（新課標(biāo)）2020版高考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題三 立體幾何 第2講 空間點(diǎn)、線、面的位置關(guān)系練習(xí) 理 新人教A版

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1、第2講　空間點(diǎn)、線、面的位置關(guān)系 一、選擇題 1．(2019·合肥市第一次質(zhì)量檢測(cè))平面α外有兩條直線a，b，它們?cè)谄矫姒羶?nèi)的投影分別是直線m，n，則下列命題正確的是(　　) A．若a⊥b，則m⊥n B．若m⊥n，則a⊥b C．若m∥n，則a∥b D．若m與n相交，則a與b相交或異面 解析：選D．對(duì)于選項(xiàng)A，當(dāng)直線a，b相交，且所在平面與平面α垂直時(shí)，直線m，n重合，故A不正確；對(duì)于選項(xiàng)B，不妨在正方體ABCD-A1B1C1D1中考慮，取面對(duì)角線AB1，AD1，其所在直線分別記為a，b，其在平面ABCD上的投影分別為AB，AD，記為m，n，此時(shí)m⊥n，但a與b不垂直，故B不正

2、確；對(duì)于選項(xiàng)C，不妨在正方體ABCD-A1B1C1D1中考慮，取面對(duì)角線AB1，CD1，其所在直線分別記為a，b，其在平面ABCD上的投影分別為AB，CD，記為m，n，此時(shí)m∥n，但a與b不平行，故C不正確；對(duì)于選項(xiàng)D，若m與n相交，則a與b不可能平行，只能是相交或異面，故D正確，選D． 2．(2019·江西七校第一次聯(lián)考)已知直線m，n，平面α，β，命題p：若α∥β，m∥α，則m∥β；命題q：若m∥α，m∥β，α∩β＝n，則m∥n.下列是真命題的是(　　) A．p∧q　　　　　　　　　 B．p∨(﹁q) C．p∧(﹁q) D．(﹁p)∧q 解析：選D．對(duì)于命題p，若α∥β，m∥α，

3、則還需m?β才能推出m∥β，所以命題p為假命題，命題﹁p為真命題；對(duì)于命題q，若m∥α，m∥β，α∩β＝n，由線面平行的性質(zhì)可推出m∥n，所以命題q為真命題，命題﹁q為假命題，所以(﹁p)∧q為真命題，故選D． 3.如圖，在三棱錐D-ABC中，若AB＝CB，AD＝CD，E是AC的中點(diǎn)，則下列命題中正確的是(　　) A．平面ABC⊥平面ABD B．平面ABD⊥平面BCD C．平面ABC⊥平面BDE，且平面ACD⊥平面BDE D．平面ABC⊥平面ACD，且平面ACD⊥平面BDE 解析：選C．因?yàn)锳B＝CB，且E是AC的中點(diǎn)，所以BE⊥AC，同理，DE⊥AC，由于DE∩BE＝E，于是

4、AC⊥平面BDE.因?yàn)锳C?平面ABC，所以平面ABC⊥平面BDE.又AC?平面ACD，所以平面ACD⊥平面BDE.故選C． 4．(2019·長(zhǎng)春市質(zhì)量監(jiān)測(cè)(一))在正方體ABCD-A1B1C1D1中，直線A1C1與平面ABC1D1所成角的正弦值為(　　) A．1 B． C． D． 解析：選D．由題意畫出圖形如圖所示，取AD1的中點(diǎn)為O，連接OC1，OA1，易知OA1⊥平面ABC1D1，所以∠A1C1O是直線A1C1與平面ABC1D1所成的角，在Rt△OA1C1中，A1C1＝2OA1，所以sin∠A1C1O＝＝.故選D． 5．(2019·江西省五校協(xié)作體試題)如圖，圓錐的底面

5、直徑AB＝4，高OC＝2，D為底面圓周上的一點(diǎn)，且∠AOD＝，則直線AD與BC所成的角為(　　) A． B． C． D． 解析：選B．如圖，過點(diǎn)O作OE⊥AB交底面圓于E，分別以O(shè)E，OB，OC所在直線為x，y，z軸建立空間直角坐標(biāo)系，因?yàn)椤螦OD＝π，所以∠BOD＝，則D(，1，0)，A(0，－2，0)，B(0，2，0)，C(0，0，2)，＝(，3，0)，＝(0，－2，2)，所以cos〈，〉＝＝－，則直線AD與BC所成的角為，故選B． 6.如圖，在矩形ABCD中，AB＝，BC＝1，將△ACD沿AC折起，使得D折起后的位置為D1，且D1在平面ABC上的射影恰好落在AB上，在

6、四面體D1ABC的四個(gè)面中，有n對(duì)平面相互垂直，則n等于(　　) A．2 B．3 C．4 D．5 解析：選B．如圖，設(shè)D1在平面ABC上的射影為E，連接D1E，則D1E⊥平面ABC， 因?yàn)镈1E?平面ABD1， 所以平面ABD1⊥平面ABC. 因?yàn)镈1E⊥平面ABC，BC?平面ABC， 所以D1E⊥BC，又AB⊥BC，D1E∩AB＝E， 所以BC⊥平面ABD1， 又BC?平面BCD1， 所以平面BCD1⊥平面ABD1， 因?yàn)锽C⊥平面ABD1，AD1?平面ABD1， 所以BC⊥AD1，又CD1⊥AD1，BC∩CD1＝C， 所以AD1⊥平面BCD1，又AD1

7、?平面ACD1， 所以平面ACD1⊥平面BCD1. 所以共有3對(duì)平面互相垂直．故選B． 二、填空題 7．(2019·沈陽市質(zhì)量監(jiān)測(cè)(一))如圖，在正方體ABCD-A1B1C1D1中，下面結(jié)論中正確的是________．(寫出所有正確結(jié)論的序號(hào)) ①BD∥平面CB1D1； ②AC1⊥平面CB1D1； ③異面直線AC與A1B成60°角； ④AC1與底面ABCD所成角的正切值是. 解析：對(duì)于①，BD∥B1D1，BD?平面CB1D1，B1D1?平面CB1D1，所以BD∥平面CB1D1，①正確；對(duì)于②，因?yàn)锳A1⊥平面A1B1C1D1，所以AA1⊥B1D1，連接A1C1，又A1C1

8、⊥B1D1，所以B1D1⊥平面AA1C1，所以B1D1⊥AC1，同理B1C⊥AC1，所以AC1⊥平面CB1D1，②正確；對(duì)于③，易知AC∥A1C1，異面直線AC與A1B所成角為∠BA1C1，連接BC1，又△A1C1B為等邊三角形，所以∠BA1C1＝60°，異面直線AC與A1B成60°角，③正確；對(duì)于④，AC1與底面ABCD所成角的正切值是＝＝≠，故④不正確．故正確的結(jié)論為①②③. 答案：①②③ 8．(2019·武漢市調(diào)研測(cè)試)在棱長(zhǎng)為1的正方體ABCD-A1B1C1D1中，點(diǎn)A關(guān)于平面BDC1的對(duì)稱點(diǎn)為M，則M到平面A1B1C1D1的距離為________． 解析：法一：建立如圖所示的空

9、間直角坐標(biāo)系，正方體的棱長(zhǎng)為1，在正方體ABCD-A1B1C1D1下面補(bǔ)一個(gè)棱長(zhǎng)為1的正方體ABCD-A2B2C2D2，連接A2C2，B2D2，AC2，設(shè)B2D2∩A2C2＝E，連接CE交AC2于M(即A關(guān)于平面BDC1的對(duì)稱點(diǎn))，易得M，所以點(diǎn)M到平面A1B1C1D1的距離為1－＝. 法二：依題意，點(diǎn)M在平面ACC1A1上，建立如圖所示的平面直角坐標(biāo)系，由已知得A，C1，直線OC1的方程為y＝x，其斜率為， 因?yàn)辄c(diǎn)A關(guān)于直線OC1的對(duì)稱點(diǎn)為M，設(shè)M(a，b)， 所以，解得， 所以點(diǎn)M到直線A1C1的距離為1－＝， 所以點(diǎn)A關(guān)于平面BDC1的對(duì)稱點(diǎn)M到平面A1B1C1D1的距

10、離為. 答案： 9．在長(zhǎng)方體ABCD-A1B1C1D1中，AB＝AD＝4，AA1＝2.過點(diǎn)A1作平面α與AB，AD分別交于M，N兩點(diǎn)，若AA1與平面α所成的角為45°，則截面A1MN面積的最小值是________． 解析：如圖，過點(diǎn)A作AE⊥MN，連接A1E，因?yàn)锳1A⊥平面ABCD，所以A1A⊥MN，所以MN⊥平面A1AE，所以A1E⊥MN，平面A1AE⊥平面A1MN，所以∠AA1E為AA1與平面A1MN所成的角，所以∠AA1E＝45°，在Rt△A1AE中，因?yàn)锳A1＝2，所以AE＝2，A1E＝2，在Rt△MAN中，由射影定理得ME·EN＝AE2＝4，由基本不等式得MN＝ME＋EN≥2

11、＝4，當(dāng)且僅當(dāng)ME＝EN，即E為MN的中點(diǎn)時(shí)等號(hào)成立，所以截面A1MN面積的最小值為×4×2＝4. 答案：4 三、解答題 10.如圖，在三棱錐A-BCD中，AB⊥AD，BC⊥BD，平面ABD⊥平面BCD，點(diǎn)E、F(E與A、D不重合)分別在棱AD、BD上，且EF⊥AD. 求證：(1)EF∥平面ABC； (2)AD⊥AC. 證明：(1)在平面ABD內(nèi)，因?yàn)锳B⊥AD，EF⊥AD，所以EF∥AB. 又因?yàn)镋F?平面ABC，AB?平面ABC， 所以EF∥平面ABC. (2)因?yàn)槠矫鍭BD⊥平面BCD， 平面ABD∩平面BCD＝BD， BC?平面BCD且BC⊥BD，所以BC

12、⊥平面ABD. 因?yàn)锳D?平面ABD，所以BC⊥AD. 又因?yàn)锳B⊥AD，BC∩AB＝B，AB?平面ABC，BC?平面ABC， 所以AD⊥平面ABC. 又因?yàn)锳C?平面ABC，所以AD⊥AC. 11.如圖所示，已知AB⊥平面ACD，DE⊥平面ACD，△ACD為等邊三角形，AD＝DE＝2AB，F(xiàn)為CD的中點(diǎn)． 求證：(1)AF∥平面BCE； (2)平面BCE⊥平面CDE. 證明：(1)如圖，取CE的中點(diǎn)G，連接FG，BG. 因?yàn)镕為CD的中點(diǎn)， 所以GF∥DE且GF＝DE. 因?yàn)锳B⊥平面ACD，DE⊥平面ACD，所以AB∥DE， 所以GF∥AB. 又因?yàn)锳B＝

13、DE，所以GF＝AB. 所以四邊形GFAB為平行四邊形，則AF∥BG. 因?yàn)锳F?平面BCE，BG?平面BCE， 所以AF∥平面BCE. (2)因?yàn)椤鰽CD為等邊三角形，F(xiàn)為CD的中點(diǎn)， 所以AF⊥CD. 因?yàn)镈E⊥平面ACD，AF?平面ACD， 所以DE⊥AF. 又CD∩DE＝D， 所以AF⊥平面CDE. 因?yàn)锽G∥AF，所以BG⊥平面CDE. 又因?yàn)锽G?平面BCE， 所以平面BCE⊥平面CDE. 12．如圖1，在直角梯形ABCD中，AD∥BC，AB⊥BC，BD⊥DC，點(diǎn)E是BC邊的中點(diǎn)，將△ABD沿BD折起，使平面ABD⊥平面BCD，連接AE，AC，DE，得到如

14、圖2所示的幾何體． (1)求證：AB⊥平面ADC； (2)若AD＝1，AC與其在平面ABD內(nèi)的正投影所成角的正切值為，求點(diǎn)B到平面ADE的距離． 解：(1)證明：因?yàn)槠矫鍭BD⊥平面BCD，平面ABD∩平面BCD＝BD， 又DC⊥BD，DC?平面BCD， 所以DC⊥平面ABD. 因?yàn)锳B?平面ABD， 所以DC⊥AB. 又因?yàn)檎郫B前后均有AD⊥AB， 且DC∩AD＝D， 所以AB⊥平面ADC. (2)由(1)知DC⊥平面ABD， 所以AC在平面ABD內(nèi)的正投影為AD， 即∠CAD為AC與其在平面ABD內(nèi)的正投影所成的角． 依題意知tan ∠CAD＝＝， 因?yàn)锳D＝1，所以DC＝. 設(shè)AB＝x(x＞0)，則BD＝， 易知△ABD∽△DCB，所以＝， 即＝，解得x＝， 故AB＝，BD＝，BC＝3. 由于AB⊥平面ADC， 所以AB⊥AC，又E為BC的中點(diǎn)，所以由平面幾何知識(shí)得AE＝＝， 同理DE＝＝， 所以S△ADE＝×1× ＝. 因?yàn)镈C⊥平面ABD，所以VA-BCD＝CD·S△ABD＝. 設(shè)點(diǎn)B到平面ADE的距離為d， 則d·S△ADE＝VB-ADE＝VA-BDE＝VA-BCD＝， 所以d＝，即點(diǎn)B到平面ADE的距離為. - 8 -