


2023届高考数学二轮复习专题十一空间点、线、面的位置关系作业(A)含答案
展开2023届新高考数学高频考点专项练习:
专题十一考点30 空间点、线、面的位置关系(A卷)
1.如图,在正方体中,E,F分别是,的中点,则与直线CF互为异面直线的是( )
A. B. C.DE D.AE
2.下列说法正确的是( )
A.三点确定一个平面
B.圆心和圆上两个点确定一个平面
C.如果两个平面相交有一个交点,则必有无数个公共点
D.如果两条直线没有交点,则这两条直线平行
3.如图是一个正方体的平面展开图,在原正方体中,给出下列四个结论:
①AB与CD垂直;
②CD与EF平行;
③AB与MN成60°角;
④MN与EF异面.
其中正确结论的序号是( )
A.①② B.①③ C.③④ D.②④
4.如图,设E,F,G,H依次是空间四边形ABCD的边AB,BC,CD,DA上除端点外的点,且,,则下列结论不正确的是( )
A.当时,四边形EFGH是平行四边形
B.当时,四边形EFGH是梯形
C.当时,四边形EFGH是平行四边形
D.当时,四边形EFGH是梯形
5.设a,b是两条不同的直线,是三个不同的平面,则下列结论正确的是( )
A.若,则
B.若,则且
C.若,则
D.若,则
6.如图,在正方体中,M,N分别为AC,的中点,则下列说法中错误是( )
A.平面
B.
C.直线MN与平面ABCD所成的角为45°
D.异面直线MN与所成的角为60°
7.(多选)如图,正方体的棱长为1,P,Q分别是线段和上的动点,且满足,则下列说法错误的是( )
A.存在P,Q的某一位置,使
B.的面积为定值
C.当时,直线与AQ是异面直线
D.无论P,Q运动到任何位置,均有
8.(多选)在三棱锥中,分别为的中点,平面,则下列判断中正确的是( )
A.平面 B.平面
C. D.平面平面
9.(多选)如图所示,为正方体,以下四个结论中正确的有( )
A.平面
B.直线与BD所成的角为60°
C.二面角的正切值是
D.与底面ABCD所成角的正切值是
10.在正方体中,六个面内与BD成60°角的对角线共有______条.
11.如图所示,G,H,M,N分别是正三棱柱的顶点或所在棱的中点,则表示直线GH,MN是异面直线的图形有__________(填序号).
12.《九章算术》是我国的一部古代数学专著,书中记载了一种名为“刍甍”的五面体(如图),四边形ABCD为矩形,,若,和都是正三角形,且,则异面直线AE与CF所成角的大小为__________________.
13.在四棱柱中,侧面都是矩形,底面四边形ABCD是菱形,且,若异面直线和所成的角是90°,则的长度是_________.
14.如图所示,三棱锥中,平面,E是PC的中点.
(1)求证:AE与PB是异面直线.
(2)求异面直线AE与PB所成角的余弦值.
15.如图,在直四棱柱中,底面ABCD是菱形,M在线段上,且.
(1)求证:;
(2)若四棱柱被平面MBD截得的两部分几何体体积之比为,求的值.
答案以及解析
1.答案:D
解析:因为直线,平面,平面,所以直线,与直线CF共面.又因为E,F分别是,的中点,所以.由平面,平面,且CF与AE不平行,可得直线CF与直线AE互为异面直线.故选D.
2.答案:C
解析:共线的三点不能确定一个平面,故A错误;当圆上的两个点恰为直径的端点时,不能确定一个平面,故B错误;如果两个平面相交有一个交点,则这两个平面相交于过该点的一条直线,故C正确;如果两条直线没有交点,则这两条直线平行或异面,故D错误.故选C.
3.答案:C
解析:画出原正方体,如图所示,连接DN,DM,由图可知①②错误;,,所以为等边三角形,所以③AB与MN成60°角是正确的;显然④MN与EF异面是正确的.
4.答案:D
解析:如图所示,连接BD.,,且.同理,,且..当时,,四边形EFGH是平行四边形.选项A,C正确,D错.当时,,四边形EFGH是梯形,选项B正确.
5.答案:A
解析:在A中,若,则,又,因此,故A正确;在B中,若,则有可能且,有可能或,故B错误;在C中,若,则或a,b相交或a,b异面,故C错误;在D中,若,则,又,则或,故D错误.故选A.
6.答案:D
解析:如图,连接BD,,由M,N分别为AC,的中点知.因为平面,平面,所以平面,故A正确.易知平面,平面,所以.又,所以,故B正确.易知MN与平面ABCD所成的角即为与平面ABCD所成的角,为45°,故C正确.易知MN与所成角即为与所成角,为45°,故D错误.故选D.
7.答案:B
解析:对于A,当P,Q分别是与的中点时,,所以A正确;对于B,当P在A处,Q在处时,的面积为,当P,Q分别是与的中点时,的面积为,故B错误;对于C,当时,若直线与AQ是共面直线,则AP与共面,与已知矛盾,故C正确;对于D,由于BC垂直于PQ在平面ABCD内的射影,所以易知,故D正确.故选B.
8.答案:ABD
解析:连接,因为分别为的中点,所以,以平面,故选项A正确;因为,所以.又,所以.又平面,所以.因为,所以平面,故选项B正确;因为平面,所以.又与不垂直,所以不成立,故选项C错误;因为平面平面,所以平面平面,故选项D正确,故选ABD.
9.答案:AB
解析:如图,连接.,,,平面.平面,.同理,.,平面,故A正确.,异面直线与BD所成的角是或其补角.是等边三角形,,故B正确.设,连接OC,则是二面角的平面角,,故C不正确.连接AC,平面ABCD,是与底面ABCD所成的角,,故D不正确.
10.答案:8
解析:如图,
在正方体中六个面内与BD成60°角的对角线共有共8 条.
11.答案:②④
解析:如题干图①中,直线;
题干图②中,G,H,N三点共面,但平面GHN,因此直线GH与MN异面;
题干图③中,连接MG(图略),,因此,GH与MN共面;
题干图④中G,M,N三点共面,但平面GMN,所以GH与MN异面.
12.答案:
解析:如图,在平面ABFE中,过F作交AB于G,连接CG,则或其补角为异面直线AE与CF所成的角.设,则,.因为,,所以四边形AEFG为平行四边形,所以,,,又,所以,又,所以,所以,即异面直线AE与CF所成角的大小为.
13.答案:
解析:连接,
由题意得四棱柱中,,
所以四边形是平行四边形,所以,
所以(或其补角)为和所成的角,
因为异面直线和所成的角为90°,所以,
因为四棱柱中,
,
所以,
所以,
所以.
14.答案:(1)见解析
(2)余弦值为
解析:(1)假设AE与PB共面,设平面为,所以,
所以平面即为平面ABE,所以平面ABE,这与平面ABE矛盾,
所以AE与PB是异面直线.
(2)取BC的中点F,连接EF,AF,
则,所以(或其补角)就是异面直线AE与PB所成的角.
因为,平面ABC,
所以,
,
故异面直线AE与PB所成角的余弦值为.
15.答案:(1)证明过程见解析.
(2).
解析:(1)证明:连接AC,.
四边形ABCD是菱形,
.
是直四棱柱,
平面ABCD,且平面ABCD,
.
又,且平面,
平面,
而平面,
.
(2)设四棱锥,底面的面积为S,高为h,
则三棱锥的体积.
又四棱柱的体积,
四棱柱被平面MBD截得的两部分几何体体积之比,
解得.
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