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截面问题一.选择题(共16小题)1.如图,正方体ABCD﹣A1B1C1D1的棱长为,以顶点A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所得到的两段弧长之和等于()A.B.C.πD.2.如图所示,在正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,点E是棱CC1上的一个动点,平面BED1交棱AA1于点F

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习题1.1ppt配套教案板书设计

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习题1.1ppt配套教案板书设计

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关键词:习题1.1ppt配套教案板书设计

正文

截面问题

一.选择题(共16小题)

1.如图,正方体ABCD﹣A1B1C1D1的棱长为,以顶点A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所得到的两段弧长之和等于(

)

A.

B.

C.π

D.

2.如图所示,在正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,点E是棱CC1上的一个动点,平面BED1交棱AA1于点F.则下列命题中假命题是(

)

A.存在点E,使得A1C1∥平面BED1F

B.存在点E,使得B1D⊥平面BED1F

C.对于任意的点E,平面A1C1D⊥平面BED1F

D.对于任意的点E,四棱锥B1﹣BED1F的体积均不变

3.如图,在正四棱锥S﹣ABCD中,E,M,N分别是BC,CD,SC的中点,动点P在线段MN上运动时,下列四个结论:

①EP⊥AC;

②EP∥BD;

③EP∥面SBD;

④EP⊥面SAC,

第1页(共33页)

其中恒成立的为(

)

A.①③

B.③④

C.①②

D.②③④

4.如图,在长方体ABCD﹣A1B1C1D1中,AA1=6,AB=3,AD=8,点M是棱AD的中点,点N在棱AA1上,且满足AN=2NA1,P是侧面四边形ADD1A1内一动点(含边界),若C1P∥平面CMN,则线段C1P长度的取值范围是(

)

A.

B.[4,5]

C.[3,5]

D.

5.已知正方体ABCD﹣A1B1C1D1的棱长为1,E是棱D1C1的中点,点F在正方体内部或正方体的表面上,若EF∥平面A1BC1,则动点F的轨迹所形成的区域面积是(

)

A.

B.

C.

D.

6.正方体ABCD﹣A1B1C1D1的棱长为a,P,Q,R分别是棱A1A,A1B1,A1D1的中点,以△PQR为底面作直三棱柱(侧棱与底面垂直的三棱柱叫直三棱柱),若此三棱柱另一底面的三个顶点也都在该正方体的表面上,则这个三棱柱的高为(

)

第2页(共33页)

A.a

B.a

C.a

D.a

7.设四面体的六条棱的长分别为1,1,1,1,的棱异面,则a的取值范围是(

)

A.(0,)

B.(0,)

和a,且长为a的棱与长为C.(1,)

D.(1,)

8.在底面是菱形的四棱锥P﹣ABCD中,PA⊥底面ABCD,点E为棱PB的中点,点F在棱AD上,平面CEF与PA交于点K,且PA=AB=3,AF=2,则于(

)

A.

B.

C.

D.

等9.如图,正三棱柱ABC﹣A1B1C1(底面是正三角形,侧棱垂直底面)的各条棱长均相等,D为AA1的中点.M、N分别是BB1、CC1上的动点(含端点),且满足BM=C1N.当M,N运动时,下列结论中不正确的是(

)

A.平面DMN⊥平面BCC1B1

B.三棱锥A1﹣DMN的体积为定值

C.△DMN可能为直角三角形

D.平面DMN与平面ABC所成的锐二面角范围为(0,10.在长方体ABCD﹣A1B1C1D1中,底面ABCD是边长为第3页(共33页)

]

的正方形,AA1=3,

E是AA1的中点,过C1作C1F⊥平面BDE与平面ABB1A1交于点F,则于(

)

A.

B.

C.

D.

等11.在棱长为1的正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,E为线段B1C的中点,F是棱C1D1上的动点,若点P为线段BD1上的动点,则PE+PF的最小值为(

)

A.

B.

C.

D.

12.已知正方体A1B1C1D1﹣ABCD的棱AA1的中点为E,AC与BD交于点O,平面α过点E且与直线OC1垂直,若AB=1,则平面α截该正方体所得截面图形的面积为(

)

A.

B.

C.

D.

13.如图,正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,E、F分别是AB、BC的中点,过点D1、E、F的截面将正方体分割成两个部分,记这两个部分的体积分别为V1、V2(V1<V2),则V1:V2=(

)

A.

B.

C.

D.

14.在四棱锥P﹣ABCD中,底面ABCD是正方形,PA⊥底面ABCD,PA=AB=4,E,F,H分别是棱PB,BC,PD的中点,则过E,F,H的平面截四棱锥P﹣ABCD所得截面面积为(

)

第4页(共33页)

A.

B.

C.

D.

15.已知正方体ABCD﹣A1B1C1D1的棱长为1,在对角线A1D上取点M,在CD1上取点N,使得线段MN平行于对角面A1ACC1,则线段MN长的最小值为(

)

A.

B.1

C.

D.

16.在棱长为1的正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,M,N分别是BB1,A1B1的中点.点P在该正方体的表面上运动,则总能使MP与BN垂直的点P所构成的轨迹的周长等于(

)

A.4

B.

C.

D.

二.填空题(共4小题)

17.如图,已知正三棱柱ABC﹣A1B1C1的底面边长为1,高为8,一质点自A点出发,沿着三棱柱的侧面绕行两周到达A1点的最短路线的长为

.

18.如图,正方体ABCD﹣A1B1C1D1的棱长为1,P为BC的中点,Q为线段CC1上的动点,过点A,P,Q的平面截该正方体所得的截面记为S.则下列命题第5页(共33页)

正确的是

(写出所有正确命题的编号).

①当0<CQ<时,S为平行四边形;

②当CQ=时,S为等腰梯形;

③当CQ=时,S与C1D1的交点R满足C1R=

④当CQ=1时,S的面积为.

19.如图正方体ABCD﹣A1B1C1D1,棱长为1,P为BC中点,Q为线段CC1上的动点,过A、P、Q的平面截该正方体所得的截面记为S,则下列命题正确的是

.(写出所有正确命题的编号)

①当0<CQ<时,S为四边形

②当CQ=时,S为等腰梯形

③当CQ=时,S与C1D1交点R满足C1R1=

④当<CQ<1时,S为六边形

⑤当CQ=1时,S的面积为.

20.在三棱锥P﹣ABC中,PB=6,AC=3,G为△PAC的重心,过点G作三棱锥的一个截面,使截面平行于直线PB和AC,则截面的周长为

.

三.解答题(共5小题)

21.如图,在三棱锥V﹣ABC中,VA=VB=VC=4,∠AVB=∠AVC=∠BVC=第6页(共33页)

30°,过点A作截面△AEF,求△AEF周长的最小值.

22.如图,已知三棱柱ABC﹣A1B1C1,E、F分别为CC1、BB1上的点,且EC=B1F,过点B做截面BMN,使得截面交线段AC于点M,交线段CC1于点N.

(1)若EC=3BF,确定M、N的位置,使面BMN∥面AEF,并说明理由;

(2)K、R分别为AA1、C1B1中点,求证:KR∥面AEF.

23.如图,在多面体ABCDEF中,四边形ABCD为矩形,△ADE,△BCF均为等边三角形,EF∥AB,EF=AD=AB.

(1)过BD作截面与线段FC交于点N,使得AF∥平面BDN,试确定点N的位置,并予以证明;

(2)在(1)的条件下,求直线BN与平面ABF所成角的正弦值.

24.如图,四棱锥S﹣ABCD的底面是正方形,CD=SB=棱SD上的点,SD⊥面APC.

(1)求二面角S﹣AC﹣D的余弦值;

,SD=4,P为侧(2)侧棱SC上是否存在一点E,使得BE∥平面APC,若存在,求出SE:EC的值;若不存在,试说明理由.

第7页(共33页)

25.如图,ABCD是边长为3的正方形,DE⊥平面ABCD,AF⊥平面ABCD,DE=3AF=3.

(1)证明:平面ABF∥平面DCE;

(2)在DE上是否存在一点G,使平面FBG将几何体ABCDEF分成上下两部分的体积比为3:5?若存在,求出点G的位置;若不存在,请说明理由.

第8页(共33页)

二轮一截面问题

参考答案与试题解析

一.选择题(共16小题)

1.如图,正方体ABCD﹣A1B1C1D1的棱长为,以顶点A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所得到的两段弧长之和等于(

)

A.

B.

C.π

D.

【解答】解:如图,球面与正方体的六个面都相交,

所得的交线分为两类:一类在顶点A所在的三个面上,即面AA1B1B、面ABCD和面AA1D1D上;

另一类在不过顶点A的三个面上,即面BB1C1C、面CC1D1D和面A1B1C1D1上.

在面AA1B1B上,交线为弧EF且在过球心A的大圆上,因为AE=2,AA1=则∠A1AE=.同理∠BAF==,

,所以∠EAF=,

,

故弧EF的长为:2×而这样的弧共有三条.

在面BB1C1C上,交线为弧FG且在距球心为1的平面与球面相交所得的小圆上,

此时,小圆的圆心为B,半径为1,∠FBG=所以弧FG的长为:1×于是,所得的曲线长为:故选:A.

第9页(共33页)

,

=+.

=.

2.如图所示,在正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,点E是棱CC1上的一个动点,平面BED1交棱AA1于点F.则下列命题中假命题是(

)

A.存在点E,使得A1C1∥平面BED1F

B.存在点E,使得B1D⊥平面BED1F

C.对于任意的点E,平面A1C1D⊥平面BED1F

D.对于任意的点E,四棱锥B1﹣BED1F的体积均不变

【解答】解:对A,当E为CC1的中点时,则F也为AA1的中点,∴EF∥A1C1,∴A1C1∥平面BED1F;故A为真命题;

对B,假设B1D⊥平面BED1F,则B1D在平面BCC1B1和平面ABB1A1上的射影B1C,B1A分别与BE,BF垂直,

可得E与C1重合,F与A1重合,而B,A1,C1,D1四点不共面,∴不存在这样的点E,故B为假命题;

对C,∵BD1⊥平面A1C1D,BD1⊂平面BED1F,∴平面A1C1D⊥平面BED1F,故C是真命题;

对D,∵=+,∵CC1∥AA1∥平面BB1D1,∴四棱锥B1﹣BED1F的体积为定值,故D是真命题;

故选:B.

第10页(共33页)

3.如图,在正四棱锥S﹣ABCD中,E,M,N分别是BC,CD,SC的中点,动点P在线段MN上运动时,下列四个结论:

①EP⊥AC;

②EP∥BD;

③EP∥面SBD;

④EP⊥面SAC,

其中恒成立的为(

)

A.①③

B.③④

C.①②

D.②③④

【解答】解:如图所示,连接AC、BD相交于点O,连接EM,EN.

对于(1),由正四棱锥S﹣ABCD,可得SO⊥底面ABCD,AC⊥BD,∴SO⊥AC.

∵SO∩BD=O,∴AC⊥平面SBD,∵E,M,N分别是BC,CD,SC的中点,∴EM∥BD,MN∥SD,而EM∩MN=N,

∴平面EMN∥平面SBD,∴AC⊥平面EMN,∴AC⊥EP.故正确.

对于(2),由异面直线的定义可知:EP与BD是异面直线,不可能EP∥BD,因此不正确;

对于(3),由(1)可知:平面EMN∥平面SBD,∴EP∥平面SBD,因此正确.

对于(4),由(1)同理可得:EM⊥平面SAC,若EP⊥平面SAC,则EP∥EM,与EP∩EM=E相矛盾,因此当P与M不重合时,EP与平面SAC不垂直.即不正确.

故选:A.

第11页(共33页)

4.如图,在长方体ABCD﹣A1B1C1D1中,AA1=6,AB=3,AD=8,点M是棱AD的中点,点N在棱AA1上,且满足AN=2NA1,P是侧面四边形ADD1A1内一动点(含边界),若C1P∥平面CMN,则线段C1P长度的取值范围是(

)

A.

B.[4,5]

C.[3,5]

D.

【解答】解:取A1D1中点E,在DD1上取点F,使D1F=2DF,连结EF、C1E、C1F,

则平面CMN∥平面C1EF,

∵是侧面四边形ADD1A1内一动点(含边界),C1P∥平面CMN,

∴P∈线段EF,

∴当P与EF的中点O重合时,线段C1P长度取最小值PO,

当P与点E或点F重合时,线段C1P长度取最大值PE或PF,

∵在长方体ABCD﹣A1B1C1D1中,AA1=6,AB=3,AD=8,

点M是棱AD的中点,点N在棱AA1上,且满足AN=2NA1,

∴C1Pmax=C1E=C1F=C1Pmin=PO===5,EF=4=,5].

第12页(共33页)

,

.

∴线段C1P长度的取值范围是[

故选:A.

5.已知正方体ABCD﹣A1B1C1D1的棱长为1,E是棱D1C1的中点,点F在正方体内部或正方体的表面上,若EF∥平面A1BC1,则动点F的轨迹所形成的区域面积是(

)

A.

B.

C.

D.

【解答】解:如图,分别取棱CC1、BC、AB、AA1、A1D1的中点M、N、G、Q、P,

则PE∥A1C1∥GN,EM∥A1B∥GQ,PQ∥BC1∥MN,

∴平面EMNGQP∥平面A1BC1,

∵点F在正方体内部或正方体的表面上,若EF∥平面A1BC1,

∴动点F的轨迹所形成的区域是平面EMNGQP,

∵正方体ABCD﹣A1B1C1D1的棱长为1,

∴PE=EM=MN=NG=GQ=PQ=∴E到PN的距离d=∴动点F的轨迹所形成的区域面积:

S=2S梯形PNME=2×故选:C.

=.

,PN==,

,

6.正方体ABCD﹣A1B1C1D1的棱长为a,P,Q,R分别是棱A1A,A1B1,A1D1第13页(共33页)

的中点,以△PQR为底面作直三棱柱(侧棱与底面垂直的三棱柱叫直三棱柱),若此三棱柱另一底面的三个顶点也都在该正方体的表面上,则这个三棱柱的高为(

)

A.a

B.a

C.a

D.a

【解答】解:∵正方体ABCD﹣A1B1C1D1的棱长为a,P,Q,R分别是棱A1A,A1B1,A1D1的中点,

以△PQR为底面作直三棱柱(侧棱与底面垂直的三棱柱叫直三棱柱),

∴该直三棱柱的另一底面三个顶点分别是面ABCD、面DD1C1C、面BB1C1C的中心,记为M、N、H,

则三这个棱柱的高h=PM=RN=QH,

这个三棱柱的高h=PM=故选:D.

==.

7.设四面体的六条棱的长分别为1,1,1,1,的棱异面,则a的取值范围是(

)

A.(0,)

B.(0,)

和a,且长为a的棱与长为C.(1,)

D.(1,)

【解答】解:设四面体的底面是BCD,BC=a,BD=CD=1,顶点为A,AD=在三角形BCD中,因为两边之和大于第三边可得:0<a<2

(1)

第14页(共33页)

取BC中点E,∵E是中点,直角三角形ACE全等于直角DCE,

所以在三角形AED中,AE=ED=∵两边之和大于第三边

∴<2

得0<a<.

(负值0值舍)(2)

由(1)(2)得0<a<另解;可设AD=a,AB=AC=BD=CD=1,

BC=,可得△ABC、△BCD为等腰直角三角形,

,即有0<a<,

可得AE=DE=故选:A.

8.在底面是菱形的四棱锥P﹣ABCD中,PA⊥底面ABCD,点E为棱PB的中点,点F在棱AD上,平面CEF与PA交于点K,且PA=AB=3,AF=2,则于(

)

A.

B.

C.

D.

等【解答】解:如图所示,延长BA,CF,交于G,连接EG,与PA交于K,则AG=6,

过A做AH∥PB,与EG交于H,则故选:A.

====,

第15页(共33页)

9.如图,正三棱柱ABC﹣A1B1C1(底面是正三角形,侧棱垂直底面)的各条棱长均相等,D为AA1的中点.M、N分别是BB1、CC1上的动点(含端点),且满足BM=C1N.当M,N运动时,下列结论中不正确的是(

)

A.平面DMN⊥平面BCC1B1

B.三棱锥A1﹣DMN的体积为定值

C.△DMN可能为直角三角形

D.平面DMN与平面ABC所成的锐二面角范围为(0,【解答】解:如图,

]

当M、N分别在BB1、CC1上运动时,若满足BM=C1N,则线段MN必过正方形BCC1B1的中心O,而DO⊥平面BCC1B1,∴平面DMN⊥平面BCC1B1,A正第16页(共33页)

确;

当M、N分别在BB1、CC1上运动时,△A1DM的面积不变,N到平面A1DM的距离不变,∴棱锥N﹣A1DM的体积不变,即三棱锥A1﹣DMN的体积为定值,B正确;

若△DMN为直角三角形,则必是以∠MDN为直角的直角三角形,但MN的最大值为BC1,而此时DM,DN的长大于BB1,∴△DMN不可能为直角三角形,C错误;

当M、N分别为BB1,CC1中点时,平面DMN与平面ABC所成的角为0,当M与B重合,N与C1重合时,平面DMN与平面ABC所成的锐二面角最大,为∠C1BC,等于.

],D正确.

∴平面DMN与平面ABC所成的锐二面角范围为(0,故选:C.

10.在长方体ABCD﹣A1B1C1D1中,底面ABCD是边长为的正方形,AA1=3,等E是AA1的中点,过C1作C1F⊥平面BDE与平面ABB1A1交于点F,则于(

)

A.

B.

C.

D.

【解答】解:连结AC、BD,交于点O,

∵四边形ABCD是正方形,AA1⊥底面ABCD,

∴BD⊥平面ACC1A1,

则当C1F与EO垂直时,C1F⊥平面BDE,

∵F∈平面ABB1A1,∴F∈AA1,

在矩形ACC1A1中,△C1A1F∽△EAO,

则=,

,AE=,

=.

∵A1C1=2AO=∴A1F=,∴AF=,∴故选:C.

第17页(共33页)

11.在棱长为1的正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,E为线段B1C的中点,F是棱C1D1上的动点,若点P为线段BD1上的动点,则PE+PF的最小值为(

)

A.

B.

C.

D.

【解答】解:连接BC1,则BC1∩B1C=E,点P、E、F在平面BC1D1中,

且BC1⊥C1D1,C1D1=1,BC1=,

如图1所示;

在Rt△BC1D1中,以C1D1为x轴,C1B为y轴,建立平面直角坐标系,

如图2所示;

第18页(共33页)

则D1(1,0),B(0,),E(0,);

设点E关于直线BD1的对称点为E′,

∵BD1的方程为x+∴kEE′=﹣==1①,

,

x+②,

∴直线EE′的方程为y=由①②组成方程组,解得,

直线EE′与BD1的交点M(,所以对称点E′(,),

.

);

∴PE+PF=PE′+PF≥E′F=故选:D.

12.已知正方体A1B1C1D1﹣ABCD的棱AA1的中点为E,AC与BD交于点O,平面α过点E且与直线OC1垂直,若AB=1,则平面α截该正方体所得截面图形的面积为(

)

A.

B.

C.

D.

【解答】解:如图所示,正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,E为棱AA1的中点,AB=1,

则=1+=,

OE2=+=,

=2+=,

∴+OE2=,

∴OE⊥OC1;

又BD⊥平面ACC1A1,

∴BD⊥OC1,且OE∩BD=O,

∴OC1⊥平面BDE,

第19页(共33页)

且S△BDE=BD•OE=×=,

.

即α截该正方体所得截面图形的面积为故选:A.

13.如图,正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,E、F分别是AB、BC的中点,过点D1、E、F的截面将正方体分割成两个部分,记这两个部分的体积分别为V1、V2(V1<V2),则V1:V2=(

)

A.

B.

C.

D.

【解答】解:如图所示,设正方体的棱长为2a,则过点D1、E、F的截面下方体积为﹣=,

=,

∴另一部分体积为8a3﹣∴V1:V2=故选:C.

,

第20页(共33页)

14.在四棱锥P﹣ABCD中,底面ABCD是正方形,PA⊥底面ABCD,PA=AB=4,E,F,H分别是棱PB,BC,PD的中点,则过E,F,H的平面截四棱锥P﹣ABCD所得截面面积为(

)

A.

B.

C.

D.

【解答】解:取CD的中点G,PA的四等分点I,顺次连接E,F,G,H,I,

则平面EFGHI即为过E,F,H的平面截四棱锥P﹣ABCD所得截面,

如图所示:

∵四棱锥P﹣ABCD中,底面ABCD是正方形,PA⊥底面ABCD,PA=AB=4,

∴EF=HG=PC=2EH=FG=BD=2且EF∥HG∥PC,

且EH∥FG∥BD,

,

,

故四边形EFGH为矩形,面积是4△EIH中,EI=HI=故△EIH的面积为,故EH上的高IJ=,

,

即平面EFGHI的面积为5故选:C.

第21页(共33页)

15.已知正方体ABCD﹣A1B1C1D1的棱长为1,在对角线A1D上取点M,在CD1上取点N,使得线段MN平行于对角面A1ACC1,则线段MN长的最小值为(

)

A.

B.1

C.

D.

【解答】解:作MM1⊥AD于点M1,作NN1⊥CD于点N1,

∵线段MN平行于对角面ACC1A1,∴M1N1∥AC.

设DM1=DN1=x,则MM1=x,NN1=1﹣x,

在直角梯形MNN1M1,

,

∴当时,MN的最小值为.

故选:D.

16.在棱长为1的正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,M,N分别是BB1,A1B1的中点.点P在该正方体的表面上运动,则总能使MP与BN垂直的点P所构成的轨迹的周长等于(

)

第22页(共33页)

A.4

B.

C.

D.

【解答】解:如图,取CC1的中点G,连接DGMA,设BN交AM与点E,则MG∥BC,

∵BC⊥平面ABA1B1,NB⊂平面ABA1B1,

∴NB⊥MG,

∵正方体的棱长为1,M,N分别是A1B1,BB1的中点,

△BEM中,∠MBE=30°,∠BME=60°

∴∠MEB=90°,即BN⊥AM,MG∩AM=M,

∴NB⊥平面ADGM,

∴使NB与MP垂直的点P所构成的轨迹为矩形ADGM,

∵正方体的棱长为1

∴故由勾股定理可得,使B1C与MP垂直的点P所构成的轨迹的周长等于2+故选:D.

.

二.填空题(共4小题)

17.如图,已知正三棱柱ABC﹣A1B1C1的底面边长为1,高为8,一质点自A点出发,沿着三棱柱的侧面绕行两周到达A1点的最短路线的长为

10

.

第23页(共33页)

【解答】解:将正三棱柱ABC﹣A1B1C1沿侧棱CC1展开,在拼接一次,

其侧面展开图如图所示,由图中路线可得结论.

故答案为:10

18.如图,正方体ABCD﹣A1B1C1D1的棱长为1,P为BC的中点,Q为线段CC1上的动点,过点A,P,Q的平面截该正方体所得的截面记为S.则下列命题正确的是

②④

(写出所有正确命题的编号).

①当0<CQ<时,S为平行四边形;

②当CQ=时,S为等腰梯形;

③当CQ=时,S与C1D1的交点R满足C1R=

④当CQ=1时,S的面积为.

第24页(共33页)

【解答】解:对于①,当0<CQ<时,如图所示,PQ∥AM,PQ≠AM,因此截面S为梯形,不是平行四边形,故①不正确;

对于②,当CQ=时,如图所示,由①可知:截面APQD1是梯形,利用平行线的性质可得:AP=QD1,因此可得:S为等腰梯形,故②正确;

对于③,当CQ=时,如图所示,AP∩DC=O,∵点P是BC的中点,可得CO=CD=AB,∴不正确;

对于④,当CQ=1时,如图所示,截面S即APC1E是菱形,对角线长度分别为,S的面积=故答案为:②④.

,

=,故④正确.

,∴S与C1D1的交点R满足C1R=,故③

19.如图正方体ABCD﹣A1B1C1D1,棱长为1,P为BC中点,Q为线段CC1上第25页(共33页)

的动点,过A、P、Q的平面截该正方体所得的截面记为S,则下列命题正确的是

①②③

.(写出所有正确命题的编号)

①当0<CQ<时,S为四边形

②当CQ=时,S为等腰梯形

③当CQ=时,S与C1D1交点R满足C1R1=

④当<CQ<1时,S为六边形

⑤当CQ=1时,S的面积为.

【解答】解:设截面与DD1相交于T,则AT∥PQ,且AT=2PQ⇒DT=2CQ.

对于①,当0<CQ<时,则0<DT<1,所以截面S为四边形,且S为梯形,所以为真.

对于②,当CQ=时,DT=1,T与D重合,截面S为四边形APQO1,所以AP=D1Q,截面为等腰梯形,所以为真.

对于③,当CQ=,QC1=,DT=2,D1T=,利用三角形相似解得,C1R1=,所以为真.

对于④,当<CQ<1时,<DT<2,截面S与线段A1D1,D1C1相交,所以四边形S为五边形,所以为假.

对于⑤,当CQ=1时,Q与C1重合,截面S与线段A1D1相交于中点G,即即为菱形APC1G,对角线长度为综上,选①②③.

20.在三棱锥P﹣ABC中,PB=6,AC=3,G为△PAC的重心,过点G作三棱锥的一个截面,使截面平行于直线PB和AC,则截面的周长为

8

.

第26页(共33页)

和,S的面积为,所以为假,

【解答】解:如图所示,过点G作EF∥AC,分别交PA,PC于点E,F

过点F作FM∥PB交BC于点M,过点E作EN∥PB交AB于点N.

由作图可知:EN∥FM,∴四点EFMN共面

可得MN∥AC∥EF,EN∥PB∥FM.

∴=,

可得EF=MN=2.

同理可得:EN=FM=2.

∴截面的周长为8.

故答案为:8.

三.解答题(共5小题)

21.如图,在三棱锥V﹣ABC中,VA=VB=VC=4,∠AVB=∠AVC=∠BVC=30°,过点A作截面△AEF,求△AEF周长的最小值.

【解答】解:如图,沿着侧棱VA把正三棱锥V﹣ABC展开在一个平面内,如图(2),

第27页(共33页)

则AA′即为△AEF的周长的最小值,

且∠AVA′=3×30°=90°,

△VAA′中,由勾股定理得:

AA′===4.

22.如图,已知三棱柱ABC﹣A1B1C1,E、F分别为CC1、BB1上的点,且EC=B1F,过点B做截面BMN,使得截面交线段AC于点M,交线段CC1于点N.

(1)若EC=3BF,确定M、N的位置,使面BMN∥面AEF,并说明理由;

(2)K、R分别为AA1、C1B1中点,求证:KR∥面AEF.

【解答】解:(1)当时,面BMN∥面AEF

证明:AC2=AB2+BC2=32,PA2+AC2=PC2,

∴PA⊥AC,

∵PA⊥AB,AB∩AC=A,

∴PA⊥面ABC,

∵EN=,BF=,∴ENBF,

∴四边形BFEN是平行四边形,∴BN∥EF,

∵=,∴MN∥AE,

∵MN、BN⊂面BMN,且MN∩BN=N,

第28页(共33页)

AE、EF⊂面AEF,且AE∩EF=E,

∴当时,面BMN∥面AEF.

证明:(2)连接BC1交FE于点Q,连接QR

∵△BQF≌△C1QE,

∴BQ=C1Q,∴QR∥BB1,且QR=BB1,

∴QR∥AK,

连接AQ,则AQ∥KR,

∵AQ⊂平面AEF,KR⊄平面AEF,

∴KR∥面AEF.

23.如图,在多面体ABCDEF中,四边形ABCD为矩形,△ADE,△BCF均为等边三角形,EF∥AB,EF=AD=AB.

(1)过BD作截面与线段FC交于点N,使得AF∥平面BDN,试确定点N的位置,并予以证明;

(2)在(1)的条件下,求直线BN与平面ABF所成角的正弦值.

【解答】解:(1)当N为CF的中点时,AF∥平面BDN.

证明:连结AC交BD于M,连结MN.

∵四边形ABCD是矩形,∴M是AC的中点,

∵N是CF的中点,

∴MN∥AF,又AF⊄平面BDN,MN⊂平面BDN,

∴AF∥平面BDN.

第29页(共33页)

(2)过F作FO⊥平面ABCD,垂足为O,过O作x轴⊥AB,作y轴⊥BC于P,则P为BC的中点.

以O为原点,建立如图所示的空间直角坐标系,

设AD=1,则BF=1,FP=∴OF=.

),N(﹣,∵EF==1,∴OP=(AB﹣EF)=,∴A(,﹣,0),B(,,0),C(﹣,,0),F(0,0,,,∴).

=(﹣,,),=(﹣,﹣,,

=(0,2,0),).

设平面ABF的法向量为=(x,y,z),则∴∴=﹣1,||=>=,令z=,||=得=(2,0,.

.

),

∴cos<,=﹣∴直线BN与平面ABF所成角的正弦值为|cos<,>|=.

24.如图,四棱锥S﹣ABCD的底面是正方形,CD=SB=棱SD上的点,SD⊥面APC.

(1)求二面角S﹣AC﹣D的余弦值;

,SD=4,P为侧(2)侧棱SC上是否存在一点E,使得BE∥平面APC,若存在,求出SE:EC的值;若不存在,试说明理由.

第30页(共33页)

【解答】解::(1)连BD,设AC交BD于O,

SD⊥面APC,可得SD⊥AP,SD⊥PC,

可得△PAD≌△PCD,可得∠SDA=∠SDC,

可得SA=SC,SO⊥AC,

在正方形ABCD中,AC⊥BD,

可得∠SOD为二面角S﹣AC﹣D的平面角,

在△SBD中,SB=2可得cos∠SBD=SO=可得cos∠SOB=,BD=4,SD=4,

==2=,

,

,

;

即有二面角S﹣AC﹣D的余弦值为﹣(2)若SD⊥平面PAC,

则SD⊥OP,

正方形ABCD的边长为2SD=4,OD=BD=2,

则PD=ODcos∠SDB=2•,

=,

故可在SP上取一点N,使PN=PD,

过N作PC的平行线与SC的交点即为E,连BN.

在△BDN中知BN∥PO,

又由于NE∥PC,故平面BEN∥面PAC,

得BE∥面PAC,

由于SN:NP=2:3,

故SE:EC=2:3.

第31页(共33页)

25.如图,ABCD是边长为3的正方形,DE⊥平面ABCD,AF⊥平面ABCD,DE=3AF=3.

(1)证明:平面ABF∥平面DCE;

(2)在DE上是否存在一点G,使平面FBG将几何体ABCDEF分成上下两部分的体积比为3:5?若存在,求出点G的位置;若不存在,请说明理由.

【解答】(1)证明:∵DE⊥平面ABCD,AF⊥平面ABCD,

∴DE∥AF,∴AF∥平面DCE,

∵ABCD是正方形,AB∥CD,∴AB∥平面DCE,

∵AB∩AF=A,AB⊂平面ABF,AF⊂平面ABF,

∴平面ABF∥平面DCE;

(2)解:假设存在一点G,过G作MG∥BF交EC于M,连接BG,BM,

由VABCDEF=VB﹣ADEF+VB﹣CDE=设EG=t,则VGFBME=VB﹣EFG+VB﹣EGM=设M到ED的距离为h,则∴则存在点G,满足EG=,

即G为ED的中点时满足条件.

第32页(共33页)

,

,

,则,

,即h=,解得t=,

第33页(共33页)

第 1 页,共 1 页

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