1、小题专题练(四)立体几何一、选择题1设,是两个不同的平面,l是直线且l,则“”是“l”的()A充分而不必要条件B充要而不充分条件C充分必要条件D既不充分也不必要条件2在ABC中,AB2,BC1.5,ABC120(如图),若将ABC绕直线BC旋转一周,则形成的旋转体的体积是()A.B.C.D.3如图,正方形ABCD与矩形ACEF所在平面互相垂直,AB,AF1,点M在EF上且AM平面BDE,则M点的坐标为()A(1,1,1)B.C.D.4(2019贵阳模拟)设m,n是两条不同的直线,是三个不同的平面,给出下面四个命题:若,则;若,m,n,则mn;若m,n,则mn;若,m,n,则mn.其中正确命题的
2、序号是()ABCD5已知长方体ABCDA1B1C1D1中,AA1AB,AD1,则异面直线B1C和C1D所成角的余弦值为()A.B.C.D.6三棱锥ABCD中,AB,BC,CD两两垂直,被称为“三节棍”由该棱锥所有相邻的两个面组成的二面角中,直二面角共有()A2个B3个C4个D5个7(2019郑州市第一次质量预测)已知直三棱柱ABCA1B1C1的底面为等腰直角三角形,ABAC,点M,N分别是边AB1,A1C上的动点,若直线MN平面BCC1B1,点Q为线段MN的中点,则点Q的轨迹为()A双曲线的一支(一部分) B圆弧(一部分)C线段(去掉一个端点) D抛物线的一部分8九章算术商功:“今有堑堵,下广
3、二丈,袤一十八丈六尺,高二丈五尽”,所谓“堑堵”,就是两底面为直角三角形的棱柱,如图所示的几何体是一个“堑堵”,AA1平面ABC,ABBC4,AA15,M是A1C1的中点,过点B,C,M的平面把该“堑堵”分为两个几何体,其中一个为三棱台,则该三棱台的表面积为()A40 B50C25153 D30209如图,已知三棱锥PABC的外接球的球心O在AB上,且PO平面ABC,AB2AC,若三棱锥PABC的体积为,则球O的表面积为()A9B.C16D.10(2019郑州市第二次质量预测)在长方体ABCDA1B1C1D1中,ADDD11,AB,E,F,G分别是棱AB,BC,CC1的中点,P是底面ABCD内
4、一动点,若直线D1P与平面EFG没有公共点,则PBB1面积的最小值为()A.B1C.D.11(多选)已知m,n是不重合的直线,是不重合的平面,则下列命题错误的是()A若m,n,则mnB若m,m,则C若n,mn,则m且mD若m,m,则12(多选)如图,AC2R为圆O的直径,PCA45,PA垂直于圆O所在的平面,B为圆周上不与点A,C重合的点,ASPC于S,ANPB于N,则下列选项正确的是()A平面ANS平面PBCB平面ANS平面PABC平面PAB平面PBCD平面ABC平面PAC13(多选)如图,正三棱柱ABCA1B1C1各棱的长度均相等,D为AA1的中点,M,N分别是线段BB1和线段CC1上的动
5、点(含端点),且满足BMC1N,当M,N运动时,下列结论中正确的是()A在DMN内总存在与平面ABC平行的线段B平面DMN平面BCC1B1C三棱锥A1DMN的体积为定值DDMN可能为直角三角形二、填空题14(2019湖南省湘东六校联考)一个正四面体的侧面展开图如图所示,点G为BF的中点,则在该正四面体中,直线EG与直线BC所成角的余弦值为_15已知半径为1的球O中内接一个圆柱,当圆柱的侧面积最大时,球的体积与圆柱的体积的比值为_16一个密闭且透明的正方体容器中装有部分液体,已知该正方体的棱长为2,如果任意转动该正方体容器,液面的形状都不可能是三角形,那么液体体积的取值范围为_17(2019贵州
6、遵义第一次联考改编)已知三棱锥SABC中,SA平面ABC,且SA6,AB4,BC2,ABC30,则该三棱锥的体积为_,其外接球的表面积为_ 小题专题练(四)立体几何1解析:选A.由两平面平行的性质定理可知充分性满足,但必要性不满足2.解析:选D.依题意可知,旋转体是一个大圆锥去掉一个小圆锥,所以OA,OB1,所以旋转体的体积为()2(OCOB).3解析:选C.因为点M在EF上,设MEx,所以M,因为A(,0),D(,0,0),E(0,0,1),B(0,0),所以(,0,1),(0,1),.设平面BDE的法向量n(a,b,c),由得abc.故可取平面BDE的一个法向量n(1,1,)因为n0,所以
7、x1,所以M.4解析:选D.对于,同垂直于一个平面的两个平面可能相交,命题错误;对于,在两个互相垂直的平面内的两条直线可能互相平行,可能相交,也可能异面,命题错误;对于,直线m与n可能异面,命题错误;对于,由面面平行的性质定理知命题正确故正确命题的序号是,选D.5解析:选A.如图,连接A1D,A1C1,由题易知B1CA1D,所以C1DA1是异面直线B1C与C1D所成的角,又AA1AB,AD1,所以A1D2,DC1,A1C12,由余弦定理,得cosC1DA1,故选A.6解析:选B.由AB平面BCD,且AB平面ABD,AB平面ABC,得平面ABD平面BCD,平面ABC平面BCD.又CD平面ABC,
8、CD平面ACD,故平面ACD平面ABC,所以ABDC,ABCD,DACB都是直二面角. 故选B.7.解析:选C.如图,分别取AA1,B1C的中点E,F,任意作一个与平面BCC1B1平行的平面与AB1,A1C分别交于M,N,则MN平面BCC1B1.由题意知ABC为等腰直角三角形,ABAC,则侧面AA1B1B与侧面AA1C1C是两个全等的矩形,且这两个侧面关于过棱AA1与平面BCC1B1垂直的平面是对称的,因此EF必过MN的中点Q,故点Q的轨迹为线段EF,但需去掉端点F,故选C.8解析:选C.如图所示,记A1B1的中点为N,连接MN,则MNBC,所以过点B,C,M的平面为平面BNMC,三棱台为A1
9、MNACB,所以其表面积S4422(42)5(42)5(42)25153.9解析:选A.由于三棱锥PABC的外接球的球心O在AB上,故AB为其外接球的一条直径,因此ACB90.设球O的半径为r,在RtABC中,AB2AC2r,ACr,BCr,所以SABCrrr2.由于P为球O上一点,故POr,又PO平面ABC,所以VPABCPOSABCrr2r3,解得r,所以球O的表面积为4r249,故选A.10解析:选C.记PBB1的面积为S.因为P在底面ABCD上,所以PBBB1,即PBB1为直角三角形,又BB1DD11,所以SBB1PBPB,当线段PB的长最小时,S取得最小值因为D1P与平面EFG无公共
10、点,所以D1P平面EFG.如图,连接AD1,D1C,AC,易证GFAD1,EFAC,又GFEFF,AD1ACA,所以平面AD1C平面EFG,所以D1P平面AD1C,所以点P一定在线段AC上运动如图,当PBAC时,线段PB的长最小,此时PB,故(SPBB1)min,选C.11解析:选ABC.若m,n,则m与n可能平行或异面,故A错误;若m,m,则与可能相交或平行,故B错误;若n,mn,则m可能在平面或内,故C错误;若m,m,根据垂直于同一直线的两个平面平行,故,故D正确12解析:选ACD.因为PA平面ABC,PA平面PAC,所以平面ABC平面PAC,故D正确;因为B为圆周上不与A,C重合的点,A
11、C为直径,所以BCAB,因为PA平面ABC,BC平面ABC,所以BCPA,又ABPAA,所以BC平面PAB,又BC平面PBC,所以平面PAB平面PBC,故C正确;因为ABBC,BCPA,又PAABA,所以BC平面PAB,所以BCAN,又因为ANPB,PBBCB,所以AN平面PBC,又AN平面ANS,所以平面ANS平面PBC,故A正确故选ACD.13解析:选ABC.用平行于平面ABC的平面截平面DMN,则交线平行于平面ABC,故A正确;当M,N分别在BB1,CC1上运动时,若满足BMC1N,则线段MN必过正方形BCC1B1的中心O,由DO平面BCC1B1可得平面DMN平面BCC1B1,故B正确;
12、当M,N分别在BB1,CC1上运动时,A1DM的面积不变,点N到平面A1DM的距离不变,所以三棱锥NA1DM的体积不变,即三棱锥A1DMN的体积为定值,故C正确;若DMN为直角三角形,则必是以MDN为直角的直角三角形,易证DMDN,所以DMN为等腰直角三角形,所以DOOMON,即MN2DO.设正三棱柱的棱长为2,则DO,MN2.因为MN的最大值为BC1,BC12,所以MN不可能为2,所以DMN不可能为直角三角形,故D错误故选ABC.14.解析:该正四面体如图所示,取AD的中点H,连接GH,EH,则GHAB,所以HGE为直线EG与直线BC所成的角设该正四面体的棱长为2,则HEEG,GH1.在HE
13、G中,由余弦定理,得cosHGE.答案:15.解析:如图所示,设圆柱的底面半径为r,则圆柱的侧面积为S2r24r42(当且仅当r21r2,即r时取等号)所以当r时,.答案:16解析:当液面的形状为三角形时,最大三角形即与正方体的一个顶点相邻的三个顶点构成的三角形,这四个顶点构成的三棱锥的体积为222,所以当液体体积小于或等于时不满足题意由对称性,当液体体积大于或等于23时亦不满足题意综上所述,液体体积的取值范围是.答案:17解析:三棱锥的体积V24sin 3064.取SB的中点O,连接OA,OC.因为SA平面ABC,AB平面ABC,所以SAAB,可得RtASB中,中线OASB.由AB4,BC2,ABC30,可知ACBC.又因为SABC,SA,AC是平面SAC内的相交直线,所以BC平面SAC,所以BCSC,所以RtBSC中,中线OCSB,所以O是三棱锥SABC的外接球的球心在RtSBA中,AB4,SA6,所以SB2,则外接球半径RSB.因此其外接球的表面积S4R241352.答案:452