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高考数学压轴专题2020-2021备战高考《空间向量与立体几何》难题汇编含答案

来源:用户分享 时间:2025/7/2 3:59:44 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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因为SN?SO,OE?OM, 所以tan??tan??tan?, 而?,?,?均为锐角, 所以?????, 故选:C. 【点睛】

本题考查了异面直线夹角、直线与平面夹角、平面与平面夹角的求法,属于中档题.

9.在四面体ABCD中,AB,BC,BD两两垂直,AB?BC?BD?4,E、F分别为棱BC、AD的中点,则直线EF与平面ACD所成角的余弦值( ) A.

1 3B.3 3C.22 3D.6 3【答案】C 【解析】 【分析】

因为AB,BC,BD两两垂直,以BA为X轴,以BD为Y轴,以BC为Z轴建立空间直

uuurruuurrruuurEF?nrr,即可角坐标系,求出向量EF与平面ACD的法向量n,再根据cos?EF,n??uuu|EF||n|得出答案. 【详解】

因为在四面体ABCD中,AB,BC,BD两两垂直,

以BA为X轴,以BD为Y轴,以BC为Z轴建立空间直角坐标系, 又因为AB?BC?BD?4;

A?4,0,0?,B(0,0,0),D(0,4,0),C(0,0,4) ,又因为E、F分别为棱BC、AD的中点

所以E(0,0,2),F(2,2,0)

uuuruuuruuur故EF??2,2,?2? ,AD?(?4,4,0) ,AC?(?4,0,4).

uuuvv?n?AD?0rv 设平面ACD的法向量为n?(x,y,z),则?vuuu?n?AC?0令x?1, 则y?z?1;

r 所以n?(1,1,1)

uuurruuurrEF?n21rr?cos?EF,n??uuu? |EF||n|3?233uuurr设直线EF与平面ACD所成角为? ,则sin?? cos?EF,n?

所以cos??1?sin2??故选:C 【点睛】

本题主要考查线面角,通过向量法即可求出,属于中档题目.

22 3

10.如图,平面四边形ABCD中,AB?AD?CD?1,BD?2,BD?CD,将其

沿对角线BD折成四面体A??BCD,使平面A?BD?平面BCD,若四面体A??BCD的顶点在同一个球面上,则该球的表面积为( )

A.3? 【答案】A 【解析】 【分析】

B.3? 2C.4?

D.3? 4设BC的中点是E,连接DE,由四面体A′-BCD的特征可知,DE即为球体的半径. 【详解】

设BC的中点是E,连接DE,A′E,

因为AB=AD=1,BD=2 由勾股定理得:BA⊥AD

又因为BD⊥CD,即三角形BCD为直角三角形 所以DE为球体的半径

DE?3 2S?4?(故选A 【点睛】

32)?3? 2求解球体的表面积、体积的问题,其实质是求球体的半径,解题的关键是构造关于球体半径R的方程式,构造常用的方法是构造直角三角形,再利用勾股定理建立关于半径R的方程.

11.已知正三棱柱ABC?A1B1C1的所有棱长都相等,D是A1B1的中点,则AD与平面

BCC1B1所成角的正弦值为( )

A.5 5B.25 5C.

10 10D.

15 10【答案】D 【解析】 【分析】

先找出直线AD与平面BCC1B1所成角,然后在VB1EF中,求出sin?EB1F,即可得到本题答案. 【详解】

如图,取AB中点E,作EF?BC于F,

连接B1E,B1F,则?EB1F即为AD与平面BCC1B1所成角. 不妨设棱长为4,则BF?1,BE?2,

?EF?3,B1E?25 ?sin?EB1F?故选:D

315. ?2510【点睛】

本题主要考查直线与平面所成角的求法,找出线面所成角是解决此类题目的关键.

12.如图长方体中,过同一个顶点的三条棱的长分别为2、4、6,A点为长方体的一个顶点,B点为其所在棱的中点,则沿着长方体的表面从A点到B点的最短距离为( )

A.29 【答案】C 【解析】 【分析】

B.35 C.41 D.213 由长方体的侧面展开图可得有3种情况如下:①当B点所在的棱长为2;②当B点所在的棱长为4;③当B点所在的棱长为6,分别再求出展开图AB的距离即可得最短距离. 【详解】

由长方体的侧面展开图可得:

(1)当B点所在的棱长为2,则沿着长方体的表面从A到B的距离可能为

?4?6?2?12?101;?4?1?2?62?61;42??6?1??65.

2(2)当B点所在的棱长为4,则沿着长方体的表面从A到B的距离可能为

?2?2??2?3?2?62?213;?2?6??2?4?22?22?217;22??6?2??217.

2(3)当B点所在的棱长为6,则沿着长方体的表面从A到B的距离可能为

2?42?41;?32?35;22??3?4??53.

2综上所述,沿着长方体的表面从A点到B点的最短距离为41. 故选:C. 【点睛】

本题考查长方体的展开图,考查空间想象与推理能力,属于中等题.

13.已知四面体P?ABC的外接球的球心O 在AB 上,且PO?平面ABC,

2AC?3AB,若四面体P?ABC的体积为

A.8? 【答案】B 【解析】 【分析】

B.12?

3,求球的表面积( ) 2D.123?

C.83?

依据题意作出图形,设四面体P?ABC的外接球的半径为R,由题可得:AB为球的直

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