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立體幾何專項(xiàng)復(fù)習(xí)題目及答案
習(xí)題課
【課時(shí)目標(biāo)】 1．能熟練應(yīng)用直線、平面平行與垂直的判定及性質(zhì)進(jìn)行有關(guān)的證明．2．進(jìn)一步體會(huì)化歸思想在證明中的應(yīng)用．
a、b、c表示直線，α、β、γ表示平面．
位置
關(guān)系判定定理
(符號(hào)語(yǔ)言)性質(zhì)定理
(符號(hào)語(yǔ)言)
直線與平面平行a∥b且__________?a∥αa∥α，________________?a∥b
平面與平面平行a∥α，b∥α，且________________?α∥βα∥β，________________?a∥b
直線與平面垂直l⊥a，l⊥b，且____________?l⊥αa⊥α，b⊥α?____
平面與平面垂直a⊥α，____?α⊥βα⊥β，α∩β＝a，
__________?b⊥β
一、填空題
1．不同直線m、n和不同平面α、β．給出下列命題：
①α∥βm?α?m∥β； ②m∥nm∥β?n∥β；
③m?αn?β?m，n異面； ④α⊥βm∥α?m⊥β．
其中假命題的個(gè)數(shù)為________．
2．下列命題中：(1)平行于同一直線的兩個(gè)平面平行；(2)平行于同一平面的兩個(gè)平面平行；(3)垂直于同一直線的兩直線平行；(4)垂直于同一平面的兩直線平行．其中正確命題的為________．
3．若a、b表示直線，α表示平面，下列命題中正確的有________個(gè)．
①a⊥α，b∥α?a⊥b；②a⊥α，a⊥b?b∥α；③a∥α，a⊥b?b⊥α．
4．過(guò)平面外一點(diǎn)P：①存在無(wú)數(shù)條直線與平面α平行；②存在無(wú)數(shù)條直線與平面α垂直；③有且只有一條直線與平面α平行；④有且只有一條直線與平面α垂直，其中真命題的個(gè)數(shù)是________．
5．如圖所示，正方體ABCD－A1B1C1D1中，點(diǎn)P在側(cè)面BCC1B1及其邊界上運(yùn)動(dòng)，并且總是保持AP⊥BD1，則動(dòng)點(diǎn)P的軌跡是________．
6．設(shè)a，b為兩條直線，α，β為兩個(gè)平面，下列四個(gè)命題中，正確的命題是________．
①若a，b與α所成的角相等，則a∥b；
②若a∥α，b∥β，α∥β，則a∥b；
③若a?α，b?β，a∥b，則α∥β；
④若a⊥α，b⊥β，α⊥β，則a⊥b．
7．三棱錐D－ABC的三個(gè)側(cè)面分別與底面全等，且AB＝AC＝3，BC＝2，則二面角A－BC－D的大小為______．
8．如果一條直線與一個(gè)平面垂直，那么，稱此直線與平面構(gòu)成一個(gè)“正交線面對(duì)”，在一個(gè)正方體中，由兩個(gè)頂點(diǎn)確定的直線與含有四個(gè)頂點(diǎn)的平面構(gòu)成的“正交線面對(duì)”的個(gè)數(shù)是________．
9．如圖所示，在正方體ABCD－A1B1C1D1中，P為BD1的中點(diǎn)，則△PAC在該正方體各個(gè)面上的射影可能是________．(填序號(hào))
二、解答題
10．如圖所示，△ABC為正三角形，EC⊥平面ABC，BD∥CE，且CE＝CA＝2BD，M是EA的中點(diǎn)，求證：
(1)DE＝DA；
(2)平面BDM⊥平面ECA；
(3)平面DEA⊥平面ECA．
11．如圖，棱柱ABC－A1B1C1的側(cè)面BCC1B1是菱形，B1C⊥A1B．
(1)證明：平面AB1C⊥平面A1BC1；
(2)設(shè)D是A1C1上的點(diǎn)且A1B∥平面B1CD，求A1DDC1的值．
能力提升
12．四棱錐P—ABCD的頂點(diǎn)P在底面ABCD中的投影恰好是A，其三視圖如圖：
(1)根據(jù)圖中的信息，在四棱錐P—ABCD的側(cè)面、底面和棱中，請(qǐng)把符合要求的結(jié)論填寫在空格處(每空只要求填一種)：
①一對(duì)互相垂直的異面直線________；
②一對(duì)互相垂直的平面________；
③一對(duì)互相垂直的直線和平面________；
(2)四棱錐P—ABCD的表面積為________．(棱錐的表面積等于棱錐各面的面積之和)
13．如圖，在多面體ABCDEF中，四邊形ABCD是正方形，AB＝2EF，EF∥AB，EF⊥FB，BF＝FC，H為BC的中點(diǎn)．
(1)求證：FH∥平面EDB；
(2)求證：AC⊥平面EDB．
轉(zhuǎn)化思想是證明線面平行與垂直的主要思路，其關(guān)系為
即利用線線平行(垂直)，證明線面平行(垂直)或證明面面平行(垂直)；反過(guò)來(lái)，又利用面面平行(垂直)，證明線面平行(垂直)或證明線線平行(垂直)，甚至平行與垂直之間的轉(zhuǎn)化．這樣，來(lái)來(lái)往往，就如同運(yùn)用“四渡赤水”的戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)，達(dá)到了出奇制勝的目的．
習(xí)題課 答案
知識(shí)梳理
位置
關(guān)系判定定理
(符號(hào)語(yǔ)言)性質(zhì)定理
(符號(hào)語(yǔ)言)
直線與平面平行a∥b且a?α，b?α?a∥αa∥α，a?β，α∩β＝b?a∥b
平面與平面平行a∥α，b∥α，且a?β，b?β，a∩b＝P?α∥βα∥β，α∩γ＝a，β∩γ＝b?a∥b
直線與平面垂直l⊥a，l⊥b，且a?α，b?α，a∩b＝P?l⊥αa⊥α，b⊥α?a∥b
平面與平面垂直a⊥α，a?β?α⊥βα⊥β，α∩β＝a，b⊥a，b?α?b⊥β
作業(yè)設(shè)計(jì)
1．3
解析 命題①正確，面面平行的性質(zhì)；命題②不正確，也可能n?β；命題③不正確，如果m、n有一條是α、β的交線，則m、n共面；命題④不正確，m與β的關(guān)系不確定．
2．2
解析 (2)和(4)對(duì)．
3．1
解析 ①正確．
4．2
解析 ①④正確．
5．線段B1C
解析 連結(jié)AC，AB1，B1C，
∵BD⊥AC，AC⊥DD1，
BD∩DD1＝D，
∴AC⊥面BDD1，
∴AC⊥BD1，
同理可證BD1⊥B1C，
∴BD1⊥面AB1C．
∴P∈B1C時(shí)，始終AP⊥BD1．
6．④
7．90°
解析
由題意畫出圖形，數(shù)據(jù)如圖，取BC的中點(diǎn)E，
連結(jié)AE、DE，易知∠AED為二面角A—BC—D的平面角．
可求得AE＝DE＝2，由此得AE2＋DE2＝AD2．
故∠AED＝90°．
8．36
解析 正方體的一條棱長(zhǎng)對(duì)應(yīng)著2個(gè)“正交線面對(duì)”，12條棱長(zhǎng)共對(duì)應(yīng)著24個(gè)“正交線面對(duì)”；正方體的一條面對(duì)角線對(duì)應(yīng)著1個(gè)“正交線面對(duì)”，12條面對(duì)角線對(duì)應(yīng)著12個(gè)“正交線面對(duì)”，共有36個(gè)．
9．①④
10．證明 (1)如圖所示，
取EC的中點(diǎn)F，連結(jié)DF，∵EC⊥平面ABC，
∴EC⊥BC，又由已知得DF∥BC，
∴DF⊥EC．
在Rt△EFD和Rt△DBA中，
∵EF＝12EC＝BD，
FD＝BC＝AB，
∴Rt△EFD≌Rt△DBA，
故ED＝DA．
(2)取CA的中點(diǎn)N，連結(jié)MN、BN，
則MN?12EC，
∴MN∥BD，∴N在平面BDM內(nèi)，
∵EC⊥平面ABC，∴EC⊥BN．又CA⊥BN，
∴BN⊥平面ECA，BN?平面MNBD，
∴平面MNBD⊥平面ECA．
即平面BDM⊥平面ECA．
(3)∵BD?12EC，MN?12EC，
∴BD?MN，
∴MNBD為平行四邊形，
∴DM∥BN，∵BN⊥平面ECA，
∴DM⊥平面ECA，又DM?平面DEA，
∴平面DEA⊥平面ECA．
11．(1)證明 因?yàn)閭?cè)面BCC1B1是菱形，
所以B1C⊥BC1．
又B1C⊥A1B，
且A1B∩BC1＝B，
所以B1C⊥平面A1BC1．
又B1C?平面AB1C，
所以平面AB1C⊥平面A1BC1．
(2)解 設(shè)BC1交B1C于點(diǎn)E，連結(jié)DE，則DE是平面A1BC1與平面B1CD的交線．
因?yàn)锳1B∥平面B1CD，所以A1B∥DE．
又E是BC1的中點(diǎn)，所以D為A1C1的中點(diǎn)，
即A1DDC1＝1．
12．(1)①PA⊥BC(或PA⊥CD或AB⊥PD)
②平面PAB⊥平面ABCD(或平面PAD⊥平面ABCD或平面PAB⊥平面PAD或平面PCD⊥平面PAD或平面PBC⊥平面PAB)
③PA⊥平面ABCD(或AB⊥平面PAD或CD⊥平面PAD或AD⊥平面PAB或BC⊥平面PAB)
(2)2a2＋2a2
解析 (2)依題意：正方形的面積是a2，
S△PAB＝S△PAD＝12a2．
又PB＝PD＝2a，∴S△PBC＝S△PCD＝22a2．
所以四棱錐P—ABCD的表面積是
S＝2a2＋2a2．
13．
(1)證明 如圖，設(shè)AC與BD交于點(diǎn)G，則G為AC的中點(diǎn)．連結(jié)EG，GH，由于H為BC的中點(diǎn)，
故GH?12AB．
又EF?12AB，∴EF?GH．
∴四邊形EFHG為平行四邊形．
∴EG∥FH．
而EG?平面EDB，F(xiàn)H?平面EDB，
∴FH∥平面EDB．
(2)證明 由四邊形ABCD為正方形，
得AB⊥BC．
又EF∥AB，∴EF⊥BC．
而EF⊥FB，∴EF⊥平面BFC．
∴EF⊥FH．
∴AB⊥FH．
又BF＝FC，H為BC的中點(diǎn)，∴FH⊥BC．
∴FH⊥平面ABCD．∴FH⊥AC．
又FH∥EG，∴AC⊥EG．
又AC⊥BD，EG∩BD＝G，
∴AC⊥平面EDB．
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