1⊥平面ACD1.
故④正确.
综上,正确的序号为①②④.
【答案】 ①②④
9.(2017·郑州模拟)如图,已知三棱柱ABCA′B′C′的侧棱垂直于底面,AB=AC,∠BAC=90°,点M,N分别为A′B和B′C′的中点.
(1)证明:MN∥平面AA′C′C;
(2)设AB=λAA′,当λ为何值时,CN⊥平面A′MN,试证明你的结论.
【解析】 (1)证明 如图,取A′B′的中点E,连接ME,NE.
因为M,N分别为A′B和B′C′的中点,所以NE∥A′C′,ME∥AA′.
又A′C′⊂平面AA′C′C,A′A⊂平面AA′C′C,
所以ME∥平面AA′C′C,NE∥平面AA′C′C,
所以平面MNE∥平面AA′C′C,
因为MN⊂平面MNE,
所以MN∥平面AA′C′C.
(2)连接BN,设AA′=a,则AB=λAA′=λa,
由题意知BC=λa,CN=BN=,
因为三棱柱ABCA′B′C′的侧棱垂直于底面,
所以平面A′B′C′⊥平面BB′C′C,
因为AB=AC,点N是B′C′的中点,
所以A′N⊥平面BB′C′C,所以CN⊥A′N,
要使CN⊥平面A′MN,只需CN⊥BN即可,
所以CN2+BN2=BC2,即2=2λ2a2,
解得λ=,故当λ=时,CN⊥平面A′MN.
10.(2016·江苏)如图,在直三棱柱ABCA1B1C1中,D,E分别为AB,BC的中点,点F在侧棱B1B上,且B1D⊥A1F,A1C1⊥A1B1.
求证:(1)直线DE∥平面A1C1F;
(2)平面B1DE⊥平面A1C1F.
【证明】 (1)在直三棱柱ABCA1B1C1中,A1C1∥AC.
在△ABC中,因为D,E分别为AB,BC的中点,
所以DE∥AC,于是DE∥A1C1.
又因为DE⊄平面A1C1F,A1C1⊂平面A1C1F,
所以直线DE∥平面A1C1F.
(2)在直三棱柱ABCA1B1C1中,A1A⊥平面A1B1C1.因为A1C1⊂平面A1B1C1,所以A1A⊥A1C1.
又因为A1C1⊥A1B1,A1A⊂平面ABB1A1,
A1B1⊂平面ABB1A1,A1A∩A1B1=A1,
所以A1C1⊥平面ABB1A1.
因为B1D⊂平面ABB1A1,
所以A1C1⊥B1D.
又因为B1D⊥A1F,A1C1⊂平面A1C1F,
A1F⊂平面A1C1F,A1C1∩A1F=A1,
所以B1D⊥平面A1C1F.
因为直线B1D⊂平面B1DE,
所以平面B1DE⊥平面A1C1F.
B组 专项能力提升
(时间:30分钟)
11.(2017·贵州模拟)如图,已知P是矩形ABCD所在平面外一点,PA⊥平面ABCD,E,F分别是AB,PC的中点.若∠PDA=45°,则EF与平面ABCD所成角的大小是( )
A.90° B.60°
C.45° D.30°
【解析】 取PD的中点G,连接AG,FG.∵E,F分别为AB,PC的中点,∴AE=AB,GF∥DC且GF=DC.又在矩形ABCD中AB∥CD且AB=CD,∴AE∥GF且AE=GF,∴四边形AEFG是平行四边形,∴AG∥EF,∴AG与平面ABCD所成的角等于EF与平面ABCD所成的角.过G作GH⊥AD,垂足为H,则GH∥PA.∵PA⊥平面ABCD,∴GH⊥平面ABCD,∴∠GAH为AG与平面ABCD所成的角,即为所求角.∵∠PDA=45°,G为PD的中点,
∴∠GAH=45°,即EF与平面ABCD所成的角为45°,故选C.
【答案】 C
12.设α,β是空间两个不同的平面,m,n是平面α及β外的两条不同直线.从“①m⊥n;②α⊥β;③n⊥β;④m⊥α”中选取三个作为条件,余下一个作为结论,
写出你认为正确的一个命题:________(用代号表示).
【解析】 逐一判断.若①②③成立,则m与α的位置关系不确定,故①②③⇒④错误;同理①②④⇒③也错误;①③④⇒②与②③④⇒①均正确.
【答案】 ①③④⇒②(或②③④⇒①)
13.已知α,β,γ是三个不同的平面,命题“α∥β,且α⊥γ⇒β⊥γ”是真命题,如果把α,β,γ中的任意两个换成直线,另一个保持不变,在所得的所有新命题中,真命题有________个.
【解析】 若α,β换为直线a,b,则命题化为“a∥b,且a⊥γ⇒b⊥γ”,此命题为真命题;若α,γ换为直线a,b,则命题化为“a∥β,且a⊥b⇒b⊥β”,此命题为假命题;若β,γ换为直线a,b,则命题化为“a∥α,且b⊥α⇒a⊥b”,此命题为真命题.
【答案】 2
14.(2017·浙江温州一模)如图,在三棱锥DABC中,DA=DB=DC,D在底面ABC上的射影为E,AB⊥BC,DF⊥AB于点F.
(1)求证:平面ABD⊥平面DEF;
(2)若AD⊥DC,AC=4,∠BAC=60°,求直线BE与平面DAB所成角的正弦值.
【解析】 (1)证明 由题意知DE⊥平面ABC,
∴AB⊥DE.
又AB⊥DF,DE∩DF=D,
∴AB⊥平面DEF.
∵AB⊂平面ABD, ∴平面ABD⊥平面DEF.
(2) 如图,由DA=DB=DC知EA=EB=EC,∴E是△ABC的外心.
又∵AB⊥BC,∴E为AC的中点,过E作EH⊥DF于点H,连接BH,则由(1)知EH⊥平面DAB,∴∠EBH即为BE与平面DAB所成的角.
由AC=4,AD⊥DC,∠BAC=60°,得DE=2,EF=,
∴DF=,EH=,
∴sin∠EBH==.
故直线BE与平面DAB所成角的正弦值为.
15.(2017·深圳模拟)如图,在四棱锥PABCD中,底面ABCD为菱形,PB⊥平面ABCD.
(1)若AC=6,BD=8,PB=3,求三棱锥APBC的体积;
(2)若点E是DP的中点,证明:BD⊥平面ACE.
【解析】 (1)∵四边形ABCD为菱形,
∴BD与AC相互垂直平分,
∴底面ABCD的面积S菱形ABCD=×6×8=24,
∴S△ABC=S菱形ABCD=12.
又PB⊥平面ABCD,且PB=3,
∴三棱锥APBC的体积VAPBC=VPABC=×PB×S△ABC=12.
(2)证明 如图,设BD与AC相交于点O,连接OE,
∵O为BD的中点,E是DP的中点,
∴OE∥PB.
又PB⊥平面ABCD,
∴OE⊥平面ABCD.
∵BD⊂平面ABCD,
∴OE⊥BD,
由(1)知AC⊥BD,
又AC∩OE=O,
∴BD⊥平面ACE.