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立体几何复习测试题及答案

高一数学立体几何复习题

必修2立体几何知识点

第一章:

空间几何体的结构

⑴常见的多面体有:

棱柱、棱锥、棱台;常见的旋转体有:

圆柱、圆锥、圆台、球。

⑵棱柱:

有两个面互相平行,其余各面都是四边形,并且每相邻两个四边形的公共边都互相平行,由这些面所围成的多面体叫做棱柱。

⑶棱台:

用一个平行于棱锥底面的平面去截棱锥,底面与截面之间的部分,这样的多面体叫做棱台。

2、空间几何体的三视图和直观图

把光由一点向外散射形成的投影叫中心投影,中心投影的投影线交于一点;把在一束平行光线照射下的投影叫平行投影,平行投影的投影线是平行的。

3、空间几何体的表面积与体积

1圆柱侧面积;

;圆锥侧面积:

2圆台侧面积:

(3)体积公式:

(4)球的表面积和体积:

.

第二章:

点、直线、平面之间的位置关系

1、公理1:

如果一条直线上两点在一个平面内,那么这条直线在此平面内。

2、公理2:

过不在一条直线上的三点,有且只有一个平面。

3、公理3:

如果两个不重合的平面有一个公共点,那么它们有且只有一条过该点的公共直线。

4、公理4:

平行于同一条直线的两条直线平行.

5、定理:

空间中如果两个角的两边分别对应平行,那么这两个角相等或互补。

6、线线位置关系:

平行、相交、异面。

7、线面位置关系:

直线在平面内、直线和平面平行、直线和平面相交。

8、面面位置关系:

平行、相交。

9、线面平行:

⑴判定:

平面外一条直线与此平面内的一条直线平行,则该直线与此平面平行。

⑵性质:

一条直线与一个平面平行,则过这条直线的任一平面与此平面的交线与该直线平行。

10、面面平行:

⑴判定:

一个平面内的两条相交直线与另一个平面平行,则这两个平面平行。

⑵性质:

如果两个平行平面同时和第三个平面相交,那么它们的交线平行。

11、线面垂直:

⑴定义:

如果一条直线垂直于一个平面内的任意一条直线,那么就说这条直线和这个平面垂直。

⑵判定:

一条直线与一个平面内的两条相交直线都垂直,则该直线与此平面垂直。

⑶性质:

垂直于同一个平面的两条直线平行。

12、面面垂直:

⑴定义:

两个平面相交,如果它们所成的二面角是直二面角,就说这两个平面互相垂直。

3定:

一个平面经过另一个平面的一条垂线,则这两个平面垂直。

质:

两个平面互相垂直,则一个平面内垂直于交线的直线垂直于另一个平面。

第一部分:

空间几何体的结构特征及其三视图和直观图

一、选择题

1.一个几何体的三视图形状都相同,大小均相等,那么这个几何体不可以是(  )

A.球     B.三棱锥C.正方体D.圆柱

2.有一个几何体的三视图如图所示,这个几何体应是一个(  )

A.棱台B.棱锥C.棱柱D.都不对

3.一梯形的直观图是一个如右图所示的等腰梯形,且该梯形的面积为

,则原梯形的面积为(  )

A.2B.

C.2

D.4

4.一个锥体的正视图和侧视图如图所示,下面选项中不可能是该锥体的俯视图的是(  )

5.一个几何体的三视图如图所示,其正视图的面积等于8,俯视图是一个面积为4

的正三角形,则其侧视图的面积为(  )

A.4

     B.8

C.8

D.4

二、填空题

6.以下四个命题:

①正棱锥的所有侧棱相等;②直棱柱的侧面都是全等的矩形;③圆柱的母线垂直于底面;④用经过旋转轴的平面截圆锥,所得的截面一定是全等的等腰三角形.其中,真命题的序号为________.

7.一个几何体是由若干个相同的小正方体组成的,其正视图和侧视图如图所示,则这个几何体最多可由________个这样的小正方体组成.

8.正四棱锥的底面边长为2,侧棱长均为

,其正视图和侧视图是全等的等腰三角形,则正视图的周长为________.

三、解答题

9.用一个平行于圆锥底面的平面截这个圆锥,截得圆台上、下底面的面积之比为1∶16,截去的圆锥的母线长是3cm,求圆台的母线长.

 

10.已知:

图①是截去一个角的长方体,试按图示的方向画出其三视图;图②是某几何体的三视图,试说明该几何体的构成.

 

第二部分:

空间点、直线、平面之间的位置关系

一、选择题

1.已知三个命题:

①若点P不在平面α内,A、B、C三点都在平面α内,则P、A、B、C四点不在同一平面内;②两两相交的三条直线在同一平面内;③两组对边分别相等的四边形是平行四边形.其中正确命题的个数是(  )

A.0    B.1C.2D.3

2.如图,α∩β=l,A、B∈α,C∈β,且C∉l,直线AB∩l=M,过A、B、C三点的平面记作γ,则γ与β的交线必通过(  )

A.点AB.点BC.点C但不过点MD.点C和点M

3.如图,在四面体ABCD中,若截面PQMN是正方形,则在下列命题中,错误的为(  )

A.AC⊥BDB.AC∥截面PQMN

C.AC=BDD.异面直线PM与BD所成的角为45°

4.在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E、F分别为棱AA1、CC1的中点,则在空间中与三条直线A1D1、EF、CD都相交的直线(  )

A.不存在B.有且只有两条C.有且只有三条D.有无数条

5.如图,M是正方体ABCD-A1B1C1D1的棱DD1的中点,给出下列四个命题:

①过M点有且只有一条直线与直线AB,B1C1都相交;

②过M点有且只有一条直线与直线AB,B1C1都垂直;

③过M点有且只有一个平面与直线AB,B1C1都相交;

④过M点有且只有一个平面与直线AB,B1C1都平行.

其中真命题是(  )

A.②③④B.①③④C.①②④D.①②③

6.正四棱锥S-ABCD的侧棱长为

,底面边长为

,E为SA的中点,则异面直线BE和SC所成的角为(  )

A.30°B.45°C.60°D.90°

二、填空题

7.如图,G、H、M、N分别是三棱柱的顶点或所在棱的中点,则表示直线GH与MN是异面直线的图形有________.

8.下列命题中正确的是________.

①若△ABC在平面α外,它的三条边所在的直线分别交平面α于P、Q、R,则P、Q、R三点共线;

②若三条直线a、b、c互相平行且分别交直线l于A、B、C三点,则这四条直线共面;

③空间中不共面的五个点一定能确定10个平面;

④若a不平行于平面α,且a⊄α,则α内的所有直线与a异面.

9.直三棱柱ABC-A1B1C1中,若∠BAC=90°,AB=AC=AA1,则异面直线BA1与AC1所成的角等于________.

三、解答题

10.如图所示,已知E、F分别是正方体ABCD-A1B1C1D1的棱AA1和棱CC1的中点.试判断四边形EBFD1的形状.

 

11.如图,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=3,BC=AA1=4,点O是AC的中点.

(1)求证:

AD1∥平面DOC1;

(2)求异面直线AD1和DC1所成角的余弦值.

第三部分:

直线、平面平行的判定及性质

一、选择题

1.一条直线l上有相异三个点A、B、C到平面α的距离相等,那么直线l与平面α的位置关系是(  )

A.l∥α    B.l⊥αC.l与α相交但不垂直D.l∥α或l⊂α

2.如图边长为a的等边三角形ABC的中线AF与中位线DE交于点G,已知△A′DE是△ADE绕DE旋转过程中的一个图形,则下列命题中正确的是(  )

①动点A′在平面ABC上的射影在线段AF上;

②BC∥平面A′DE;③三棱锥A′FED的体积有最大值.

A.①B.①②C.①②③D.②③

3.设α、β、γ为三个不同的平面,m、n是两条不同的直线,在命题“α∩β=m,n⊂γ,且________,则m∥n”中的横线处填入下列三组条件中的一组,使该命题为真命题.

①α∥γ,n⊂β;②m∥γ,n∥β;③n∥β,m⊂γ.可以填入的条件有(  )

A.①或②B.②或③C.①或③D.①或②或③

4.设x、y、z是空间不同的直线或平面,对下列四种情形:

①x、y、z均为直线;②x、y是直线,z是平面;③z是直线,x、y是平面;④x、y、z均为平面,其中使“x⊥z且y⊥z⇒x∥y”为真命题的是(  )

A.③④B.①③C.②③D.①②

5.已知m,n是两条不同的直线,α,β是两个不同的平面,有下列命题:

①若m⊂α,n∥α,则m∥n;②若m∥α,m∥β,则α∥β;

③若m⊥α,m⊥n,则n∥α;其中真命题的个数是(  )

A.1B.2C.3D.0

6.若α、β是两个相交平面,点A不在α内,也不在β内,则过点A且与α和β都平行的直线(  )

A.只有1条B.只有2条C.只有4条D.有无数条

二、填空题

7.已知l,m是两条不同的直线,α,β是两个不同的平面,下列命题:

①若l⊂α,m⊂α,l∥β,m∥β,则α∥β;②若l⊂α,l∥β,α∩β=m,则l∥m;

③若α∥β,l∥α,则l∥β;④若l⊥α,m∥l,α∥β,则m⊥β.

其中真命题是________(写出所有真命题的序号).

8.如图所示,ABCD—A1B1C1D1是棱长为a的正方体,M、N分别是下底面的棱A1B1,B1C1的中点,P是上底面的棱AD上的一点,AP=

,过P、M、N的平面交上底面于PQ,Q在CD上,则PQ=____________.

9.已知a、b、l表示三条不同的直线,α、β、γ表示三个不同的平面,有下列四个命题:

①若α∩β=a,β∩γ=b,且a∥b,则α∥γ;

②若a、b相交,且都在α、β外,a∥α,a∥β,b∥α,b∥β,则α∥β;

③若α⊥β,α∩β=a,b⊂β,a⊥b,则b⊥α;

④若a⊂α,b⊂α,l⊥a,l⊥b,则l⊥α.其中正确命题的序号是________.

三、解答题

10.如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,侧面对角线AB1、BC1上分别有两点E、F,且B1E=C1F.

求证:

EF∥平面ABCD.

 

11.如图,在底面是菱形的四棱锥P-ABCD中,∠ABC=60°,PA=AC=a,PB=PD=

a,点E在PD上,且PE∶ED=2∶1,在棱PC上是否存在一点F,使BF∥平面AEC?

证明你的结论.

第四部分:

直线、平面垂直的判定及性质

一、选择题

1.给出以下命题,其中错误的是(  )

A.如果一条直线垂直于一个平面内的无数条直线,则这条直线垂直于这个平面

B.垂直于同一平面的两条直线互相平行C.垂直于同一直线的两个平面互相平行

D.两条平行直线中的一条垂直于一个平面,则另一条也垂直于这个平面

2.设l,m是两条不同的直线,α是一个平面,则下列命题正确的是(  )

A.若l⊥m,m⊂α,则l⊥αB.若l⊥α,l∥m,则m⊥α

C.若l∥α,m⊂α,则l∥mD.若l∥α,m∥α,则l∥m

3.若m、n是两条不同的直线,α、β、γ是三个不同的平面,则下列命题中的真命题是(  )

A.若m⊂β,α⊥β,则m⊥αB.若α∩γ=m,β∩γ=n,m∥n,则α∥β

C.若m⊥β,m∥α,则α⊥βD.若α⊥γ,α⊥β,则β⊥γ

4.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(  )

A.0个     B.1个C.2个D.3个

5.已知两条直线m,n,两个平面α,β,给出下面四个命题:

①m∥n,m⊥α⇒n⊥α;②α∥β,m⊂α,n⊂β⇒m∥n;

③m∥n,m∥α⇒n∥α;④α∥β,m∥n,m⊥α⇒n⊥β.

其中正确命题的序号是(  )

A.①③B.②④C.①④D.②③

6.如图,四边形ABCD中,AB=AD=CD=1,BD=

,BD⊥CD.将四边形ABCD沿对角线BD折成四面体A′-BCD,使平面A′BD⊥平面BCD,则下列结论正确的是

(  )

A.A′C⊥BDB.∠BA′C=90°

C.CA′与平面A′BD所成的角为30°D.四面体A′-BCD的体积为

二、填空题

7.正四棱锥S-ABCD的底面边长为2,高为2,E是边BC的中点,动点P在表面上运动,并且总保持PE⊥AC,则动点P的轨迹的周长为________.

8.如图所示,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,且底面各边都相等,M是PC上的一动点,当点M满足__________时,平面MBD⊥平面PCD.(只要填写个你认为是正确的条件即可)

三、解答题

9.三棱柱ABC-A1B1C1中,AA1⊥平面ABC,AC=BC=AA1=2,∠ACB=90°,E为BB1的中点,∠A1DE=90°,求证:

CD⊥平面A1ABB1.

 

10.如图,三棱锥A-BCD中,∠BCD=90°,BC=CD=1,AB⊥平面BCD,∠ADB=60°,E,F分别是AC,AD上的动点,且

=λ(0<λ<1).

(1)求证:

不论λ为何值,总有平面BEF⊥平面ABC;

(2)当λ为何值时,平面BEF⊥平面ACD.

 

第一部分详解答案

一、选择题(

1.解析:

选D 圆柱的三视图,分别是矩形,圆,不可能三个视图都一样,而球的三视图可以都是圆,三棱锥的三视图可以都是三角形,正方体的三视图可以都是正方形.

2.解析:

选A 从俯视图来看,上、下底面都是正方形,但大小不一样,可以判断是棱台.

3.解析:

选D 直观图为等腰梯形,若上底设为x,高设为y,

则S直观图=

y(x+2y+x)=

而原梯形为直角梯形,其面积S=

·2

y(x+2y+x)=2

×

=4.

4.解析:

选C 若俯视图是等边三角形且为图中的位置,则正视图是等腰三角形,且高线是实线,故选C.

5.解析:

选A 由三视图知该几何体是正三棱柱,设其底面边长为a,高为h,则其正视图为矩形,矩形的面积S1=ah=8,俯视图为边长为a的正三角形,三角形的面积S2=

a2=4

,则a=4,h=2,而侧视图为矩形,底边为

a,高为h,故侧视图的面积为S=

ah=4

.

二、填空题

6.解析:

①③④均正确,对②,直棱柱的侧面都是矩形而不一定全等,②错误.

答案:

①③④

7.解析:

依题意可知这个几何体最多可由9+2+2=13个这样的小正方体组成.

答案:

13

8.解析:

由题意知,正视图就是如图所示的截面PEF,其中E、F分别是AD、BC的中点,连接AO,易得AO=

,而PA=

,于是解得PO=1,所以PE=

,故其正视图的周长为2+2

.

答案:

2+2

三、解答题

9.解:

抓住轴截面,利用相似比,由底面积之比为1∶16,设半径分别为r、4r.

设圆台的母线长为l,截得圆台的上、下底面半径分别为r、4r.根据相似三角形的性质得

,解得l=9.所以,圆台的母线长为9cm.

10.解:

图①几何体的三视图为:

图②所示的几何体是上面为正六棱柱、下面为倒立的正六棱锥的组合体.

第二部分详解答案

一、选择题

1.解析:

当A、B、C三点都在平面α内,且三点共线时,P、A、B、C四点在同一个平面内,故①错误;三棱锥的三条侧棱所在的直线两两相交,但三条直线不在同一平面内,故②错误;两组对边分别相等的四边形也可能是空间四边形,故③错误.答案:

A

2.解析:

∵AB⊂γ,M∈AB,∴M∈γ.

又α∩β=l,M∈l,∴M∈β.根据公理3可知,M在γ与β的交线上.

同理可知,点C也在γ与β的交线上.答案:

D

3.解析:

依题意得MN∥PQ,MN∥平面ABC,又MN⊂平面ACD,且平面ACD∩平面ABC=AC,因此有MN∥AC,AC∥平面MNPQ.同理,BD∥PN.又截面MNPQ是正方形,因此有AC⊥BD,直线PM与BD所成的角是45°.答案:

C

4.解析:

在EF上任取一点M.直线CD与点M确定的平面与直线A1D1交于点N,则直线MN与三条直线都相交,由点M的任意性可知这样的直线有无数条.

 

答案:

D

5.解析:

由于两相交直线可确定一个平面,设l过M点,与AB、B1C1均相交,则l与AB可确定平面α,l与B1C1可确定平面β,又AB与B1C1为异面直线,

∴l为平面α与平面β的交线,如图所示.

GE即为l,故①正确.

由于DD1过点M,DD1⊥AB,DD1⊥B1C1,BB1为AB、B1C1的公垂线,DD1∥BB1,故②正确.显然④正确.

过M点有无数个平面与AB、B1C1都相交,故③错误.答案:

C

6.解析:

设AC中点为O,则OE∥SC,连接BO,则∠BEO(或补角)即为异面直线BE和SC所成的角,EO=

SC=

,BO=

BD=

,△SAB中,cosA=

∴BE=

.△BEO中,cos∠BEO=

,∴∠BEO=60°.答案:

C

二、填空题

7.解析:

①③中,GM∥HN,所以G、M、N、H四点共面,从而GH与MN共面;

②④中,根据异面直线的判定定理,易知GH与MN异面.答案:

②④

8.解析:

在①中,因为P、Q、R三点既在平面ABC上,又在平面α上,所以这三点必在平面ABC与平面α的交线上,即P、Q、R三点共线,所以①正确;

在②中,因为a∥b,所以a与b确定一个平面α,而l上有A、B两点在该平面上,所以l⊂α,即a、b、l三线共面于α;同理a、c、l三线也共面,不妨设为β,而α、β有两条公共的直线a、l,所以α与β重合,即这些直线共面,所以②正确;在③中,不妨设其中有四点共面,则它们最多只能确定7个平面,所以③错;在④中,由题设知,a和α相交,设a∩α=P,如图,在α内过点P的直线l与a共面,所以④错.答案:

①②

9.解析:

延长CA至点M,使AM=CA,则A1M∥C1A,∠MA1B或其补角为异面直线BA1与AC1所成的角,连接BM,易知△BMA1为等边三角形,因此,异面直线BA1与AC1所成的角为60°.答案:

60°

三、解答题

10.解:

如图,取BB1的中点M,连接A1M、MF.

∵M、F分别是BB1、CC1的中点,∴MF綊B1C1.

在正方体ABCD-A1B1C1D1中,有A1D1綊B1C1,

∴MF綊A1D1.∴四边形A1MFD1是平行四边形,∴A1M綊D1F.

又E、M分别是AA1、BB1的中点,∴A1E綊BM,

∴四边形A1EBM为平行四边形.∴EB綊A1M.∴EB綊D1F.

∴四边形EBFD1是平行四边形.

又Rt△EAB≌Rt△FCB,∴BE=BF,∴四边形EBFD1为菱形.

11.解:

(1)证明:

如图,连接D1C交DC1于点O1,连接OO1.

∵O、O1分别是AC和D1C的中点,∴OO1∥AD1.

又OO1⊂平面DOC1,AD1⊄平面DOC1,∴AD1∥平面DOC1.

(2)由OO1∥AD1知AD1和DC1所成的角等于OO1和DC1所成的角.

在△OO1D中,由题设可得OD=

,O1D=

,OO1=2

.

由余弦定理得

cos∠OO1D=

故异面直线AD1和DC1所成角的余弦值为

.

第三部分详解答案

一、选择题

1.解析:

l∥α时,直线l上任意点到α的距离都相等,l⊂α时,直线l上所有的点到α的距离都是0,l⊥α时,直线l上有两个点到α距离相等,l与α斜交时,也只能有两点到α距离相等.答案:

D

2.解析:

①中由已知可得面A′FG⊥面ABC,∴点A′在面ABC上的射影在线段AF上.②BC∥DE,∴BC∥平面A′DE.

③当面A′DE⊥面ABC时,三棱锥A′FED的体积达到最大.答案:

C

3.解析:

由面面平行的性质定理可知,①正确;当n∥β,m⊂γ时,n和m在同一平面内,且没有公共点,所以平行,③正确.答案:

C

4.解析:

根据空间中的直线、平面的位置关系的判断方法去筛选知②、③正确.

答案:

C

5.解析:

①错,两直线可平行或异面;②两平面可相交,只需直线m平行于两平面的交线即可,故命题错误;③错,直线n可在平面内;答案:

D

6.解析:

据题意如图,要使过点A的直线m与平面α平行,则据线面平行的性质定理得经过直线m的平面与平面α的交线n与直线m平行,同理可得经过直线m的平面与平面β的交线k与直线m平行,则推出n∥k,由线面平行可进一步推出直线n与直线k与两平面α与β的交线平行,即要满足条件的直线m只需过点A且与两平面交线平行即可,显然这样的直线有且只有一条.答案:

A

二、填空题

7.解析:

当l∥m时,平面α与平面β不一定平行,①错误;由直线与平面平行的性质定理,知②正确;若α∥β,l∥α,则l⊂β或l∥β,③错误;∵l⊥α,l∥m,∴m⊥α,又α∥β,∴m⊥β,④正确,故填②④.答案:

②④

8.解析:

∵平面ABCD∥平面A1B1C1D1,

∴MN∥PQ.∵M、N分别是A1B1、B1C1的中点,AP=

,∴CQ=

,从而DP=DQ=

,∴PQ=

a.答案:

a

9.解析:

①如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,可令平面A1B1CD为α,平面DCC1D1为β,平面A1B1C1D1为γ,又平面A1B1CD∩平面DCC1D1=CD,平面A1B1C1D1∩平面DCC1D1=C1D1,则CD与C1D1所在的直线分别表示a,b,因为CD∥C1D1,但平面A1B1CD与平面A1B1C1D1不平行,即α与γ不平行,故①错误.②因为a、b相交,假设其确定的平面为γ,根据a∥α,b∥α,可得γ∥α.同理可得γ∥β,因此α∥β,②正确.③由两平面垂直,在一个平面内垂直于交线的直线和另一个平面垂直,易知③正确.④当a∥b时,l垂直于平面α内两条不相交直线,不可得出l⊥α,④错误.答案:

②③

三、解答题

10.证明:

分别过E、F作EM∥BB1,FN∥CC1,分别交AB、BC于点M、N,连结MN.

因为BB1∥CC1,所以EM∥FN.

因为B1E=C1F,AB1=BC1,所以AE=BF.

由EM∥BB1得

,由FN∥CC1得

.

所以EM=FN,于是四边形EFNM是平行四边形.

所以EF∥MN.又因为MN⊂平面ABCD,所以EF∥平面ABCD.

11.证明:

存在.证明如下:

取棱PC的中点F,线段PE的中点M,连接BD.

设BD∩AC=O.连接BF,MF,BM,OE.

∵PE∶ED=2∶1,F为PC的中点,M是PE的中点,E是MD的中点,

∴MF∥EC,BM∥OE.

∵MF⊄平面AEC,CE⊂平面AEC,BM⊄平面AEC,OE⊂平面AEC,

∴MF∥平面AEC,BM∥平面AEC.

∵MF∩BM=M,∴平面BMF∥平面AEC.

又BF⊂平面BMF,∴BF∥平面AEC.

第四部分详解答案

一、选择题

1.解析:

一条直线可以垂直于一个平面内的无数条平行直线,但这条直线不垂直这个平面.答案:

A

2.解析:

根据定理:

两条平行线中的一条垂直于一个平面,另一条也垂直于这个平面可知B正确.答案:

B

3.解析:

对于A,由m⊂β,α⊥β显然不能得知m⊥α;对于B,由条件也不能确定α∥β;对于C,由m∥α得,在平面α上必存在直线l∥m.又m⊥β,因此l⊥β,且l⊂α,故α⊥β;对于D,垂直于同一平面的两个平面不一定垂直,因此D也不正确.答案:

C

4.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,故选C.

答案:

C

5.解析:

对于①,由于两条平行线中

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