(2010-2019)十年高考数学真题分类汇编:空间向量(含解析)
十年真题(2010_2019)高考数学真题分类汇编专题01集合文(含解析)
专题01集合历年考题细目表历年高考真题汇编1.【2019年新课标1文科02】已知集合U={1,2,3,4,5,6,7},A={2,3,4,5},B={2,3,6,7},则B∩∁U A=()A.{1,6} B.{1,7} C.{6,7} D.{1,6,7}【解答】解:∵U={1,2,3,4,5,6,7},A={2,3,4,5},B={2,3,6,7},∴∁U A={1,6,7},则B∩∁U A={6,7}故选:C.2.【2018年新课标1文科01】已知集合A={0,2},B={﹣2,﹣1,0,1,2},则A∩B=()A.{0,2} B.{1,2}C.{0} D.{﹣2,﹣1,0,1,2}【解答】解:集合A={0,2},B={﹣2,﹣1,0,1,2},则A∩B={0,2}.故选:A.3.【2017年新课标1文科01】已知集合A={x|x<2},B={x|3﹣2x>0},则()A.A∩B={x|x} B.A∩B=∅C.A∪B={x|x} D.A∪B=R【解答】解:∵集合A={x|x<2},B={x|3﹣2x>0}={x|x},∴A∩B={x|x},故A正确,B错误;A∪B={x||x<2},故C,D错误;故选:A.4.【2016年新课标1文科01】设集合A={1,3,5,7},B={x|2≤x≤5},则A∩B=()A.{1,3} B.{3,5} C.{5,7} D.{1,7}【解答】解:集合A={1,3,5,7},B={x|2≤x≤5},则A∩B={3,5}.故选:B.5.【2015年新课标1文科01】已知集合A={x|x=3n+2,n∈N},B={6,8,10,12,14},则集合A∩B中元素的个数为()A.5 B.4 C.3 D.2【解答】解:A={x|x=3n+2,n∈N}={2,5,8,11,14,17,…},则A∩B={8,14},故集合A∩B中元素的个数为2个,故选:D.6.【2014年新课标1文科01】已知集合M={x|﹣1<x<3},N={x|﹣2<x<1},则M∩N=()A.(﹣2,1)B.(﹣1,1)C.(1,3)D.(﹣2,3)【解答】解:M={x|﹣1<x<3},N={x|﹣2<x<1},则M∩N={x|﹣1<x<1},故选:B.7.【2013年新课标1文科01】已知集合A={1,2,3,4},B={x|x=n2,n∈A},则A∩B=()A.{1,4} B.{2,3} C.{9,16} D.{1,2}【解答】解:根据题意得:x=1,4,9,16,即B={1,4,9,16},∵A={1,2,3,4},∴A∩B={1,4}.故选:A.8.【2012年新课标1文科01】已知集合A={x|x2﹣x﹣2<0},B={x|﹣1<x<1},则()A.A⊊B B.B⊊A C.A=B D.A∩B=∅【解答】解:由题意可得,A={x|﹣1<x<2},∵B={x|﹣1<x<1},在集合B中的元素都属于集合A,但是在集合A中的元素不一定在集合B中,例如x∴B⊊A.故选:B.9.【2011年新课标1文科01】已知集合M={0,1,2,3,4},N={1,3,5},P=M∩N,则P的子集共有()A.2个B.4个C.6个D.8个【解答】解:∵M={0,1,2,3,4},N={1,3,5},∴P=M∩N={1,3}∴P的子集共有22=4故选:B.10.【2010年新课标1文科01】已知集合A={x||x|≤2,x∈R},B={x|4,x∈Z},则A∩B=()A.(0,2)B.[0,2] C.{0,2} D.{0,1,2}【解答】解:∵A={x||x|≤2}={x|﹣2≤x≤2}B={x|4,x∈Z}={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16}则A∩B={0,1,2}故选:D.考题分析与复习建议本专题考查的知识点为:集合关系及其运算,历年考题主要以选择填空题型出现,重点考查的知识点为:交并补运算,预测明年本考点题目会比较稳定,备考方向以知识点交并补运算为重点较佳.最新高考模拟试题 1.若集合,,则AB =( )A .B .C .D .【答案】A 【解析】 解:,则,故选:A . 2.已知集合,,则AB =( )A .[2,3]B .(1,5)C .{}2,3D .{2,3,4}【答案】C 【解析】,,又,所以,故本题选C.3.已知集合,,则A B =( )A .B .{}1,0,1,2,3-C .{}3,2--D .【答案】B 【解析】因为,∴.4.已知全集U =R ,集合,则()U A B =ð( )A .(1,2)B .(]1,2 C .(1,3) D .(,2]-∞【答案】B 【解析】由24x >可得2x >,可得13x <<,所以集合,(,2]U A =-∞ð,所以()U A B =ð(]1,2,故选B.5.已知集合,集合,则集合A B ⋂的子集个数为( ) A .1 B .2C .3D .4【答案】D 【解析】由题意得,直线1y x =+与抛物线2y x =有2个交点,故A B ⋂的子集有4个. 6.已知集合,,则()R M N ⋂ð=( )A .{-1,0,1,2,3}B .{-1,0,1,2}C .{-1,0,1}D .{-1,3}【答案】D 【解析】 由题意,集合,则或3}x ≥又由,所以,故选D.7.已知集合,,则()R A B I ð=( )A .{}1,0-B .{}1,0,1-C .{}1,2,3D .{}2,3【答案】B 【解析】 因为,所以,又,所以.8.已知R 是实数集,集合,,则()AB =Rð( )A .{}1,0-B .{}1C .1,12⎡⎤⎢⎥⎣⎦D .1,2⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭【答案】A 【解析】即故选A 。
十年真题(2010-2019)高考数学(理)分类汇编专题10 立体几何与空间向量解答题(新课标Ⅰ卷)(解析版)
专题10立体几何与空间向量解答题历年考题细目表历年高考真题汇编1.【2019年新课标1理科18】如图,直四棱柱ABCD﹣A1B1C1D1的底面是菱形,AA1=4,AB=2,∠BAD =60°,E,M,N分别是BC,BB1,A1D的中点.(1)证明:MN∥平面C1DE;(2)求二面角A﹣MA1﹣N的正弦值.【解答】(1)证明:如图,过N作NH⊥AD,则NH∥AA1,且,又MB∥AA1,MB,∴四边形NMBH为平行四边形,则NM∥BH,由NH∥AA1,N为A1D中点,得H为AD中点,而E为BC中点,∴BE∥DH,BE=DH,则四边形BEDH为平行四边形,则BH∥DE,∴NM∥DE,∵NM⊄平面C1DE,DE⊂平面C1DE,∴MN∥平面C1DE;(2)解:以D为坐标原点,以垂直于DC得直线为轴,以DC所在直线为y轴,以DD1所在直线为轴建立空间直角坐标系,则N(,,2),M(,1,2),A1(,﹣1,4),,,设平面A1MN的一个法向量为,由,取,得,又平面MAA1的一个法向量为,∴cos.∴二面角A﹣MA1﹣N的正弦值为.2.【2018年新课标1理科18】如图,四边形ABCD为正方形,E,F分别为AD,BC的中点,以DF为折痕把△DFC折起,使点C到达点P的位置,且PF⊥BF.(1)证明:平面PEF⊥平面ABFD;(2)求DP与平面ABFD所成角的正弦值.【解答】(1)证明:由题意,点E、F分别是AD、BC的中点,则,,由于四边形ABCD为正方形,所以EF⊥BC.由于PF⊥BF,EF∩PF=F,则BF⊥平面PEF.又因为BF⊂平面ABFD,所以:平面PEF⊥平面ABFD.(2)在平面PEF中,过P作PH⊥EF于点H,连接DH,由于EF为面ABCD和面PEF的交线,PH⊥EF,则PH⊥面ABFD,故PH⊥DH.在三棱锥P﹣DEF中,可以利用等体积法求PH,因为DE∥BF且PF⊥BF,所以PF⊥DE,又因为△PDF≌△CDF,所以∠FPD=∠FCD=90°,所以PF⊥PD,由于DE∩PD=D,则PF⊥平面PDE,故V F﹣PDE,因为BF∥DA且BF⊥面PEF,所以DA⊥面PEF,所以DE⊥EP.设正方形边长为2a,则PD=2a,DE=a在△PDE中,,所以,故V F﹣PDE,又因为,所以PH,所以在△PHD中,sin∠PDH,即∠PDH为DP与平面ABFD所成角的正弦值为:.3.【2017年新课标1理科18】如图,在四棱锥P﹣ABCD中,AB∥CD,且∠BAP=∠CDP=90°.(1)证明:平面P AB⊥平面P AD;(2)若P A=PD=AB=DC,∠APD=90°,求二面角A﹣PB﹣C的余弦值.【解答】(1)证明:∵∠BAP=∠CDP=90°,∴P A⊥AB,PD⊥CD,∵AB∥CD,∴AB⊥PD,又∵P A∩PD=P,且P A⊂平面P AD,PD⊂平面P AD,∴AB⊥平面P AD,又AB⊂平面P AB,∴平面P AB⊥平面P AD;(2)解:∵AB∥CD,AB=CD,∴四边形ABCD为平行四边形,由(1)知AB⊥平面P AD,∴AB⊥AD,则四边形ABCD为矩形,在△APD中,由P A=PD,∠APD=90°,可得△P AD为等腰直角三角形,设P A=AB=2a,则AD.取AD中点O,BC中点E,连接PO、OE,以O为坐标原点,分别以OA、OE、OP所在直线为、y、轴建立空间直角坐标系,则:D(),B(),P(0,0,),C().,,.设平面PBC的一个法向量为,由,得,取y=1,得.∵AB⊥平面P AD,AD⊂平面P AD,∴AB⊥PD,又PD⊥P A,P A∩AB=A,∴PD⊥平面P AB,则为平面P AB的一个法向量,.∴cos.由图可知,二面角A﹣PB﹣C为钝角,∴二面角A﹣PB﹣C的余弦值为.4.【2016年新课标1理科18】如图,在以A,B,C,D,E,F为顶点的五面体中,面ABEF为正方形,AF=2FD,∠AFD=90°,且二面角D﹣AF﹣E与二面角C﹣BE﹣F都是60°.(Ⅰ)证明平面ABEF⊥平面EFDC;(Ⅱ)求二面角E﹣BC﹣A的余弦值.【解答】(Ⅰ)证明:∵ABEF为正方形,∴AF⊥EF.∵∠AFD=90°,∴AF⊥DF,∵DF∩EF=F,∴AF⊥平面EFDC,∵AF⊂平面ABEF,∴平面ABEF⊥平面EFDC;(Ⅱ)解:由AF⊥DF,AF⊥EF,可得∠DFE为二面角D﹣AF﹣E的平面角;由ABEF为正方形,AF⊥平面EFDC,∵BE⊥EF,∴BE⊥平面EFDC即有CE⊥BE,可得∠CEF为二面角C﹣BE﹣F的平面角.可得∠DFE=∠CEF=60°.∵AB∥EF,AB⊄平面EFDC,EF⊂平面EFDC,∴AB∥平面EFDC,∵平面EFDC∩平面ABCD=CD,AB⊂平面ABCD,∴AB∥CD,∴CD∥EF,∴四边形EFDC为等腰梯形.以E为原点,建立如图所示的坐标系,设FD=a,则E(0,0,0),B(0,2a,0),C(,0,a),A(2a,2a,0),∴(0,2a,0),(,﹣2a,a),(﹣2a,0,0)设平面BEC的法向量为(1,y1,1),则,则,取(,0,﹣1).设平面ABC的法向量为(2,y2,2),则,则,取(0,,4).设二面角E﹣BC﹣A的大小为θ,则cosθ,则二面角E﹣BC﹣A的余弦值为.5.【2015年新课标1理科18】如图,四边形ABCD为菱形,∠ABC=120°,E,F是平面ABCD同一侧的两点,BE⊥平面ABCD,DF⊥平面ABCD,BE=2DF,AE⊥EC.(Ⅰ)证明:平面AEC⊥平面AFC(Ⅱ)求直线AE与直线CF所成角的余弦值.【解答】解:(Ⅰ)连接BD,设BD∩AC=G,连接EG、EF、FG,在菱形ABCD中,不妨设BG=1,由∠ABC=120°,可得AG=GC,BE⊥平面ABCD,AB=BC=2,可知AE=EC,又AE⊥EC,所以EG,且EG⊥AC,在直角△EBG中,可得BE,故DF,在直角三角形FDG中,可得FG,在直角梯形BDFE中,由BD=2,BE,FD,可得EF,从而EG2+FG2=EF2,则EG⊥FG,(或由tan∠EGB•tan∠FGD••1,可得∠EGB+∠FGD=90°,则EG⊥FG)AC∩FG=G,可得EG⊥平面AFC,由EG⊂平面AEC,所以平面AEC⊥平面AFC;(Ⅱ)如图,以G为坐标原点,分别以GB,GC为轴,y轴,|GB|为单位长度,建立空间直角坐标系G﹣y,由(Ⅰ)可得A(0,,0),E(1,0,),F(﹣1,0,),C(0,,0),即有(1,,),(﹣1,,),故cos,.则有直线AE与直线CF所成角的余弦值为.6.【2014年新课标1理科19】如图,三棱柱ABC﹣A1B1C1中,侧面BB1C1C为菱形,AB⊥B1C.(Ⅰ)证明:AC=AB1;(Ⅱ)若AC⊥AB1,∠CBB1=60°,AB=BC,求二面角A﹣A1B1﹣C1的余弦值.【解答】解:(1)连结BC1,交B1C于点O,连结AO,∵侧面BB1C1C为菱形,∴BC1⊥B1C,且O为BC1和B1C的中点,又∵AB⊥B1C,∴B1C⊥平面ABO,∵AO⊂平面ABO,∴B1C⊥AO,又B10=CO,∴AC=AB1,(2)∵AC⊥AB1,且O为B1C的中点,∴AO=CO,又∵AB=BC,∴△BOA≌△BOC,∴OA⊥OB,∴OA,OB,OB1两两垂直,以O为坐标原点,的方向为轴的正方向,||为单位长度,的方向为y轴的正方向,的方向为轴的正方向建立空间直角坐标系,∵∠CBB1=60°,∴△CBB1为正三角形,又AB=BC,∴A(0,0,),B(1,0,0,),B1(0,,0),C(0,,0)∴(0,,),(1,0,),(﹣1,,0),设向量(,y,)是平面AA1B1的法向量,则,可取(1,,),同理可得平面A1B1C1的一个法向量(1,,),∴cos,,∴二面角A﹣A1B1﹣C1的余弦值为7.【2013年新课标1理科18】如图,三棱柱ABC﹣A1B1C1中,CA=CB,AB=AA1,∠BAA1=60°.(Ⅰ)证明AB⊥A1C;(Ⅱ)若平面ABC⊥平面AA1B1B,AB=CB=2,求直线A1C与平面BB1C1C所成角的正弦值.【解答】解:(Ⅰ)取AB的中点O,连接OC,OA1,A1B,因为CA=CB,所以OC⊥AB,由于AB=AA1,∠BAA1=60°,所以△AA1B为等边三角形,所以OA1⊥AB,又因为OC∩OA1=O,所以AB⊥平面OA1C,又A1C⊂平面OA1C,故AB⊥A1C;(Ⅱ)由(Ⅰ)知OC⊥AB,OA1⊥AB,又平面ABC⊥平面AA1B1B,交线为AB,所以OC⊥平面AA1B1B,故OA,OA1,OC两两垂直.以O为坐标原点,的方向为轴的正向,||为单位长,建立如图所示的坐标系,可得A(1,0,0),A1(0,,0),C(0,0,),B(﹣1,0,0),则(1,0,),(﹣1,,0),(0,,),设(,y,)为平面BB1C1C的法向量,则,即,可取y=1,可得(,1,﹣1),故cos,,又因为直线与法向量的余弦值的绝对值等于直线与平面的正弦值,故直线A1C与平面BB1C1C所成角的正弦值为:.8.【2012年新课标1理科19】如图,直三棱柱ABC﹣A1B1C1中,AC=BC AA1,D是棱AA1的中点,DC1⊥BD(1)证明:DC1⊥BC;(2)求二面角A1﹣BD﹣C1的大小.【解答】(1)证明:在Rt△DAC中,AD=AC,∴∠ADC=45°同理:∠A1DC1=45°,∴∠CDC1=90°∴DC1⊥DC,DC1⊥BD∵DC∩BD=D∴DC1⊥面BCD∵BC⊂面BCD∴DC1⊥BC(2)解:∵DC1⊥BC,CC1⊥BC,DC1∩CC1=C1,∴BC⊥面ACC1A1,∵AC⊂面ACC1A1,∴BC⊥AC取A1B1的中点O,过点O作OH⊥BD于点H,连接C1O,OH∵A1C1=B1C1,∴C1O⊥A1B1,∵面A1B1C1⊥面A1BD,面A1B1C1∩面A1BD=A1B1,∴C1O⊥面A1BD而BD⊂面A1BD∴BD⊥C1O,∵OH⊥BD,C1O∩OH=O,∴BD⊥面C1OH∴C1H⊥BD,∴点H与点D重合且∠C1DO是二面角A1﹣BD﹣C1的平面角设AC=a,则,,∴sin∠C1DO∴∠C1DO=30°即二面角A1﹣BD﹣C1的大小为30°9.【2011年新课标1理科18】如图,四棱锥P﹣ABCD中,底面ABCD为平行四边形,∠DAB=60°,AB =2AD,PD⊥底面ABCD.(Ⅰ)证明:P A⊥BD;(Ⅱ)若PD=AD,求二面角A﹣PB﹣C的余弦值.【解答】(Ⅰ)证明:因为∠DAB=60°,AB=2AD,由余弦定理得BD,从而BD2+AD2=AB2,故BD⊥AD又PD⊥底面ABCD,可得BD⊥PD所以BD⊥平面P AD.故P A⊥BD(Ⅱ)如图,以D为坐标原点,AD的长为单位长,射线DA为轴的正半轴建立空间直角坐标系D﹣y,则A(1,0,0),B(0,,0),C(﹣1,,0),P(0,0,1).(﹣1,,0),(0,,﹣1),(﹣1,0,0),设平面P AB的法向量为(,y,),则即,因此可取(,1,)设平面PBC的法向量为(,y,),则,即:可取(0,1,),cos故二面角A﹣PB﹣C的余弦值为:.10.【2010年新课标1理科18】如图,已知四棱锥P﹣ABCD的底面为等腰梯形,AB∥CD,AC⊥BD,垂足为H,PH是四棱锥的高,E为AD中点(Ⅰ)证明:PE⊥BC(Ⅱ)若∠APB=∠ADB=60°,求直线P A与平面PEH所成角的正弦值.【解答】解:以H为原点,HA,HB,HP分别为,y,轴,线段HA的长为单位长,建立空间直角坐标系如图,则A(1,0,0),B(0,1,0)(Ⅰ)设C(m,0,0),P(0,0,n)(m<0,n>0)则.可得.因为所以PE⊥BC.(Ⅱ)由已知条件可得m,n=1,故C(),设(,y,)为平面PEH的法向量则即因此可以取,由,可得所以直线P A与平面PEH所成角的正弦值为.考题分析与复习建议本专题考查的知识点为:直线、平面平行、垂直的判定与性质,空间向量及其运算,立体几何中的向量方法(证明平行与垂直、求空间角和距离)等.历年考题主要以解答题题型出现,重点考查的知识点为:直线、平面平行、垂直的判定与性质,空间向量及其运算,立体几何中的向量方法(证明平行与垂直、求空间角和距离)等.预测明年本考点题目会比较稳定,备考方向以知识点直线、平面平行、垂直的判定与性质,空间向量及其运算,立体几何中的向量方法(证明平行与垂直、求空间角和距离)等为重点较佳.最新高考模拟试题1.如图,在三棱柱111ABC A B C -中,侧面11ABB A 是菱形,160BAA ∠=︒,E 是棱1BB 的中点,CA CB =,F 在线段AC 上,且2AF FC =.(1)证明:1//CB 面1A EF ;(2)若CA CB ⊥,面CAB ⊥面11ABB A ,求二面角1F A E A --的余弦值.【答案】(1)详见解析;(2529. 【解析】解:(1)连接1AB 交1A E 于点G ,连接FG . 因为11AGA B GE ∆∆:,所以1112AA AG GB EB ==,又因为2AF FC =,所以1AF AGFC GB =,所以1//FG CB , 又1CB ⊄面1A EF ,FG ⊂面1A EF ,所以1//CB 面1A EF .(2)过C 作CO AB ⊥于O ,因为CA CB =,所以O 是线段AB 的中点.因为面CAB ⊥面11ABB A ,面CAB I 面11ABB A AB =,所以CO ⊥面1ABA .连接1OA , 因为1ABA ∆是等边三角形,O 是线段AB 的中点,所以1OA AB ⊥.如图以O 为原点,OA u u u v ,1OA u u ur ,OC u u u r 分别为x 轴,y 轴,轴的正方向建立空间直角坐标,不妨设2AB =,则(1,0,0)A ,13,0)A ,(0,0,1)C ,(1,0,0)B -,12(,0,)33F , 由11AA BB =u u u v u u u v ,得(3,0)B -,1BB 的中点33(2E -,133(,2A E =-u u u r ,112(,3,)33A F =--u u u u r . 设面1A FE 的一个法向量为1111(,,)n x y z =u v ,则111100A E n A F n ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩u u u v u v u u u u v u v ,即1111230333302x z x y ⎧-+=⎪⎪⎨⎪-=⎪⎩,得方程的一组解为111135 xyz=-⎧⎪=⎨⎪=⎩,即1(1,3,5)n=-u r.面1ABA的一个法向量为2(0,0,1)n=u u r,则121212529cos,29n nn nn n⋅<>==u r u u ru r u u ru r u u r,所以二面角1F A E A--的余弦值为529.2.如图,菱形ABCD与正三角形BCE的边长均为2,它们所在平面互相垂直,FD⊥平面ABCD,EF P 平面ABCD.(1)求证:平面ACF⊥平面BDF;(2)若60CBA∠=︒,求二面角A BC F--的大小.【答案】(1)见证明;(2)4π【解析】(1)∵菱形ABCD,∴AC BD⊥,∵FD⊥平面ABCD,∴FD AC⊥,∵BD FD D⋂=,∴AC⊥平面BDF,∵AC⊂平面ACF,∴平面ACF⊥平面BDF.(2)设AC BD O=I,以O为原点,OB为x轴,OA为y轴,过O作平面ABCD的垂线为轴,建立空间直角坐标系,则(3,0,0)B ,()0,1,0C -,(3,0,3)F -,(3,1,0)BC =--u u u r ,(23,0,3)BF =-u u u r,设平面BCF 的法向量(,,)n x y z =r,则302330n BC x y n BF x z ⎧⋅=--=⎪⎨⋅=-+=⎪⎩u u u v v u u u v v ,取1x =,得(1,3,2)n =-r , 平面ABC 的法向量(0,0,1)m =u r,设二面角A BC F --的大小为θ,则||2cos ||||28m n m n θ⋅===⋅r r r r , ∴4πθ=.∴二面角A BC F --的大小为4π. 3.如图,在几何体1111ACD A B C D -中,四边形1111ADD A CDD C ,为矩形,平面11ADD A ⊥平面11CDD C ,11B A ⊥平面11ADD A ,1111,2AD CD AA A B ====,E 为棱1AA 的中点.(Ⅰ)证明:11B C ⊥平面1CC E ;(Ⅱ)求直线11B C 与平面1B CE 所成角的正弦值.【答案】(Ⅰ)证明见解析;(Ⅱ)7. 【解析】(Ⅰ)因为11B A ⊥平面11ADD A , 所以111B A DD ⊥,又11111111DD D A B A D A A ⊥⋂=,, 所以1DD ⊥平面1111D C B A , 又因为11//DD CC ,所以1CC ⊥平面1111D C B A ,11B C ⊂平面1111D C B A ,所以111CC B C ⊥,因为平面11ADD A ⊥平面11CDD C , 平面11ADD A ⋂平面111CDD C DD =,111C D DD ⊥,所以11C D ⊥平面11ADD A ,经计算可得1111B E BC EC = 从而2221111B E B C EC =+,所以在11B EC V 中,111B C C E ⊥,又11CC C E ⊂,平面1111CC E CC C E C ⋂=,, 所以11B C ⊥平面1CC E .(Ⅱ)如图,以点A 为原点建立空间直角坐标系,依题意得()()()10001,0,00,2,2A C B ,,,,, ()()11,2,10,1,0C E ,.∵1(1,1,1)(1,2,1)CE B C =--=--u u u r u u u r,,设平面1B CE 的一个法向量(,,)m x y z =则100m B C m CE ⎧⋅=⎨⋅=⎩u u u vu u u v ,, 即200x y z x y z --=⎧⎨-+-=⎩,,消去x 得20y z +=, 不妨设1z =,可得()3,2,1m =--,又()111,0,1B C =-u u u u r,设直线11B C 与平面1B CE 所成角为θ,于是111111427sin cos ,142||m B C m B C m B C θ⋅-====⨯⋅u u u u ru u u u r u u u u r ,故直线11B C 与平面1B CE 所成角的正弦值为77. 4.如图,在四凌锥P ABCD -中,PC ABCD ⊥底面,底面ABCD 是直角梯形,AB AD ⊥,AB CD ∥,222AB AD CD ===,4PC =,E 为线段PB 上一点(1)求证:EAC PBC ⊥平面平面; (2)若二面角P AC E --的余弦值为63,求BE BP 的值【答案】(1)见解析(2)13BE BP = 【解析】 (1)如图,由题意,得2AC BC ==,且2AB =,∴BC AC ⊥∵ABCD PC ⊥底面,∴PC AC ⊥又∵PC BC C ⋂=,∴AC ⊥底面PBC∵AC ⊂平面EAC ,∴平面EAC ⊥平面PBC(2)如图,以C 为原点,取AB 中点M ,以CM ,CD ,CP 所在直线为,,x y z 轴建立空间直角坐标系则()1,1,0B -,()0,0,4P ,()1,1,0A ,设(),,E x y z ,且()01BE BP λλ=<<u u u r u u u r ,得()()1,1,1,1,4x y z λ-+=-,即()1,1,4E λλλ--()()1,1,0,1,1,4CA CE λλλ==--u u u r u u u r ,设平面EAC 的法向量为(),,n x y z =r, 由00CE n CA n u u u r r u u u r r ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩即()()11400x y z x y λλλ⎧-+-+=⎨+=⎩,令1x =,得11,1,2n r λλ-⎛⎫=- ⎪⎝⎭ 又BC AC ⊥,且BC PC ⊥,所以BC ⊥平面PAC故平面PAC 的法向量为()1,1,0m BC u u u r r ==-,由二面角P AC E --6 ()226cos ,312114m n m n m n λλ⋅===⋅-++r r r r r r ,解得1λ=-或13,由01λ<<得13λ=,即13BE BP = 5.如图,在三棱锥P ABC -中,20{ 28x x ->-≥,2AB BC =,D 为线段AB 上一点,且3AD DB =,PD ⊥平面ABC ,PA 与平面ABC 所成的角为45o .(1)求证平面PAB ⊥平面PCD ;(2)求二面角P AC D --的平面角的余弦值。
2010—2019“十年高考”数学真题分类汇总 平面向量专题解析版 (可下载)
2010—2019“十年高考”数学真题分类汇总平面向量专题(附详细答案解析)一、选择题。
1.(2019全国Ⅰ文8)已知非零向量a ,b 满足a =2b ,且(a –b )⊥b ,则a 与b 的夹角为 A .π6 B .π3 C .2π3 D .5π6【答案】B .【解析】因为()-⊥a b b ,所以()22cos ,0-⋅⋅-=⋅<>-=a b b =a b b a b a b b ,所以22cos ,2<>===⋅bba b a bb又因为0,]π[<>∈,a b ,所以π,3<>=a b .故选B . 2.(2019全国Ⅱ文3)已知向量a =(2,3),b =(3,2),则|a –b |= AB .2C .D .50 【答案】A .【解析】因为(2,3)=a ,(3,2)=b ,所以-(1,1)=-a b ,所以-==a b A.3.(2018全国卷Ⅰ)在∆ABC 中,AD 为BC 边上的中线,E 为AD 的中点,则EB = A .3144AB AC - B .1344AB AC - C .3144AB AC + D .1344AB AC + 【答案】A.【解析】法一、通解 如图所示,CB AD DB ED EB 2121+=+= ()()AC AB AC AB -++⨯=212121 3144=-AB AC .故选A .CB法二、优解111()222=-=-=-⨯+EB AB AE AB AD AB AB AC 3144=-AB AC .故选A . 4.(2018全国卷Ⅱ)已知向量a ,b 满足||1=a ,1⋅=-a b ,则(2)⋅-=a a b A .4B .3C .2D .0【答案】B.【解析】2(2)22(1)3⋅-=-⋅=--=a a b a a b ,故选B .5.(2018天津)在如图的平面图形中,已知1OM =,2ON =,120MON ∠=,2BM MA =, 2CN NA =,则·BC OM 的值为 A .15- B .9- C .6- D .0【答案】C.【解析】由2BM MA =,可知||2||BM MA =,∴||3||BA MA =. 由2CN NA =,可知||2||CN NA =,∴||3||CA NA =,故||||3||||BA CA MA NA ==,连接MN ,则BC MN ∥,且||3||BA MN =, ∴33()BC MN ON OM ==-,∴23()3()BC OM ON OM OM ON OM OM ⋅=-⋅=⋅-23(||||cos120||)6ON OM OM =-=-.故选C .6.(2018浙江)已知a ,b ,e 是平面向量,e 是单位向量.若非零向量a 与e 的夹角为3π,向量b 满足2430-⋅+=b e b ,则||-a b 的最小值是A 1B 1C .2D .2 【答案】A.【解析】解法一 设O 为坐标原点,OA =a ,(,)OB x y ==b ,=(1,0)e ,由2430-⋅+=b e b 得22430x y x +-+=,即22(2)1x y -+=,所以点B 的轨迹是以(2,0)C 为圆心,l 为半径的圆.NMOCBA因为a 与e 的夹角为3π,所以不妨令点A在射线y =(0x >)上,如图,数形结合可知min ||||||31CA CB -=-=-a b .故选A .解法二 由2430-⋅+=b e b 得2243()(3)0-⋅+=-⋅-=b e b e b e b e .设OB =b ,OE =e ,3OF =e ,所以EB -=b e ,3FB -b e =,所以0EB FB ⋅=,取EF 的中点为C .则B 在以C 为圆心,EF 为直径的圆上,如图.设OA =a ,作射线OA ,使得3AOE π∠=,所以|||(2)(2)|-=-+-≥a b a e e b|(2)||(2)|||||31CA BC ---=-≥a e e b .故选A .7.(2017北京)设m , n 为非零向量,则“存在负数λ,使得λ=m n ”是“0⋅<m n ”的A .充分而不必要条件B .必要而不充分条件C .充分必要条件D .既不充分也不必要条件【答案】A.【解析】因为,m n 为非零向量,所以||||cos ,0⋅=<><m n m n m n 的充要条件是cos ,0<><m n .因为0λ<,则由λ=m n 可知,m n 的方向相反,,180<>=m n ,所以cos ,0<><m n ,所以“存在负数λ,使得λ=m n ”可推出“0⋅<m n ”;而0⋅<m n 可推出cos ,0<><m n ,但不一定推出,m n 的方向相反,从而不一定推得“存在负数λ,使得λ=m n ”,所以“存在负数λ,使得λ=m n ”是“0⋅<m n ”的充分而不必要条件.8.(2017浙江)如图,已知平面四边形ABCD ,AB BC ⊥,2AB BC AD ===,3CD =, AC 与BD 交于点O ,记1I OA OB =⋅,2·I OB OC =,3·I OC OD =,则 OABCDA .1I <2I <3IB .1I <3I <2IC .3I < 1I <2ID .2I <1I <3I【答案】C 。
十年高考真题分类汇编(2010-2019) 数学 专题10 立体几何
十年高考真题分类汇编(2010—2019)数学专题10立体几何1.(2019·浙江·T4)祖暅是我国南北朝时代的伟大科学家,他提出的“幂势既同,则积不容异”称为祖暅原理,利用该原理可以得到柱体的体积公式V 柱体=Sh,其中S 是柱体的底面积,h 是柱体的高.若某柱体的三视图如图所示(单位:cm),则该柱体的体积(单位:cm 3)是( )A.158B.162C.182D.324【答案】B【解析】由三视图得该棱柱的高为6,底面五边形可以看作是由两个直角梯形组合而成,其中一个上底为4,下底为6,高为3,另一个的上底为2,下底为6,高为3,则该棱柱的体积为2+62×3+4+62×3×6=162.2.(2019·全国1·理T12)已知三棱锥P-ABC 的四个顶点在球O 的球面上,PA=PB=PC,△ABC 是边长为2的正三角形,E,F 分别是PA,AB 的中点,∠CEF=90°,则球O 的体积为( ) A.8√6π B.4√6π C.2√6π D.√6π【答案】D【解析】设PA=PB=PC=2x. ∵E,F 分别为PA,AB 的中点, ∴EF ∥PB,且EF=12PB=x.∵△ABC 为边长为2的等边三角形, ∴CF=√3.又∠CEF=90°,∴CE=√3-x 2,AE=12PA=x. 在△AEC 中,由余弦定理可知cos ∠EAC=x 2+4-(3-x 2)2×2·x .作PD ⊥AC 于点D,∵PA=PC,∴D 为AC 的中点,cos ∠EAC=AD PA =12x . ∴x 2+4-3+x 24x=12x. ∴2x 2+1=2.∴x 2=12,即x=√22. ∴PA=PB=PC=√2. 又AB=BC=AC=2, ∴PA ⊥PB ⊥PC. ∴2R=√2+2+2=√6. ∴R=√62. ∴V=43πR 3=43π×6√68=√6π.故选D.3.(2019·全国2·理T7文T7)设α,β为两个平面,则α∥β的充要条件是( ) A.α内有无数条直线与β平行 B.α内有两条相交直线与β平行 C.α,β平行于同一条直线 D.α,β垂直于同一平面 【答案】B【解析】由面面平行的判定定理知,“α内有两条相交直线与β平行”是“α∥β”的充分条件.由面面平行的性质知,“α内有两条相交直线与β平行”是“α∥β”的必要条件,故选B.4.(2019·全国3·理T8文T8)如图,点N 为正方形ABCD 的中心,△ECD 为正三角形,平面ECD ⊥平面ABCD,M 是线段ED 的中点,则( ) A.BM=EN,且直线BM,EN 是相交直线B.BM ≠EN,且直线BM,EN 是相交直线C.BM=EN,且直线BM,EN 是异面直线D.BM ≠EN,且直线BM,EN 是异面直线 【答案】B【解析】如图,连接BD,BE.在△BDE 中,N 为BD 的中点,M 为DE 的中点, ∴BM,EN 是相交直线,排除选项C 、D. 作EO ⊥CD 于点O,连接ON. 作MF ⊥OD 于点F,连接BF.∵平面CDE ⊥平面ABCD,平面CDE ∩平面ABCD=CD,EO ⊥ CD,EO ⊂平面CDE,∴EO ⊥平面ABCD. 同理,MF ⊥平面ABCD.∴△MFB 与△EON 均为直角三角形. 设正方形ABCD 的边长为2,易知 EO=√3,ON=1,MF=√32,BF=√22+94=52, 则EN=√3+1=2,BM=√34+254=√7,∴BM ≠EN.故选B.5.(2019·浙江·T8)设三棱锥V-ABC 的底面是正三角形,侧棱长均相等,P 是棱VA 上的点(不含端点).记直线PB 与直线AC 所成的角为α,直线PB 与平面ABC 所成的角为β,二面角P-AC-B 的平面角为γ,则( ) A.β<γ,α<γ B.β<α,β<γ C.β<α,γ<α D.α<β,γ<β 【答案】B【解析】如图G 为AC 中点,点V 在底面ABC 上的投影为点O,则点P 在底面ABC 上的投影点D 在线段AO 上,过点D 作DE 垂直AE,易得PE ∥VG,过点P 作PF ∥AC 交VG 于点F,过点D 作DH ∥AC,交BG 于点H,则α=∠BPF,β=∠PBD,γ=∠PED,所以cos α=PFPB=EG PB=DH PB<BDPB=cos β,所以α>β,因为tan γ=PDED>PDBD=tan β,所以γ>β.故选B.6.(2018·全国3·理T10文T12)设A,B,C,D 是同一个半径为4的球的球面上四点,△ABC 为等边三角形且其面积为9√3,则三棱锥D-ABC 体积的最大值为( ) A.12√3 B.18√3C.24√3D.54√3【答案】B【解析】由△ABC 为等边三角形且面积为9√3,设△ABC 边长为a,则S=12a ·√32a=9√3.∴a=6,则△ABC 的外接圆半径r=√32×23a=2√3<4. 设球的半径为R,如图,OO 1=√R 2-r 2=√42-(2√3)2=2.当D 在O 的正上方时,V D-ABC =1S △ABC ·(R+|OO 1|)=1×9√3×6=18√3,最大.故选B.7.(2018·全国1·理T7文T9)某圆柱的高为2,底面周长为16,其三视图如图.圆柱表面上的点M 在正视图上的对应点为A,圆柱表面上的点N 在左视图上的对应点为B,则在此圆柱侧面上,从M 到N 的路径中,最短路径的长度为( ) A.2√17 B.2√5 C.3 D.2【答案】B【解析】如图所示,易知N 为CD⏜的中点,将圆柱的侧面沿母线MC 剪开,展平为矩形MCC'M',易知CN=14CC'=4,MC=2,从M 到N 的路程中最短路径为MN.在Rt△MCN中,MN=√MC2+NC2=2√5.8.(2018·全国3·理T3文T3)中国古建筑借助榫卯将木构件连接起来,构件的凸出部分叫榫头,凹进部分叫卯眼,图中木构件右边的小长方体是榫头.若如图摆放的木构件与某一带卯眼的木构件咬合成长方体,则咬合时带卯眼的木构件的俯视图可以是( )【答案】A【解析】由题意可知带卯眼的木构件的直观图如图所示,由直观图可知其俯视图应为A中图形.9.(2018·北京·理T5文T6)某四棱锥的三视图如图所示,在此四棱锥的侧面中,直角三角形的个数为( )A.1B.2C.3D.4【答案】C【解析】由该四棱锥的三视图,得其直观图如图.由正视图和侧视图都是等腰直角三角形,知PD⊥平面ABCD,所以侧面PAD和PDC都是直角三角形.由俯视图为直角梯形,易知DC⊥平面PAD.又AB∥DC,所以AB⊥平面PAD,所以AB⊥PA,所以侧面PAB也是直角三角形.易知PC=2√2,BC=√5,PB=3,从而△PBC不是直角三角形.故选C.10.(2018·上海·T15)《九章算术》中,称底面为矩形而有一侧棱垂直于底面的四棱锥为阳马.设AA1是正六棱柱的一条侧棱,如图.若阳马以该正六棱柱的顶点为顶点,以AA1为底面矩形的一边,则这样的阳马的个数是( )A.4B.8C.12D.16【答案】D【解析】设正六棱柱为ABCDEF-A1B1C1D1E1F1,以侧面AA1B1B,AA1F1F为底面矩形的阳马有E-AA 1B 1B,E 1-AA 1B 1B,D-AA 1B 1B,D 1-AA 1B 1B,C-AA 1F 1F,C 1-AA 1F 1F,D-AA 1F 1F,D 1-AA 1F 1F,共8个,以对角面AA 1C 1C,AA 1E 1E 为底面矩形的阳马有F-AA 1C 1C,F 1-AA 1C 1C,D-AA 1C 1C,D 1-AA 1C 1C,B-AA 1E 1E,B 1-AA 1E 1E,D-AA 1E 1E,D 1-AA 1E 1E,共8个,所以共有8+8=16(个),故选D.11.(2018·全国1·文T10)在长方体ABCD-A 1B 1C 1D 1中,AB=BC=2,AC 1与平面BB 1C 1C 所成的角为30°,则该长方体的体积为( ) A.8 B.6√2 C.8√2 D.8√3【答案】C【解析】在长方体ABCD-A 1B 1C 1D 1中,AB ⊥平面BCC 1B 1,连接BC 1,则∠AC 1B 为AC 1与平面BB 1C 1C 所成的角,∠AC 1B=30°,所以在Rt △ABC 1中,BC 1=AB tan∠AC 1B =2√3,又BC=2,所以在Rt △BCC 1中,CC 1=√(2√3)2-22=2√2, 所以该长方体体积V=BC ×CC 1×AB=8√2.12.(2018·全国2·理T9)在长方体ABCD-A 1B 1C 1D 1中,AB=BC=1,AA 1=√3,则异面直线AD 1与DB 1所成角的余弦值为( ) A.15B.√56C.√55D.√22【答案】C【解析】以DA,DC,DD 1所在直线为坐标轴建立空间直角坐标系如图, 则D 1(0,0,√3),A(1,0,0),D(0,0,0),B 1(1,1,√3).∴AD 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(-1,0,√3),DB 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,1,√3).设异面直线AD 1与DB 1所成的角为θ. ∴cos θ=|AD 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ·DB1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |AD 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ||DB 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ||=|2×√5|=√55.∴异面直线AD 1与DB 1所成角的余弦值为√55.13.(2018·全国2·文T9)在正方体ABCD-A 1B 1C 1D 1中,E 为棱CC 1的中点,则异面直线AE 与CD 所成角的正切值为( ) A.√22 B.√32C.√52D.√72【答案】C【解析】如图,因为AB∥CD,所以AE与CD所成的角为∠EAB. 在Rt△ABE中,设AB=2,则BE=√5,则tan∠EAB=BEAB =√52,所以异面直线AE与CD所成角的正切值为√52.14.(2018·全国1·文T5)已知圆柱的上、下底面的中心分别为O1,O2,过直线O1O2的平面截该圆柱所得的截面是面积为8的正方形,则该圆柱的表面积为( )A.12√2πB.12πC.8√2πD.10π【答案】B【解析】过直线O1O2的平面截该圆柱所得的截面为圆柱的轴截面,设底面半径为r,母线长为l,因为轴截面是面积为8的正方形,所以2r=l=2√2,r=√2,所以圆柱的表面积为2πrl+2πr2=8π+4π=12π.15.(2018·浙江·T3)某几何体的三视图如图所示(单位:cm),则该几何体的体积(单位:cm3)是( )A.2B.4C.6D.8【答案】C【解析】由三视图可知该几何体为直四棱柱.∵S底=12×(1+2)×2=3,h=2,∴V=Sh=3×2=6.16.(2017·全国2·理T4文T6)如图,网格纸上小正方形的边长为1,粗实线画出的是某几何体的三视图,该几何体由一平面将一圆柱截去一部分后所得,则该几何体的体积为( )A.90πB.63πC.42πD.36π【答案】B【解析】由三视图知,该几何体是一个圆柱截去一部分所得,如图所示.其体积等于下部分圆柱的体积加上上部分圆柱体积的12,所以该几何体的体积V=π×32×4+π×32×6×12=63π.17.(2017·全国1·理T7)某多面体的三视图如图所示,其中正视图和左视图都由正方形和等腰直角三角形组成,正方形的边长为2,俯视图为等腰直角三角形,该多面体的各个面中有若干个是梯形,这些梯形的面积之和为( ) A.10B.12C.14D.16【答案】B【解析】由三视图可还原出几何体的直观图如图所示.该五面体中有两个侧面是全等的直角梯形,且该直角梯形的上底长为2,下底长为4,高为2,则S 梯=(2+4)×2÷2=6,所以这些梯形的面积之和为12.18.(2017·全国2·理T10)已知直三棱柱ABC-A 1B 1C 1中,∠ABC=120°,AB=2,BC=CC 1=1,则异面直线AB 1与BC 1所成角的余弦值为( ) A.√32 B.√155C.√105D.√33【答案】C【解析】方法一:把三棱柱ABC-A 1B 1C 1补成四棱柱ABCD-A 1B 1C 1D 1,如图, 连接C 1D,BD,则AB 1与BC 1所成的角为∠BC 1D. 由题意可知BC 1=√2,BD=√22+12-2×2×1×cos60°=√3,C 1D=AB 1=√5.可知B C 12+BD 2=C 1D 2,所以cos ∠BC 1D=√2√5=√105,故选C.方法二:以B 1为坐标原点,B 1C 1所在的直线为x 轴,垂直于B 1C 1的直线为y 轴,BB 1所在的直线为z 轴建立空间直角坐标系,如图所示. 由已知条件知B 1(0,0,0),B(0,0,1),C 1(1,0,0),A(-1,√3,1),则BC 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,0,-1),AB 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,-√3,-1).所以cos<AB 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ,BC 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ >=AB 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ·BC 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |AB 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |·|BC 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗|=√5×√2=√105.所以异面直线AB 1与BC 1所成角的余弦值为√105.19.(2017·北京·理T7)某四棱锥的三视图如图所示,则该四棱锥的最长棱的长度为( )A.3√2B.2√3C.2√2D.2【答案】B【解析】由题意可知,直观图为四棱锥A-BCDE(如图所示),最长的棱为正方体的体对角线AE=√22+22+22=2√3.故选B.20.(2017·全国3·理T8文T9)已知圆柱的高为1,它的两个底面的圆周在直径为2的同一个球的球面上,则该圆柱的体积为( ) A .π B.3π4C.π2D.π4【答案】B【解析】由题意可知球心即为圆柱体的中心,画出圆柱的轴截面如图所示,则AC=1,AB=12,底面圆的半径r=BC=√32,所以圆柱的体积是V=πr 2h=π×(√32)2×1=3π4,故选B.21.(2017·全国1·文T6)如图,在下列四个正方体中,A,B 为正方体的两个顶点,M,N,Q 为所在棱的中点,则在这四个正方体中,直线AB 与平面MNQ 不平行的是( )【答案】A【解析】易知选项B 中,AB ∥MQ,且MQ ⊂平面MNQ,AB ⊄平面MNQ,则AB ∥平面MNQ;选项C 中,AB ∥MQ,且MQ ⊂平面MNQ,AB ⊄平面MNQ,则AB ∥平面MNQ;选项D 中,AB ∥NQ,且NQ ⊂平面MNQ,AB ⊄平面MNQ,则AB ∥平面MNQ,故排除选项B,C,D;故选A.4.(2016·浙江·理T2文T2)已知互相垂直的平面α,β交于直线l,若直线m,n 满足m ∥α,n ⊥β,则( ) A.m ∥l B.m ∥nC.n ⊥lD.m ⊥n 【答案】C【解析】对于选项A,∵α∩β=l ,∴l ⊂α,∵m ∥α,∴m 与l 可能平行,也可能异面,故选项A 不正确; 对于选项B,D,∵α⊥β,m ∥α,n ⊥β,∴m 与n 可能平行,可能相交,也可能异面,故选项B,D 不正确. 对于选项C,∵α∩β=l ,∴l ⊂β. ∵n ⊥β,∴n ⊥l.故选C.22.(2016·天津·文T3)将一个长方体沿相邻三个面的对角线截去一个棱锥,得到的几何体的正视图与俯视图如图所示,则该几何体的侧(左)视图为( )【答案】B【解析】由题意得该长方体沿相邻三个面的对角线截去一个棱锥,如下图所示.易知其左视图为B 项中图.故选B.23.(2016·全国3·理T10文T11)在封闭的直三棱柱ABC-A 1B 1C 1内有一个体积为V 的球.若AB ⊥BC,AB=6,BC=8,AA 1=3,则V 的最大值是( ) A.4π B.9π2C.6πD.32π3【答案】B【解析】先计算球与直三棱柱三个侧面相切的球的半径,再和与直三棱柱两底面相切的球的半径相比较,半径较小的球即为所求.设球的半径为R,∵AB ⊥BC,AB=6,BC=8,∴AC=10.当球与直三棱柱的三个侧面相切时,有12(6+8+10)×R=12×6×8,此时R=2;当球与直三棱柱两底面相切时,有2R=3,此时R=32.所以在封闭的直三棱柱中,球的最大半径只能为32,故最大体积V=4π(3)3=9π.24.(2016·全国1·文T4)体积为8的正方体的顶点都在同一球面上,则该球的表面积为( )A.12πB. πC.8πD.4π【答案】A【解析】设正方体的棱长为a,由a3=8,得a=2.由题意可知,正方体的体对角线为球的直径,故2r=2则r=√3.所以该球的表面积为4π×(√3)2=12π,故选A.25.(2016·全国1·理T11文T11)平面α过正方体ABCD-A1B1C1D1的顶点A,α∥平面CB1D1,α∩平面ABCD=m,α∩平面ABB1A1=n,则m,n所成角的正弦值为( )A.√32B.√22C.√33D.13【答案】A【解析】∵α∥平面CB1D1,平面ABCD∥平面A1B1C1D1,α∩平面ABCD=m,平面CB1D1∩平面A1B1C1D1=B1D1,∴m∥B1D1.∵α∥平面CB1D1,平面ABB1A1∥平面DCC1D1,α∩平面ABB1A1=n,平面CB1D1∩平面DCC1D1=CD1,∴n∥CD1.∴B1D1,CD1所成的角等于m,n所成的角,即∠B1D1C等于m,n所成的角.∵△B1D1C为正三角形,∴∠B1D1C=60°,∴m,n所成的角的正弦值为√32.26.(2016·全国1·理T6文T7)如图,某几何体的三视图是三个半径相等的圆及每个圆中两条互相垂直的半径.若该几何体的体积是28π3,则它的表面积是( )A.17πB.18πC.20πD.28π【答案】A【解析】由三视图可知该几何体是球截去18后所得几何体,则78×4π3×R 3=28π3,解得R=2,故其表面积为78×4πR 2+34×πR 2=14π+3π=17π. 27.(2016·全国2·理T6文T7)下图是由圆柱与圆锥组合而成的几何体的三视图,则该几何体的表面积为 ( )A.20πB.24πC.28πD.32π 【答案】C【解析】因为原几何体由同底面的一个圆柱和一个圆锥构成,所以其表面积为S=π×(42)2+4π×4+12×4π×√(2√3)2+22=28π,故选C.28.(2016·全国3·理T9文T10)如图,网格纸上小正方形的边长为1,粗实线画出的是某多面体的三视图,则该多面体的表面积为( ) A.18+36√5 B.54+18√5 C.90D.81【答案】B【解析】由题意知该几何体为四棱柱,且四棱柱的底面是边长为3的正方形,侧棱长为3√5,所以所求表面积为(3×3+3×6+3×3√5)×2=54+18√5,故选B.29.(2016·山东·理T5)一个由半球和四棱锥组成的几何体,其三视图如下图所示.则该几何体的体积为( ) A.1+2πB.1+√2πC.1+√2πD.1+√2π【答案】C【解析】由三视图可知,上面是半径为√22的半球,体积为V 1=12×43π×(√22)3=√2π6,下面是底面积为1,高为1的四棱锥,体积V 2=13×1×1=13,故选C.30.(2016·北京·理T6)某三棱锥的三视图如图所示,则该三棱锥的体积为( )A.16B.13C.12D.1【答案】A【解析】由三视图可得,三棱锥的直观图如图,则该三棱锥的体积V=13×12×1×1×1=16,故选A.31.(2015·全国1·理T6文T6)《九章算术》是我国古代内容极为丰富的数学名著,书中有如下问题:“今有委米依垣内角,下周八尺,高五尺.问:积及为米几何?”其意思为:“在屋内墙角处堆放米(如图,米堆为一个圆锥的四分之一),米堆底部的弧长为8尺,米堆的高为5尺,问米堆的体积和堆放的米各为多少?”已知1斛米的体积约为1.62立方尺,圆周率约为3,估算出堆放的米约有( )A.14斛B.22斛C.36斛D.66斛 【答案】B【解析】设底面圆弧半径为R,∵米堆底部弧长为8尺,∴14·2πR=8,∴R=16π. ∴体积V=14×13π×(16π)2×5.∵π≈3,∴V ≈3209(尺3).∴堆放的米约为3209×1.62≈22(斛). 32.(2015·全国2·理T6文T6)一个正方体被一个平面截去一部分后,剩余部分的三视图如下图,则截去部分体积与剩余部分体积的比值为( )A.18B.17C.16D.15【答案】D【解析】由题意知该正方体截去了一个三棱锥,如图所示,设正方体棱长为a,则V 正方体=a 3,V 截去部分=16a 3,故截去部分体积与剩余部分体积的比值为16a 3∶56a 3=1∶5.33.(2015·重庆·理T5)某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为( )A.13+π B.23+π C.13+2πD.23+2π【答案】A【解析】由题中三视图可知,该几何体是一个组合体,其左边是一个三棱锥,底面是等腰直角三角形(斜边长等于2),高为1,所以体积V 1=13×12×2×1×1=13;其右边是一个半圆柱,底面半径为1,高为2,所以体积V 2=π·12·2·12=π,所以该几何体的体积V=V 1+V 2=13+π.34.(2015·浙江·理T2)某几何体的三视图如图所示(单位:cm),则该几何体的体积是( ) A.8 cm 3 B.12 cm 3C.323 cm 3D.403 cm 3【答案】C【解析】由题中三视图知该几何体是一个正方体与正四棱锥的组合体,其中正方体与正四棱锥的底面边长为2 cm,正四棱锥的高为2 cm,则该几何体的体积V=2×2×2+13×2×2×2=323(cm 3),故选C.35.(2015·山东·理T7)在梯形ABCD 中,∠ABC=π2,AD ∥BC,BC=2AD=2AB=2.将梯形ABCD 绕AD 所在的直线旋转一周而形成的曲面所围成的几何体的体积为( ) A.2π3 B.4π3 C.5π3 D.2π【答案】C【解析】由题意可得旋转体为一个圆柱挖掉一个圆锥,如图所示. V 圆柱=π×12×2=2π,V 圆锥=13×π×12×1=π3. ∴V 几何体=V 圆柱-V 圆锥=2π-π3=5π3.36.(2015·湖南·文T10)某工件的三视图如图所示,现将该工件通过切削,加工成一个体积尽可能大的正方体新工件,并使新工件的一个面落在原工件的一个面内,则原工件材料的利用率为(材料利用率=新工件的体积原工件的体积)( )A.89πB.827πC.24(√2-1)3πD.8(√2-1)3π【答案】A【解析】由三视图可知该几何体是一个圆锥,其底面半径r=1,母线长l=3,所以其高h=√l 2-r 2=2√2.故该圆锥的体积V=π3×12×2√2=2√2π3.由题意可知,加工后的正方体是该圆锥的一个内接正方体,如图所示.正方体ABCD-EFGH 的底面在圆锥的底面内,下底面中心与圆锥底面的圆心重合,上底面中心在圆锥的高线上,设正方体的棱长为x.在轴截面SMN 中,由O 1G ∥ON可得,O 1GON=SO 1SO ,即√22x 1=√2-2√2,解得x=2√23.所以正方体的体积为V 1=(2√23)3=16√227.所以该工件的利用率为V1V =16√22722π3=89π.故选A.37.(2015·全国1·理T11文T11)圆柱被一个平面截去一部分后与半球(半径为r)组成一个几何体,该几何体三视图中的正视图和俯视图如图所示.若该几何体的表面积为16+20π,则r=( ) A.1 B.2 C.4D.8【答案】B【解析】由条件及几何体的三视图可知该几何体是由一个圆柱被过圆柱底面直径的平面所截剩下的半个圆柱及一个半球拼接而成的.其表面积由一个矩形的面积、两个半圆的面积、圆柱的侧面积的一半及一个球的表面积的一半组成.∴S 表=2r ×2r+2×12πr 2+πr ×2r+12×4πr 2=5πr 2+4r 2=16+20π, 解得r=2.38.(2015·北京·理T5)某三棱锥的三视图如图所示,则该三棱锥的表面积是( ) A.2+√5B.4+√5C.2+2√5D.5【答案】C【解析】作出三棱锥的直观图如图,在△ABC 中,作AB 边上的高CD,连接SD.在三棱锥S-ABC 中,SC ⊥底面ABC,SC=1,底面三角形ABC 是等腰三角形,AC=BC=√5,AB 边上的高CD=2,AD=BD=1,斜高SD=√5.所以S 表=S △ABC +S △SAC +S △SBC +S △SAB =12×2×2+12×1×√5+12×1×√5+12×2×√5=2+2√5. 39.(2015·陕西·理T5文T5)一个几何体的三视图如图所示,则该几何体的表面积为( ) A.3π B.4π C.2π+4 D.3π+4【答案】D【解析】由三视图可知,该几何体是一个半圆柱,圆柱的底面半径r=1,高h=2.所以几何体的侧面积S 1=C底·h=(π×1+2)×2=2π+4.几何体的底面积S 2=12π×12=12π.故该几何体的表面积为S=S 1+2S 2=2π+4+2×π2=3π+4.故选D.40.(2015·浙江·理T8)如图,已知△ABC,D 是AB 的中点,沿直线CD 将△ACD 翻折成△A'CD,所成二面角A'-CD-B 的平面角为α,则( ) A.∠A'DB ≤α B.∠A'DB ≥α C.∠A'CB ≤α D.∠A'CB ≥α【答案】B【解析】设∠ADC=θ,设AB=2,则由题意AD=BD=1. 在空间图形中,设A'B=t.在△A'BD 中, cos ∠A'DB=A 'D 2+DB 2-AB 22A 'D×DB =12+12-t 22×1×1=2-t 22. 在空间图形中,过A'作A'N ⊥DC,过B 作BM ⊥DC,垂足分别为N,M.过N 作NP MB,连接A'P,所以NP ⊥DC. 则∠A'NP 就是二面角A'-CD-B 的平面角, 所以∠A'NP=α.在Rt △A'ND 中,DN=A'Dcos ∠A'DC=cos θ,A'N=A'Dsin ∠A'DC=sin θ. 同理,BM=PN=sin θ,DM=cos θ.故BP=MN=2cos θ. 显然BP ⊥面A'NP,故BP ⊥A'P.在Rt △A'BP 中,A'P 2=A'B 2-BP 2=t 2-(2cos θ)2=t 2-4cos 2θ.在△A'NP 中,cos α=cos ∠A'NP=A 'N 2+NP 2-A 'P 22A 'N×NP=sin 2θ+sin 2θ-(t 2-4cos 2θ)=2+2cos 2θ-t 22=2-t 22+cos 2θ2=12cos ∠A'DB+cos 2θ2. 因为1sin 2θ≥1,cos 2θsin 2θ≥0,所以cos α≥cos∠A'DB (当θ=π2时取等号),因为α,∠A'DB ∈[0,π],而y=cos x 在[0,π]上为递减函数,所以α≤∠A'DB.故选B.41.(2015·全国2·理T9文T10)已知A,B 是球O 的球面上两点,∠AOB=90°,C 为该球面上的动点.若三棱锥O-ABC 体积的最大值为36,则球O 的表面积为 ( ) A.36π B.64π C.144π D.256π 【答案】C【解析】因为∠AOB=90°,所以S △AOB =12R 2. 因为V O-ABC =V C-AOB ,而△AOB 面积为定值,所以三棱锥底面OAB 上的高最大时,其体积最大.因为高最大为半径R,所以V C-AOB =13×12R 2×R=36,解得R=6,故S 球=4πR 2=144π.42.(2015·安徽·理T5)已知m,n 是两条不同直线,α,β是两个不同平面,则下列命题正确的是( ) A.若α,β垂直于同一平面,则α与β平行B.若m,n平行于同一平面,则m与n平行C.若α,β不平行...与β平行的直线...,则在α内不存在D.若m,n不平行...垂直于同一平面...,则m与n不可能【答案】D【解析】A选项α,β可能相交;B选项m,n可能相交,也可能异面;C选项若α与β相交,则在α内平行于它们交线的直线一定平行于β;由垂直于同一个平面的两条直线一定平行,可知D选项正确.43.(2015·浙江·文T4)设α,β是两个不同的平面,l,m是两条不同的直线,且l⊂α,m⊂β.( )A.若l⊥β,则α⊥βB.若α⊥β,则l⊥mC.若l∥β,则α∥βD.若α∥β,则l∥m【答案】A【解析】若l⊥β,又l⊂α,由面面垂直的判定定理,得α⊥β,故选项A正确;选项B,l⊥m或l∥m或l与m 相交或异面都有可能;选项C,α∥β或α与β相交都有可能;选项D,l∥m或l与m异面都有可能.44.(2015·广东·文T6)若直线l1和l2是异面直线,l1在平面α内,l2在平面β内,l是平面α与平面β的交线,则下列命题正确的是( )A.l与l1,l2都不相交B.l与l1,l2都相交C.l至多与l1,l2中的一条相交D.l至少与l1,l2中的一条相交【答案】D【解析】l1与l在平面α内,l2与l在平面β内,若l1,l2与l都不相交,则l1∥l,l2∥l,根据直线平行的传递性,则l1∥l2,与已知矛盾,故l至少与l1,l2中的一条相交.45.(2014·浙江·理T3)某几何体的三视图(单位:cm)如图所示,则此几何体的表面积是( )A.90 cm2B.129 cm2C.132 cm2D.138 cm2【答案】D【解析】由题干中的三视图可得原几何体如图所示.故该几何体的表面积S=2×4×6+2×3×4+3×6+3×3+3×4+3×5+2××3×4=138(cm2).故选D.46.(2014·陕西·文T5)将边长为1的正方形以其一边所在直线为旋转轴旋转一周,所得几何体的侧面积是( )A.4πB.3πC.2πD.π【答案】C【解析】依题意,知所得几何体是一个圆柱,且其底面半径为1,母线长也为1,因此其侧面积为2π×1×1=2π,故选C.47.(2014·辽宁·理T4文T4)已知m,n表示两条不同直线,α表示平面.下列说法正确的是( )A.若m∥α,n∥α,则m∥nB.若m⊥α,n⊂α,则m⊥nC.若m⊥α,m⊥n,则n∥αD.若m∥α,m⊥n,则n⊥α【答案】B【解析】对A:m,n还可能异面、相交,故A不正确.对C:n还可能在平面α内,故C不正确.对D:n还可能在α内,故D不正确.对B:由线面垂直的定义可知正确.48.(2014·广东·理T7)在空间中四条两两不同的直线l1,l2,l3,l4,满足l1⊥l2,l2⊥l3,l3⊥l4,则下列结论一定正确的是( )A.l1⊥l4B.l1∥l4C.l1与l4既不垂直也不平行D.l1与l4的位置关系不确定【答案】D【解析】如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,取l1为BC,l2为CC1,l3为C1D1.满足l1⊥l2,l2⊥l3.若取l4为A1D1,则有l1∥l4;若取l4为DD1,则有l1⊥l4.因此l1与l4的位置关系不确定,故选D.49.(2014·浙江·文T6)设m,n是两条不同的直线,α,β是两个不同的平面.( )A.若m⊥n,n∥α,则m⊥αB.若m∥β,β⊥α,则m⊥αC.若m⊥β,n⊥β,n⊥α,则m⊥αD.若m⊥n,n⊥β,β⊥α,则m⊥α【答案】C【解析】当m⊥n,n∥α时,可能有m⊥α,但也有可能m∥α或m⊂α,故A选项错误;当m∥β,β⊥α时,可能有m⊥α,但也有可能m∥α或m⊂α,故选项B错误;当m⊥β,n⊥β,n⊥α时,必有α∥β,从而m⊥α,故选项C正确;在如图所示的正方体ABCD-A1B1C1D1中,取m为B1C1,n为CC1,β为平面ABCD,α为平面ADD1A1,这时满足m⊥n,n ⊥β,β⊥α,但m⊥α不成立,故选项D错误.50.(2014·陕西·理T5)已知底面边长为1,侧棱长为√2的正四棱柱的各顶点均在同一个球面上,则该球的体积为( )A.32π3B.4π C.2π D.4π3【答案】D【解析】依题意可知正四棱柱体对角线的长度等于球的直径,可设球半径R,则2R=√12+12+(√2)2=2,解得R=1,所以V=4π3R 3=4π3.51.(2014·大纲全国·理T8)正四棱锥的顶点都在同一球面上.若该棱锥的高为4,底面边长为2,则该球的表面积为( ) A.81π4B.16πC.9πD.27π4【答案】A【解析】由图知,R 2=(4-R)2+2, ∴R 2=16-8R+R 2+2,∴R=94, ∴S 表=4πR 2=4π×8116=814π,选A.52.(2014·湖南·理T7文T8)一块石材表示的几何体的三视图如图所示.将该石材切削、打磨,加工成球,则能得到的最大球的半径等于( ) A.1 B.2 C.3 D.4【答案】B【解析】由三视图可得原石材为如右图所示的直三棱柱A 1B 1C 1-ABC,且AB=8,BC=6,BB 1=12.若要得到半径最大的球,则此球与平面A 1B 1BA,BCC 1B 1,ACC 1A 1相切,故此时球的半径与△ABC 内切圆的半径相等,故半径r=6+8-102=2.故选B. 53.(2014·全国1·理T12)如图,网格纸上小正方形的边长为1,粗实线画出的是某多面体的三视图,则该多面体的各条棱中,最长的棱的长度为( )A.6√2B.6C.4√2D.4【答案】B【解析】如图所示的正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为4.取B1B的中点G,即三棱锥G-CC1D1为满足要求的几何体,其中最长棱为D1G,D1G=√(4√2)2+22=6.54.(2014·全国1·文T8)如图,网格纸的各小格都是正方形,粗实线画出的是一个几何体的三视图,则这个几何体是( )A.三棱锥B.三棱柱C.四棱锥D.四棱柱【答案】B【解析】由所给三视图可知该几何体是一个三棱柱(如图).55.(2014·北京·理T7)在空间直角坐标系O-xyz中,已知A(2,0,0),B(2,2,0),C(0,2,0),D(1,1, √2).若S1,S2,S3分别是三棱锥D-ABC在xOy,yOz,zOx坐标平面上的正投影图形的面积,则( )A.S1=S2=S3B.S2=S1且S2≠S3C.S3=S1且S3≠S2D.S3=S2且S3≠S1【答案】D【解析】三棱锥的各顶点在xOy 坐标平面上的正投影分别为A 1(2,0,0),B 1(2,2,0),C 1(0,2,0),D 1(1,1,0).显然D 1点为A 1C 1的中点,如图(1),正投影为Rt △A 1B 1C 1,其面积S 1=12×2×2=2.三棱锥的各顶点在yOz 坐标平面上的正投影分别为A 2(0,0,0),B 2(0,2,0),C 2(0,2,0),D 2(0,1,√2).显然B 2,C 2重合,如图(2),正投影为△A 2B 2D 2,其面积S 2=12×2×√2=√2.三棱锥的各顶点在zOx 坐标平面上的正投影分别为A 3(2,0,0),B 3(2,0,0),C 3(0,0,0),D 3(1,0,√2),由图(3)可知,正投影为△A 3D 3C 3,其面积S 3=12×2×√2=√2. 综上,S 2=S 3,S 3≠S 1.故选D.56.(2014·大纲全国·理T11)已知二面角α-l-β为60°,AB ⊂α,AB ⊥l,A 为垂足,CD ⊂β,C ∈l,∠ACD=135°,则异面直线AB 与CD 所成角的余弦值为( ) A.14B.√24C.√34D.12【答案】B【解析】如图,在平面α内过C 作CE ∥AB,则∠ECD 为异面直线AB 与CD 所成的角或其补角,不妨取CE=1,过E 作EO ⊥β于O. 在平面β内过O 作OH ⊥CD 于H, 连EH,则EH ⊥CD.因为AB ∥CE,AB ⊥l,所以CE ⊥l. 又因为EO ⊥平面β,所以CO ⊥l.故∠ECO 为二面角α-l-β的平面角,所以∠ECO=60°. 而∠ACD=135°,CO ⊥l,所以∠OCH=45°.在Rt △ECO 中,CO=CE ·cos ∠ECO=1·cos 60°=12.在Rt △COH 中,CH=CO ·cos ∠OCH=12·sin 45°=√24. 在Rt △ECH 中,cos ∠ECH=CHCE=√241=√24.所以异面直线AB 与CD 所成角的余弦值为√24.故选B.57.(2014·大纲全国·文T4)已知正四面体ABCD 中,E 是AB 的中点,则异面直线CE 与BD 所成角的余弦值为( ) A.16B.√36C.13D.√33【答案】B【解析】如图所示,取AD 的中点F,连EF,CF,则EF ∥BD,∴异面直线CE 与BD 所成的角即为CE 与EF 所成的角∠CEF.由题知,△ABC,△ADC 为正三角形,设AB=2,则 CE=CF=√3,EF=12BD=1.∴在△CEF 中,由余弦定理, 得cos ∠CEF=CE 2+EF 2-CF 22CE ·EF=√3)22√3)22×√3×1=√36.故选B.58.(2014·全国2·理T6文T6)如图,网格纸上正方形小格的边长为1(表示1 cm),图中粗线画出的是某零件的三视图,该零件由一个底面半径为3 cm,高为6 cm 的圆柱体毛坯切削得到,则切削掉部分的体积与原来毛坯体积的比值为( )A.1727 B.59C.1027D.13【答案】C【解析】由零件的三视图可知,该几何体为两个圆柱组合而成,如图所示. 切削掉部分的体积V 1=π×32×6-π×22×4-π×32×2=20π(cm 3), 原来毛坯体积V 2=π×32×6=54π(cm 3). 故所求比值为V1V 2=20π54π=1027.59.(2014·全国2·文T7)正三棱柱ABC-A 1B 1C 1的底面边长为2,侧棱长为√3,D 为BC 中点,则三棱锥A-B 1DC 1的体积为( )A.3B.32C.1D.√32【答案】C【解析】∵D 是等边△ABC 的边BC 的中点,∴AD ⊥BC. 又ABC-A 1B 1C 1为正三棱柱, ∴AD ⊥平面BB 1C 1C. 又四边形BB 1C 1C 为矩形,∴S △DB 1C 1=12S 四边形BB 1C 1C =12×2×√3=√3. 又AD=2×√32=√3,∴V A -B 1DC 1=13S △B 1DC 1·AD=13×√3×√3=1.60.(2013·全国1·理T8文T11)某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为( )A.16+8πB.8+8πC.16+16πD.8+16π【答案】A【解析】该几何体为一个半圆柱与一个长方体组成的一个组合体. V 半圆柱= π×22×4=8π,V 长方体=4×2×2=16. 所以所求体积为16+8π.故选A.61.(2013·浙江·文T5)已知某几何体的三视图(单位:cm)如图所示,则该几何体的体积是( ) A.108 cm 3B.100 cm 3C.92 cm 3D.84 cm 3【答案】B【解析】由三视图可知,该几何体是如图所示长方体去掉一个三棱锥,故几何体的体积是6×3×6-13×12×3×42=100(cm 3).故选B.62.(2013·山东·理T4)已知三棱柱ABC-A 1B 1C 1的侧棱与底面垂直,体积为9,底面是边长为√3的正三角形.若P 为底面A 1B 1C 1的中心,则PA 与平面ABC 所成角的大小为( ) A.5π12B.π3C.π4D.π6【答案】B【解析】如图所示,由棱柱体积为94,底面正三角形的边长为√3,可求得棱柱的高为√3.设P 在平面ABC 上射影为O,则可求得AO 长为1,故AP 长为√12+(√3)2=2.故∠PAO=π3,即PA 与平面ABC 所成的角为π3.63.(2013·全国2·理T7文T9)一个四面体的顶点在空间直角坐标系O-xyz 中的坐标分别是(1,0,1),(1,1,0),(0,1,1),(0,0,0),画该四面体三视图中的正视图时,以zOx 平面为投影面,则得到的正视图可以为 ( )【答案】A【解析】该四面体在空间直角坐标系O-xyz 中的图象如图所示.则它在平面zOx 上的投影,即正视图为.64.(2013·湖南·理T7)已知棱长为1的正方体的俯视图是一个面积为1的正方形,则该正方体的正视图的面积不可能等于( ) A.1 B.√2 C.√2-12 D.√2+12【答案】C【解析】当俯视图是面积为1的正方形时,其正视图的最小面积等于一个面的面积1,最大面积等于对角面的面积√2.故正视图面积S 的取值范围为1≤S≤√2. 因为√2-12<1,故选C.65.(2013·全国1·理T6)如图,有一个水平放置的透明无盖的正方体容器,容器高8 cm,将一个球放在容器口,再向容器内注水,当球面恰好接触水面时测得水深为6 cm,如果不计容器的厚度,则球的体积为( ) A.500π3 cm 3B.866π3 cm 3C.1372π3 cm 3D.2048π3cm 3【答案】A【解析】设球半径为R,由题可知R,R-2,正方体棱长的一半可构成直角三角形,即△OBA 为直角三角形,如图. BC=2,BA=4,OB=R-2,OA=R, 由R 2=(R-2)2+42,得R=5,所以球的体积为4π3×53=5003π(cm 3),故选A.66.(2013·辽宁·理T10)已知直三棱柱ABC-A 1B 1C 1的6个顶点都在球O 的球面上.若AB=3,AC=4,AB ⊥AC,AA 1=12,则球O 的半径为( ) A.3√172 B.2√10C.132D.3√10【答案】C。
十年真题(2010_2019)高考数学真题分类汇编专题01集合理(含解析)
专题01集合历年考题细目表历年高考真题汇编1.【2019年新课标1理科01】已知集合M={x|﹣4<x<2},N={x|x2﹣x﹣6<0},则M∩N=()A.{x|﹣4<x<3} B.{x|﹣4<x<﹣2} C.{x|﹣2<x<2} D.{x|2<x<3}【解答】解:∵M={x|﹣4<x<2},N={x|x2﹣x﹣6<0}={x|﹣2<x<3},∴M∩N={x|﹣2<x<2}.故选:C.2.【2018年新课标1理科02】已知集合A={x|x2﹣x﹣2>0},则∁R A=()A.{x|﹣1<x<2} B.{x|﹣1≤x≤2} C.{x|x<﹣1}∪{x|x>2} D.{x|x≤﹣1}∪{x|x≥2} 【解答】解:集合A={x|x2﹣x﹣2>0},可得A={x|x<﹣1或x>2},则:∁R A={x|﹣1≤x≤2}.故选:B.3.【2017年新课标1理科01】已知集合A={x|x<1},B={x|3x<1},则()A.A∩B={x|x<0} B.A∪B=R C.A∪B={x|x>1} D.A∩B=∅【解答】解:∵集合A={x|x<1},B={x|3x<1}={x|x<0},∴A∩B={x|x<0},故A正确,D错误;A∪B={x|x<1},故B和C都错误.故选:A.4.【2016年新课标1理科01】设集合A={x|x2﹣4x+3<0},B={x|2x﹣3>0},则A∩B=()A.(﹣3,)B.(﹣3,)C.(1,)D.(,3)【解答】解:∵集合A={x|x2﹣4x+3<0}=(1,3),B={x|2x﹣3>0}=(,+∞),∴A∩B=(,3),故选:D.5.【2014年新课标1理科01】已知集合A={x|x2﹣2x﹣3≥0},B={x|﹣2≤x<2},则A∩B=()A.[1,2)B.[﹣1,1] C.[﹣1,2)D.[﹣2,﹣1]【解答】解:由A中不等式变形得:(x﹣3)(x+1)≥0,解得:x≥3或x≤﹣1,即A=(﹣∞,﹣1]∪[3,+∞),∵B=[﹣2,2),∴A∩B=[﹣2,﹣1].故选:D.6.【2013年新课标1理科01】已知集合A={x|x2﹣2x>0},B={x|x},则()A.A∩B=∅B.A∪B=R C.B⊆A D.A⊆B【解答】解:∵集合A={x|x2﹣2x>0}={x|x>2或x<0},∴A∩B={x|2<x或x<0},A∪B=R,故选:B.7.【2012年新课标1理科01】已知集合A={1,2,3,4,5},B={(x,y)|x∈A,y∈A,x﹣y∈A},则B中所含元素的个数为()A.3 B.6 C.8 D.10【解答】解:由题意,x=5时,y=1,2,3,4,x=4时,y=1,2,3,x =3时,y =1,2,x =2时,y =1综上知,B 中的元素个数为10个故选:D .8.【2010年新课标1理科01】已知集合A ={x ∈R ||x |≤2}},,则A ∩B =( ) A .(0,2) B .[0,2] C .{0,2} D .{0,1,2}【解答】解:A ={x ∈R ||x |≤2,}={x ∈R |﹣2≤x ≤2},故A ∩B ={0,1,2}.应选D .考题分析与复习建议本专题考查的知识点为:集合关系及其运算,历年考题主要以选择填空题型出现,重点考查的知识点为:交并补运算,预测明年本考点题目会比较稳定,备考方向以知识点交并补运算为重点较佳.最新高考模拟试题1.若集合{}5|2A x x =-<<,{}|||3B x x =<,则AB =( ) A .{}|32x x -<<B .{}|52x x -<<C .{}|33x x -<<D .{}|53x x -<< 【答案】A【解析】 解:{}{}333||B x x x x =<=-<<,则{}|32A B x x ⋂=-<<,。
十年高考真题分类汇编(2010-2019) 数学 专题10 立体几何 Word版含解析
十年高考真题分类汇编(2010—2019)数学专题10立体几何1.(2019·浙江·T4)祖暅是我国南北朝时代的伟大科学家,他提出的“幂势既同,则积不容异”称为祖暅原理,利用该原理可以得到柱体的体积公式V柱体=Sh,其中S是柱体的底面积,h是柱体的高.若某柱体的三视图如图所示(单位:cm),则该柱体的体积(单位:cm3)是( )A.158B.162C.182D.324【答案】B【解析】由三视图得该棱柱的高为6,底面五边形可以看作是由两个直角梯形组合而成,其中一个上底为4,下底为6,高为3,另一个的上底为2,下底为6,高为3,则该棱柱的体积为2+62×3+4+62×3×6=162.2.(2019·全国1·理T12)已知三棱锥P-ABC的四个顶点在球O的球面上,PA=PB=PC,△ABC是边长为2的正三角形,E,F分别是PA,AB的中点,∠CEF=90°,则球O的体积为( )A.8√6πB.4√6πC.2√6πD.√6π【答案】D【解析】设PA=PB=PC=2x.∵E,F 分别为PA,AB 的中点,∴EF ∥PB,且EF=12PB=x.∵△ABC 为边长为2的等边三角形, ∴CF=√3.又∠CEF=90°,∴CE=√3-x 2,AE=12PA=x.在△AEC 中,由余弦定理可知cos ∠EAC=x 2+4-(3-x 2)2×2·x .作PD ⊥AC 于点D,∵PA=PC,∴D 为AC 的中点,cos ∠EAC=AD PA =12x . ∴x 2+4-3+x 24x =12x.∴2x 2+1=2.∴x 2=12,即x=√22.∴PA=PB=PC=√2. 又AB=BC=AC=2, ∴PA ⊥PB ⊥PC. ∴2R=√2+2+2=√6.∴R=√62.∴V=43πR 3=43π×6√68=√6π.故选D.3.(2019·全国2·理T7文T7)设α,β为两个平面,则α∥β的充要条件是( ) A.α内有无数条直线与β平行 B.α内有两条相交直线与β平行 C.α,β平行于同一条直线 D.α,β垂直于同一平面 【答案】B【解析】由面面平行的判定定理知,“α内有两条相交直线与β平行”是“α∥β”的充分条件.由面面平行的性质知,“α内有两条相交直线与β平行”是“α∥β”的必要条件,故选B.4.(2019·全国3·理T8文T8)如图,点N 为正方形ABCD 的中心,△ECD 为正三角形,平面ECD ⊥平面ABCD,M 是线段ED 的中点,则( ) A.BM=EN,且直线BM,EN 是相交直线 B.BM ≠EN,且直线BM,EN 是相交直线 C.BM=EN,且直线BM,EN 是异面直线 D.BM ≠EN,且直线BM,EN 是异面直线 【答案】B【解析】如图,连接BD,BE.在△BDE 中,N 为BD 的中点,M 为DE 的中点, ∴BM,EN 是相交直线,排除选项C 、D. 作EO ⊥CD 于点O,连接ON. 作MF ⊥OD 于点F,连接BF.∵平面CDE ⊥平面ABCD,平面CDE ∩平面ABCD=CD,EO ⊥ CD,EO ⊂平面CDE,∴EO ⊥平面ABCD. 同理,MF ⊥平面ABCD.∴△MFB 与△EON 均为直角三角形. 设正方形ABCD 的边长为2,易知EO=√3,ON=1,MF=√32,BF=√22+94=52,则EN=√3+1=2,BM=√34+254=√7,∴BM ≠EN.故选B.5.(2019·浙江·T8)设三棱锥V-ABC 的底面是正三角形,侧棱长均相等,P 是棱VA 上的点(不含端点).记直线PB 与直线AC 所成的角为α,直线PB 与平面ABC 所成的角为β,二面角P-AC-B 的平面角为γ,则( ) A.β<γ,α<γ B.β<α,β<γ C.β<α,γ<α D.α<β,γ<β 【答案】B【解析】如图G 为AC 中点,点V 在底面ABC 上的投影为点O,则点P 在底面ABC 上的投影点D 在线段AO 上,过点D 作DE 垂直AE,易得PE ∥VG,过点P 作PF ∥AC 交VG 于点F,过点D 作DH ∥AC,交BG于点H,则α=∠BPF,β=∠PBD,γ=∠PED,所以cos α=PFPB=EGPB=DHPB<BDPB=cos β,所以α>β,因为tan γ=PDED>PDBD=tan β,所以γ>β.故选B.6.(2018·全国3·理T10文T12)设A,B,C,D是同一个半径为4的球的球面上四点,△ABC为等边三角形且其面积为9√3,则三棱锥D-ABC体积的最大值为( )A.12√3B.18√3C.24√3D.54√3【答案】B【解析】由△ABC为等边三角形且面积为9√3,设△ABC边长为a,则S=12a·√32a=9√3.∴a=6,则△ABC的外接圆半径r=√32×23a=2√3<4.设球的半径为R,如图,OO1=√R2-r2=√42-(2√3)2=2.当D在O的正上方时,VD-ABC =13S△ABC·(R+|OO1|)=13×9√3×6=18√3,最大.故选B.7.(2018·全国1·理T7文T9)某圆柱的高为2,底面周长为16,其三视图如图.圆柱表面上的点M在正视图上的对应点为A,圆柱表面上的点N在左视图上的对应点为B,则在此圆柱侧面上,从M到N的路径中,最短路径的长度为( )A.2√17B.2√5C.3D.2【答案】B【解析】如图所示,易知N为CD⏜的中点,将圆柱的侧面沿母线MC剪开,展平为矩形MCC'M',易知CN=14CC'=4,MC=2,从M到N的路程中最短路径为MN.在Rt△MCN中,MN=√MC2+NC2=2√5.8.(2018·全国3·理T3文T3)中国古建筑借助榫卯将木构件连接起来,构件的凸出部分叫榫头,凹进部分叫卯眼,图中木构件右边的小长方体是榫头.若如图摆放的木构件与某一带卯眼的木构件咬合成长方体,则咬合时带卯眼的木构件的俯视图可以是( )【答案】A【解析】由题意可知带卯眼的木构件的直观图如图所示,由直观图可知其俯视图应为A中图形.9.(2018·北京·理T5文T6)某四棱锥的三视图如图所示,在此四棱锥的侧面中,直角三角形的个数为 ( )A.1B.2C.3D.4【答案】C【解析】由该四棱锥的三视图,得其直观图如图.由正视图和侧视图都是等腰直角三角形,知PD ⊥平面ABCD,所以侧面PAD和PDC都是直角三角形.由俯视图为直角梯形,易知DC⊥平面PAD.又AB∥DC,所以AB⊥平面PAD,所以AB⊥PA,所以侧面PAB也是直角三角形.易知PC=2√2,BC=√5,PB=3,从而△PBC不是直角三角形.故选C.10.(2018·上海·T15)《九章算术》中,称底面为矩形而有一侧棱垂直于底面的四棱锥为阳马.设AA1是正六棱柱的一条侧棱,如图.若阳马以该正六棱柱的顶点为顶点,以AA1为底面矩形的一边,则这样的阳马的个数是( )A.4B.8C.12D.16【答案】D【解析】设正六棱柱为ABCDEF-A1B1C1D1E1F1,以侧面AA1B1B,AA1F1F为底面矩形的阳马有E-AA 1B 1B,E 1-AA 1B 1B,D-AA 1B 1B,D 1-AA 1B 1B,C-AA 1F 1F,C 1-AA 1F 1F,D-AA 1F 1F,D 1-AA 1F 1F,共8个,以对角面AA 1C 1C,AA 1E 1E 为底面矩形的阳马有F-AA 1C 1C,F 1-AA 1C 1C,D-AA 1C 1C,D 1-AA 1C 1C,B-AA 1E 1E,B 1-AA 1E 1E,D-AA 1E 1E,D 1-AA 1E 1E,共8个,所以共有8+8=16(个),故选D.11.(2018·全国1·文T10)在长方体ABCD-A 1B 1C 1D 1中,AB=BC=2,AC 1与平面BB 1C 1C 所成的角为30°,则该长方体的体积为( ) A.8 B.6√2 C.8√2 D.8√3【答案】C【解析】在长方体ABCD-A 1B 1C 1D 1中,AB ⊥平面BCC 1B 1,连接BC 1,则∠AC 1B 为AC 1与平面BB 1C 1C 所成的角,∠AC 1B=30°,所以在Rt △ABC 1中,BC 1=ABtan∠AC 1B =2√3,又BC=2,所以在Rt △BCC 1中,CC 1=√(2√3)2-22=2√2, 所以该长方体体积V=BC ×CC 1×AB=8√2.12.(2018·全国2·理T9)在长方体ABCD-A 1B 1C 1D 1中,AB=BC=1,AA 1=√3,则异面直线AD 1与DB 1所成角的余弦值为( )A.15B.√56C.√55D.√22【答案】C【解析】以DA,DC,DD 1所在直线为坐标轴建立空间直角坐标系如图, 则D 1(0,0,√3),A(1,0,0),D(0,0,0),B 1(1,1,√3).∴AD 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(-1,0,√3),DB 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,1,√3).设异面直线AD 1与DB 1所成的角为θ. ∴cos θ=|AD 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ·DB1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |AD 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ||DB 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ||=|22×√5|=√55.∴异面直线AD 1与DB 1所成角的余弦值为√55.13.(2018·全国2·文T9)在正方体ABCD-A 1B 1C 1D 1中,E 为棱CC 1的中点,则异面直线AE 与CD 所成角的正切值为( )A.√22 B.√32 C.√52 D.√72【答案】C【解析】如图,因为AB∥CD,所以AE与CD所成的角为∠EAB. 在Rt△ABE中,设AB=2,则BE=√5,则tan∠EAB=BEAB=√52,所以异面直线AE与CD所成角的正切值为√5 2.14.(2018·全国1·文T5)已知圆柱的上、下底面的中心分别为O1,O2,过直线O1O2的平面截该圆柱所得的截面是面积为8的正方形,则该圆柱的表面积为( ) A.12√2π B.12πC.8√2πD.10π【答案】B【解析】过直线O1O2的平面截该圆柱所得的截面为圆柱的轴截面,设底面半径为r,母线长为l,因为轴截面是面积为8的正方形,所以2r=l=2√2,r=√2,所以圆柱的表面积为2πrl+2πr2=8π+4π=12π.15.(2018·浙江·T3)某几何体的三视图如图所示(单位:cm),则该几何体的体积(单位:cm3)是( )A.2B.4C.6D.8【答案】C【解析】由三视图可知该几何体为直四棱柱.∵S底=12×(1+2)×2=3,h=2,∴V=Sh=3×2=6.16.(2017·全国2·理T4文T6)如图,网格纸上小正方形的边长为1,粗实线画出的是某几何体的三视图,该几何体由一平面将一圆柱截去一部分后所得,则该几何体的体积为( )A.90πB.63πC.42πD.36π【答案】B【解析】由三视图知,该几何体是一个圆柱截去一部分所得,如图所示.其体积等于下部分圆柱的体积加上上部分圆柱体积的12,所以该几何体的体积V=π×32×4+π×32×6×12=63π.17.(2017·全国1·理T7)某多面体的三视图如图所示,其中正视图和左视图都由正方形和等腰直角三角形组成,正方形的边长为2,俯视图为等腰直角三角形,该多面体的各个面中有若干个是梯形,这些梯形的面积之和为( )A.10B.12C.14D.16【答案】B【解析】由三视图可还原出几何体的直观图如图所示.该五面体中有两个侧面是全等的直角梯形,且该直角梯形的上底长为2,下底长为4,高为2,则S梯=(2+4)×2÷2=6,所以这些梯形的面积之和为12.18.(2017·全国2·理T10)已知直三棱柱ABC-A 1B 1C 1中,∠ABC=120°,AB=2,BC=CC 1=1,则异面直线AB 1与BC 1所成角的余弦值为( ) A.√32 B.√155C.√105D.√33【答案】C【解析】方法一:把三棱柱ABC-A 1B 1C 1补成四棱柱ABCD-A 1B 1C 1D 1,如图,连接C 1D,BD,则AB 1与BC 1所成的角为∠BC 1D. 由题意可知BC 1=√2,BD=√22+12-2×2×1×cos60°=√3,C 1D=AB 1=√5.可知B C 12+BD 2=C 1D 2, 所以cos ∠BC 1D=√2√5=√105,故选C. 方法二:以B 1为坐标原点,B 1C 1所在的直线为x 轴,垂直于B 1C 1的直线为y 轴,BB 1所在的直线为z 轴建立空间直角坐标系,如图所示.由已知条件知B 1(0,0,0),B(0,0,1),C 1(1,0,0),A(-1,√3,1),则BC 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,0,-1),AB 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,-√3,-1). 所以cos<AB 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ,BC 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ >=AB 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ·BC 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |AB 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |·|BC 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |=2√5×√2=√105.所以异面直线AB 1与BC 1所成角的余弦值为√105.19.(2017·北京·理T7)某四棱锥的三视图如图所示,则该四棱锥的最长棱的长度为( )A.3√2B.2√3C.2√2D.2【答案】B【解析】由题意可知,直观图为四棱锥A-BCDE(如图所示),最长的棱为正方体的体对角线AE=√22+22+22=2√3.故选B.20.(2017·全国3·理T8文T9)已知圆柱的高为1,它的两个底面的圆周在直径为2的同一个球的球面上,则该圆柱的体积为( ) A .π B.3π4C.π2D.π4【答案】B【解析】由题意可知球心即为圆柱体的中心,画出圆柱的轴截面如图所示,则AC=1,AB=12,底面圆的半径r=BC=√32,所以圆柱的体积是V=πr 2h=π×(√32)2×1=3π4,故选B.21.(2017·全国1·文T6)如图,在下列四个正方体中,A,B 为正方体的两个顶点,M,N,Q 为所在棱的中点,则在这四个正方体中,直线AB 与平面MNQ 不平行的是( )【答案】A【解析】易知选项B中,AB∥MQ,且MQ⊂平面MNQ,AB⊄平面MNQ,则AB∥平面MNQ;选项C中,AB ∥MQ,且MQ⊂平面MNQ,AB⊄平面MNQ,则AB∥平面MNQ;选项D中,AB∥NQ,且NQ⊂平面MNQ,AB⊄平面MNQ,则AB∥平面MNQ,故排除选项B,C,D;故选A.4.(2016·浙江·理T2文T2)已知互相垂直的平面α,β交于直线l,若直线m,n满足m∥α,n ⊥β,则( )A.m∥lB.m∥nC.n⊥lD.m⊥n【答案】C【解析】对于选项A,∵α∩β=l,∴l⊂α,∵m∥α,∴m与l可能平行,也可能异面,故选项A不正确; 对于选项B,D,∵α⊥β,m∥α,n⊥β,∴m与n可能平行,可能相交,也可能异面,故选项B,D不正确. 对于选项C,∵α∩β=l,∴l⊂β.∵n⊥β,∴n⊥l.故选C.22.(2016·天津·文T3)将一个长方体沿相邻三个面的对角线截去一个棱锥,得到的几何体的正视图与俯视图如图所示,则该几何体的侧(左)视图为( )【答案】B【解析】由题意得该长方体沿相邻三个面的对角线截去一个棱锥,如下图所示.易知其左视图为B项中图.故选B.23.(2016·全国3·理T10文T11)在封闭的直三棱柱ABC-A1B1C1内有一个体积为V的球.若AB⊥BC,AB=6,BC=8,AA1=3,则V的最大值是( )A.4πB.9π2 C.6π D.32π3【答案】B【解析】先计算球与直三棱柱三个侧面相切的球的半径,再和与直三棱柱两底面相切的球的半径相比较,半径较小的球即为所求.设球的半径为R,∵AB⊥BC,AB=6,BC=8,∴AC=10.当球与直三棱柱的三个侧面相切时,有12(6+8+10)×R=12×6×8,此时R=2;当球与直三棱柱两底面相切时,有2R=3,此时R=32.所以在封闭的直三棱柱中,球的最大半径只能为32,故最大体积V=43π(32)3=9π2.24.(2016·全国1·文T4)体积为8的正方体的顶点都在同一球面上,则该球的表面积为( )A.12πB. πC.8πD.4π【答案】A【解析】设正方体的棱长为a,由a3=8,得a=2.由题意可知,正方体的体对角线为球的直径,故2r=√3a2,则r=√3.所以该球的表面积为4π×(√3)2=12π,故选A.25.(2016·全国1·理T11文T11)平面α过正方体ABCD-A1B1C1D1的顶点A,α∥平面CB1D1,α∩平面ABCD=m,α∩平面ABB1A1=n,则m,n所成角的正弦值为( )A.√32 B.√22 C.√33 D.13【答案】A【解析】∵α∥平面CB1D1,平面ABCD∥平面A1B1C1D1,α∩平面ABCD=m,平面CB1D1∩平面A 1B1C1D1=B1D1,∴m∥B1D1.∵α∥平面CB1D1,平面ABB1A1∥平面DCC1D1,α∩平面ABB1A1=n,平面CB1D1∩平面DCC1D1=CD1,∴n∥CD1.∴B1D1,CD1所成的角等于m,n所成的角,即∠B1D1C等于m,n所成的角.∵△B1D1C为正三角形,∴∠B1D1C=60°,∴m,n所成的角的正弦值为√3 2.26.(2016·全国1·理T6文T7)如图,某几何体的三视图是三个半径相等的圆及每个圆中两条互相垂直的半径.若该几何体的体积是28π3,则它的表面积是( )A.17πB.18πC.20πD.28π【答案】A【解析】由三视图可知该几何体是球截去18后所得几何体,则78×4π3×R3=28π3,解得R=2,故其表面积为78×4πR2+34×πR2=14π+3π=17π.27.(2016·全国2·理T6文T7)下图是由圆柱与圆锥组合而成的几何体的三视图,则该几何体的表面积为 ( )A.20πB.24πC.28πD.32π【答案】C【解析】因为原几何体由同底面的一个圆柱和一个圆锥构成,所以其表面积为S=π×(42)2+4π×4+12×4π×√(2√3)2+22=28π,故选C.28.(2016·全国3·理T9文T10)如图,网格纸上小正方形的边长为1,粗实线画出的是某多面体的三视图,则该多面体的表面积为( )A.18+36√5B.54+18√5C.90D.81【答案】B【解析】由题意知该几何体为四棱柱,且四棱柱的底面是边长为3的正方形,侧棱长为3√5,所以所求表面积为(3×3+3×6+3×3√5)×2=54+18√5,故选B.29.(2016·山东·理T5)一个由半球和四棱锥组成的几何体,其三视图如下图所示.则该几何体的体积为( )A.13+23π B.13+√23πC.13+√26πD.1+√26π【答案】C【解析】由三视图可知,上面是半径为√22的半球,体积为V1=12×43π×(√22)3=√2π6,下面是底面积为1,高为1的四棱锥,体积V2=13×1×1=13,故选C.30.(2016·北京·理T6)某三棱锥的三视图如图所示,则该三棱锥的体积为( )A.16B.13C.12D.1【答案】A【解析】由三视图可得,三棱锥的直观图如图,则该三棱锥的体积V=13×12×1×1×1=16,故选A.31.(2015·全国1·理T6文T6)《九章算术》是我国古代内容极为丰富的数学名著,书中有如下问题:“今有委米依垣内角,下周八尺,高五尺.问:积及为米几何?”其意思为:“在屋内墙角处堆放米(如图,米堆为一个圆锥的四分之一),米堆底部的弧长为8尺,米堆的高为5尺,问米堆的体积和堆放的米各为多少?”已知1斛米的体积约为1.62立方尺,圆周率约为3,估算出堆放的米约有( )A.14斛B.22斛C.36斛D.66斛 【答案】B【解析】设底面圆弧半径为R,∵米堆底部弧长为8尺,∴14·2πR=8,∴R=16π.∴体积V=14×13π×(16π)2×5.∵π≈3,∴V ≈3209(尺3).∴堆放的米约为3209×1.62≈22(斛).32.(2015·全国2·理T6文T6)一个正方体被一个平面截去一部分后,剩余部分的三视图如下图,则截去部分体积与剩余部分体积的比值为( )A.18 B.17 C.16 D.15【答案】D【解析】由题意知该正方体截去了一个三棱锥,如图所示,设正方体棱长为a,则V正方体=a3,V截去部分=16a3,故截去部分体积与剩余部分体积的比值为16a3∶56a3=1∶5.33.(2015·重庆·理T5)某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为( )A.13+π B.23+π C.13+2π D.23+2π【答案】A【解析】由题中三视图可知,该几何体是一个组合体,其左边是一个三棱锥,底面是等腰直角三角形(斜边长等于2),高为1,所以体积V1=13×12×2×1×1=13;其右边是一个半圆柱,底面半径为1,高为2,所以体积V2=π·12·2·12=π,所以该几何体的体积V=V1+V2=13+π.34.(2015·浙江·理T2)某几何体的三视图如图所示(单位:cm),则该几何体的体积是( )A.8 cm3B.12 cm3C.323 cm3 D.403 cm3【答案】C【解析】由题中三视图知该几何体是一个正方体与正四棱锥的组合体,其中正方体与正四棱锥的底面边长为2 cm,正四棱锥的高为2 cm,则该几何体的体积V=2×2×2+13×2×2×2=323(cm3),故选C.35.(2015·山东·理T7)在梯形ABCD中,∠ABC=π2,AD∥BC,BC=2AD=2AB=2.将梯形ABCD绕AD所在的直线旋转一周而形成的曲面所围成的几何体的体积为( )A.2π3 B.4π3C.5π3 D.2π【答案】C【解析】由题意可得旋转体为一个圆柱挖掉一个圆锥,如图所示.V圆柱=π×12×2=2π,V圆锥=13×π×12×1=π3.∴V几何体=V圆柱-V圆锥=2π-π3=5π3.36.(2015·湖南·文T10)某工件的三视图如图所示,现将该工件通过切削,加工成一个体积尽可能大的正方体新工件,并使新工件的一个面落在原工件的一个面内,则原工件材料的利用率为(材料利用率=新工件的体积原工件的体积)()A.89π B.827πC.24(√2-1)3π D.8(√2-1)3π【答案】A【解析】由三视图可知该几何体是一个圆锥,其底面半径r=1,母线长l=3,所以其高h=√l2-r2=2√2.故该圆锥的体积V=π3×12×2√2=2√2π3.由题意可知,加工后的正方体是该圆锥的一个内接正方体,如图所示.正方体ABCD-EFGH的底面在圆锥的底面内,下底面中心与圆锥底面的圆心重合,上底面中心在圆锥的高线上,设正方体的棱长为x.在轴截面SMN中,由O1G∥ON可得,O1GON=SO1SO,即√22x1=√2-2√2,解得x=2√23.所以正方体的体积为V1=(2√23)3=16√227.所以该工件的利用率为V1V=16√2272√2π3=89π.故选A.37.(2015·全国1·理T11文T11)圆柱被一个平面截去一部分后与半球(半径为r)组成一个几何体,该几何体三视图中的正视图和俯视图如图所示.若该几何体的表面积为16+20π,则r=( )A.1B.2C.4D.8【答案】B【解析】由条件及几何体的三视图可知该几何体是由一个圆柱被过圆柱底面直径的平面所截剩下的半个圆柱及一个半球拼接而成的.其表面积由一个矩形的面积、两个半圆的面积、圆柱的侧面积的一半及一个球的表面积的一半组成.∴S表=2r×2r+2×12πr2+πr×2r+12×4πr2=5πr2+4r2=16+20π,解得r=2.38.(2015·北京·理T5)某三棱锥的三视图如图所示,则该三棱锥的表面积是( )A.2+√5B.4+√5C.2+2√5D.5【答案】C【解析】作出三棱锥的直观图如图,在△ABC中,作AB边上的高CD,连接SD.在三棱锥S-ABC 中,SC ⊥底面ABC,SC=1,底面三角形ABC 是等腰三角形,AC=BC=√5,AB 边上的高CD=2,AD=BD=1,斜高SD=√5.所以S 表=S △ABC +S △SAC +S △SBC +S △SAB =12×2×2+12×1×√5+12×1×√5+12×2×√5=2+2√5.39.(2015·陕西·理T5文T5)一个几何体的三视图如图所示,则该几何体的表面积为( ) A.3π B.4π C.2π+4D.3π+4【答案】D【解析】由三视图可知,该几何体是一个半圆柱,圆柱的底面半径r=1,高h=2.所以几何体的侧面积S 1=C 底·h=(π×1+2)×2=2π+4.几何体的底面积S 2=12π×12=12π.故该几何体的表面积为S=S 1+2S 2=2π+4+2×π2=3π+4.故选D.40.(2015·浙江·理T8)如图,已知△ABC,D 是AB 的中点,沿直线CD 将△ACD 翻折成△A'CD,所成二面角A'-CD-B 的平面角为α,则( ) A.∠A'DB ≤α B.∠A'DB ≥α C.∠A'CB ≤α D.∠A'CB ≥α 【答案】B【解析】设∠ADC=θ,设AB=2,则由题意AD=BD=1. 在空间图形中,设A'B=t.在△A'BD 中, cos ∠A'DB=A 'D 2+DB 2-AB 22A 'D×DB=12+12-t 22×1×1=2-t 22.在空间图形中,过A'作A'N ⊥DC,过B 作BM ⊥DC,垂足分别为N,M.过N 作NP MB,连接A'P,所以NP ⊥DC.则∠A'NP 就是二面角A'-CD-B 的平面角, 所以∠A'NP=α.在Rt △A'ND 中,DN=A'Dcos ∠A'DC=cos θ,A'N=A'Dsin ∠A'DC=sin θ.同理,BM=PN=sin θ,DM=cos θ.故BP=MN=2cos θ. 显然BP ⊥面A'NP,故BP ⊥A'P.在Rt △A'BP 中,A'P 2=A'B 2-BP 2=t 2-(2cos θ)2=t 2-4cos 2θ.在△A'NP 中,cos α=cos ∠A'NP=A 'N 2+NP 2-A 'P 22A 'N×NP=sin 2θ+sin 2θ-(t 2-4cos 2θ)2sinθ×sinθ=2+2cos 2θ-t 22sin 2θ=2-t 22sin 2θ+cos 2θsin 2θ=1sin 2θcos ∠A'DB+cos 2θsin 2θ.因为1sin 2θ≥1,cos 2θsin 2θ≥0,所以cos α≥cos∠A'DB (当θ=π2时取等号),因为α,∠A'DB ∈[0,π],而y=cos x 在[0,π]上为递减函数,所以α≤∠A'DB.故选B. 41.(2015·全国2·理T9文T10)已知A,B 是球O 的球面上两点,∠AOB=90°,C 为该球面上的动点.若三棱锥O-ABC 体积的最大值为36,则球O 的表面积为 ( ) A.36π B.64π C.144π D.256π【答案】C【解析】因为∠AOB=90°,所以S △AOB =12R 2.因为V O-ABC =V C-AOB ,而△AOB 面积为定值,所以三棱锥底面OAB 上的高最大时,其体积最大.因为高最大为半径R,所以V C-AOB =13×12R 2×R=36,解得R=6,故S 球=4πR 2=144π.42.(2015·安徽·理T5)已知m,n 是两条不同直线,α,β是两个不同平面,则下列命题正确的是( )A.若α,β垂直于同一平面,则α与β平行B.若m,n 平行于同一平面,则m 与n 平行C.若α,β不平行...,则在α内不存在...与β平行的直线D.若m,n 不平行...,则m 与n 不可能...垂直于同一平面 【答案】D【解析】A选项α,β可能相交;B选项m,n可能相交,也可能异面;C选项若α与β相交,则在α内平行于它们交线的直线一定平行于β;由垂直于同一个平面的两条直线一定平行,可知D选项正确.43.(2015·浙江·文T4)设α,β是两个不同的平面,l,m是两条不同的直线,且l⊂α,m⊂β.( )A.若l⊥β,则α⊥βB.若α⊥β,则l⊥mC.若l∥β,则α∥βD.若α∥β,则l∥m【答案】A【解析】若l⊥β,又l⊂α,由面面垂直的判定定理,得α⊥β,故选项A正确;选项B,l⊥m或l∥m或l与m相交或异面都有可能;选项C,α∥β或α与β相交都有可能;选项D,l∥m或l 与m异面都有可能.44.(2015·广东·文T6)若直线l1和l2是异面直线,l1在平面α内,l2在平面β内,l是平面α与平面β的交线,则下列命题正确的是( )A.l与l1,l2都不相交B.l与l1,l2都相交C.l至多与l1,l2中的一条相交D.l至少与l1,l2中的一条相交【答案】D【解析】l1与l在平面α内,l2与l在平面β内,若l1,l2与l都不相交,则l1∥l,l2∥l,根据直线平行的传递性,则l1∥l2,与已知矛盾,故l至少与l1,l2中的一条相交.45.(2014·浙江·理T3)某几何体的三视图(单位:cm)如图所示,则此几何体的表面积是( )A.90 cm2B.129 cm2C.132 cm2D.138 cm2【答案】D【解析】由题干中的三视图可得原几何体如图所示.故该几何体的表面积S=2×4×6+2×3×4+3×6+3×3+3×4+3×5+2××3×4=138(cm2).故选D.46.(2014·陕西·文T5)将边长为1的正方形以其一边所在直线为旋转轴旋转一周,所得几何体的侧面积是( )A.4πB.3πC.2πD.π【答案】C【解析】依题意,知所得几何体是一个圆柱,且其底面半径为1,母线长也为1,因此其侧面积为2π×1×1=2π,故选C.47.(2014·辽宁·理T4文T4)已知m,n表示两条不同直线,α表示平面.下列说法正确的是( )A.若m∥α,n∥α,则m∥nB.若m⊥α,n⊂α,则m⊥nC.若m⊥α,m⊥n,则n∥αD.若m∥α,m⊥n,则n⊥α【答案】B【解析】对A:m,n还可能异面、相交,故A不正确.对C:n还可能在平面α内,故C不正确.对D:n还可能在α内,故D不正确.对B:由线面垂直的定义可知正确.48.(2014·广东·理T7)在空间中四条两两不同的直线l1,l2,l3,l4,满足l1⊥l2,l2⊥l3,l3⊥l4,则下列结论一定正确的是( )A.l1⊥l4B.l1∥l4C.l1与l4既不垂直也不平行D.l1与l4的位置关系不确定【答案】D【解析】如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,取l1为BC,l2为CC1,l3为C1D1.满足l1⊥l2,l2⊥l3.若取l 4为A1D1,则有l1∥l4;若取l4为DD1,则有l1⊥l4.因此l1与l4的位置关系不确定,故选D.49.(2014·浙江·文T6)设m,n是两条不同的直线,α,β是两个不同的平面.( )A.若m⊥n,n∥α,则m⊥αB.若m∥β,β⊥α,则m⊥αC.若m⊥β,n⊥β,n⊥α,则m⊥αD.若m⊥n,n⊥β,β⊥α,则m⊥α【答案】C【解析】当m⊥n,n∥α时,可能有m⊥α,但也有可能m∥α或m⊂α,故A选项错误; 当m∥β,β⊥α时,可能有m⊥α,但也有可能m∥α或m⊂α,故选项B错误;当m⊥β,n⊥β,n⊥α时,必有α∥β,从而m⊥α,故选项C正确;在如图所示的正方体ABCD-A1B1C1D1中,取m为B1C1,n为CC1,β为平面ABCD,α为平面ADD1A1,这时满足m⊥n,n⊥β,β⊥α,但m⊥α不成立,故选项D错误.50.(2014·陕西·理T5)已知底面边长为1,侧棱长为√2的正四棱柱的各顶点均在同一个球面上,则该球的体积为( )A.32π3 B.4π C.2π D.4π3【答案】D【解析】依题意可知正四棱柱体对角线的长度等于球的直径,可设球半径R,则2R=√12+12+(√2)2=2,解得R=1,所以V=4π3R3=4π3.51.(2014·大纲全国·理T8)正四棱锥的顶点都在同一球面上.若该棱锥的高为4,底面边长为2,则该球的表面积为( )A.81π4 B.16π C.9π D.27π4【答案】A【解析】由图知,R2=(4-R)2+2,∴R2=16-8R+R2+2,∴R=9 4,∴S表=4πR2=4π×8116=814π,选A.52.(2014·湖南·理T7文T8)一块石材表示的几何体的三视图如图所示.将该石材切削、打磨,加工成球,则能得到的最大球的半径等于( )A.1B.2C.3D.4【答案】B【解析】由三视图可得原石材为如右图所示的直三棱柱A1B1C1-ABC,且AB=8,BC=6,BB1=12.若要得到半径最大的球,则此球与平面A1B1BA,BCC1B1,ACC1A1相切,故此时球的半径与△ABC内切圆的半径相等,故半径r=6+8-102=2.故选B.53.(2014·全国1·理T12)如图,网格纸上小正方形的边长为1,粗实线画出的是某多面体的三视图,则该多面体的各条棱中,最长的棱的长度为( )A.6√2B.6C.4√2D.4 【答案】B【解析】如图所示的正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为4.取B1B的中点G,即三棱锥G-CC1D1为满足要求的几何体,其中最长棱为D1G,D1G=√(4√2)2+22=6.54.(2014·全国1·文T8)如图,网格纸的各小格都是正方形,粗实线画出的是一个几何体的三视图,则这个几何体是( )A.三棱锥B.三棱柱C.四棱锥D.四棱柱【答案】B【解析】由所给三视图可知该几何体是一个三棱柱(如图).55.(2014·北京·理T7)在空间直角坐标系O-xyz中,已知A(2,0,0),B(2,2,0),C(0,2,0),D(1,1, √2).若S1,S2,S3分别是三棱锥D-ABC在xOy,yOz,zOx坐标平面上的正投影图形的面积,则( )A.S1=S2=S3B.S2=S1且S2≠S3C.S3=S1且S3≠S2D.S3=S2且S3≠S1【答案】D【解析】三棱锥的各顶点在xOy坐标平面上的正投影分别为A 1(2,0,0),B1(2,2,0),C1(0,2,0),D1(1,1,0).显然D1点为A1C1的中点,如图(1),正投影为Rt△A1B1C1,其面积S1=12×2×2=2.三棱锥的各顶点在yOz坐标平面上的正投影分别为A 2(0,0,0),B2(0,2,0),C2(0,2,0),D2(0,1,√2).显然B2,C2重合,如图(2),正投影为△A2B2D2,其面积S2=12×2×√2=√2.三棱锥的各顶点在zOx坐标平面上的正投影分别为A 3(2,0,0),B3(2,0,0),C3(0,0,0),D3(1,0,√2),由图(3)可知,正投影为△A3D3C3,其面积S 3=12×2×√2=√2.综上,S2=S3,S3≠S1.故选D.56.(2014·大纲全国·理T11)已知二面角α-l-β为60°,AB⊂α,AB⊥l,A为垂足,CD⊂β,C ∈l,∠ACD=135°,则异面直线AB与CD所成角的余弦值为( )A.14 B.√24 C.√34 D.12【答案】B【解析】如图,在平面α内过C作CE∥AB,则∠ECD为异面直线AB与CD所成的角或其补角,不妨取CE=1,过E作EO⊥β于O. 在平面β内过O作OH⊥CD于H,连EH,则EH⊥CD.因为AB∥CE,AB⊥l,所以CE⊥l.又因为EO⊥平面β,所以CO⊥l.故∠ECO为二面角α-l-β的平面角,所以∠ECO=60°.而∠ACD=135°,CO ⊥l,所以∠OCH=45°.在Rt △ECO 中,CO=CE ·cos ∠ECO=1·cos 60°=12.在Rt △COH 中,CH=CO ·cos ∠OCH=12·sin45°=√24.在Rt △ECH 中,cos ∠ECH=CH CE =√241=√24.所以异面直线AB 与CD 所成角的余弦值为√24.故选B.57.(2014·大纲全国·文T4)已知正四面体ABCD 中,E 是AB 的中点,则异面直线CE 与BD 所成角的余弦值为( )A.16B.√36C.13D.√33【答案】B【解析】如图所示,取AD 的中点F,连EF,CF,则EF ∥BD,∴异面直线CE 与BD 所成的角即为CE 与EF 所成的角∠CEF.由题知,△ABC,△ADC 为正三角形,设AB=2,则CE=CF=√3,EF=12BD=1.∴在△CEF 中,由余弦定理,得cos ∠CEF=CE 2+EF 2-CF22CE ·EF=√3)22√3)22×√3×1=√36.故选B.58.(2014·全国2·理T6文T6)如图,网格纸上正方形小格的边长为1(表示1 cm),图中粗线画出的是某零件的三视图,该零件由一个底面半径为3 cm,高为6 cm 的圆柱体毛坯切削得到,则切削掉部分的体积与原来毛坯体积的比值为( )A.1727B.59C.1027D.13【答案】C【解析】由零件的三视图可知,该几何体为两个圆柱组合而成,如图所示. 切削掉部分的体积V 1=π×32×6-π×22×4-π×32×2=20π(cm 3), 原来毛坯体积V 2=π×32×6=54π(cm 3).故所求比值为V 1V 2=20π54π=1027.59.(2014·全国2·文T7)正三棱柱ABC-A 1B 1C 1的底面边长为2,侧棱长为√3,D 为BC 中点,则三棱锥A-B 1DC 1的体积为( ) A.3 B.32C.1D.√32【答案】C【解析】∵D 是等边△ABC 的边BC 的中点,∴AD ⊥BC. 又ABC-A 1B 1C 1为正三棱柱, ∴AD ⊥平面BB 1C 1C. 又四边形BB 1C 1C 为矩形,∴S △DB 1C 1=12S 四边形BB 1C 1C =12×2×√3=√3.又AD=2×√32=√3,∴V A -B 1DC 1=13S △B 1DC 1·AD=13×√3×√3=1.60.(2013·全国1·理T8文T11)某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为( )A.16+8πB.8+8πC.16+16πD.8+16π 【答案】A【解析】该几何体为一个半圆柱与一个长方体组成的一个组合体. V 半圆柱= π×22×4=8π,V 长方体=4×2×2=16. 所以所求体积为16+8π.故选A.61.(2013·浙江·文T5)已知某几何体的三视图(单位:cm)如图所示,则该几何体的体积是( )A.108 cm 3B.100 cm 3C.92 cm 3D.84 cm 3【答案】B【解析】由三视图可知,该几何体是如图所示长方体去掉一个三棱锥,故几何体的体积是6×3×6-13×12×3×42=100(cm 3).故选B.62.(2013·山东·理T4)已知三棱柱ABC-A 1B 1C 1的侧棱与底面垂直,体积为94,底面是边长为√3的正三角形.若P 为底面A 1B 1C 1的中心,则PA 与平面ABC 所成角的大小为( )A.5π12B.π3C.π4D.π6【答案】B【解析】如图所示,由棱柱体积为94,底面正三角形的边长为√3,可求得棱柱的高为√3.设P 在平面ABC 上射影为O,则可求得AO 长为1,故AP 长为√12+(√3)2=2.故∠PAO=π3,即PA 与平面ABC 所成的角为π3.63.(2013·全国2·理T7文T9)一个四面体的顶点在空间直角坐标系O-xyz 中的坐标分别是(1,0,1),(1,1,0),(0,1,1),(0,0,0),画该四面体三视图中的正视图时,以zOx 平面为投影面,则得到的正视图可以为 ( )【答案】A【解析】该四面体在空间直角坐标系O-xyz中的图象如图所示.则它在平面zOx上的投影,即正视图为.64.(2013·湖南·理T7)已知棱长为1的正方体的俯视图是一个面积为1的正方形,则该正方体的正视图的面积不可能等于( )A.1B.√2C.√2-12 D.√2+12【答案】C【解析】当俯视图是面积为1的正方形时,其正视图的最小面积等于一个面的面积1,最大面积等于对角面的面积√2.故正视图面积S的取值范围为1≤S≤√2.因为√2-12<1,故选C.65.(2013·全国1·理T6)如图,有一个水平放置的透明无盖的正方体容器,容器高8 cm,将一个球放在容器口,再向容器内注水,当球面恰好接触水面时测得水深为6 cm,如果不计容器的厚度,则球的体积为( )A.500π3 cm3 B.866π3 cm3C.1372π3 cm3 D.2048π3 cm3【答案】A【解析】设球半径为R,由题可知R,R-2,正方体棱长的一半可构成直角三角形,即△OBA为直角三角形,如图.BC=2,BA=4,OB=R-2,OA=R, 由R2=(R-2)2+42,得R=5,所以球的体积为4π3×53=5003π(cm3),故选A.66.(2013·辽宁·理T10)已知直三棱柱ABC-A1B1C1的6个顶点都在球O的球面上.若AB=3,AC=4,AB⊥AC,AA1=12,则球O的半径为( )A.3√172 B.2√10 C.132 D.3√10【答案】C【解析】过C点作AB的平行线,过B点作AC的平行线,交点为D,同理过C1作A1B1的平行线,过B 1作A1C1的平行线,交点为D1,连接DD1,则ABCD-A1B1C1D1恰好成为球的一个内接长方体,故球的半径r=√32+42+1222=132.67.(2013·全国2·理T4)已知m,n为异面直线,m⊥平面α,n⊥平面β.直线l满足l⊥m,l⊥n,l⊄α,l⊄β,则( )A.α∥β且l∥αB.α⊥β且l⊥βC.α与β相交,且交线垂直于lD.α与β相交,且交线平行于l【答案】D【解析】因为m⊥α,l⊥m,l⊄α,所以l∥α.同理可得l∥β.又因为m,n为异面直线,所以α与β相交,且l平行于它们的交线.故选D.68.(2013·广东·理T6)设m,n是两条不同的直线,α,β是两个不同的平面.下列命题中正确的是 ( )A.若α⊥β,m⊂α,n⊂β,则m⊥nB.若α∥β,m⊂α,n⊂β,则m∥nC.若m⊥n,m⊂α,n⊂β,则α⊥βD.若m⊥α,m∥n,n∥β,则α⊥β【答案】D【解析】选项A中, m与n还可能平行或异面,故不正确;。
十年真题(-2019)高考数学真题分类汇编 专题09 立体几何与空间向量选择填空题 理(含解析)
专题09立体几何与空间向量选择填空题历年考题细目表题型年份考点试题位置单选题2019表面积与体积2019年新课标1理科12单选题2018几何体的结构特征2018年新课标1理科07单选题2018表面积与体积2018年新课标1理科12单选题2017三视图与直观图2017年新课标1理科07单选题2016三视图与直观图2016年新课标1理科06单选题2016空间向量在立体几何中的应用2016年新课标1理科11单选题2015表面积与体积2015年新课标1理科06单选题2015三视图与直观图2015年新课标1理科11单选题2014三视图与直观图2014年新课标1理科12单选题2013表面积与体积2013年新课标1理科06单选题2013三视图与直观图2013年新课标1理科08单选题2012三视图与直观图2012年新课标1理科07单选题2012表面积与体积2012年新课标1理科11单选题2011三视图与直观图2011年新课标1理科06单选题2010表面积与体积2010年新课标1理科10填空题2017表面积与体积2017年新课标1理科16填空题2011表面积与体积2011年新课标1理科15填空题2010三视图与直观图2010年新课标1理科14历年高考真题汇编1.【2019年新课标1理科12】已知三棱锥P﹣ABC的四个顶点在球O的球面上,PA=PB=PC,△ABC是边长为2的正三角形,E,F分别是PA,AB的中点,∠CEF=90°,则球O的体积为()A.8πB.4πC.2πD.π【解答】解:如图,由PA=PB=PC,△ABC是边长为2的正三角形,可知三棱锥P﹣ABC为正三棱锥,则顶点P在底面的射影O为底面三角形的中心,连接BO并延长,交AC于G,则AC⊥BG,又PO⊥AC,PO∩BG=O,可得AC⊥平面PBG,则PB⊥AC,∵E,F分别是PA,AB的中点,∴EF∥PB,又∠CEF=90°,即EF⊥CE,∴PB⊥CE,得PB⊥平面PAC,∴正三棱锥P﹣ABC的三条侧棱两两互相垂直,把三棱锥补形为正方体,则正方体外接球即为三棱锥的外接球,其直径为D.半径为,则球O的体积为.故选:D.2.【2018年新课标1理科07】某圆柱的高为2,底面周长为16,其三视图如图.圆柱表面上的点M在正视图上的对应点为A,圆柱表面上的点N在左视图上的对应点为B,则在此圆柱侧面上,从M到N的路径中,最短路径的长度为()A.2B.2C.3 D.2【解答】解:由题意可知几何体是圆柱,底面周长16,高为:2,直观图以及侧面展开图如图:圆柱表面上的点N在左视图上的对应点为B,则在此圆柱侧面上,从M到N的路径中,最短路径的长度:2.故选:B.3.【2018年新课标1理科12】已知正方体的棱长为1,每条棱所在直线与平面α所成的角都相等,则α截此正方体所得截面面积的最大值为()A.B.C.D.【解答】解:正方体的所有棱中,实际上是3组平行的棱,每条棱所在直线与平面α所成的角都相等,如图:所示的正六边形平行的平面,并且正六边形时,α截此正方体所得截面面积的最大,此时正六边形的边长,α截此正方体所得截面最大值为:6.故选:A.4.【2017年新课标1理科07】某多面体的三视图如图所示,其中正视图和左视图都由正方形和等腰直角三角形组成,正方形的边长为2,俯视图为等腰直角三角形,该多面体的各个面中有若干个是梯形,这些梯形的面积之和为()A.10 B.12 C.14 D.16【解答】解:由三视图可画出直观图,该立体图中只有两个相同的梯形的面,S梯形2×(2+4)=6,∴这些梯形的面积之和为6×2=12,故选:B.5.【2016年新课标1理科06】如图,某几何体的三视图是三个半径相等的圆及每个圆中两条相互垂直的半径.若该几何体的体积是,则它的表面积是( )A.17πB.18πC.20πD.28π【解答】解:由题意可知三视图复原的几何体是一个球去掉后的几何体,如图:可得:,R=2.它的表面积是:4π•2217π.故选:A.6.【2016年新课标1理科11】平面α过正方体ABCD﹣A1B1C1D1的顶点A,α∥平面CB1D1,α∩平面ABCD=m,α∩平面ABB1A1=n,则m、n所成角的正弦值为()A.B.C.D.【解答】解:如图:α∥平面CB1D1,α∩平面ABCD=m,α∩平面ABA1B1=n,可知:n∥CD1,m∥B1D1,∵△CB1D1是正三角形.m、n所成角就是∠CD1B1=60°.则m、n所成角的正弦值为:.故选:A.7.【2015年新课标1理科06】《九章算术》是我国古代内容极为丰富的数学名著,书中有如下问题:“今有委米依垣内角,下周八尺,高五尺.问:积及为米几何?”其意思为:“在屋内墙角处堆放米(如图,米堆为一个圆锥的四分之一),米堆底部的弧长为8尺,米堆的高为5尺,问米堆的体积和堆放的米各为多少?”已知1斛米的体积约为1.62立方尺,圆周率约为3,估算出堆放的米约有( )A.14斛B.22斛C.36斛D.66斛【解答】解:设圆锥的底面半径为r,则r=8,解得r,故米堆的体积为π×()2×5,∵1斛米的体积约为1.62立方,∴1。
(2010-2019)十年高考数学真题分类汇编:平面向量(含解析)
(2010-2019)十年高考数学真题分类汇编:平面向量(含解析)1.(2019·全国2·文T3)已知向量a=(2,3),b=(3,2),则|a-b|=( ) A.√2 B.2 C.5√2 D.50【答案】A【解析】由题意,得a-b=(-1,1),则|a-b|=√(-1)2+12=√2,故选A.2.(2019·全国·1理T7文T8)已知非零向量a ,b 满足|a|=2|b|,且(a-b)⊥b ,则a 与b 的夹角为( ) A.π6 B.π3C.2π3D.5π6【答案】B【解析】因为(a-b)⊥b , 所以(a-b )·b=a ·b-b 2=0, 所以a ·b=b 2.所以cos<a ,b>=a ·b|a |·|b |=|b |22|b |2=12,所以a 与b 的夹角为π3,故选B.3.(2018·全国1·理T6文T7)在△ABC 中,AD 为BC 边上的中线,E 为AD 的中点,则EB ⃗⃗⃗⃗⃗ =( ) A.34AB ⃗⃗⃗⃗⃗ −14AC ⃗⃗⃗⃗⃗ B.14AB ⃗⃗⃗⃗⃗ −34AC⃗⃗⃗⃗⃗ C.34AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +14AC ⃗⃗⃗⃗⃗ D.14AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +34AC ⃗⃗⃗⃗⃗ 【答案】A【解析】如图,EB ⃗⃗⃗⃗⃗ =-BE⃗⃗⃗⃗⃗ =-12(BA ⃗⃗⃗⃗⃗ +BD ⃗⃗⃗⃗⃗ ) =12AB ⃗⃗⃗⃗⃗ −14BC ⃗⃗⃗⃗⃗ =12AB ⃗⃗⃗⃗⃗ −14(AC ⃗⃗⃗⃗⃗ −AB ⃗⃗⃗⃗⃗ )=3 4AB⃗⃗⃗⃗⃗ −14AC⃗⃗⃗⃗⃗ .4.(2018·全国2·T4)已知向量a,b满足|a|=1,a·b=-1,则a·(2a-b)=( )A.4B.3C.2D.0【答案】B【解析】a·(2a-b)=2a2-a·b=2-(-1)=3.5.(2018·北京·理T6)设a,b均为单位向量,则“|a-3b|=|3a+b|”是“a⊥b”的( )A.充分而不必要条件B.必要而不充分条件C.充分必要条件D.既不充分也不必要条件【答案】C【解析】由|a-3b|=|3a+b|,得(a-3b)2=(3a+b)2.∵a,b均为单位向量,∴1-6a·b+9=9+6a·b+1.∴a·b=0,故a⊥b,反之也成立.故选C.6.(2018·浙江·T9)已知a,b,e是平面向量,e是单位向量.若非零向量a与e的夹角为π3,向量b满足b2-4e·b+3=0,则|a-b|的最小值是( )A.√3-1B.√3+1C.2D.2-√3【答案】A【解析】∵b2-4e·b+3=0,∴(b-2e)2=1,∴|b-2e|=1.如图所示,平移a,b,e,使它们有相同的起点O,以O为原点,向量e所在直线为x轴建立平面直角坐标系,则b的终点在以点(2,0)为圆心,半径为1的圆上,|a-b|就是线段AB的长度.要求|AB|的最小值,就是求圆上动点到定直线的距离的最小值,也就是圆心M到直线OA的距离减去圆的半径长,因此|a-b|的最小值为-1.7.(2018·天津·理T8)如图,在平面四边形ABCD 中,AB ⊥BC ,AD ⊥CD ,∠BAD=120°,AB=AD=1.若点E 为边CD 上的动点,则 A.2116 B.32C.2516D.3【答案】A【解析】如图,以D 为坐标原点建立直角坐标系.连接AC ,由题意知∠CAD=∠CAB =60°,∠ACD=∠ACB =30°,则D(0,0),A(1,0),B (32,√32),C(0,√3).设E(0,y)(0≤y≤√3),则AE⃗⃗⃗⃗⃗ =(-1,y),BE ⃗⃗⃗⃗⃗ =(-32,y-√32),∴AE ⃗⃗⃗⃗⃗ ·BE ⃗⃗⃗⃗⃗ =32+y 2-√32y=(y-√34)2+2116,∴当y=√34时,AE ⃗⃗⃗⃗⃗ ·BE⃗⃗⃗⃗⃗ 有最小值2116.8.(2018·天津·文T8)在如图的平面图形中,已知OM=1,ON=2,∠MON=120°,BM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =2MA ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ,CN ⃗⃗⃗⃗⃗ =2NA ⃗⃗⃗⃗⃗ ,则BC ⃗⃗⃗⃗⃗ ·OM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 的值为( ) A.-15 B.-9 C.-6D.0【答案】C【解析】连接MN ,∵BM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =2MA ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ,CN ⃗⃗⃗⃗⃗ =2NA ⃗⃗⃗⃗⃗ ,∴AC ⃗⃗⃗⃗⃗ =3AN ⃗⃗⃗⃗⃗ ,AB ⃗⃗⃗⃗⃗ =3AM⃗⃗⃗⃗⃗⃗ .∴MN ∥BC ,且MN BC =13,∴BC ⃗⃗⃗⃗⃗ =3MN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =3(ON ⃗⃗⃗⃗⃗ −OM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ),∴BC ⃗⃗⃗⃗⃗ ·OM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =3(ON ⃗⃗⃗⃗⃗ −OM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ )·OM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =3(ON ⃗⃗⃗⃗⃗ ·OM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ -|OM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |2)=3[2×1×(-12)-1]=-6.9.(2017·全国2·理T12)已知△ABC 是边长为2的等边三角形,P 为平面ABC 内一点,则PA ⃗⃗⃗⃗ ·(PB ⃗⃗⃗⃗⃗ +PC ⃗⃗⃗⃗ )的最小值是( ) A.-2 B.-32 C.-43 D.-1【答案】B【解析】以BC 所在的直线为x 轴,BC 的垂直平分线AD 为y 轴,D 为坐标原点建立平面直角坐标系,如图.可知A(0,√3),B(-1,0),C(1,0).设P(x ,y),则PA ⃗⃗⃗⃗ =(-x ,√3-y),PB ⃗⃗⃗⃗⃗ =(-1-x ,-y),PC ⃗⃗⃗⃗ =(1-x ,-y).所以PB ⃗⃗⃗⃗⃗ +PC ⃗⃗⃗⃗ =(-2x ,-2y).所以PA ⃗⃗⃗⃗ ·(PB ⃗⃗⃗⃗⃗ +PC ⃗⃗⃗⃗ )=2x 2-2y(√3-y)=2x 2+2(y -√32)2−32≥-32. 当点P 的坐标为(0,√32)时,PA ⃗⃗⃗⃗ ·(PB⃗⃗⃗⃗⃗ +PC ⃗⃗⃗⃗ )取得最小值为-32,故选10.(2017·全国3·理T12)在矩形ABCD 中,AB=1,AD=2,动点P 在以点C 为圆心且与BD 相切的圆上.若AP ⃗⃗⃗⃗⃗ =λAB ⃗⃗⃗⃗⃗ +μAD ⃗⃗⃗⃗⃗ ,则λ+μ的最大值为( ) A.3 B.2√2C.√5D.2【答案】A【解析】建立如图所示的平面直角坐标系, 则A(0,1),B(0,0),D(2,1).设P(x ,y),由|BC|·|CD|=|BD|·r ,得r=|BC |·|CD ||BD |=5=2√55,即圆的方程是(x-2)2+y 2=45. 易知AP ⃗⃗⃗⃗⃗ =(x ,y-1),AB ⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,-1),AD ⃗⃗⃗⃗⃗ =(2,0).由AP ⃗⃗⃗⃗⃗ =λAB ⃗⃗⃗⃗⃗ +μAD ⃗⃗⃗⃗⃗ , 得{x =2μ,y -1=-λ,所以μ=x2,λ=1-y ,所以λ+μ=12x-y+1. 设z=12x-y+1,即12x-y+1-z=0. 因为点P(x ,y)在圆(x-2)2+y 2=45上, 所以圆心C 到直线12x-y+1-z=0的距离d≤r,即√14+1≤2√55,解得1≤z≤3,11.(2017·全国2·文T4)设非零向量a ,b 满足|a+b|=|a-b|,则( ) A.a ⊥b B.|a|=|b| C.a ∥b D.|a|>|b| 【答案】A【解析】由|a+b|=|a-b|,平方得a 2+2a ·b+b 2=a 2-2a ·b+b 2,即a ·b=0.又a ,b 为非零向量,故a ⊥b ,故选A.12.(2016·四川·文T9)已知正三角形ABC 的边长为2√3,平面ABC 内的动点P ,M 满足|AP ⃗⃗⃗⃗⃗ |=1,PM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =MC ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ,则|BM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |2的最大值是( ) A.434 B.494 C.37+6√34 D.37+2√334【答案】B【解析】设△ABC 的外心为D ,则|DA ⃗⃗⃗⃗⃗ |=|DB ⃗⃗⃗⃗⃗ |=|DC ⃗⃗⃗⃗⃗ |=2. 以D 为原点,直线DA 为x 轴,过D 点的DA 的垂线 为y 轴,建立平面直角坐标系, 则A(2,0),B(-1,-√3),C(-1,√3). 设P(x ,y),由已知|AP⃗⃗⃗⃗⃗ |=1,得(x-2)2+y 2=1,∵PM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =MC⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ,∴M (x -12,y+√32). ∴BM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(x+12,y+3√32). ∴BM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 2=(x+1)2+(y+3√3)24,它表示圆(x-2)2+y 2=1上点(x ,y)与点(-1,-3√3)距离平方的14,∴(|BM⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |2)max =14[√32+(0+3√3)22=494, 故选B.13.(2016·天津·文T7)已知△ABC 是边长为1的等边三角形,点D ,E 分别是边AB ,BC 的中点,连接DE 并延长到点F ,使得DE=2EF ,则AF ⃗⃗⃗⃗⃗ ·BC ⃗⃗⃗⃗⃗ 的值为 ( ) A.-58 B.18C.14D.118【答案】B【解析】方法1(基向量法):如图所示,选取AB ⃗⃗⃗⃗⃗ ,AC ⃗⃗⃗⃗⃗ 为基底,则AF ⃗⃗⃗⃗⃗ =AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +BE ⃗⃗⃗⃗⃗ +EF ⃗⃗⃗⃗ =AB⃗⃗⃗⃗⃗ +BC ⃗⃗⃗⃗⃗ =AC⃗⃗⃗⃗⃗ −12BC ⃗⃗⃗⃗⃗ +12DE ⃗⃗⃗⃗⃗ =AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +12(AC ⃗⃗⃗⃗⃗ −AB⃗⃗⃗⃗⃗ )+12×12AC ⃗⃗⃗⃗⃗ =12AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +34AC⃗⃗⃗⃗⃗ ,AB⃗⃗⃗⃗⃗ . 故AF ⃗⃗⃗⃗⃗ ·BC ⃗⃗⃗⃗⃗ =(12AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +34AC ⃗⃗⃗⃗⃗ )·(AC ⃗⃗⃗⃗⃗ −AB⃗⃗⃗⃗⃗ ) =34AC ⃗⃗⃗⃗⃗ 2−14AC ⃗⃗⃗⃗⃗ ·AB ⃗⃗⃗⃗⃗ −12AB⃗⃗⃗⃗⃗ 2 =34−14×1×1×12−12=18.14.(2016·全国2·理T3)已知向量a=(1,m),b=(3,-2),且(a+b)⊥b ,则m=( ) A.-8B.-6C.6D.8【答案】D【解析】由题意可知,向量a+b=(4,m-2).由(a+b)⊥b ,得4×3+(m-2)×(-2)=0,解得m=8.故选D.15.(2015·全国2·文T4)向量a=(1,-1),b=(-1,2),则(2a+b )·a=( ) A.-1B.0C.1D.2【答案】C【解析】由已知2a+b=(1,0), 所以(2a+b )·a=1×1+0×(-1)=1.故选C.16.(2015·福建·文T7)设a=(1,2),b=(1,1),c=a+kb.若b ⊥c ,则实数k 的值等于( )A.-32 B.-53C.53D.32【答案】A【解析】∵a=(1,2),b=(1,1),∴c=(1+k ,2+k). ∵b ⊥c ,∴b ·c=1+k+2+k=0.∴k=-3217.(2015·广东·文T9)在平面直角坐标系xOy 中,已知四边形ABCD 是平行四边形,AB ⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,-2),AD ⃗⃗⃗⃗⃗ =(2,1),则AD ⃗⃗⃗⃗⃗ ·AC ⃗⃗⃗⃗⃗ =( ) A.5 B.4 C.3 D.2 【答案】A【解析】AC ⃗⃗⃗⃗⃗ =AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +AD ⃗⃗⃗⃗⃗ =(3,-1),所以AD⃗⃗⃗⃗⃗ ·AC ⃗⃗⃗⃗⃗ =(2,1)·(3,-1)=2×3+1×(-1)=5. 18.(2015·山东·理T4)已知菱形ABCD 的边长为a ,∠ABC =60°,则BD ⃗⃗⃗⃗⃗ ·CD ⃗⃗⃗⃗⃗ =( ) A.-32a 2 B.-34a 2 C.34a 2 D.32a 2【答案】D【解析】如图,设BA ⃗⃗⃗⃗⃗ =a ,BC⃗⃗⃗⃗⃗ =b. 则BD ⃗⃗⃗⃗⃗ ·CD ⃗⃗⃗⃗⃗ =(BA ⃗⃗⃗⃗⃗ +BC ⃗⃗⃗⃗⃗ )·BA⃗⃗⃗⃗⃗ =(a+b)·a=a 2+a ·b=a 2+a ·a ·c os 60°=a 2+12a 2=32a 2.19.(2015·四川·理T7)设四边形ABCD 为平行四边形,|AB ⃗⃗⃗⃗⃗ |=6,|AD ⃗⃗⃗⃗⃗ |=4.若点M ,N 满足BM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =3MC ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ,DN ⃗⃗⃗⃗⃗ =2NC ⃗⃗⃗⃗⃗ ,则AM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ·NM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =( ) A.20B.15C.9D.6【答案】C【解析】如图所示,AM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +BM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +34AD ⃗⃗⃗⃗⃗ ,NM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =13AB ⃗⃗⃗⃗⃗ −14AD ⃗⃗⃗⃗⃗ ,所以AM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ·NM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(AB⃗⃗⃗⃗⃗ +34AD ⃗⃗⃗⃗⃗ )·(13AB ⃗⃗⃗⃗⃗ −14AD ⃗⃗⃗⃗⃗ ) =13|AB ⃗⃗⃗⃗⃗ |2-316|AD ⃗⃗⃗⃗⃗ |2+14AB ⃗⃗⃗⃗⃗ ·AD ⃗⃗⃗⃗⃗ −14AB ⃗⃗⃗⃗⃗ ·AD ⃗⃗⃗⃗⃗=13×36-316×16=9.20.(2015·福建·理T9)已知AB ⃗⃗⃗⃗⃗ ⊥AC ⃗⃗⃗⃗⃗ ,|AB ⃗⃗⃗⃗⃗ |=1t ,|AC⃗⃗⃗⃗⃗ |=t.若点P 是△ABC 所在平面内的一点,且AP ⃗⃗⃗⃗⃗ =AB⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |AB⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |+4AC⃗⃗⃗⃗⃗ |AC ⃗⃗⃗⃗⃗ |,则PB⃗⃗⃗⃗⃗ ·PC ⃗⃗⃗⃗ 的最大值等于( )A.13B.15C.19D.21【答案】A【解析】以点A 为原点,AB ⃗⃗⃗⃗⃗ ,AC ⃗⃗⃗⃗⃗ 所在直线分别为x 轴、y 轴建立平面直角坐标系,如图. 则A(0,0),B (1t ,0),C(0,t), ∴AB ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |AB ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |=(1,0),AC⃗⃗⃗⃗⃗ |AC ⃗⃗⃗⃗⃗ |=(0,1). ∴AP⃗⃗⃗⃗⃗ =AB⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |AB⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |+4AC⃗⃗⃗⃗⃗ |AC⃗⃗⃗⃗⃗ |=(1,0)+4(0,1)=(1,4). ∴点P 的坐标为(1,4),PB⃗⃗⃗⃗⃗ =(1t-1,-4),PC ⃗⃗⃗⃗ =(-1,t-4). ∴PB ⃗⃗⃗⃗⃗ ·PC ⃗⃗⃗⃗ =1-1t -4t+16=-(1t +4t)+17≤-4+17=13,当且仅当1t =4t ,即t=12时取“=”. ∴PB ⃗⃗⃗⃗⃗ ·PC ⃗⃗⃗⃗ 的最大值为13.21.(2015·全国1·文T2)已知点A(0,1),B(3,2),向量AC ⃗⃗⃗⃗⃗ =(-4,-3),则向量BC ⃗⃗⃗⃗⃗ =( ) A.(-7,-4) B.(7,4) C.(-1,4) D.(1,4) 【答案】A【解析】∵AB ⃗⃗⃗⃗⃗ =OB ⃗⃗⃗⃗⃗ −OA ⃗⃗⃗⃗⃗ =(3,1),AC ⃗⃗⃗⃗⃗ =(-4,-3), ∴BC ⃗⃗⃗⃗⃗ =AC ⃗⃗⃗⃗⃗ −AB ⃗⃗⃗⃗⃗ =(-4,-3)-(3,1)=(-7,-4). 22.(2015·重庆·理T6)若非零向量a ,b 满足|a|=2√23|b|,且(a-b)⊥(3a+2b),则a 与b 的夹角为 ( )A.π4B.π2C.3π4D .π【答案】A【解析】由(a-b)⊥(3a+2b)知(a-b)·(3a+2b)=0,即3|a|2-a ·b-2|b|2=0.设a 与b 的夹角为θ,则3|a|2-|a||b|cos θ-2|b|2=0,即3·(2√23|b |)2−2√23|b|2cos θ-2|b|2=0,整理,得cos θ=√22.故θ=π4.23.(2015·重庆·文T7)已知非零向量a ,b 满足|b|=4|a|,且a ⊥(2a+b),则a 与b 的夹角为( ) A.π3 B.π2C.2π3D.5π6【答案】C【解析】因为a ⊥(2a+b),所以a ·(2a+b)=0, 即2|a|2+a ·b=0.设a 与b 的夹角为θ,则有2|a|2+|a||b|cos θ=0. 又|b|=4|a|,所以2|a|2+4|a|2cos θ=0, 则cos θ=-12,从而θ=2π3.24.(2015·全国1·理T7)设D 为△ABC 所在平面内一点,BC ⃗⃗⃗⃗⃗ =3CD ⃗⃗⃗⃗⃗ ,则( ) A.AD ⃗⃗⃗⃗⃗ =-13AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +43AC⃗⃗⃗⃗⃗ B.AD ⃗⃗⃗⃗⃗ =13AB ⃗⃗⃗⃗⃗ −43AC⃗⃗⃗⃗⃗ C.AD ⃗⃗⃗⃗⃗ =43AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +13AC⃗⃗⃗⃗⃗ D.AD ⃗⃗⃗⃗⃗ =43AB ⃗⃗⃗⃗⃗ −13AC⃗⃗⃗⃗⃗ 【答案】A 【解析】如图,∵AD ⃗⃗⃗⃗⃗ =AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +BD ⃗⃗⃗⃗⃗ ,BC ⃗⃗⃗⃗⃗ =3CD ⃗⃗⃗⃗⃗ , ∴AD ⃗⃗⃗⃗⃗ =AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +43BC ⃗⃗⃗⃗⃗ =AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +43(AC ⃗⃗⃗⃗⃗ −AB⃗⃗⃗⃗⃗ ) =-13AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +43AC ⃗⃗⃗⃗⃗ . 25.(2014·全国1·文T6)设D ,E ,F 分别为△ABC 的三边BC ,CA ,AB 的中点,则EB ⃗⃗⃗⃗⃗ +FC ⃗⃗⃗⃗ =( ) A.AD ⃗⃗⃗⃗⃗B.12AD ⃗⃗⃗⃗⃗C.BC ⃗⃗⃗⃗⃗D.12BC⃗⃗⃗⃗⃗ 【答案】A【解析】EB ⃗⃗⃗⃗⃗ +FC ⃗⃗⃗⃗ =-12(BA ⃗⃗⃗⃗⃗ +BC ⃗⃗⃗⃗⃗ )-12(CA ⃗⃗⃗⃗⃗ +CB ⃗⃗⃗⃗⃗ )=-12(BA ⃗⃗⃗⃗⃗ +CA⃗⃗⃗⃗⃗ )=12(AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +AC ⃗⃗⃗⃗⃗ )=12×2AD ⃗⃗⃗⃗⃗ =AD ⃗⃗⃗⃗⃗ ,故选A.26.(2014·山东·文T7)已知向量a=(1,√3),b=(3,m),若向量a ,b 的夹角为π6,则实数m=( ) A.2√3 B.√3 C.0 D.-√3【答案】B【解析】∵cos<a ,b>=a ·b|a ||b |, ∴cos π6=√3m 2×√32+m 2,解得m=√3.27.(2014·北京·文T3)已知向量a=(2,4),b=(-1,1),则2a-b=( ) A.(5,7) B.(5,9) C.(3,7) D.(3,9) 【答案】A【解析】2a-b=(4-(-1),8-1)=(5,7).故选A.28.(2014·广东·文T3)已知向量a=(1,2),b=(3,1),则b-a=( ) A.(-2,1) B.(2,-1) C.(2,0) D.(4,3) 【答案】B【解析】由题意得b-a=(3,1)-(1,2)=(2,-1),故选B.29.(2014·福建·理T8)在下列向量组中,可以把向量a=(3,2)表示出来的是( ) A.e 1=(0,0),e 2=(1,2)B.e 1=(-1,2),e 2=(5,-2)C.e 1=(3,5),e 2=(6,10)D.e 1=(2,-3),e 2=(-2,3) 【答案】B【解析】对于A ,C ,D ,都有e 1∥e 2,故选B.30.(2014·全国2·理T3文T4)设向量a ,b 满足|a+b|=√10,|a-b|=√6,则a ·b=( ) A.1 B.2 C.3 D.5 【答案】A【解析】∵|a+b|=√10,∴(a+b)2=10.∴|a|2+|b|2+2a·b=10,①∵|a-b|=√6,∴(a-b)2=6,∴|a|2+|b|2-2a·b=6,②由①-②得a·b=1,故选A.31.(2014·大纲全国·文T6)已知a,b为单位向量,其夹角为60°,则(2a-b)·b=( )A.-1B.0C.1D.2【答案】B【解析】由已知得|a|=|b|=1,<a,b>=60°,∴(2a-b)·b=2a·b-b2=2|a||b|cos<a,b>-|b|2=2×1×1×c os 60°-12=0,故选B.32.(2014·大纲全国·理T4)若向量a,b满足:|a|=1,(a+b)⊥a,(2a+b)⊥b,则|b|=( )A.2B.√2C.1D.√22【答案】B【解析】∵(a+b)⊥a,|a|=1,∴(a+b)·a=0.∴|a|2+a·b=0.∴a·b=-1.又(2a+b)⊥b,∴(2a+b)·b=0.∴2a·b+|b|2=0.∴|b|2=2.∴|b|=√2.故选B.33.(2014·重庆·理T4)已知向量a=(k,3),b=(1,4),c=(2,1),且(2a-3b)⊥c,则实数k=( )A.-92B.0 C.3 D.152【答案】C【解析】由已知(2a-3b)⊥c,可得(2a-3b)·c=0,即(2k-3,-6)·(2,1)=0,展开化简,得4k-12=0,所以k=3.故选C.34.(2012·陕西·文T7)设向量a=(1,cos θ)与b=(-1,2cos θ)垂直,则cos 2θ等于( )A.√22B.12C.0D.-1【答案】C【解析】∵a ⊥b ,∴a ·b=0, ∴-1+2cos 2θ=0,即cos 2θ=0.35.(2012·重庆·理T6)设x ,y ∈R ,向量a=(x ,1),b=(1,y),c=(2,-4),且a ⊥c ,b ∥c ,则|a+b|= ( ) A.√5 B.√10 C.2√5 D.10【答案】B【解析】由a ⊥c ,得a ·c=2x-4=0,解得x=2.由b ∥c 得12=y-4,解得y=-2,所以a=(2,1),b=(1,-2),a+b=(3,-1),|a+b|=√10.故选B.36.(2010·全国·文T2)a ,b 为平面向量,已知a=(4,3),2a+b=(3,18),则a ,b 夹角的余弦值等于( ) A.865 B.-865C.1665D.-1665【答案】C【解析】b=(2a+b)-2a=(3,18)-(8,6)=(-5,12), 因此cos<a ,b>=a ·b |a ||b |=165×13=1665.37.(2019·全国3·文T13)已知向量a=(2,2),b=(-8,6),则cos<a ,b>= . 【答案】−√210【解析】cos<a ,b>=a ·b|a ||b |=√22+22×√(-8)+62=2√2×10=-√210. 38.(2019·北京·文T9)已知向量a=(-4,3),b=(6,m),且a ⊥b ,则m= . 【答案】8【解析】∵a=(-4,3),b=(6,m),a ⊥b , ∴a ·b=0,即-4×6+3m=0,即m=8.39.(2019·天津·T14)在四边形ABCD 中,AD ∥BC ,AB=2√3,AD=5,∠A=30°,点E 在线段CB 的延长线上,且AE=BE ,则BD ⃗⃗⃗⃗⃗ ·AE ⃗⃗⃗⃗⃗ = . 【答案】-1【解析】∵AD ∥BC ,且∠DAB=30°,∴∠ABE=30°. ∵EA=EB ,∴∠EAB=30°.∠AEB=120°.在△AEB 中,EA=EB=2, BD ⃗⃗⃗⃗⃗ ·AE ⃗⃗⃗⃗⃗ =(BA ⃗⃗⃗⃗⃗ +AD ⃗⃗⃗⃗⃗ )·(AB ⃗⃗⃗⃗⃗ ·BE ⃗⃗⃗⃗⃗ ) =-BA ⃗⃗⃗⃗⃗ 2+BA ⃗⃗⃗⃗⃗ ·BE ⃗⃗⃗⃗⃗ +AD ⃗⃗⃗⃗⃗ ·AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +AD ⃗⃗⃗⃗⃗ ·BE⃗⃗⃗⃗⃗ =-12+2√3×2×c os 30°+5×2√3×c os 30°+5×2×c os 180°=-22+6+15=-1.40.(2019·全国3·理T13)已知a ,b 为单位向量,且a ·b=0,若c=2a-√5b ,则cos<a ,c>= . 【答案】23【解析】∵a ,b 为单位向量, ∴|a|=|b|=1.又a ·b=0,c=2a-√5b ,∴|c|2=4|a|2+5|b|2-4√5a ·b=9,∴|c|=3. 又a ·c=2|a|2-√5a ·b=2, ∴cos<a ,c>=a ·c|a |·|c |=21×3=23.41.(2019·浙江·T17)已知正方形ABCD 的边长为1.当每个λi (i=1,2,3,4,5,6)取遍±1时,|λ1AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ2BC ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ3CD ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ4DA ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ5AC ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ6BD ⃗⃗⃗⃗⃗ |的最小值是 ,最大值是 . 【答案】0 2√5 【解析】(基向量处理)λ1AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ2BC ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ3CD ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ4DA ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ5AC ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ6BD ⃗⃗⃗⃗⃗ =(λ1-λ3+λ5-λ6)AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +(λ2-λ4+λ5+λ6)AD ⃗⃗⃗⃗⃗ ,要使|λ1AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ2BC ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ3CD ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ4DA ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ5AC ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ6BD ⃗⃗⃗⃗⃗ |的最小,只需要|λ1-λ3+λ5-λ6|=|λ2-λ4+λ5+λ6|=0,此时只需要取λ1=1,λ2=-1,λ3=1,λ4=1,λ5=1,λ6=1,此时|λ1AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ2BC ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ3CD ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ4DA ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ5AC ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ6BD ⃗⃗⃗⃗⃗ |min =0,由于λ5AC ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ6BD ⃗⃗⃗⃗⃗ =±2AB ⃗⃗⃗⃗⃗ 或±2AD ⃗⃗⃗⃗⃗ ,取其中的一种λ5AC ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ6BD ⃗⃗⃗⃗⃗ =2AB⃗⃗⃗⃗⃗ 讨论(其他三种类同),此时λ1AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ2BC ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ3CD ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ4DA ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ5AC ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ6BD ⃗⃗⃗⃗⃗ =(λ1-λ3+2)AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +(λ2-λ4)AD ⃗⃗⃗⃗⃗ ,要使|λ1AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ2BC ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ3CD ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ4DA ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ5AC ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ6BD ⃗⃗⃗⃗⃗ |的最大,只需要使|λ1-λ3+2|,|λ2-λ4|最大,取λ1=1,λ2=1,λ3=-1,λ4=-1,此时|λ1AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ2BC ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ3CD ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ4DA ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ5AC ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ6BD ⃗⃗⃗⃗⃗ |=|4AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +2AD ⃗⃗⃗⃗⃗ |=2√5,综合几种情况可得|λ1AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ2BC ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ3CD ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ4DA ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ5AC ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ6BD⃗⃗⃗⃗⃗ |max =2√42.(2019·江苏·T12)如图,在△ABC 中,D 是BC 的中点,E 在边AB 上,BE=2EA ,AD 与CE 交于点O.若AB ⃗⃗⃗⃗⃗ ·AC ⃗⃗⃗⃗⃗ =6AO ⃗⃗⃗⃗⃗ ·EC ⃗⃗⃗⃗ ,则ABAC 的值是 .【答案】√3【解析】如图,过点D 作DF ∥CE ,交AB 于点F , 由BE=2EA ,D 为BC 中点,知BF=FE=EA ,AO=OD.又AB ⃗⃗⃗⃗⃗ ·AC ⃗⃗⃗⃗⃗ =6AO ⃗⃗⃗⃗⃗ ·EC ⃗⃗⃗⃗ =3AD ⃗⃗⃗⃗⃗ ·(AC ⃗⃗⃗⃗⃗ −AE⃗⃗⃗⃗⃗ ) =32(AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +AC ⃗⃗⃗⃗⃗ )·(AC ⃗⃗⃗⃗⃗ -13AB⃗⃗⃗⃗⃗ ) =32(AB ⃗⃗⃗⃗⃗ ·AC ⃗⃗⃗⃗⃗ −13AB ⃗⃗⃗⃗⃗ 2+AC ⃗⃗⃗⃗⃗ 2−13AB ⃗⃗⃗⃗⃗ ·AC⃗⃗⃗⃗⃗ ) =32(23AB ⃗⃗⃗⃗⃗ ·AC ⃗⃗⃗⃗⃗ −13AB ⃗⃗⃗⃗⃗ 2+AC⃗⃗⃗⃗⃗ 2) =AB ⃗⃗⃗⃗⃗ ·AC ⃗⃗⃗⃗⃗ −12AB ⃗⃗⃗⃗⃗ 2+32AC⃗⃗⃗⃗⃗ 2, 得12AB ⃗⃗⃗⃗⃗ 2=32AC ⃗⃗⃗⃗⃗ 2,即|AB⃗⃗⃗⃗⃗ |=√3|AC ⃗⃗⃗⃗⃗ |,故AB AC=√3. 43.(2018·北京·文T9)设向量a=(1,0),b=(-1,m).若a ⊥(ma-b),则m= . 【答案】-1【解析】由题意,得ma-b=(m+1,-m). ∵a ⊥(ma-b),∴a ·(ma-b)=0,即m+1=0, ∴m=-1.44.(2018·上海·T8)在平面直角坐标系中,已知点A(-1,0),B(2,0),E ,F 是y 轴上的两个动点,且|EF ⃗⃗⃗⃗ |=2,则AE ⃗⃗⃗⃗⃗ ·BF ⃗⃗⃗⃗ 的最小值为 . 【答案】-3【解析】依题意,设E(0,a),F(0,b),不妨设a>b ,则 a-b=2,AE ⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,a),BF ⃗⃗⃗⃗ =(-2,b),a=b+2,所以AE ⃗⃗⃗⃗⃗ ·BF ⃗⃗⃗⃗ =(1,a)·(-2,b)=-2+ab=-2+(b+2)b=b 2+2b-2=(b+1)2-3, 故所求最小值为-3.45.(2018·江苏·T2)在平面直角坐标系xOy 中,A 为直线l:y=2x 上在第一象限内的点,B(5,0),以AB 为直径的圆C 与直线l 交于另一点D.若AB ⃗⃗⃗⃗⃗ ·CD ⃗⃗⃗⃗⃗ =0,则点A 的横坐标为 . 【答案】3【解析】设A(a ,2a)(a>0),则由圆心C 为AB 的中点得C (a+52,a),☉C:(x-5)(x-a)+y(y-2a)=0.将其与y=2x 联立解得x D =1,D(1,2).因为AB ⃗⃗⃗⃗⃗ =(5-a ,-2a),CD ⃗⃗⃗⃗⃗ =(1-a+52,2-a),AB ⃗⃗⃗⃗⃗ ·CD⃗⃗⃗⃗⃗ =0,所以(5-a)·(1-a+52)+(-2a)(2-a)=0,即a 2-2a-3=0,解得a=3或a=-1.因为a>0,所以a=3.46.(2018·全国3·T13)已知向量a=(1,2),b=(2,-2),c=(1,λ).若c ∥(2a+b),则λ= . 【答案】12【解析】2a+b=(4,2),c=(1,λ), 由c ∥(2a+b),得4λ-2=0,得λ=12.47.(2017·全国1·文T13)已知向量a=(-1,2),b=(m ,1),若向量a+b 与a 垂直,则m= . 【答案】7【解析】因为a=(-1,2),b=(m ,1), 所以a+b=(m-1,3).因为a+b 与a 垂直,所以(a+b )·a=0,即-(m-1)+2×3=0,解得m=7.48.(2017·山东·文T11)已知向量a=(2,6),b=(-1,λ).若a ∥b ,则λ= . 【答案】-3【解析】∵a ∥b ,∴2λ-6×(-1)=0,∴λ=-3.49.(2017·全国1·理T13)已知向量a ,b 的夹角为60°,|a|=2,|b|=1,则|a+2b|= . 【答案】2【解析】因为|a+2b|2=(a+2b)2=|a|2+4·|a|·|b|·c os 60°+4|b|2=22+4×2×1×12+4×1=12, 所以|a+2b|=√12=2√3.50.(2017·天津,理13文14)在△ABC 中,∠A =60°,AB=3,AC=2.若BD ⃗⃗⃗⃗⃗ =2DC ⃗⃗⃗⃗⃗ ,AE ⃗⃗⃗⃗⃗ =λAC ⃗⃗⃗⃗⃗ −AB ⃗⃗⃗⃗⃗ (λ∈R),且AD ⃗⃗⃗⃗⃗ ·AE ⃗⃗⃗⃗⃗ =-4,则λ的值为 . 【答案】311【解析】由题意,知|AB ⃗⃗⃗⃗⃗ |=3,|AC ⃗⃗⃗⃗⃗ |=2, AB ⃗⃗⃗⃗⃗ ·AC⃗⃗⃗⃗⃗ =3×2×c os 60°=3, AD ⃗⃗⃗⃗⃗ =AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +BD ⃗⃗⃗⃗⃗ =AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +23BC ⃗⃗⃗⃗⃗ =AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +23(AC ⃗⃗⃗⃗⃗ −AB ⃗⃗⃗⃗⃗ )=13AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +23AC⃗⃗⃗⃗⃗ , 所以AD ⃗⃗⃗⃗⃗ ·AE ⃗⃗⃗⃗⃗ =(13AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +23AC ⃗⃗⃗⃗⃗ )·(λAC ⃗⃗⃗⃗⃗ −AB⃗⃗⃗⃗⃗ ) =λ-23AB ⃗⃗⃗⃗⃗ ·AC ⃗⃗⃗⃗⃗ −13AB ⃗⃗⃗⃗⃗ 2+2λ3AC ⃗⃗⃗⃗⃗ 2 =λ-23×3-13×32+2λ3×22=113λ-5=-4,解得λ=311.51.(2017·江苏·T12)如图,在同一个平面内,向量OA ⃗⃗⃗⃗⃗ ,OB ⃗⃗⃗⃗⃗ ,OC ⃗⃗⃗⃗⃗ 的模分别为1,1,√2,OA ⃗⃗⃗⃗⃗ 与OC ⃗⃗⃗⃗⃗ 的夹角为α,且tan α=7,OB ⃗⃗⃗⃗⃗ 与OC ⃗⃗⃗⃗⃗ 的夹角为45°.若OC ⃗⃗⃗⃗⃗ =m OA ⃗⃗⃗⃗⃗ +n OB ⃗⃗⃗⃗⃗ (m ,n ∈R),则m+n= . 【答案】3【解析】由tan α=7可得cos α=5√2,sin α=5√2,则5√2=OA⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ·OC ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |OA⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |·|OC ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |=⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ √2,由cos ∠BOC=√22可得√22=OB ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ·OC ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |OB ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |·|OC⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |=⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ √2,因为cos ∠AOB=cos (α+45°)=cos αc os 45°-sin αsin45°=5√2×√22−5√2×√22=-35,所以OA ⃗⃗⃗⃗⃗ ·OB⃗⃗⃗⃗⃗ =-35,所以m-35n=15,-35m+n=1, 所以25m+25n=65,所以m+n=3.52.(2017·山东·理T12)已知e 1,e 2是互相垂直的单位向量,若√3 e 1-e 2与e 1+λe 2的夹角为60°,则实数λ的值是 . 【答案】√33【解析】∵e 1,e 2是互相垂直的单位向量, ∴可设a=√3e 1-e 2=(√3,-1),b=e 1+λe 2=(1,λ). 则<a ,b >=60°.∴cos<a ,b>=c os 60°=a ·b|a ||b |=√3-2=12,即√3-λ=2+1,解得λ=√33.53.(2017·江苏·理T13)在平面直角坐标系xOy 中,A(-12,0),B(0,6),点P 在圆O:x 2+y 2=50上.若PA ⃗⃗⃗⃗ ·PB ⃗⃗⃗⃗⃗ ≤20,则点P 的横坐标的取值范围是 . 【答案】[-5√2,1]【解析】设P(x ,y),由PA ⃗⃗⃗⃗ ·PB ⃗⃗⃗⃗⃗ ≤20,易得x 2+y 2+12x-6y≤20.把x 2+y 2=50代入x 2+y 2+12x-6y≤20得2x-y+5≤0. 由{2x -y +5=0,x 2+y 2=50,可得{x =-5,y =-5或{x =1,y =7.由2x-y+5≤0表示的平面区域及P 点在圆上,可得点P 在圆弧EPF 上,所以点P 横坐标的取值范围为[-5√2,1].54.(2017·北京·文T12)已知点P 在圆x 2+y 2=1上,点A 的坐标为(-2,0),O 为原点,则AO ⃗⃗⃗⃗⃗ ·AP ⃗⃗⃗⃗⃗ 的最大值为 .【答案】6【解析】方法1:设P(cos α,sin α),α∈R ,则AO ⃗⃗⃗⃗⃗ =(2,0),AP ⃗⃗⃗⃗⃗ =(cos α+2,sin α),AO ⃗⃗⃗⃗⃗ ·AP ⃗⃗⃗⃗⃗ =2cos α+4.当α=2k π,k ∈Z 时,2cos α+4取得最大值,最大值为6. 故AO ⃗⃗⃗⃗⃗ ·AP⃗⃗⃗⃗⃗ 的最大值为6. 方法2:设P(x ,y),x 2+y 2=1,-1≤x≤1,AO ⃗⃗⃗⃗⃗ =(2,0),AP ⃗⃗⃗⃗⃗ =(x+2,y),AO ⃗⃗⃗⃗⃗ ·AP ⃗⃗⃗⃗⃗ =2x+4,故AO ⃗⃗⃗⃗⃗ ·AP ⃗⃗⃗⃗⃗ 的最大值为6.55.(2016·北京·文T9)已知向量a=(1,√3),b=(√3,1),则a 与b 夹角的大小为 . 【答案】π6【解析】设a 与b 的夹角为θ,则cos θ=a ·b|a ||b |=2√32×2=√32,且两个向量夹角范围是[0,π],∴所求的夹角为π6.56.(2016·全国1·文T13)设向量a=(x ,x+1),b=(1,2),且a ⊥b ,则x= . 【答案】−23【解析】∵a ⊥b ,∴a ·b=x+2(x+1)=0, 解得x=-23.57.(2016·山东·文T13)已知向量a=(1,-1),b=(6,-4).若a ⊥(ta+b),则实数t 的值为 . 【答案】-5【解析】由a ⊥(ta+b)可得a ·(ta+b)=0, 所以ta 2+a ·b=0,而a 2=12+(-1)2=2,a ·b=1×6+(-1)×(-4)=10,所以有t×2+10=0,解得t=-5. 58.(2016·全国2·文T13)已知向量a=(m ,4),b=(3,-2),且a ∥b ,则m= . 【答案】-6【解析】因为a ∥b ,所以-2m-4×3=0,解得m=-6.59.(2016·全国1·理T13)设向量a=(m ,1),b=(1,2),且|a+b|2=|a|2+|b|2,则m= . 【答案】-2【解析】∵|a+b|2=|a|2+|b|2, ∴(m+1)2+32=m 2+1+5,解得m=-2.60.(2015·浙江·文T13)已知e 1,e 2是平面单位向量,且e 1·e 2=12.若平面向量b 满足b ·e 1=b ·e 2=1,则|b|= . 【答案】2√33【解析】因为b ·e 1=b ·e 2=1,|e 1|=|e 2|=1,由数量积的几何意义,知b 在e 1,e 2方向上的投影相等,且都为1,所以b 与e 1,e 2所成的角相等.由e 1·e 2=12知e 1与e 2的夹角为60°,所以b 与e 1,e 2所成的角均为30°,即|b|c os 30°=1,所以|b|=1cos30°=2√33. 61.(2015·全国2·理T13)设向量a ,b 不平行,向量λa+b 与a+2b 平行,则实数λ= . 【答案】12【解析】由题意知存在实数t ∈R ,使λa+b=t(a+2b),得{λ=t ,1=2t ,解得λ=12.62.(2015·北京·理T13)在△ABC 中,点M ,N 满足AM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =2MC ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ,BN ⃗⃗⃗⃗⃗ =NC ⃗⃗⃗⃗⃗ .若MN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =x AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +y AC ⃗⃗⃗⃗⃗ ,则x= ,y= . 【答案】12−16【解析】如图,∵MN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =MC ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ +CN ⃗⃗⃗⃗⃗ =13AC ⃗⃗⃗⃗⃗ −12BC⃗⃗⃗⃗⃗ =13AC ⃗⃗⃗⃗⃗ −12(AC ⃗⃗⃗⃗⃗ −AB⃗⃗⃗⃗⃗ ) =12AB ⃗⃗⃗⃗⃗ −16AC⃗⃗⃗⃗⃗ , ∴x=12,y=-16.63.(2014·湖北·理T11)设向量a=(3,3),b=(1,-1).若(a +λb)⊥(a-λb),则实数λ= . 【答案】±3【解析】由题意得(a+λb)·(a-λb)=0,即a 2-λ2b 2=0,则a 2=λ2b 2, λ2=a 2b 2=(√32+32)2[√12+(-1)]=182=9.故λ=±3.64.(2014·陕西·理T3)设0<θ<π2,向量a=(sin 2θ,cos θ),b=(cos θ,1),若a ∥b ,则tan θ= .【答案】12【解析】由a ∥b ,得sin 2θ=cos 2θ,即2sin θcos θ=cos 2θ, 因为0<θ<π2,所以cos θ≠0,所以2sin θ=cos θ. 所以tan θ=12.65.(2014·重庆·文T12)已知向量a 与b 的夹角为60°,且a=(-2,-6),|b|=√10,则a ·b= . 【答案】10【解析】由题意得|a|=2√10,所以a ·b=|a||b|cos<a ,b>=2√10×√10×12=10.66.(2014·全国1·理T15)已知A ,B ,C 为圆O 上的三点,若AO ⃗⃗⃗⃗⃗ =12(AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +AC ⃗⃗⃗⃗⃗ ),则AB ⃗⃗⃗⃗⃗ 与AC⃗⃗⃗⃗⃗ 的夹角为 . 【答案】90°【解析】由AO ⃗⃗⃗⃗⃗ =12(AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +AC ⃗⃗⃗⃗⃗ ),可得O 为BC 的中点,则BC 为圆O 的直径,即∠BAC =90°.故AB⃗⃗⃗⃗⃗ 与AC⃗⃗⃗⃗⃗ 的夹角为90°. 67.(2014·湖北·文T12)若向量OA ⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,-3),|OA ⃗⃗⃗⃗⃗ |=|OB ⃗⃗⃗⃗⃗ |,OA ⃗⃗⃗⃗⃗ ·OB ⃗⃗⃗⃗⃗ =0,则|AB ⃗⃗⃗⃗⃗ |= . 【答案】2√5【解析】设B(x ,y),由|OA ⃗⃗⃗⃗⃗ |=|OB ⃗⃗⃗⃗⃗ |,可得√10=√x 2+y 2, ① OA⃗⃗⃗⃗⃗ ·OB ⃗⃗⃗⃗⃗ =x-3y=0, ② 由①②得x=3,y=1或x=-3,y=-1, 所以B(3,1)或B(-3,-1),故AB ⃗⃗⃗⃗⃗ =(2,4)或AB ⃗⃗⃗⃗⃗ =(-4,2),|AB⃗⃗⃗⃗⃗ |=2√5, 68.(2013·江苏·T10)设D ,E 分别是△ABC 的边AB ,BC 上的点,AD=12AB ,BE=23BC.若DE ⃗⃗⃗⃗⃗ =λ1AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ2AC ⃗⃗⃗⃗⃗ (λ1,λ2为实数),则λ1+λ2的值为 . 【答案】12【解析】由题意作图如图.∵在△ABC 中,DE ⃗⃗⃗⃗⃗ =DB ⃗⃗⃗⃗⃗ +BE ⃗⃗⃗⃗⃗ =12AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +23BC ⃗⃗⃗⃗⃗ =12AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +23(AC ⃗⃗⃗⃗⃗ −AB ⃗⃗⃗⃗⃗ )=-16AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +23AC ⃗⃗⃗⃗⃗ =λ1AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +λ2AC ⃗⃗⃗⃗⃗ ,∴λ1=-16,λ2=23.故λ1+λ2=12.69.(2013·北京·理T13)向量a ,b ,c 在正方形网格中的位置如图所示,若c =λa +μb(λ,μ∈R),则λμ= .【答案】4【解析】可设a=-i+j ,i ,j 为单位向量且i ⊥j ,则b=6i+2j ,c=-i-3j.∵c =λa +μb=(6μ-λ)i+(λ+2μ)j ,∴{6μ-λ=-1,λ+2μ=-3,解得{λ=-2,μ=-12.∴λμ=4. 70.(2013·全国1·T13)已知两个单位向量a ,b 的夹角为60°,c=ta+(1-t)b.若b ·c=0,则t= .【答案】2【解析】b ·c=ta ·b+(1-t)|b|2.又|a|=|b|=1,且a 与b 的夹角为60°,b ·c=0,∴0=t|a||b|c os 60°+(1-t),0=12t+1-t.∴t=2.71.(2013·全国2·理T13文T14)已知正方形ABCD 的边长为2,E 为CD 的中点,则AE⃗⃗⃗⃗⃗ ·BD⃗⃗⃗⃗⃗ = .【答案】2【解析】以{AB ⃗⃗⃗⃗⃗ ,AD ⃗⃗⃗⃗⃗ }为基底,则AB ⃗⃗⃗⃗⃗ ·AD ⃗⃗⃗⃗⃗ =0,而AE ⃗⃗⃗⃗⃗ =12AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +AD ⃗⃗⃗⃗⃗ ,BD ⃗⃗⃗⃗⃗ =AD ⃗⃗⃗⃗⃗ −AB ⃗⃗⃗⃗⃗ , ∴AE ⃗⃗⃗⃗⃗ ·BD ⃗⃗⃗⃗⃗ =(12AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +AD ⃗⃗⃗⃗⃗ )·(AD ⃗⃗⃗⃗⃗ −AB ⃗⃗⃗⃗⃗ ) =-12|AB ⃗⃗⃗⃗⃗ |2+|AD ⃗⃗⃗⃗⃗ |2=-12×22+22=2.72.(2013·天津·理T12)在平行四边形ABCD 中,AD=1,∠BA D=60°,E 为CD 的中点.若AC⃗⃗⃗⃗⃗ ·BE ⃗⃗⃗⃗⃗ =1,则AB 的长为 .【答案】12【解析】如图所示,在平行四边形ABCD 中,AC ⃗⃗⃗⃗⃗ =AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +AD ⃗⃗⃗⃗⃗ ,BE ⃗⃗⃗⃗⃗ =BC ⃗⃗⃗⃗⃗ +CE ⃗⃗⃗⃗ =-12AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +AD ⃗⃗⃗⃗⃗ . 所以AC ⃗⃗⃗⃗⃗ ·BE ⃗⃗⃗⃗⃗ =(AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +AD ⃗⃗⃗⃗⃗ )·(-12AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +AD ⃗⃗⃗⃗⃗ )=-12|AB ⃗⃗⃗⃗⃗ |2+|AD ⃗⃗⃗⃗⃗ |2+12AB ⃗⃗⃗⃗⃗ ·AD ⃗⃗⃗⃗⃗ =-12|AB ⃗⃗⃗⃗⃗ |2+14|AB ⃗⃗⃗⃗⃗ |+1=1,解方程得|AB ⃗⃗⃗⃗⃗ |=12(舍去|AB ⃗⃗⃗⃗⃗ |=0).所以线段AB 的长为12.73.(2013·北京·文T14)已知点A(1,-1),B(3,0),C(2,1).若平面区域D 由所有满足AP ⃗⃗⃗⃗⃗ =λAB ⃗⃗⃗⃗⃗ +μAC⃗⃗⃗⃗⃗ (1≤λ≤2,0≤μ≤1)的点P 组成,则D 的面积为 . 【答案】3【解析】AP ⃗⃗⃗⃗⃗ =λAB ⃗⃗⃗⃗⃗ +μAC ⃗⃗⃗⃗⃗ ,AB ⃗⃗⃗⃗⃗ =(2,1),AC⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,2). 设P(x ,y),则AP⃗⃗⃗⃗⃗ =(x-1,y+1). ∴{x -1=2λ+μ,y +1=λ+2μ,得{λ=2x -y -33,μ=2y -x+33,∵1≤λ≤2,0≤μ≤1,可得{6≤2x -y ≤9,0≤x -2y ≤3,如图.可得A 1(3,0),B 1(4,2),C 1(6,3),|A1B1|=√(4-3)2+22=√5,两直线间距离d=√22+1=√5,∴D的面积S=|A1B1|·d=3.74.(2012·全国·理T13文T15)已知向量a,b夹角为45°,且|a|=1,|2a-b|=√10,则|b|= .【答案】3√2【解析】∵a,b的夹角为45°,|a|=1,∴a·b=|a|×|b|c os 45°=√22|b|,|2a-b|2=4-4×√22|b|+|b|2=10,∴|b|=3√2.75.(2012·安徽·文T11)设向量a=(1,2m),b=(m+1,1),c=(2,m),若(a+c)⊥b,则|a|= . 【答案】√2【解析】由题意,可得a+c=(3,3m).由(a+c)⊥b,得(a+c)·b=0,即(3,3m)·(m+1,1)=3(m+1)+3m=0,解之,得m=-12.∴a=(1,-1),|a|=√2.76.(2011·全国·文T13)已知a与b为两个不共线的单位向量,k为实数,若向量a+b与向量ka-b垂直,则k= .【答案】1【解析】由已知可得|a|=|b|=1,且a与b不共线,所以a·b≠1,a·b≠-1.由已知向量a+b与向量ka-b垂直,所以(a+b)·(ka-b)=0,即ka2-b2+(k-1)a·b=0,即k-1+(k-1)a·b=0,所以(k-1)(1+a·b)=0.因为a·b≠-1,即a·b+1≠0,所以k-1=0,即k=1.(2010-2019)十年高考数学真题分类汇编:平面向量(含解析)。
十年(2010-2019年)高考数学真题分类汇编:专题20 空间向量 (含答案解析)
十年(2010-2019年)高考数学真题分类汇编专题20空间向量1.(2014·全国2·理T11)直三棱柱ABC-A 1B 1C 1中,∠BCA=90°,M ,N 分别是A 1B 1,A 1C 1的中点,BC=CA=CC 1,则BM 与AN 所成角的余弦值为( ) A.110 B.25 C.√3010D.√22【答案】C【解析】如图,以点C 1为坐标原点,C 1B 1,C 1A 1,C 1C 所在的直线分别为x 轴,y 轴,z 轴,建立空间直角坐标系, 不妨设BC=CA=CC 1=1,可知点A (0,1,1),N (0,12,0),B (1,0,1),M (12,12,0).∴AN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,-1,-1),BM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(-1,1,-1). ∴cos <AN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ,BM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ >=AN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ·BM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |AN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ||BM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |=√3010.根据AN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 与BM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 的夹角及AN 与BM 所成角的关系可知,BM 与AN 所成角的余弦值为√30.2.(2013·北京·文T8)如图,在正方体ABCD-A 1B 1C 1D 1中,P 为对角线BD 1的三等分点,P 到各顶点的距离的不同取值有( ) A.3个B.4个C.5个D.6个【答案】B【解析】设正方体的棱长为a.建立空间直角坐标系,如图所示.则D (0,0,0),D 1(0,0,a ),C 1(0,a ,a ),C (0,a ,0),B (a ,a ,0),B 1(a ,a ,a ),A (a ,0,0),A 1(a ,0,a ),P (23a ,23a ,13a),则|PB⃗⃗⃗⃗⃗ |=√19a 2+19a 2+19a 2=√33a , |PD ⃗⃗⃗⃗⃗ |=√49a 2+49a 2+19a 2=a , |PD 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |=√49a 2+49a 2+49a 2=2√33a , |PC 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |=|PA 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |=√49a 2+19a 2+49a 2=a ,|PC ⃗⃗⃗⃗⃗ |=|PA ⃗⃗⃗⃗⃗ |=√49a 2+19a 2+19a 2=√63a ,|PB 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |=√19a 2+19a 2+49a 2=√63a ,3.(2012·陕西·理T5)如图,在空间直角坐标系中有直三棱柱ABC -A 1B 1C 1,CA=CC 1=2CB ,则直线BC 1与直线AB 1夹角的余弦值为( ) A.√55B.√53C.2√55D.35【答案】A【解析】不妨设CB=1,则CA=CC 1=2.由题图知,A 点的坐标为(2,0,0),B 点的坐标为(0,0,1),B 1点的坐标为(0,2,1),C 1点的坐标为(0,2,0). 所以BC 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,2,-1),AB 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(-2,2,1).所以cos <BC 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ,AB 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ >=3√5=√55. 4.(2010·大纲全国·文T6)直三棱柱ABC-A 1B 1C 1中,若∠BAC=90°,AB=AC=AA 1,则异面直线BA 1与AC 1所成的角等于( )A.30°B.45°C.60°D.90° 【答案】C【解析】不妨设AB=AC=AA 1=1,建立空间直角坐标系如图所示,则B(0,-1,0),A 1(0,0,1),A(0,0,0),C 1(-1,0,1), ∴BA 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,1,1),AC 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(-1,0,1). ∴cos <BA 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ,AC 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ >=BA 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ·AC1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |BA 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ||AC1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |=2×2=12.∴<BA 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ,AC 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ >=60°.∴异面直线BA 1与AC 1所成的角为60°.5.(2019·天津·理T17)如图,AE ⊥平面ABCD,CF ∥AE,AD ∥BC,AD ⊥AB,AB=AD=1,AE=BC=2. (1)求证:BF ∥平面ADE;(2)求直线CE 与平面BDE 所成角的正弦值; (3)若二面角E-BD-F 的余弦值为13,求线段CF 的长.【解析】(1)证明依题意,可以建立以A 为原点,分别以AB ⃗⃗⃗⃗⃗ ,AD ⃗⃗⃗⃗⃗ ,AE ⃗⃗⃗⃗⃗ 的方向为x 轴,y 轴,z 轴正方向的空间直角坐标系(如图),可得A(0,0,0),B(1,0,0),C(1,2,0),D(0,1,0),E(0,0,2).设CF=h(h>0),则F(1,2,h).依题意,AB⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,0,0)是平面ADE 的法向量, 又BF⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,2,h ),可得BF ⃗⃗⃗⃗⃗ ·AB ⃗⃗⃗⃗⃗ =0,又因为直线BF ⊄平面ADE ,所以BF ∥平面ADE. (2)解依题意,BD ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(-1,1,0),BE ⃗⃗⃗⃗⃗ =(-1,0,2),CE ⃗⃗⃗⃗⃗ =(-1,-2,2). 设n =(x ,y ,z )为平面BDE 的法向量,则{n ·BD⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =0,n ·BE ⃗⃗⃗⃗⃗ =0,即{-x +y =0,-x +2z =0,不妨令z=1,可得n =(2,2,1).因此有cos <CE ⃗⃗⃗⃗⃗ ,n >=CE ⃗⃗⃗⃗⃗⃗·n |CE⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ||n |=-49. 所以,直线CE 与平面BDE 所成角的正弦值为49. (3)解设m =(x ,y ,z )为平面BDF 的法向量, 则{m ·BD⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =0,m ·BF ⃗⃗⃗⃗⃗ =0,即{-x +y =0,2y +ℎz =0,不妨令y=1,可得m =1,1,-2ℎ.由题意,有|cos <m,n >|=|m ·n ||m ||n |=|4-2ℎ|3√2+4ℎ2=13,解得h=87,经检验,符合题意. 所以,线段CF 的长为87.6.(2019·浙江·T 19)如图,已知三棱柱ABC-A 1B 1C 1,平面A 1ACC 1⊥平面ABC ,∠ABC=90°,∠BAC=30°,A 1A=A 1C=AC ,E ,F 分别是AC ,A 1B 1的中点.(1)证明:EF ⊥BC ;(2)求直线EF 与平面A 1BC 所成角的余弦值.【解析】方法一:(1)连接A 1E ,因为A 1A=A 1C ,E 是AC 的中点, 所以A 1E ⊥AC.又平面A 1ACC 1⊥平面ABC ,A 1E ⊂平面A 1ACC 1, 平面A 1ACC 1∩平面ABC=AC , 所以,A 1E ⊥平面ABC ,则A 1E ⊥BC. 又因为A 1F ∥AB ,∠ABC=90°,故BC ⊥A 1F. 所以BC ⊥平面A 1EF.因此EF ⊥BC.(2)取BC 中点G ,连接EG ,GF ,则EGFA 1是平行四边形.由于A 1E ⊥平面ABC ,故A 1E ⊥EG ,所以平行四边形EGFA 1为矩形.由(1)得BC ⊥平面EGFA 1,则平面A 1BC ⊥平面EGFA 1,所以EF 在平面A 1BC 上的射影在直线A 1G 上. 连接A 1G 交EF 于O ,则∠EOG 是直线EF 与平面A 1BC 所成的角(或其补角). 不妨设AC=4,则在Rt △A 1EG 中,A 1E=2√3,EG=√3. 由于O 为A 1G 的中点,故EO=OG=A 1G 2=√152,所以cos ∠EOG=EO 2+OG 2-EG 22EO ·OG=35.因此,直线EF 与平面A 1BC 所成角的余弦值是35. 方法二:(1)连接A 1E ,因为A 1A=A 1C ,E 是AC 的中点,所以A 1E ⊥AC. 又平面A 1ACC 1⊥平面ABC ,A 1E ⊂平面A 1ACC 1, 平面A 1ACC 1∩平面ABC=AC , 所以,A 1E ⊥平面ABC.如图,以点E 为原点,分别以射线EC ,EA 1 为y ,z 轴的正半轴,建立空间直角坐标系E-xyz.不妨设AC=4,则A 1(0,0,2√3),B (√3,1,0),B 1(√3,3,2√3),F√32,32,2√3,C (0,2,0).因此,EF⃗⃗⃗⃗⃗ =√32,32,2√3,BC⃗⃗⃗⃗⃗ =(-√3,1,0). 由EF⃗⃗⃗⃗⃗ ·BC ⃗⃗⃗⃗⃗ =0得EF ⊥BC.(2)设直线EF 与平面A 1BC 所成角为θ. 由(1)可得BC ⃗⃗⃗⃗⃗ =(-√3,1,0),A 1C ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(0.2,-2√3). 设平面A 1BC 的法向量为n =(x ,y ,z ). 由{BC⃗⃗⃗⃗⃗ ·n =0,A 1C ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ·n =0,得{-√3x +y =0,y -√3z =0.取n =(1,√3,1),故sin θ=|cos <EF⃗⃗⃗⃗⃗ ·n >|=|EF⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ·n ||EF⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |·|n |=4.因此,直线EF 与平面A 1BC 所成的角的余弦值为35.7.(2019·全国1·理T18)如图,直四棱柱ABCD-A 1B 1C 1D 1的底面是菱形,AA 1=4,AB=2,∠BAD=60°,E ,M ,N 分别是BC ,BB 1,A 1D 的中点. (1)证明:MN ∥平面C 1DE ; (2)求二面角A-MA 1-N 的正弦值.【解析】(1)连接B 1C ,ME. 因为M ,E 分别为BB 1,BC 的中点, 所以ME ∥B 1C ,且ME= B 1C.又因为N 为A 1D 的中点,所以ND= A 1D. 由题设知A 1B 1 DC ,可得B 1C A 1D , 故ME ND ,因此四边形MNDE 为平行四边形,MN ∥ED. 又MN ⊄平面EDC 1,所以MN ∥平面C 1DE. (2)由已知可得DE ⊥DA.以D 为坐标原点,DA ⃗⃗⃗⃗⃗ 的方向为x 轴正方向,建立如图所示的空间直角坐标系D-xyz, 则A (2,0,0),A 1(2,0,4),M (1,√3,2),N (1,0,2),A 1A ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,0,-4),A 1M ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(-1,√3,-2),A 1N ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(-1,0,-2),MN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,-√3,0).设m =(x ,y ,z )为平面A 1MA 的法向量, 则{m ·A 1M ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =0,m ·A 1A ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =0.所以{-x +√3y -2z =0,-4z =0.可取m =(√3,1,0). 设n =(p ,q ,r )为平面A 1MN 的法向量, 则{n ·MN⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =0,n ·A 1N ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =0.所以{-√3q =0,-p -2r =0.可取n =(2,0,-1).于是cos <m,n >=m ·n |m ||n |=√32×√5=√155,所以二面角A-MA 1-N 的正弦值为√105.8.(2019·全国2·理T17)如图,长方体ABCD-A 1B 1C 1D 1的底面ABCD 是正方形,点E 在棱AA 1上,BE ⊥EC 1. (1)证明:BE ⊥平面EB 1C 1;(2)若AE=A 1E ,求二面角B-EC-C 1的正弦值.【解析】(1)证明由已知得,B 1C 1⊥平面ABB 1A 1,BE ⊂平面ABB 1A 1,故B 1C 1⊥BE.又BE ⊥EC 1,所以BE ⊥平面EB 1C 1. (2)解由(1)知∠BEB 1=90°.由题设知Rt △ABE ≌Rt △A 1B 1E ,所以∠AEB=45°, 故AE=AB ,AA 1=2AB.以D 为坐标原点,DA ⃗⃗⃗⃗⃗ 的方向为x 轴正方向,|DA ⃗⃗⃗⃗⃗ |为单位长,建立如图所示的空间直角坐标系D-xyz , 则C (0,1,0),B (1,1,0),C 1(0,1,2),E (1,0,1),CB ⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,0,0),CE ⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,-1,1),CC 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,0,2).{CB ⃗⃗⃗⃗⃗ ·n =0,CE ⃗⃗⃗⃗⃗ ·n =0,即{x =0,x -y +z =0,所以可取n=(0,-1,-1).设平面ECC 1的法向量为m =(x ,y ,z ),则{CC1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ·m =0,CE ⃗⃗⃗⃗⃗ ·m =0,即{2z =0,x -y +z =0,所以可取m =(1,1,0). 于是cos <n,m >=n ·m |n ||m |=-12.所以,二面角B-EC-C 1的正弦值为√32.9.(2019·全国3·理T19)图1是由矩形ADEB,Rt △ABC 和菱形BFGC 组成的一个平面图形,其中AB=1,BE=BF=2,∠FBC=60°.将其沿AB,BC 折起使得BE 与BF 重合,连接DG,如图2. (1)证明:图2中的A,C,G,D 四点共面,且平面ABC ⊥平面BCGE; (2)求图2中的二面角B-CG-A 的大小.【解析】(1)证明由已知得AD ∥BE,CG ∥BE,所以AD ∥CG, 故AD,CG 确定一个平面,从而A,C,G,D 四点共面. 由已知得AB ⊥BE,AB ⊥BC,故AB ⊥平面BCGE. 又因为AB ⊂平面ABC, 所以平面ABC ⊥平面BCGE. (2)解作EH ⊥BC,垂足为H.因为EH ⊂平面BCGE,平面BCGE ⊥平面ABC,所以EH ⊥平面ABC. 由已知,菱形BCGE 的边长为2,∠EBC=60°,可求得BH=1,EH=√3.以H 为坐标原点,HC ⃗⃗⃗⃗⃗ 的方向为x 轴的正方向,建立如图所示的空间直角坐标系H-xyz,则A (-1,1,0),C (1,0,0),G (2,0,√3),CG⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,0,√3),AC ⃗⃗⃗⃗⃗ =(2,-1,0).则{CG ⃗⃗⃗⃗⃗ ·n =0,AC ⃗⃗⃗⃗⃗ ·n =0,即{x +√3z =0,2x -y =0.所以可取n =(3,6,-√3).又平面BCGE 的法向量可取为m =(0,1,0), 所以cos <n,m >=n ·m|n ||m |=√32.因此二面角B-CG-A 的大小为30°.10.(2018·浙江·T 8)已知四棱锥S-ABCD 的底面是正方形,侧棱长均相等,E 是线段AB 上的点(不含端点).设SE 与BC 所成的角为θ1,SE 与平面ABCD 所成的角为θ2,二面角S-AB-C 的平面角为θ3,则( ) A.θ1≤θ2≤θ3 B.θ3≤θ2≤θ1 C.θ1≤θ3≤θ2 D.θ2≤θ3≤θ1 【答案】D【解析】当点E 不是线段AB 的中点时,如图,点G 是AB 的中点,SH ⊥底面ABCD,过点H 作HF ∥AB,过点E 作EF ∥BC,连接SG,GH,EH,SF.可知θ1=∠SEF ,θ2=∠SEH ,θ3=∠SGH. 由题意可知EF ⊥SF ,故tan θ1=SF EF=SF GH>SHGH=tan θ3. ∴θ1>θ3.又tan θ3=SHGH >SHEH =tan θ2, ∴θ3>θ2.∴θ1>θ3>θ2. 当点E 是线段AB 的中点时,即点E 与点G 重合,此时θ1=θ3=θ2. 综上可知,θ1≥θ3≥θ2.11.(2018·全国3·理T19)如图,边长为2的正方形ABCD 所在的平面与半圆弧CD ⏜所在平面垂直,M 是CD ⏜上异于C ,D 的点.(1)证明:平面AMD ⊥平面BMC;(2)当三棱锥M-ABC 体积最大时,求面MAB 与面MCD 所成二面角的正弦值.【解析】(1)由题设知,平面CMD ⊥平面ABCD,交线为CD.因为BC ⊥CD,BC ⊂平面ABCD,所以BC ⊥平面CMD,故BC ⊥DM.因为M 为CD⏜上异于C,D 的点,且DC 为直径,所以DM ⊥CM.又BC ∩CM=C,所以DM ⊥平面BMC. 而DM ⊂平面AMD,故平面AMD ⊥平面BMC.(2)以D 为坐标原点, DA ⃗⃗⃗⃗⃗ 的方向为x 轴正方向,建立如图所示的空间直角坐标系D-xyz. 当三棱锥M-ABC 体积最大时,M 为 CD⏜的中点.由题设得 D (0,0,0),A (2,0,0),B (2,2,0),C (0,2,0),M (0,1,1),AM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(-2,1,1),AB ⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,2,0),DA ⃗⃗⃗⃗⃗ =(2,0,0). 设n=(x,y,z)是平面MAB 的法向量, 则{n ·AM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =0,n ·AB ⃗⃗⃗⃗⃗ =0.即{-2x +y +z =0,2y =0.可取n=(1,0,2),DA ⃗⃗⃗⃗⃗ 是平面MCD 的法向量,因此cos <n,DA ⃗⃗⃗⃗⃗ >=n ·DA ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |n ||DA ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |=√55,sin <n,DA ⃗⃗⃗⃗⃗ >=2√55. 所以面MAB 与面MCD 所成二面角的正弦值是2√55.12.(2018·北京·理T16)如图,在三棱柱ABC-A 1B 1C 1中,CC 1⊥平面ABC ,D ,E ,F ,G 分别为AA 1,AC ,A 1C 1,BB 1的中点,AB=BC= √5,AC=AA 1=2. (1)求证:AC ⊥平面BEF; (2)求二面角B-CD-C 1的余弦值; (3)证明:直线FG 与平面BCD 相交.【解析】(1)证明在三棱柱ABC-A 1B 1C 1中,∵CC 1⊥平面ABC ,∴四边形A 1ACC 1为矩形.又E ,F 分别为AC ,A 1C 1的中点,∴AC ⊥EF.∵AB=BC ,∴AC ⊥BE ,∴AC ⊥平面BEF.(2)解由(1)知AC ⊥EF ,AC ⊥BE ,EF ∥CC 1.∵CC 1⊥平面ABC ,∴EF ⊥平面ABC. ∵BE ⊂平面ABC ,∴EF ⊥BE.建立如图所示的空间直角坐标系E-xyz.由题意得B (0,2,0),C (-1,0,0),D (1,0,1),F (0,0,2),G (0,2,1).∴CD ⃗⃗⃗⃗⃗ =(2,0,1),CB ⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,2,0). 设平面BCD 的法向量为n =(a ,b ,c ), 则{n ·CD⃗⃗⃗⃗⃗ =0,n ·CB ⃗⃗⃗⃗⃗ =0,∴{2a +c =0,a +2b =0,令a=2,则b=-1,c=-4,∴平面BCD 的法向量n =(2,-1,-4),又平面CDC 1的法向量为EB ⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,2,0), ∴cos <n,EB⃗⃗⃗⃗⃗ >=n ·EB ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |n ||EB ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |=-√2121.由图可得二面角B-CD-C 1为钝角,∴二面角B-CD-C 1的余弦值为-√2121. (3)证明平面BCD 的法向量为n=(2,-1,-4), ∵G(0,2,1),F(0,0,2), ∴GF⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,-2,1), ∴n ·GF ⃗⃗⃗⃗⃗ =-2,∴n 与GF⃗⃗⃗⃗⃗ 不垂直, ∴FG 与平面BCD 不平行且不在平面BCD 内, ∴FG 与平面BCD 相交.13.(2018·天津·理T17)如图,AD ∥BC 且AD=2BC,AD ⊥CD,EG ∥AD 且EG=AD,CD ∥FG 且CD=2FG,DG ⊥平面ABCD,DA=DC=DG=2.(1)若M 为CF 的中点,N 为EG 的中点,求证:MN ∥平面CDE; (2)求二面角E-BC-F 的正弦值;(3)若点P 在线段DG 上,且直线BP 与平面ADGE 所成的角为60°,求线段DP 的长.【解析】依题意,可以建立以D 为原点,分别以DA ⃗⃗⃗⃗⃗ ,DC ⃗⃗⃗⃗⃗ ,DG ⃗⃗⃗⃗⃗ 的方向为x 轴、y 轴、z 轴的正方向的空间直角坐标系(如图),可得D (0,0,0),A (2,0,0),B (1,2,0),C (0,2,0),E (2,0,2),F (0,1,2),G (0,0,2),M 0,32,1,N (1,0,2).(1)证明:依题意DC ⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,2,0),DE ⃗⃗⃗⃗⃗ =(2,0,2). 设n0=(x,y,z)为平面CDE 的法向量, 则{n 0·DC ⃗⃗⃗⃗⃗ =0,n 0·DE⃗⃗⃗⃗⃗ =0,即{2y =0,2x +2z =0,不妨令z=-1,可得n 0=(1,0,-1).又MN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,-32,1),可得MN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ·n 0=0.(2)依题意,可得BC ⃗⃗⃗⃗⃗ =(-1,0,0),BE ⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,-2,2),CF ⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,-1,2).设n =(x ,y ,z )为平面BCE 的法向量,则{n ·BC⃗⃗⃗⃗⃗ =0,n ·BE⃗⃗⃗⃗⃗ =0,即{-x =0,x -2y +2z =0,不妨令z=1,可得n =(0,1,1).设m =(x ,y ,z )为平面BCF 的法向量,则{m ·BC⃗⃗⃗⃗⃗ =0,m ·CF ⃗⃗⃗⃗⃗ =0,即{-x =0,-y +2z =0,不妨令z=1,可得m =(0,2,1). 因此有cos <m,n >=m ·n |m ||n |=3√1010,于是sin <m,n >=√1010.所以,二面角E-BC-F 的正弦值为√1010. (3)设线段DP 的长为h (h ∈[0,2]),则点P 的坐标为(0,0,h ),可得BP ⃗⃗⃗⃗⃗ =(-1,-2,h ).易知,DC ⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,2,0)为平面ADGE 的一个法向量,故|cos <BP ⃗⃗⃗⃗⃗ ,DC ⃗⃗⃗⃗⃗ >|=|BP ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ·DC ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ||BP ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ||DC ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |=√ℎ+5.由题意,可得√ℎ+5=sin 60°=√32,解得h=√33∈[0,2].所以,线段DP 的长为√33.14.(2018·全国1·理T18)如图,四边形ABCD 为正方形,E,F 分别为AD,BC 的中点,以DF 为折痕把△DFC 折起,使点C 到达点P 的位置,且PF ⊥BF. (1)证明:平面PEF ⊥平面ABFD; (2)求DP 与平面ABFD 所成角的正弦值.【解析】(1)由已知可得,BF ⊥PF,BF ⊥EF, 所以BF ⊥平面PEF.又BF ⊂平面ABFD,所以平面PEF ⊥平面ABFD. (2)作PH ⊥EF,垂足为H. 由(1)得,PH ⊥平面ABFD.以H 为坐标原点,HF⃗⃗⃗⃗⃗ 的方向为y 轴正方向,|BF ⃗⃗⃗⃗⃗ |为单位长,建立如图所示的空间直角坐标系H-xyz. 由(1)可得,DE ⊥PE.又DP=2,DE=1,所以PE=√3.又PF=1,EF=2,故PE ⊥PF.可得PH=√32,EH=32.则H (0,0,0),P (0,0,√32),D (-1,-32,0),DP ⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,32,√32),HP ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,0,√32)为平面ABFD 的法向量. 设DP 与平面ABFD 所成角为θ, 则sin θ=|HP ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ·DP⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |HP ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ||DP ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ||=343=√34.所以DP 与平面ABFD 所成角的正弦值为√34.15.(2018·全国2·理T20)如图,在三棱锥P-ABC 中,AB=BC=2√2,PA=PB=PC=AC=4,O 为AC 的中点. (1)证明:PO ⊥平面ABC;(2)若点M 在棱BC 上,且二面角M-PA-C 为30°,求PC 与平面PAM 所成角的正弦值.【解析】(1)因为AP=CP=AC=4,O 为AC 的中点, 所以OP ⊥AC ,且OP=2√3. 连接OB ,因为AB=BC=√22AC ,所以△ABC 为等腰直角三角形,且OB ⊥AC ,OB=12AC=2. 由OP2+OB2=PB2知PO ⊥OB.由OP ⊥OB,OP ⊥AC 知PO ⊥平面ABC.(2)如图,以O 为坐标原点,OB⃗⃗⃗⃗⃗ 的方向为x 轴正方向,建立空间直角坐标系O-xyz. 由已知得O (0,0,0),B (2,0,0),A (0,-2,0),C (0,2,0),P (0,0,2√3),AP ⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,2,2√3). 取平面PAC 的法向量OB ⃗⃗⃗⃗⃗ =(2,0,0),由AP ⃗⃗⃗⃗⃗ ·n =0,AM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ·n =0得 {2y +2√3z =9,ax +(4-a )y =0.可取n =(√3(a-4),√3a ,-a ),所以cos <OB ⃗⃗⃗⃗⃗ ,n >=√3(2√3(a -4)+3a 2+a 2.由已知可得|cos <OB ⃗⃗⃗⃗⃗ ,n >|=√32. 所以√32√3(a -4)+3a 2+a 2=√32,解得a=-4(舍去),a=43. 所以n =(-8√33,4√33,-43).又PC ⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,2,-2√3),所以cos <PC ⃗⃗⃗⃗⃗ ,n >=√34. 所以PC 与平面PAM 所成角的正弦值为√34.16.(2018·浙江·T9)如图,已知多面体ABCA 1B 1C 1,A 1A ,B 1B ,C 1C 均垂直于平面ABC ,∠ABC=120°,A 1A=4,C 1C=1,AB=BC=B 1B=2.(1)证明:AB 1⊥平面A 1B 1C 1;(2)求直线AC 1与平面ABB 1所成的角的正弦值.【解析】解法一(1)证明:由AB=2,AA 1=4,BB 1=2,AA 1⊥AB ,BB 1⊥AB ,得AB 1=A 1B 1=2√2,所以A 1B 12+A B 12=A A 12,故AB 1⊥A 1B 1.由BC=2,BB 1=2,CC 1=1,BC 1⊥BC ,CC 1⊥BC ,得B 1C 1=√5,由AB=BC=2,∠ABC=120°,得AC=2√3,由CC 1⊥AC ,得AC 1=√13,所以A B 12+B 1C 12=A C 12,故AB 1⊥B 1C 1.因此AB 1⊥平面A 1B 1C 1.(2)如图,过点C 1作C 1D ⊥A 1B 1,交直线A 1B 1于点D ,连接AD.由AB 1⊥平面A 1B 1C 1,得平面A 1B 1C 1⊥平面ABB 1,由C 1D ⊥A 1B 1,得C 1D ⊥平面ABB 1,所以∠C 1AD 是AC 1与平面ABB 1所成的角. 由B 1C 1=√5,A 1B 1=2√2,A 1C 1=√21, 得cos ∠C 1A 1B 1=√6√7,sin ∠C 1A 1B 1=√7,所以C 1D=√3,故sin ∠C 1AD=C 1D AC 1=√3913.因此,直线AC 1与平面ABB 1所成的角的正弦值是√3913.解法二(1)证明:如图,以AC 的中点O 为原点,分别以射线OB,OC 为x,y 轴的正半轴,建立空间直角坐标系O-xyz.由题意知各点坐标如下:A (0,-√3,0),B (1,0,0),A 1(0,-√3,4),B 1(1,0,2),C 1(0,√3,1). 因此AB 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,√3,2),A 1B 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,√3,-2),A 1C 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,2√3,-3).由AB 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ·A 1B 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =0,得AB 1⊥A 1B 1. 由AB 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ·A 1C 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =0,得AB 1⊥A 1C 1.所以AB 1⊥平面A 1B 1C 1.(2)设直线AC 1与平面ABB 1所成的角为θ.由(1)可知AC 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,2√3,1),AB ⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,√3,0),BB 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,0,2). 设平面ABB 1的法向量n =(x ,y ,z ).由{n ·AB ⃗⃗⃗⃗⃗ =0,n ·BB 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =0,即{x +√3y =0,2z =0,可取n =(-√3,1,0).所以sin θ=|cos <AC 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ,n >|=|AC 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ·n ||AC 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |·|n |=√3913.因此,直线AC 1与平面ABB 1所成的角的正弦值是√3913.17.(2018·上海·T17)已知圆锥的顶点为P,底面圆心为O,半径为2. (1)设圆锥的母线长为4,求圆锥的体积;(2)设PO=4,OA,OB 是底面半径,且∠AOB=90°,M 为线段AB 的中点,如图,求异面直线PM 与OB 所成的角的大小.【解析】(1)∵圆锥的顶点为P,底面圆心为O,半径为2,母线长为4,∴圆锥的体积V=13πr 2h=13×π×22×√42-22=8√3π3. (2)∵PO=4,OA,OB 是底面半径,且∠AOB=90°,M 为线段AB 的中点,∴以O 为原点,OA 为x 轴,OB 为y 轴,OP 为z 轴,建立空间直角坐标系,∴P(0,0,4),A(2,0,0),B(0,2,0),M(1,1,0),O(0,0,0), ∴PM⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,1,-4),OB ⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,2,0). 设异面直线PM 与OB 所成的角为θ,则cos θ=|PM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ·OB ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ||PM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ||OB ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |=√1+1+(-4)×√0+2+0=√26.∴θ=arccos √26.∴异面直线PM 与OB 所成的角的大小为arccos √26.18.(2017·北京·理T16)如图,在四棱锥P-ABCD 中,底面ABCD 为正方形,平面PAD ⊥平面ABCD,点M 在线段PB 上,PD ∥平面MAC,PA=PD=√6,AB=4. (1)求证:M 为PB 的中点; (2)求二面角B-PD-A 的大小;(3)求直线MC 与平面BDP 所成角的正弦值.【解析】(1)证明设AC,BD 交点为E,连接ME. 因为PD ∥平面MAC,平面MAC ∩平面PDB=ME,所以PD ∥ME. 因为ABCD 是正方形,所以E 为BD 的中点. 所以M 为PB 的中点.(2)解取AD 的中点O,连接OP,OE. 因为PA=PD,所以OP ⊥AD.又因为平面PAD ⊥平面ABCD,且OP ⊂平面PAD,所以OP ⊥平面ABCD. 因为OE ⊂平面ABCD,所以OP ⊥OE. 因为ABCD 是正方形,所以OE ⊥AD.如图建立空间直角坐标系O-xyz ,则P (0,0,√2),D (2,0,0),B (-2,4,0),BD⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(4,-4,0),PD ⃗⃗⃗⃗⃗ =(2,0,-√2).设平面BDP 的法向量为n =(x ,y ,z ), 则{n ·BD⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =0,n ·PD ⃗⃗⃗⃗⃗ =0,即{4x -4y =0,2x -√2z =0.令x=1,则y=1,z=√2.于是n =(1,1,√2),平面PAD 的法向量为p =(0,1,0).所以cos <n,p >=n ·p |n ||p |=12.由题知二面角B-PD-A 为锐角,所以它的大小为π3.(3)解由题意知M (-1,2,√22),C (2,4,0),MC ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(3,2,-√22). 设直线MC 与平面BDP 所成角为α, 则sin α=|cos <n,MC⃗⃗⃗⃗⃗⃗ >|=|n ·MC ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ||n ||MC ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |=2√69.所以直线MC 与平面BDP 所成角的正弦值为2√6.19.(2017·全国1·理T18)如图,在四棱锥P-ABCD 中,AB ∥CD,且∠BAP=∠CDP=90°. (1)证明:平面PAB ⊥平面PAD;(2)若PA=PD=AB=DC,∠APD=90°,求二面角A-PB-C 的余弦值.【解析】(1)证明由已知∠BAP=∠CDP=90°,得AB ⊥AP,CD ⊥PD. 由于AB ∥CD,故AB ⊥PD,从而AB ⊥平面PAD. 又AB ⊂平面PAB,所以平面PAB ⊥平面PAD. (2)解在平面PAD 内作PF ⊥AD,垂足为F. 由(1)可知,AB ⊥平面PAD ,故AB ⊥PF , 可得PF ⊥平面ABCD.以F 为坐标原点,FA⃗⃗⃗⃗⃗ 的方向为x 轴正方向, |AB⃗⃗⃗⃗⃗ |为单位长,建立如图所示的空间直角坐标系F-xyz. 由(1)及已知可得A (√22,0,0),P (0,0,√22),B (√22,1,0),C (-√22,1,0).所以PC ⃗⃗⃗⃗⃗ =(-√22,1,-√22),CB⃗⃗⃗⃗⃗ =(√2,0,0),PA ⃗⃗⃗⃗⃗ =(√22,0,-√22),AB ⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,1,0). 设n =(x ,y ,z )是平面PCB 的法向量,则{n ·PC ⃗⃗⃗⃗⃗ =0,n ·CB ⃗⃗⃗⃗⃗ =0,即{-√22x +y -√22z =0,√2x =0.可取n =(0,-1,-√2).设m =(x ,y ,z )是平面PAB 的法向量,则{m ·PA⃗⃗⃗⃗⃗ =0,m ·AB ⃗⃗⃗⃗⃗ =0,即{√22x -√22z =0,y =0.可取m =(1,0,1).则cos <n,m >=n ·m |n ||m |=-√33.所以二面角A-PB-C 的余弦值为-√33.20.(2017·全国2·理T19)如图,四棱锥P-ABCD 中,侧面PAD 为等边三角形且垂直于底面ABCD, AB=BC=12AD,∠BAD=∠ABC=90°,E 是PD 的中点. (1)证明:直线CE ∥平面PAB;(2)点M 在棱PC 上,且直线BM 与底面ABCD 所成角为45°,求二面角M-AB-D 的余弦值.【解析】(1)证明取PA 的中点F,连接EF,BF. 因为E 是PD 的中点,所以EF ∥AD,EF=12 AD. 由∠BAD=∠ABC=90°得BC ∥AD,又BC=12AD,所以EF BC,四边形BCEF 是平行四边形,CE ∥BF,又BF ⊂平面PAB,CE ⊄平面PAB,故CE ∥平面PAB. (2)解由已知得BA ⊥AD ,以A 为坐标原点,AB⃗⃗⃗⃗⃗ 的方向为x 轴正方向,|AB ⃗⃗⃗⃗⃗ |为单位长,建立如图所示的空间直角坐标系A-xyz ,则A (0,0,0),B (1,0,0),C (1,1,0),P (0,1,√3),PC ⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,0,-√3),AB ⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,0,0). 设M (x ,y ,z )(0<x<1),则BM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(x-1,y ,z ),PM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(x ,y-1,z-√3). 因为BM 与底面ABCD 所成的角为45°,而n=(0,0,1)是底面ABCD 的法向量,所以|cos <BM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ,n >|=sin 45°,√(x -1)+y 2+z2=√22,即(x-1)2+y 2-z 2=0.① 又M 在棱PC 上,设PM⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =λPC ⃗⃗⃗⃗⃗ ,则x=λ,y=1,z=√3−√3λ. ②由①,②解得{ x =1+√22,y =1,z =-√62(舍去),{x =1-√22,y =1,z =√62,所以M (1-√22,1,√62),从而AM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(1-√22,1,√62).设m=(x0,y0,z0)是平面ABM 的法向量,则{m ·AM⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =0,m ·AB⃗⃗⃗⃗⃗ =0,即{(2-√2)x 0+2y 0+√6z 0=0,x 0=0,所以可取m =(0,-√6,2).于是cos <m,n >=m ·n |m ||n |=√105.因此二面角M-AB-D 的余弦值为√105.21.(2017·全国3·理T19)如图,四面体ABCD 中,△ABC 是正三角形,△ACD 是直角三角形,∠ABD=∠CBD,AB=BD. (1)证明:平面ACD ⊥平面ABC;(2)过AC 的平面交BD 于点E,若平面AEC 把四面体ABCD 分成体积相等的两部分,求二面角D-AE-C 的余弦值.【解析】(1)证明由题设可得,△ABD ≌△CBD ,从而AD=DC. 又△ACD 是直角三角形,所以∠ADC=90°. 取AC 的中点O ,连接DO ,BO ,则DO ⊥AC ,DO=AO. 又由于△ABC 是正三角形,故BO ⊥AC. 所以∠DOB 为二面角D-AC-B 的平面角.在Rt △AOB 中,BO 2+AO 2=AB 2,又AB=BD ,所以BO 2+DO 2=BO 2+AO 2=AB 2=BD 2,故∠DOB=90°.所以平面ACD ⊥平面ABC.(2)解由题设及(1)知,OA ,OB ,OD 两两垂直,以O 为坐标原点,OA ⃗⃗⃗⃗⃗ 的方向为x 轴正方向,|OA ⃗⃗⃗⃗⃗ |为单位长,建立如图所示的空间直角坐标系O-xyz.则A (1,0,0),B (0,√3,0),C (-1,0,0),D (0,0,1).由题设知,四面体ABCE 的体积为四面体ABCD 的体积的12,从而E 到平面ABC 的距离为D 到平面ABC 的距离的1,即E 为DB 的中点,得E (0,√3,1). 故AD ⃗⃗⃗⃗⃗ =(-1,0,1),AC ⃗⃗⃗⃗⃗ =(-2,0,0),AE⃗⃗⃗⃗⃗ =(-1,√32,12).设n =(x ,y ,z )是平面DAE 的法向量,则{n ·AD ⃗⃗⃗⃗⃗=0,n ·AE ⃗⃗⃗⃗⃗ =0,即{-x +z =0,-x +√32y +12z =0.可取n =(1,√33,1).设m 是平面AEC 的法向量,则{m ·AC⃗⃗⃗⃗⃗ =0,m ·AE ⃗⃗⃗⃗⃗ =0.同理可取m =(0,-1,√3).则cos <n,m >=n ·m|n ||m |=√7.所以二面角D-AE-C 的余弦值为√77.22.(2017·山东·理T17)如图,几何体是圆柱的一部分,它是由矩形ABCD(及其内部)以AB 边所在直线为旋转轴旋转120°得到的,G 是DF⏜的中点. (1)设P 是 CE⏜ 上的一点,且AP ⊥BE,求∠CBP 的大小; (2)当AB=3,AD=2时,求二面角E-AG-C 的大小.【解析】(1)因为AP ⊥BE,AB ⊥BE,AB,AP ⊂平面ABP,AB ∩AP=A,所以BE ⊥平面ABP,又BP ⊂平面ABP,所以BE ⊥BP,又∠EBC=120°.因此∠CBP=30°. (2)解法一:取EC⏜的中点H,连接EH,GH,CH. 因为∠EBC=120°,所以四边形BEHC 为菱形,所以AE=GE=AC=GC=√32+22=√13.取AG 中点M,连接EM,CM,EC,则EM ⊥AG,CM ⊥AG,所以∠EMC 为所求二面角的平面角. 又AM=1,所以EM=CM=√13-1=2√3. 在△BEC 中,由于∠EBC=120°,由余弦定理得EC2=22+22-2×2×2×cos 120°=12, 所以EC=2√3,因此△EMC 为等边三角形,故所求的角为60°.解法二:以B 为坐标原点,分别以BE,BP,BA 所在的直线为x,y,z 轴,建立如图所示的空间直角坐标系. 由题意得A (0,0,3),E (2,0,0),G (1,√3,3),C (-1,√3,0),故AE ⃗⃗⃗⃗⃗ =(2,0,-3),AG ⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,√3,0),CG ⃗⃗⃗⃗⃗ =(2,0,3),设m =(x 1,y 1,z 1)是平面AEG 的一个法向量.由{m ·AE⃗⃗⃗⃗⃗ =0,m ·AG ⃗⃗⃗⃗⃗ =0,可得{2x 1-3z 1=0,x 1+√3y 1=0.取z 1=2,可得平面AEG 的一个法向量m =(3,-√3,2).设n=(x2,y2,z2)是平面ACG 的一个法向量. 由{n ·AG ⃗⃗⃗⃗⃗ =0,n ·CG⃗⃗⃗⃗⃗ =0,可得{x 2+√3y 2=0,2x 2+3z 2=0.取z 2=-2,可得平面ACG 的一个法向量n =(3,-√3,-2). 所以cos <m,n >=m ·n|m ||n |=12.因此所求的角为60°.23.(2017·天津·理T17)如图,在三棱锥P-ABC 中,PA ⊥底面ABC,∠BAC=90°,点D,E,N 分别为棱PA,PC,BC 的中点,M 是线段AD 的中点,PA=AC=4,AB=2. (1)求证:MN ∥平面BDE; (2)求二面角C-EM-N 的正弦值;(3)已知点H 在棱PA 上,且直线NH 与直线BE 所成角的余弦值为√721 求线段AH 的长.【解析】如图,以A 为原点,分别以AB⃗⃗⃗⃗⃗ ,AC ⃗⃗⃗⃗⃗ ,AP ⃗⃗⃗⃗⃗ 方向为x 轴、y 轴、z 轴正方向建立空间直角坐标系. 依题意可得A(0,0,0),B(2,0,0),C(0,4,0),P(0,0,4), D(0,0,2),E(0,2,2),M(0,0,1),N(1,2,0).(1)证明:DE ⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,2,0),DB ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(2,0,-2),设n =(x ,y ,z )为平面BDE 的法向量, 则{n ·DE ⃗⃗⃗⃗⃗ =0,n ·DB ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =0,即{2y =0,2x -2z =0.不妨设z=1,可得n =(1,0,1). 又MN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,2,-1),可得MN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ·n =0. 因为MN ⊄平面BDE,所以MN ∥平面BDE. (2)易知n1=(1,0,0)为平面CEM 的一个法向量. 设n2=(x,y,z)为平面EMN 的法向量, 则{n 2·EM⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =0,n 2·MN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =0.因为EM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,-2,-1),MN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,2,-1), 所以{-2y -z =0,x +2y -z =0.不妨设y=1,可得n 2=(-4,1,-2). 因此有cos <n 1,n 2>=n 1·n 2|n 1||n 2|=-√21,于是sin <n 1,n 2>=√10521. 所以,二面角C-EM-N 的正弦值为√10521.(3)依题意,设AH=h (0≤h ≤4),则H (0,0,h ),进而可得NH ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(-1,-2,h ),BE ⃗⃗⃗⃗⃗ =(-2,2,2). 由已知,得|cos <NH ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ,BE ⃗⃗⃗⃗⃗ >|=|NH ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ·BE ⃗⃗⃗⃗⃗⃗||NH ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ||BE ⃗⃗⃗⃗⃗⃗|=√ℎ+5×2√3=√721,整理得10h 2-21h+8=0,解得h=85或h=12. 所以,线段AH 的长为85或12.24.(2016·全国1·理T18)如图,在以A,B,C,D,E,F 为顶点的五面体中,面ABEF 为正方形,AF=2FD,∠AFD=90°,且二面角D-AF-E 与二面角C-BE-F 都是60°. (1)证明:平面ABEF ⊥平面EFDC; (2)求二面角E-BC-A 的余弦值.【解析】(1)证明由已知可得AF ⊥DF,AF ⊥FE, 所以AF ⊥平面EFDC.又AF ⊂平面ABEF,故平面ABEF ⊥平面EFDC.(2)解过D 作DG ⊥EF,垂足为G,由(1)知DG ⊥平面ABEF.以G 为坐 标原点,GF ⃗⃗⃗⃗⃗ 的方向为x 轴正方向,|GF⃗⃗⃗⃗⃗ |为单位长,建立如图所示的空间直角坐标系G-xyz.由(1)知∠DFE 为二面角D-AF-E 的平面角, 故∠DFE=60°,则|DF|=2,|DG|=√3 ,可得A(1,4,0),B(-3,4,0),E(-3,0,0),D(0,0, √3). 由已知,AB ∥EF,所以AB ∥平面EFDC. 又平面ABCD ∩平面EFDC=CD, 故AB ∥CD,CD ∥EF.由BE ∥AF,可得BE ⊥平面EFDC,所以∠CEF 为二面角C-BE-F 的平面角,∠CEF=60°.从而可得C (-2,0,√3). 所以EC⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,0,√3),EB ⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,4,0),AC ⃗⃗⃗⃗⃗ =(-3,-4,√3),AB ⃗⃗⃗⃗⃗ =(-4,0,0), 设n =(x ,y ,z )是平面BCE 的法向量,则{n ·EC ⃗⃗⃗⃗⃗ =0,n ·EB ⃗⃗⃗⃗⃗ =0,即{x +√3z =0,4y =0.所以可取n =(3,0,-√3).设m 是平面ABCD 的法向量,则{m ·AC ⃗⃗⃗⃗⃗ =0,m ·AB ⃗⃗⃗⃗⃗ =0,同理可取m =(0,√3,4), 则cos <n,m >=n ·m |n ||m |=-2√1919. 故二面角E-BC-A 的余弦值为-2√1919.25.(2016·全国2·理T19)如图,菱形ABCD 的对角线AC 与BD 交于点O,AB=5,AC=6,点E,F 分别在AD,CD 上,AE=CF=54 ,EF 交BD 于点H.将△DEF 沿EF 折到△D'EF 的位置,OD'=√10. (1)证明:D'H ⊥平面ABCD; (2)求二面角B-D'A-C 的正弦值.【解析】(1)证明由已知得AC ⊥BD ,AD=CD. 又由AE=CF 得AE AD =CFCD ,故AC ∥EF. 因此EF ⊥HD ,从而EF ⊥D'H.由AB=5,AC=6得DO=BO=√AB 2-AO 2=4. 由EF ∥AC 得OH DO =AE AD =14. 所以OH=1,D'H=DH=3.于是D'H 2+OH 2=32+12=10=D'O 2,故D'H ⊥OH.又D'H ⊥EF ,而OH ∩EF=H , 所以D'H ⊥平面ABCD.(2)解如图,以H 为坐标原点HF⃗⃗⃗⃗⃗ 的方向为x 轴正方向,建立空间直角坐标系H-xyz.则H(0,0,0),A(-3,-1,0),B(0,-5,0),C(3,-1,0),D'(0,0,3), AB ⃗⃗⃗⃗⃗ =(3,-4,0),AC ⃗⃗⃗⃗⃗ =(6,0,0),AD '⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(3,1,3). 设m=(x1,y1,z1)是平面ABD'的法向量, 则{m ·AB⃗⃗⃗⃗⃗ =0,m ·AD '⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =0,即{3x 1-4y 1=0,3x 1+y 1+3z 1=0,所以可取m=(4,3,-5).设n=(x2,y2,z2)是平面ACD'的法向量, 则{n ·AC⃗⃗⃗⃗⃗ =0,n ·AD '⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =0,即{6x 2=0,3x 2+y 2+3z 2=0,所以可取n=(0,-3,1). 于是cos <m,n >=m ·n |m ||n |=√50×√10=-7√525.sin <m,n >=2√9525.因此二面角B-D'A-C 的正弦值是2√9525.26.(2016·山东·理T17)在如图所示的圆台中,AC 是下底面圆O 的直径,EF 是上底面圆O'的直径,FB 是圆台的一条母线.(1)已知G,H 分别为EC,FB 的中点.求证:GH ∥平面ABC;(2)已知EF=FB=12AC=2√3,AB=BC ,求二面角F-BC-A 的余弦值.【解析】(1)证明设FC 中点为I,连接GI,HI. 在△CEF 中,因为点G 是CE 的中点,所以GI ∥EF. 又EF ∥OB,所以GI ∥OB.在△CFB 中,因为H 是FB 的中点,所以HI ∥BC. 又HI ∩GI=I,所以平面GHI ∥平面ABC. 因为GH ⊂平面GHI,所以GH ∥平面ABC.(2)解连接OO',则OO'⊥平面ABC.又AB=BC,且AC 是圆O 的直径,所以BO ⊥AC.以O 为坐标原点,建立如图所示的空间直角坐标系O-xyz.由题意得B (0,2√3,0),C (-2√3,0,0). 过点F 作FM 垂直OB 于点M,所以FM=√FB 2-BM 2=3,可得F (0,√3,3). 故BC⃗⃗⃗⃗⃗ =(-2√3,-2√3,0),BF ⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,-√3,3). 设m =(x ,y ,z )是平面BCF 的一个法向量. 由{m ·BC ⃗⃗⃗⃗⃗ =0,m ·BF ⃗⃗⃗⃗⃗ =0,可得{-2√3x -2√3y =0,-√3y +3z =0.可得平面BCF 的一个法向量m =(-1,1,√33). 因为平面ABC 的一个法向量n =(0,0,1), 所以cos <m,n >=m ·n|m |·|n |=√77.所以二面角F-BC-A 的余弦值为√77.27.(2016·浙江·理T17)如图,在三棱台ABC-DEF 中,平面BCFE ⊥平面ABC,∠ACB=90°,BE=EF=FC=1,BC=2,AC=3.(1)求证:BF⊥平面ACFD;(2)求二面角B-AD-F的平面角的余弦值.【解析】(1)证明延长AD,BE,CF相交于一点K,如图所示.因为平面BCFE⊥平面ABC,且AC⊥BC,所以AC⊥平面BCK,因此BF⊥AC.又因为EF∥BC,BE=EF=FC=1,BC=2,所以△BCK为等边三角形,且F为CK的中点,则BF⊥CK.所以BF⊥平面ACFD.(2)解如图,延长AD,BE,CF相交于一点K,则△BCK为等边三角形. 取BC的中点O,则KO⊥BC,又平面BCFE⊥平面ABC,所以,KO⊥平面ABC.以点O为原点,分别以射线OB,OK的方向为x,z的正方向,建立空间直角坐标系O-xyz.由题意得B(1,0,0),C(-1,0,0),K(0,0,√3),A(-1,-3,0),E(12,0,√32),F(-12,0,√32).因此,AC ⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,3,0),AK ⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,3,√3),AB⃗⃗⃗⃗⃗ =(2,3,0). 设平面ACK 的法向量为m =(x 1,y 1,z 1),平面ABK 的法向量为n =(x 2,y 2,z 2). 由{AC ⃗⃗⃗⃗⃗·m =0,AK ⃗⃗⃗⃗⃗ ·m =0得{3y 1=0,x 1+3y 1+√3z 1=0,取m =(√3,0,-1);由{AB ⃗⃗⃗⃗⃗·n =0,AK ⃗⃗⃗⃗⃗ ·n =0得{2x 2+3y 2=0,x 2+3y 2+√3z 2=0,取n =(3,-2,√3). 于是,cos <m,n >=m ·n |m |·|n |=√34.所以,二面角B-AD-F 的平面角的余弦值为√34.28.(2016·全国3·理T19)如图,四棱锥P-ABCD 中,PA ⊥底面ABCD,AD ∥BC,AB=AD=AC=3,PA=BC=4,M 为线段AD 上一点,AM=2MD,N 为PC 的中点. (1)证明:MN ∥平面PAB;(2)求直线AN 与平面PMN 所成角的正弦值.【解析】(1)证明由已知得AM=23AD=2.取BP 的中点T ,连接AT ,TN ,由N 为PC 中点知TN ∥BC ,TN=12BC=2. 又AD ∥BC,故TN AM,四边形AMNT 为平行四边形,于是MN ∥AT. 因为AT ⊂平面PAB,MN ⊄平面PAB, 所以MN ∥平面PAB.(2)解取BC 的中点E,连接AE.由AB=AC 得AE ⊥BC,从而AE ⊥AD, 且AE=√AB 2-BE 2=√AB 2-(BC2)2=√5.以A 为坐标原点,AE⃗⃗⃗⃗⃗ 的方向为x 轴正方向, 建立如图所示的空间直角坐标系A-xyz.由题意知,P (0,0,4),M (0,2,0),C (√5,2,0),N (√52,1,2),PM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,2,-4),PN⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(√52,1,-2),AN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(√52,1,2).设n =(x ,y ,z )为平面PMN 的法向量, 则{n ·PM⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =0,n ·PN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =0,即{2y -4z =0,√52x +y -2z =0,可取n =(0,2,1).于是|cos <n,AN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ >|=|n ·AN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗||n ||AN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |=8√525. 29.(2015·全国2·理T19)如图,长方体ABCD-A 1B 1C 1D 1中,AB=16,BC=10,AA 1=8,点E ,F 分别在A 1B 1,D 1C 1上,A 1E=D 1F=4,过点E ,F 的平面α与此长方体的面相交,交线围成一个正方形. (1)在图中画出这个正方形(不必说明画法和理由); (2)求直线AF 与平面α所成角的正弦值.【解析】(1)交线围成的正方形EHGF 如图: (2)作EM ⊥AB ,垂足为M , 则AM=A 1E=4,EM=AA 1=8.因为EHGF 为正方形,所以EH=EF=BC=10.以D 为坐标原点,DA ⃗⃗⃗⃗⃗ 的方向为x 轴正方向,建立如图所示的空间直角坐标系D-xyz , 则A (10,0,0),H (10,10,0),E (10,4,8),F (0,4,8),FE ⃗⃗⃗⃗⃗ =(10,0,0),HE ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,-6,8). 设n=(x,y,z)是平面EHGF 的法向量,则{n ·FE ⃗⃗⃗⃗⃗ =0,n ·HE ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =0,即{10x =0,-6y +8z =0,所以可取n =(0,4,3).又AF⃗⃗⃗⃗⃗ =(-10,4,8), 故|cos <n,AF ⃗⃗⃗⃗⃗ >|=|n ·AF ⃗⃗⃗⃗⃗⃗||n ||AF ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |=4√515.所以AF 与平面EHGF 所成角的正弦值为4√515.30.(2015·上海·理T19)如图,在长方体ABCD-A 1B 1C 1D 1中,AA 1=1,AB=AD=2,E ,F 分别是棱AB ,BC 的中点.证明A 1,C 1,F ,E 四点共面,并求直线CD 1与平面A 1C 1FE 所成的角的大小.【解析】如图,以D 为原点建立空间直角坐标系,可得有关点的坐标为A 1(2,0,1),C 1(0,2,1),E (2,1,0),F (1,2,0),C (0,2,0),D 1(0,0,1).因为A 1C 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(-2,2,0),EF ⃗⃗⃗⃗⃗ =(-1,1,0), 所以A 1C 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ∥EF ⃗⃗⃗⃗⃗ ,因此直线A 1C 1与EF 共面, 即A 1,C 1,F ,E 四点共面.设平面A 1C 1FE 的法向量为n =(u ,v ,w ), 则n ⊥EF ⃗⃗⃗⃗⃗ ,n ⊥FC 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ,又EF ⃗⃗⃗⃗⃗ =(-1,1,0),FC 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(-1,0,1), 故{-u +v =0,-u +w =0,解得u=v=w. 取u=1,得平面A 1C 1FE 的一个法向量n =(1,1,1). 又CD 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,-2,1),故CD 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ·n|CD 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ||n |=-√1515.因此直线CD 1与平面A 1C 1FE 所成的角的大小为arcsin √1515.31.(2015·北京·理T17)如图,在四棱锥A-EFCB 中,△AEF 为等边三角形,平面AEF ⊥平面EFCB,EF ∥BC,BC=4,EF=2a,∠EBC=∠FCB=60°,O 为EF 的中点. (1)求证:AO ⊥BE;(2)求二面角F-AE-B 的余弦值; (3)若BE ⊥平面AOC,求a 的值.【解析】(1)证明因为△AEF 是等边三角形,O 为EF 的中点, 所以AO ⊥EF.又因为平面AEF ⊥平面EFCB,AO ⊂平面AEF, 所以AO ⊥平面EFCB,所以AO ⊥BE. (2)解取BC 中点G,连接OG. 由题设知EFCB 是等腰梯形, 所以OG ⊥EF.由(1)知AO ⊥平面EFCB, 又OG ⊂平面EFCB,所以OA ⊥OG.如图建立空间直角坐标系O-xyz ,则E (a ,0,0),A (0,0,√3a ), B (2,√3(2-a ),0),EA ⃗⃗⃗⃗⃗ =(-a ,0,√3a ),BE ⃗⃗⃗⃗⃗ =(a-2,√3(a-2),0). 设平面AEB 的法向量为n =(x ,y ,z ),则{n ·EA⃗⃗⃗⃗⃗ =0,n ·BE⃗⃗⃗⃗⃗ =0,即{-ax +√3az =0,(a -2)x +√3(a -2)y =0.令z=1,则x=√3,y=-1. 于是n =(√3,-1,1).平面AEF 的法向量为p =(0,1,0). 所以cos <n,p >=n ·p |n ||p |=-√55.由题知二面角F-AE-B 为钝角,所以它的余弦值为-√55. (3)解因为BE ⊥平面AOC , 所以BE ⊥OC ,即BE⃗⃗⃗⃗⃗ ·OC ⃗⃗⃗⃗⃗ =0. 因为BE⃗⃗⃗⃗⃗ =(a-2,√3(a-2),0),OC ⃗⃗⃗⃗⃗ =(-2,√3(2-a ),0), 所以BE ⃗⃗⃗⃗⃗ ·OC ⃗⃗⃗⃗⃗ =-2(a-2)-3(a-2)2. 由BE ⃗⃗⃗⃗⃗ ·OC ⃗⃗⃗⃗⃗ =0及0<a<2,解得a=43. 32.(2015·浙江·理T17)如图,在三棱柱ABC-A 1B 1C 1中,∠BAC=90°,AB=AC=2,A 1A=4,A 1在底面ABC 的射影为BC 的中点,D 是B 1C 1的中点.(1)证明:A 1D ⊥平面A 1BC ;(2)求二面角A 1-BD-B 1的平面角的余弦值.【解析】(1)证明设E 为BC 的中点,由题意得A 1E ⊥平面ABC , 所以A 1E ⊥AE.因为AB=AC ,所以AE ⊥BC.故AE ⊥平面A 1BC.由D ,E 分别为B 1C 1,BC 的中点,得DE ∥B 1B 且DE=B 1B ,从而DE ∥A 1A 且DE=A 1A , 所以A 1AED 为平行四边形.故A 1D ∥AE. 又因为AE ⊥平面A 1BC ,所以A 1D ⊥平面A 1BC.(2)解以CB 的中点E 为原点,分别以射线EA ,EB 为x ,y 轴的正半轴,建立空间直角坐标系E-xyz ,如图所示. 由题意知各点坐标如下:A 1(0,0,√14),B (0,√2,0),D (-√2,0,√14),B 1(-√2,√2,√14).因此A 1B ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,√2,-√14), BD ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(-√2,-√2,√14),DB 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,√2,0).。
十年(2010-2019)高考数学真题分类汇编(试卷版+解析版):导数与定积分
(1)f(x)存在唯一的极值点;
(2)f(x)=0 有且仅有两个实根,且两个实根互为倒数.
49.(2019·江苏,19,16 分,难度)设函数 f(x)=(x-a)(x-b)(x-c),a,b,c∈R,f'(x)为 f(x)的导函数.
(1)若 a=b=c,f(4)=8,求 a 的值;
(2)若 a≠b,b=c,且 f(x)和 f'(x)的零点均在集合{-3,1,3}中,求 f(x)的极小值;
3
38.(2015·全国 1·文 T14)已知函数 f(x)=ax +x+1 的图象在点(1,f(1))处的切线过点(2,7),则 a= .
2
39.(2015·全国 2·文 T16)已知曲线 y=x+ln x 在点(1,1)处的切线与曲线 y=ax +(a+2)x+1 相切,则 a= .
x
1
40.(2015·陕西·理 T15)设曲线 y=e 在点(0,1)处的切线与曲线 y=x (x>0)上点 P 处的切线垂直,则 P 的坐
T13) 已 知 函 数
y=f(x) 的 图 象 是 折 线 段
ABC, 其 中
A(0,0),B
1 2
,5
,C(1,0). 函 数
y=xf(x)(0≤x≤1)的图象与 x 轴围成的图形的面积为________________.
44.(2012·全国·文 T13)曲线 y=x(3ln x+1)在点(1,1)处的切线方程为 .
34.(2017·天津,文 10)已知 a∈R,设函数 f(x)=ax-ln x 的图象在点(1,f(1))处的切线为 l,则 l 在 y 轴上的
截距为 .
(北京卷)十年真题(2010_2019)高考数学真题分类汇编专题09立体几何文(含解析)
专题09立体几何历年考题细目表题型年份考点试题位置单选题2018三视图与直观图2018年北京文科06单选题2017三视图与直观图2017年北京文科06单选题2015三视图与直观图2015年北京文科07单选题2013空间角与空间距离2013年北京文科08单选题2012三视图与直观图2012年北京文科07单选题2011三视图与直观图2011年北京文科05单选题2010三视图与直观图2010年北京文科05单选题2010表面积与体积2010年北京文科08填空题2019三视图与直观图2019年北京文科12点线面的位置关系与立体几何基本定填空题2019理2019年北京文科13填空题2016三视图与直观图2016年北京文科11填空题2014三视图与直观图2014年北京文科11填空题2013三视图与直观图2013年北京文科10解答题2019平行关系的判定与性质2019年北京文科18解答题2018平行关系的判定与性质2018年北京文科18解答题2017空间角与空间距离2017年北京文科18解答题2016空间向量在立体几何中的应用2016年北京文科18解答题2015表面积与体积2015年北京文科18解答题2014垂直关系的判定与性质2014年北京文科17解答题2013垂直关系的判定与性质2013年北京文科17解答题2012垂直关系的判定与性质2012年北京文科16解答题2011空间角与空间距离2011年北京文科17解答题2010垂直关系的判定与性质2010年北京文科17历年高考真题汇编【2018年北京文科06】某四棱锥的三视图如图所示,在此四棱锥的侧面中,直角三角形的个数为()1.A.1B.2C.3D.4【解答】解:四棱锥的三视图对应的直观图为:PA⊥底面ABCD,AC,CD,PC=3,PD=2,可得三角形PCD不是直角三角形.所以侧面中有3个直角三角形,分别为:△PAB,△PBC,△PAD.故选:C.2.【2017年北京文科06】某三棱锥的三视图如图所示,则该三棱锥的体积为()A .60B .30C .20D .10【解答】解:由三视图可知:该几何体为三棱锥,该三棱锥的体积10.故选:D .3.【2015年北京文科07】某四棱锥的三视图如图所示,该四棱锥最长棱的棱长为(A .1B .C .D .2【解答】解:由三视图知:几何体是四棱锥,且四棱锥的一条侧棱与底面垂直,)底面为正方形如图:其中PB ⊥平面ABCD ,底面ABCD 为正方形∴PB =1,AB =1,AD =1,∴BD,PD.PC ═该几何体最长棱的棱长为:故选:C .4.【2013年北京文科08】如图,在正方体ABCD ﹣A 1B 1C 1D 1中,P 为对角线BD 1的三等分点,P 到各顶点的距离的不同取值有()A .3个B .4个C .5个D .6个【解答】解:建立如图所示的空间直角坐标系,不妨设正方体的棱长|AB |=3,则A (3,0,0),B (3,3,0),C (0,3,0),D (0,0,0),A 1(3,0,3),B 1(3,3,3),C 1(0,3,3),D 1(0,0,3),∴(﹣3,﹣3,3),设P (x ,y ,z ),∵(﹣1,﹣1,1),∴(2,2,1).∴|PA |=|PC |=|PB 1|,|PD |=|PA 1|=|PC 1|,|PB |,|PD 1|.故P 到各顶点的距离的不同取值有,3,,共4个.故选:B .5.【2012年北京文科07】某三棱锥的三视图如图所示,该三棱锥的表面积是(A .28+6B .30+6C .56+12D .60+12【解答】解:三视图复原的几何体是底面为直角边长为4和5的三角形,一个侧面垂直底面的等腰三角形,高为4,底边长为5,如图,所以S 底10,S 后,)S 右10,S 左6..几何体的表面积为:S =S 底+S 后+S 右+S 左=30+6故选:B .6.【2011年北京文科05】某四棱锥的三视图如图所示,该四棱锥的表面积是()A .16B .16+16C .32D .16+32【解答】解:由已知中的三视力可得该几何体是一个四棱锥,棱锥的底面边长为4,故底面面积为16,棱锥的高为2,故侧面的高为:2,则每个侧面的面积为:故棱锥的表面积为:16+16故选:B .,4,7.【2010年北京文科05】一个长方体去掉一个小长方体,所得几何体的正视图与侧(左)视图分别如图所,则该几何体的俯视图为()A .B .C .D .【解答】解:由正视图可知去掉的长方体在正视线的方向,从侧视图可以看出去掉的长方体在原长方体的左侧,由以上各视图的描述可知其俯视图符合C 选项.故选:C .8.【2010年北京文科08】如图,正方体ABCD ﹣A 1B 1C 1D 1的棱长为2,动点E 、F 在棱A 1B 1上.点Q 是CD 的中点,动点P 在棱AD 上,若EF =1,DP =x ,A 1E =y (x ,y 大于零),则三棱锥P ﹣EFQ 的体积()A .与x ,y 都有关C .与x 有关,与y 无关B .与x ,y 都无关D .与y 有关,与x 无关【解答】解:三棱锥P ﹣EFQ 的体积与点P 到平面EFQ 的距离和三角形EFQ 的面积有关,由图形可知,平面EFQ 与平面CDA 1B 1是同一平面,故点P 到平面EFQ 的距离是P 到平面CDA 1B 1的距离,且该距离就是P 到线段A 1D 的距离,此距离只与x 有关,因为EF =1,点Q 到EF 的距离为线段B 1C 的长度,为定值,综上可知所求三棱锥的体积只与x 有关,与y 无关.故选:C .9.【2019年北京文科12】某几何体是由一个正方体去掉一个四棱柱所得,其三视图如图所示.如果网格纸上小正方形的边长为l ,那么该几何体的体积为.【解答】解:由三视图还原原几何体如图,该几何体是把棱长为4的正方体去掉一个四棱柱,则该几何体的体积V 故答案为:40..10.【2019年北京文科13】已知l ,m 是平面α外的两条不同直线.给出下列三个论断:①l ⊥m ;②m ∥α;③l ⊥α.以其中的两个论断作为条件,余下的一个论断作为结论,写出一个正确的命题:.【解答】解:由l ,m 是平面α外的两条不同直线,知:由线面平行的判定定理得:若l ⊥α,l ⊥m ,则m ∥α.故答案为:若l ⊥α,l ⊥m ,则m ∥α.11.【2016年北京文科11】某四棱柱的三视图如图所示,则该四棱柱的体积为.【解答】解:由已知中的三视图可得:该几何体上部是一个以俯视图为底面四棱柱,棱柱的底面面积S 棱柱的高为1,故棱柱的体积V 故答案为:12.【2014年北京文科11】某三棱锥的三视图如图所示,则该三棱锥最长棱的棱长为.,(1+2)×1,【解答】解:由主视图知CD ⊥平面ABC ,设AC 中点为E ,则BE ⊥AC ,且AE =CE =1;由主视图知CD =2,由左视图知BE =1,在Rt △BCE 中,BC,在Rt △BCD 中,BD 在Rt △ACD 中,AD =2,..则三棱锥中最长棱的长为2故答案为:2.13.【2013年北京文科10】某四棱锥的三视图如图所示,该四棱锥的体积为.【解答】解:几何体为底面边长为3的正方形,高为1的四棱锥,所以体积故答案为:3..14.【2019年北京文科18】如图,在四棱锥P ﹣ABCD 中,PA ⊥平面ABCD ,底面ABCD 为菱形,E 为CD 的中点.(Ⅰ)求证:BD ⊥平面PAC ;(Ⅱ)若∠ABC =60°,求证:平面PAB ⊥平面PAE ;(Ⅲ)棱PB 上是否存在点F ,使得CF ∥平面PAE ?说明理由.【解答】证明:(Ⅰ)∵四棱锥P﹣ABCD中,PA⊥平面ABCD,底面ABCD为菱形,∴BD⊥PA,BD⊥AC,∵PA∩AC=A,∴BD⊥平面PAC.(Ⅱ)∵在四棱锥P﹣ABCD中,PA⊥平面ABCD,底面ABCD为菱形,E为CD的中点,∠ABC=60°,∴AB⊥AE,PA⊥AE,∵PA∩AB=A,∴AE⊥平面PAB,∵AE⊂平面PAE,∴平面PAB⊥平面PAE.解:(Ⅲ)棱PB上是存在中点F,使得CF∥平面PAE.理由如下:取AB中点G,连结GF,CG,∵在四棱锥P﹣ABCD中,PA⊥平面ABCD,底面ABCD为菱形,E为CD的中点,∴CG∥AE,FG∥PA,∵CG∩FG=G,AE∩PA=A,∴平面CFG∥平面PAE,∵CF⊂平面CFG,∴CF∥平面PAE.15.【2018年北京文科18】如图,在四棱锥P﹣ABCD中,底面ABCD为矩形,平面PAD⊥平面ABCD,PA⊥PD,PA=PD,E,F分别为AD,PB的中点.(Ⅰ)求证:PE⊥BC;(Ⅱ)求证:平面PAB⊥平面PCD;(Ⅲ)求证:EF∥平面PCD.【解答】证明:(Ⅰ)PA=PD,E为AD的中点,可得PE⊥AD,底面ABCD为矩形,可得BC∥AD,则PE⊥BC;(Ⅱ)由于平面PAB和平面PCD有一个公共点P,且AB∥CD,在平面PAB内过P作直线PG∥AB,可得PG∥CD,即有平面PAB∩平面PCD=PG,由平面PAD⊥平面ABCD,又AB⊥AD,可得AB⊥平面PAD,即有AB⊥PA,PA⊥PG;同理可得CD⊥PD,即有PD⊥PG,可得∠APD为平面PAB和平面PCD的平面角,由PA⊥PD,可得平面PAB⊥平面PCD;(Ⅲ)取PC的中点H,连接DH,FH,在三角形PCD中,FH为中位线,可得FH∥BC,FH BC,由DE∥BC,DE BC,可得DE=FH,DE∥FH,四边形EFHD为平行四边形,可得EF∥DH,EF平面PCD,DH⊂平面PCD,即有EF∥平面PCD.16.【2017年北京文科18】如图,在三棱锥P﹣ABC中,PA⊥AB,PA⊥BC,AB⊥BC,PA=AB=BC=2,D为线段AC的中点,E为线段PC上一点.(1)求证:PA⊥BD;(2)求证:平面BDE⊥平面PAC;(3)当PA∥平面BDE时,求三棱锥E﹣BCD的体积.【解答】解:(1)证明:由PA⊥AB,PA⊥BC,AB⊂平面ABC,BC⊂平面ABC,且AB∩BC=B,可得PA⊥平面ABC,由BD⊂平面ABC,可得PA⊥BD;(2)证明:由AB=BC,D为线段AC的中点,可得BD⊥AC,由PA⊥平面ABC,PA⊂平面PAC,可得平面PAC⊥平面ABC,又平面PAC∩平面ABC=AC,BD ⊂平面ABC ,且BD ⊥AC ,即有BD ⊥平面PAC ,BD ⊂平面BDE ,可得平面BDE ⊥平面PAC ;(3)PA ∥平面BDE ,PA ⊂平面PAC ,且平面PAC ∩平面BDE =DE ,可得PA ∥DE ,又D 为AC 的中点,可得E 为PC 的中点,且DE由PA ⊥平面ABC ,可得DE ⊥平面ABC ,可得S △BDC PA =1,S △ABC 2×2=1,则三棱锥E ﹣BCD 的体积为DE •S △BDC 1×1.17.【2016年北京文科18】如图,在四棱锥P ﹣ABCD 中,PC ⊥平面ABCD ,AB ∥DC ,DC ⊥AC .(1)求证:DC ⊥平面PAC ;(2)求证:平面PAB ⊥平面PAC ;(3)设点E 为AB 的中点,在棱PB 上是否存在点F ,使得PA ∥平面CEF ?说明理由.【解答】(1)证明:∵PC ⊥平面ABCD ,DC ⊂平面ABCD ,∴PC⊥DC,∵DC⊥AC,PC∩AC=C,∴DC⊥平面PAC;(2)证明:∵AB∥DC,DC⊥AC,∴AB⊥AC,∵PC⊥平面ABCD,AB⊂平面ABCD,∴PC⊥AB,∵PC∩AC=C,∴AB⊥平面PAC,∵AB⊂平面PAB,∴平面PAB⊥平面PAC;(3)解:在棱PB上存在中点F,使得PA∥平面CEF.∵点E为AB的中点,∴EF∥PA,∵PA⊄平面CEF,EF⊂平面CEF,∴PA∥平面CEF.18.【2015年北京文科18】如图,在三棱锥V﹣ABC中,平面VAB⊥平面ABC,△VAB为等边三角形,AC⊥BC 且AC=BC,O,M分别为AB,VA的中点.(1)求证:VB∥平面MOC;(2)求证:平面MOC⊥平面VAB(3)求三棱锥V﹣ABC的体积.【解答】(1)证明:∵O,M分别为AB,VA的中点,∴OM∥VB,∵VB⊄平面MOC,OM⊂平面MOC,∴VB ∥平面MOC ;(2)∵AC =BC ,O 为AB 的中点,∴OC ⊥AB ,∵平面VAB ⊥平面ABC ,OC ⊂平面ABC ,∴OC ⊥平面VAB ,∵OC ⊂平面MOC ,∴平面MOC ⊥平面VAB(3)在等腰直角三角形ACB 中,AC =BC ∴S △VAB ,,∴AB =2,OC =1,∵OC ⊥平面VAB ,∴V C ﹣VAB •S △VAB ,∴V V ﹣ABC =V C ﹣VAB .19.【2014年北京文科17】如图,在三棱柱ABC ﹣A 1B 1C 1中,侧棱垂直于底面,AB ⊥BC ,AA 1=AC =2,BC =1,E 、F 分别为A 1C 1、BC 的中点.(1)求证:平面ABE ⊥平面B 1BCC 1;(2)求证:C 1F ∥平面ABE ;(3)求三棱锥E ﹣ABC 的体积.【解答】解:(1)证明:∵三棱柱ABC ﹣A 1B 1C 1中,侧棱垂直于底面,∴BB 1⊥AB ,∵AB ⊥BC ,BB 1∩BC =B ,BB 1,BC ⊂平面B 1BCC 1,∴AB ⊥平面B 1BCC 1,∵AB ⊂平面ABE ,∴平面ABE ⊥平面B 1BCC 1;(Ⅱ)证明:取AB 中点G ,连接EG ,FG ,则∵F 是BC 的中点,∴FG ∥AC ,FG AC ,∵E 是A 1C 1的中点,∴FG ∥EC 1,FG =EC 1,∴四边形FGEC 1为平行四边形,∴C 1F ∥EG ,∵C 1F 平面ABE ,EG 平面ABE ,∴C 1F ∥平面ABE ;(3)解:∵AA 1=AC =2,BC =1,AB ⊥BC ,∴AB ∴V E ﹣ABC ,S △ABC •AA 1(1)×2.20.【2013年北京文科17】如图,在四棱锥P ﹣ABCD 中,AB ∥CD ,AB ⊥AD ,CD =2AB ,平面PAD ⊥底面ABCD ,PA ⊥AD .E 和F 分别是CD 和PC 的中点,求证:(Ⅰ)PA ⊥底面ABCD ;(Ⅱ)BE ∥平面PAD ;(Ⅲ)平面BEF ⊥平面PCD .【解答】解:(Ⅰ)∵PA⊥AD,平面PAD⊥平面ABCD,平面PAD∩平面ABCD=AD,由平面和平面垂直的性质定理可得PA⊥平面ABCD.(Ⅱ)∵AB∥CD,AB⊥AD,CD=2AB,E和F分别是CD和PC的中点,故四边形ABED为平行四边形,故有BE∥AD.又AD⊂平面PAD,BE不在平面PAD内,故有BE∥平面PAD.(Ⅲ)平行四边形ABED中,由AB⊥AD可得,ABED为矩形,故有BE⊥CD①.由PA⊥平面ABCD,可得PA⊥AB,再由AB⊥AD可得AB⊥平面PAD,∴CD⊥平面PAD,故有CD⊥PD.再由E、F分别为CD和PC的中点,可得EF∥PD,∴CD⊥EF②.而EF和BE是平面BEF内的两条相交直线,故有CD⊥平面BEF.由于CD⊂平面PCD,∴平面BEF⊥平面PCD.21.【2012年北京文科16】如图1,在Rt△ABC中,∠C=90°,D,E分别为AC,AB的中点,点F为线段CD上的一点,将△ADE沿DE折起到△A1DE的位置,使A1F⊥CD,如图2.(1)求证:DE∥平面A1CB;(2)求证:A1F⊥BE;(3)线段A1B上是否存在点Q,使A1C⊥平面DEQ?说明理由.【解答】解:(1)∵D ,E 分别为AC ,AB 的中点,∴DE ∥BC ,又DE 平面A 1CB ,∴DE ∥平面A 1CB .(2)由已知得AC ⊥BC 且DE ∥BC ,∴DE ⊥AC ,∴DE ⊥A 1D ,又DE ⊥CD ,∴DE ⊥平面A 1DC ,而A 1F 平面A 1DC ,∴DE ⊥A 1F ,又A 1F ⊥CD ,∴A 1F ⊥平面BCDE ,∴A 1F ⊥BE .(3)线段A 1B 上存在点Q ,使A 1C ⊥平面DEQ .理由如下:如图,分别取A 1C ,A 1B 的中点P ,Q ,则PQ ∥BC .∵DE ∥BC ,∴DE ∥PQ .∴平面DEQ 即为平面DEP .由(Ⅱ)知DE ⊥平面A 1DC ,∴DE ⊥A 1C ,又∵P 是等腰三角形DA 1C 底边A 1C 的中点,∴A 1C ⊥DP ,∴A 1C ⊥平面DEP ,从而A 1C ⊥平面DEQ ,故线段A 1B 上存在点Q ,使A 1C ⊥平面DEQ .22.【2011年北京文科17】如图,在四面体PABC 中,PC ⊥AB ,PA ⊥BC ,点D ,E ,F ,G 分别是棱AP ,AC ,BC ,PB 的中点.(Ⅰ)求证:DE ∥平面BCP ;(Ⅱ)求证:四边形DEFG 为矩形;(Ⅲ)是否存在点Q,到四面体PABC六条棱的中点的距离相等?说明理由.【解答】证明:(Ⅰ)∵D,E分别为AP,AC的中点,∴DE∥PC,∵DE平面BCP,∴DE∥平面BCP.(Ⅱ)∵D,E,F,G分别为AP,AC,BC,PB的中点,∴DE∥PC∥FG,DG∥AB∥EF∴四边形DEFG为平行四边形,∵PC⊥AB,∴DE⊥DG,∴四边形DEFG为矩形.(Ⅲ)存在点Q满足条件,理由如下:连接DF,EG,设Q为EG的中点,由(Ⅱ)知DF∩EG=Q,且QD=QE=QF=QG EG,分别取PC,AB的中点M,N,连接ME,EN,NG,MG,MN,与(Ⅱ)同理,可证四边形MENG为矩形,其对角线交点为EG的中点Q,且QM=QN EG,∴Q为满足条件的点.23.【2010年北京文科17】如图,正方形ABCD 和四边形ACEF 所在的平面互相垂直.EF ∥AC ,AB =EF =1.(Ⅰ)求证:AF ∥平面BDE ;(Ⅱ)求证:CF ⊥平面BDE .,CE【解答】证明:(Ⅰ)设AC 于BD 交于点G .因为EF ∥AG ,且EF =1,AGAC =1,所以四边形AGEF 为平行四边形,所以AF ∥EG ,因为EG 平面BDE ,AF 平面BDE ,所以AF ∥平面BDE .(Ⅱ)连接FG .因为EF ∥CG ,EF =CG =1,且CE =1,所以平行四边形CEFG 为菱形.所以CF ⊥EG .因为四边形ABCD 为正方形,所以BD ⊥AC .又因为平面ACEF ⊥平面ABCD ,且平面ACEF ∩平面ABCD =AC ,所以BD ⊥平面ACEF .所以CF ⊥BD .又BD ∩EG =G ,所以CF ⊥平面BDE .考题分析与复习建议本专题考查的知识点为:空间几何体的结构、三视图和直观图,空间几何体的表面积与体积,空间点、直线、平面之间的位置关系,直线、平面平行、垂直的判定与性质,空间向量及其运算,立体几何中的向量方法(证明平行与垂直、求空间角和距离)等.历年考题主要以选择填空或解答题题型出现,重点考查的知识点为:三视图和直观图,空间几何体的表面积与体积,直线、平面平行、垂直的判定与性质,立体几何中的向量方法(证明平行与垂直、求空间角和距离)等.预测明年本考点题目会比较稳定,备考方向以知识点三视图和直观图,空间几何体的表面积与体积,直线、平面平行、垂直的判定与性质,立体几何中的向量方法(证明平行与垂直、求空间角和距离)等为重点较佳.最新高考模拟试题1.在正方体A .45?【答案】C 【解析】B .90中,AD 1与BD 所成的角为()C .60D .120如图,连结BC 1、BD 和DC 1,在正方体ABCD-A 1B 1C 1D 1中,由AB=D 1C 1,AB ∥D 1C 1,可知AD 1∥BC 1,所以∠DBC 1就是异面直线AD 1与BD 所成角,在正方体ABCD-A 1B 1C 1D 1中,BC 1、BD 和DC 1是其三个面上的对角线,它们相等.所以△DBC 1是正三角形,∠DBC 1=60°故异面直线AD 1与BD 所成角的大小为60°.故选:C .2.在正方体中,用空间中与该正方体所有棱成角都相等的平面α去截正方体,在截面边数最多时的所有多边形中,多边形截面的面积为S ,周长为l ,则( )A .S 为定值,l 不为定值C .S 与l 均为定值【答案】C 【解析】正方体的所有棱中,实际上是3组平行的棱,每条棱所在直线与平面α所成的角都相等,如图:与面A 1BD 平行的面且截面是六边形时满足条件,不失一般性设正方体边长为1,B .S 不为定值,l 为定值D .S 与l 均不为定值即六边形EFGHMN ,其中由正方体的性质可得EF =2,2分别为其所在棱的中点,∴六边形的周长l 为定值32.∴六边形的面积为,由正方体的对称性可得其余位置时也为正六边形,周长与面积不变,故S 与l 均为定值,故选C.3.在四面体P -ABC 中,边长为3,PA =3,PB =4,PC =5,则四面体P -ABC∆ABC 为等边三角形,的体积为()A .3【答案】C 【解析】B .23C .11D .10如图,延长CA 至D ,使得AD =3,连接DB ,PD ,因为又所以因为因即,所以,故∆ADB 为等腰三角形,,故,故CB ⊥DB ,,所以CB ⊥PB ,,,DB ⊂平面PBD ,PB ⊂平面PBD ,所以CB ⊥平面PBD ,所以因A 为DC 的中点,所以因为所以又所以,而PB =4,故,所以,故∆PDC 为直角三角形,,即∆PBD 为直角三角形,,故选C.,,4.若a ,b 是不同的直线,α,β是不同的平面,则下列命题中正确的是()A .若,则α⊥βB .若C .若D .若【答案】C 【解析】‖β,则α‖β,则α‖β,则αA 中,若B 中,若,平面α,β可能垂直也可能平行或斜交,不正确;,平面α,β可能平行也可能相交,不正确;‖β,正确;C 中,若a ⊥α,b ⊥β,则a ,b 分别是平面α,β的法线,a ‖b 必有αD 中,若,平面α,β可能平行也可能相交,不正确.故选C.5.某几何体的三视图如图所示,则该几何体的外接球的体积是()A .2π33π2B .C .3πD .43π【答案】B 【解析】解:根据几何体的三视图,该几何体是由一个正方体切去一个正方体的一角得到的.故:该几何体的外接球为正方体的外接球,所以:球的半径,则:故选:B .6.如图,正方体.中,E 为棱BB 1的中点,用过点A 、E 、C 1的平面截去该正方体的下半部分,则剩余几何体的正视图(也称主视图)是()A .B .C .D .【答案】A 【解析】解:正方体中,过点A ,E ,C 1的平面截去该正方体的上半部分后,剩余部分的直观图如图:则该几何体的正视图为图中粗线部分.故选:A.7.下列说法错误的是()A.垂直于同一个平面的两条直线平行B.若两个平面垂直,则其中一个平面内垂直于这两个平面交线的直线与另一个平面垂直C.一个平面内的两条相交直线均与另一个平面平行,则这两个平面平行D.一条直线与一个平面内的无数条直线垂直,则这条直线和这个平面垂直【答案】D【解析】由线面垂直的性质定理知,垂直于同一个平面的两条直线平行,A正确;由面面垂直的性质定理知,若两个平面垂直,则其中一个平面内垂直于这两个平面交线的直线与另一个平面垂直,B正确;由面面平行的判定定理知,一个平面内的两条相交直线均与另一个平面平行,则这两个平面平行,C正确;当一条直线与平面内无数条相互平行的直线垂直时,该直线与平面不一定垂直,D错误,故选D.8.《九章算术》中,将四个面都为直角三角形的四面体称之为“鳖臑”.在如图所示的四棱锥P-ABCD中,PD⊥平面ABCD,底面ABCD是正方形,且PD=CD,点E,F分别为PC,PD的中点,则图中的鳖臑有()A.2个B.3个C.4个D.5个【答案】C【解析】由题意,因为PD⊥底面ABCD,所以PD^DC,PD⊥BC,又四边形ABCD为正方形,所以BC⊥CD,所以BC⊥平面PCD,BC⊥PC,所以四面体PDBC是一个鳖臑,因为DE⊂平面PCD,所以BC⊥DE,因为PD=CD,点E是PC的中点,所以DE⊥PC,因为,所以DE⊥平面PBC,可知四面体EBCD的四个面都是直角三角形,即四面体EBCD是一个鳖臑,同理可得,四面体PABD和FABD都是鳖臑,故选C.9.在三棱锥P-ABC中,平面PAB⊥平面ABC,△ABC是边长为6的等边三角形,△PAB是以AB为斜边的等腰直角三角形,则该三棱锥外接球的表面积为_______.【答案】48π【解析】如图,在等边三角形ABC中,取AB的中点F,设其中心为O,由AB=6,得,∆PAB是以AB为斜边的等腰角三角形,∴PF⊥AB,又因为平面PAB⊥平面ABC,∴PF⊥平面ABC,∴PF⊥OF,,则O为棱锥P-ABC的外接球球心,外接球半径,∴该三棱锥外接球的表面积为故答案为48π.,10.若将一个圆锥的侧面沿一条母线剪开,其展开图是半径为3,圆心角为_______.【答案】2π的扇形,则该圆锥的体积为322π3【解析】因为展开图是半径为3,圆心角为2π的扇形,所以圆锥的母线l =3,圆锥的底面的周长为3,,因此底面的半径r =1,根据勾股定理,可知圆锥的高所以圆锥的体积为.11.设m ,n 是两条不同的直线,α,β是两个不同的平面,下列正确命题序号是_____.(1)若m α,n ∥α,则m ∥n (2)若m ⊥α,m ⊥n 则n ∥α(3)若m ⊥α,n ⊥β且m ⊥n ,则α⊥β;(4)若m ⊂β,α【答案】(3)(4)【解析】若若若若,则m 与n 可能平行,相交或异面,故(1)错误;则n ∥α或n ⊂α,故(2)错误;且m ⊥n ,则α⊥β,故(3)正确;,由面面平行的性质可得m α,故(4)正确;β,则m α故答案为:(3)(4)12.长方体的底面ABCD 是边长为1的正方形,若在侧棱AA 1上存在点E ,使得,则侧棱AA 1的长的最小值为_______.【答案】2【解析】设侧棱AA 1的长为x ,A 1E =t ,则AE =x ﹣t ,∵长方体ABCD ﹣A 1B 1C 1D 1的底面是边长为1的正方形,∠C 1EB =90°,∴22,2∴2+t +1+(x ﹣t )=1+x ,整理,得:t ﹣xt+1=0,∵在侧棱AA 1上至少存在一点E ,使得∠C 1EB =90°,∴△=(﹣x )2﹣4≥0,解得x≥2.∴侧棱AA 1的长的最小值为2.故答案为2.213.如图,在Rt ∆ABC 中,AB =BC =1,D 和E 分别是边BC 和AC 上一点,DE ⊥BC ,将∆C D E 沿DE 折起到点P 位置,则该四棱锥P -ABDE 体积的最大值为_______.【答案】327【解析】在Rt ∆ABC 中,由已知,AB =BC =1,DE ⊥BC ,所以设四边形ABDE的面积为,,当∆CDE ⊥平面ABDE 时,四棱锥P -ABDE 体积最大,此时,且,,故四棱锥P -ABDE 体积为,⎛3⎫x ∈ 0, 3⎪⎪时,V '>0;⎝⎭所以,当x =时,V '<0,33时,V max =.327故答案为32714.三棱锥P -ABC 的4个顶点在半径为2的球面上,PA ⊥平面ABC ,V ABC 是边长为3的正三角形,则点A 到平面PBC 的距离为______.【答案】65【解析】a=2,即r =1.sin60︒h∵PA ⊥平面ABC ,PA =h ,球心到底面的距离d 等于三棱锥的高PA 的一半即,2△ABC 是边长为3的正三角形,可得外接圆的半径2r =那么球的半径R2,解得h=2,又由知,得d ='66故点A 到平面PBC 的距离为55故答案为6.515.如图,该几何体由底面半径相同的圆柱与圆锥两部分组成,且圆柱的高与底面半径相等.若圆柱与圆锥的侧面积相等,则圆锥与圆柱的高之比为_______.【答案】3【解析】设圆柱和圆锥的底面半径为R ,则圆柱的高h 1=R ,圆锥的母线长为L ,因为圆柱与圆锥的侧面积相等,所以,,解得:L =2R ,得圆锥的高为h 2=3R ,所以,圆锥与圆柱的高之比为3R=3.R故答案为:316.直三棱柱中,,设其外接球的球心为O ,已知三棱锥O -ABC 的体积为1,则球O 表面积的最小值为__________.【答案】16π.【解析】如图,在Rt ∆ABC 中,设,则.分别取AC ,A 1C 1的中点O 1,O 2,则O 1,O 2分别为Rt ∆A 1B 1C 1和Rt ∆ABC 外接圆的圆心,连O 1,O 2,取O 1O 2的中点O ,则O 为三棱柱外接球的球心.连OA ,则OA 为外接球的半径,设半径为R .∵三棱锥O -ABC 的体积为1,即∴ac =6.在Rt ∆OO 2C 中,可得,,∴∴O 球表面积的最小值为16π.故答案为:16π.,当且仅当a =c 时等号成立,17.在三棱锥P -ABC 中,∆ABC 是边长为4的等边三角形,,PC =25.(1)求证:平面PAB ⊥平面ABC ;(2)若点M ,N 分别为棱BC ,PC 的中点,求三棱锥N -AMC 的体积V .【答案】(1)见证明;(2)V =【解析】(1)取AB 中点H ,连结PH ,HC .263∵,AB =4,∴PH ⊥AB ,PH =22.∵等边∆ABC 的边长为4∴HC =23,又PC =25∴∴∠PHC =90,即PH ⊥HC 又∵,AB平面ABC ,CH ⊂平面ABC∴PH ⊥平面ABC ,又PH ⊂平面PAB ∴平面PAB ⊥平面ABC(2)∵点M ,N 分别为棱BC ,PC 的中点∴点N 到平面ABC 的距离为且∴三棱锥N -AMC 的体积18.如图所示,三棱柱1PH =22中,∠BCA =90°,AC 1⊥平面A 1BC .(1)证明:平面ABC ⊥平面ACC 1A 1;(2)若,A 1A =A 1C ,求点B 1到平面A 1BC 的距离.【答案】(1)见解析;(2)3【解析】(1)证明:AC 1⊥平面A 1BC ,,.,∴BC ⊥平面ACC 1A 1.又BC ⊂平面ABC ,∴平面ABC ⊥平面ACC 1A 1.(2)解:取AC 的中点D ,连接A 1D .,.又平面ABC ⊥平面ACC 1A 1,且交线为AC ,则A 1D ⊥平面ABC .AC 1⊥平面A 1BC ,,∴四边形ACC 1A 1为菱形,.又A 1A =A 1C ,∴A 1AC 是边长为2正三角形,∴A 1D =3.面BB 1C 1C ,BB 1⊂面BB 1C 1C∴AA 1面BB 1C 1C 设点B 1到平面A 1BC 的距离为h .则.,,∴h =3.所以点B 1到平面A 1BC 的距离为3.19.在边长为3的正方形ABCD 中,点E ,F 分别在边AB ,BC 上(如左图),且BE =BF ,将AED ,.DCF 分别沿DE ,DF 折起,使A ,C 两点重合于点A ¢(如右图)(1)求证:A 'D ⊥EF ;(2)当BF =1BC 时,求点A ¢到平面DEF 的距离.3375【答案】(1)见解析;(2)【解析】(1)由ABCD 是正方形及折叠方式,得:A 'E ⊥A 'D ,A 'F ⊥A 'D ,,∴A 'D ⊥平面A 'EF ,平面A 'EF ,.(2),,设点A ¢到平面DEF 的距离为d ,,∴S DEF =52,,解得d =37.5∴点A 到平面DEF 的距离为37.520.如图,四棱锥S -ABCD 中,SD ⊥平面ABCD ,AB //CD ,AD ⊥CD ,SD =CD ,AB =AD ,CD =2AD ,M 是BC 中点,N 是SA 上的点.(1)求证:MN //平面SDC ;(2)求A 点到平面MDN 的距离.【答案】(1)见证明;(2)d =【解析】(1)取AD 中点为E ,连结ME ,NE ,则ME //DC ,因为ME ⊄平面SDC ,所以ME //平面SDC ,同理NE //平面SDC .所以平面MNE //平面SDC ,从而因此MN //平面SDC .127(2)因为CD ⊥AD ,所以ME ⊥AD .因为SD ⊥平面ABCD ,所以SD ⊥CD ,ME ⊥SD .所以ME ⊥平面SAD .设DA =2,则ME =3,NE =2,,MD =10,ND =5.在∆MDN 中,由余弦定理,从而,所以∆MDN 面积为7.2又∆ADM 面积为1⨯2⨯3=3.2得设A 点到平面MDN 的距离为d ,由因为NE =2,所以A 点到平面MDN 的距离d =7d =3NE ,212.7AB //CD ,AB ⊥AD ,3,,21.如图,在四棱锥P -ABCD 中,PA ⊥平面ABCD ,PA =AB =2,E 为侧棱PA 上一点.(Ⅰ)若PE =1PA ,求证:PC //平面EBD ;3(Ⅱ)求证:平面EBC ⊥平面PAC ;(Ⅲ)在侧棱PD 上是否存在点F ,使得AF ⊥平面PCD ?若存在,求出线段PF 的长;若不存在,请说明理由.【答案】(Ⅰ)详见解析;(Ⅱ)详见解析;(Ⅲ)存在,线段PF 长【解析】(Ⅰ)设,连结EG ,3.2由已知AB//CD ,DC =1,AB =2,得.1AEPA ,得=2.3EPAE AG=在ΔPAC 中,由,得EG //PC .EP GC由PE =因为EG ⊂平面EBD ,PC ⊄平面EBD ,所以PC //平面EBD .(Ⅱ)因为PA ⊥平面ABCD ,BC ⊂平面ABCD ,所以BC ⊥PA .由已知得AC =所以所以BC ⊥AC .又,所以BC ⊥平面PAC .2,BC =2,AB =2,.因为BC ⊂平面EBC ,所以平面EBC ⊥平面PAC .(Ⅲ)在平面PAD 内作AF ⊥PD 于点F ,由DC ⊥PA ,DC ⊥AD ,得DC ⊥平面PAD .因为AF ⊂平面PAD ,所以CD ⊥AF .又,所以AF ⊥平面PCD .,由PA =3,AD =1,PA ⊥AD ,得PF =3.2的底面ABC 是等边三角形,侧面AA 'C 'C ⊥底面ABC ,D 是棱BB '的中22.已知三棱柱点.(1)求证:平面DA 'C ⊥平面ACC 'A ';(2)求平面DA 'C 将该三棱柱分成上下两部分的体积比.【答案】(1)见证明;(2)1:1【解析】(1)取AC ,A 'C '的中点O ,F ,连接OF 与A 'C 交于点E ,连接DE ,OB ,B 'F ,则E 为OF 的中点,且,所以BB 'FO 是平行四边形.,又D 是棱BB '的中点,所以DE P OB .41。
十年(2010-2019)高考数学真题分类汇编(试卷版+解析版): 复数
A.1+2i
B.-1+2i
C.1-2i
D.-1-2i
1
42.(2014·全国 1·文 T3)设 z=1+ +i,则|z|=( )
1
√2
√3
A.2
B. 2
C. 2
D.2
43.(2013·全国 1·理 T2)若复数 z 满足(3-4i)z=|4+3i|,则 z 的虚部为( )
A.-4
4
B.-5
4
C.4
D.√2
1+2i
8.(2018·全国 2·理 T1) =( )
1-2i
4
A.-5
−
3
5i
4
B.-5
+
3
5i
3
C.-5
−
4
5i
3
D.-5
+
4
5i
9.(2018·全国 2·文 T1)i(2+3i)=( )
A.3-2i
B.3+2i
1
C.-3-2i
D.-3+2i
10.(2018·全国 3·理 T2 文 T2)(1+i)(2-i)=( )
A.√3
B.√5
C.3
D.5
4.(2019·全国 2·文 T2)设 z=i(2+i),则 =( )
A.1+2i
B.-1+2i
C.1-2i
D.-1-2i
5.(2019·全国 1·理 T2)设复数 z 满足|z-i|=1,z 在复平面内对应的点为(x,y),则( )
A.(x+1)2+y2=1
B.(x-1)2+y2=1
十年(2010-2019)高考数学真题分类汇编(试卷版+解析版):坐标系与参数方程
线 l 的参数方程为
(t 为参数),曲线 C 的参数方程为
(s 为参数).设 P 为曲线 C 上的动
点,求点 P 到直线 l 的距离的最小值.
2
12.(2016·全国 1·理 T23 文 T23)在直角坐标系 xOy 中,曲线 C1的参数方程为 在以坐标原点为极点,x 轴正半轴为极轴的极坐标系中,曲线 C2:ρ=4cos θ. (1)说明 C1 是哪一种曲线,并将 C1 的方程化为极坐标方程;
(1)以坐标原点为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,求 C 的极坐标方程;
(2)直线 l 的参数方程是
(t 为参数),l 与 C 交于 A,B 两点,|AB|= ,求 l 的斜率.
14. (2016·全国 3·理 T23 文 T23)在直角坐标系 xOy 中,曲线
1-t2
1 t2 , 4t (t 为参数).以坐标
1 t2
原点 O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,直线 l 的极坐标方程为 2ρcos θ+√3 ρsin θ+11=0.
(1)求 C 和 l 的直角坐标方程;
(2)求 C 上的点到 l 距离的最小值.
3.(2019·全国 2·理 T22 文 T22)[选修 4—4:坐标系与参数方程] 在极坐标系中,O 为极点,点 M(ρ0,θ0)(ρ0>0)在曲线 C:ρ=4sin θ 上,直线 l 过点 A(4,0)且与 OM 垂直,垂足为 P. (1)当 θ0=π3时,求 ρ0 及 l 的极坐标方程; (2)当 M 在 C 上运动且 P 在线段 OM 上时,求 P 点轨迹的极坐标方程.
在直角坐标系 xOy 中,曲线 C 的参数方程为
(θ 为参数),直线 l 的参数方程为
2010—2019“十年高考”数学真题分类汇总 平面向量专题解析版 (可下载)
解法二 由 b2 4e b 3 0 得 b2 4e b 3e2 (b e) (b 3e) 0 .
设 b OB , e OE , 3e OF ,所以 b e EB , b 3e = FB ,
7.(2017 北京)设 m , n 为非零向量,则“存在负数 ,使得 m n ”是“ m n 0 ”的
A.充分而不必要条件
B.必要而不充分条件
C.充分必要条件
D.既不充分也不必要条件
【答案】A.
【 解 析 】 因 为 m, n 为 非 零 向 量 , 所 以 m n | m || n | cos m, n 0 的 充 要 条 件 是
cos m, n 0 .
因 为 0 , 则 由 m n 可 知 m, n 的 方 向 相 反 , m, n 180 , 所 以
法二、优解
EB
AB
AE
AB
1
AD
AB
1
1
(AB
AC
)
2
22
3
AB
1
AC
.故选
A.
44
4.(2018 全国卷Ⅱ)已知向量 a , b 满足 | a | 1 , a b 1 ,则 a (2a b)
所以 cos a, b b 2 b 2 1 . ab 2b 2
又因为 a, b [0,π] ,所以 a, b π .故选 B. 3
2.(2019 全国Ⅱ文 3)已知向量 a=(2,3),b=(3,2),则|a–b|=
十年真题(2010_2019)高考数学真题分类汇编专题11平面解析几何选择填空题理(含解析)
专题11平面解析几何选择填空题历年考题细目表题型年份考点试题位置单选题2019 椭圆2019年新课标1理科10单选题2018 抛物线2018年新课标1理科08单选题2018 双曲线2018年新课标1理科11单选题2017 抛物线2017年新课标1理科10单选题2016 双曲线2016年新课标1理科05单选题2016 抛物线2016年新课标1理科10单选题2015 双曲线2015年新课标1理科05单选题2014 双曲线2014年新课标1理科04单选题2014 抛物线2014年新课标1理科10单选题2013 双曲线2013年新课标1理科04单选题2013 椭圆2013年新课标1理科10单选题2012 椭圆2012年新课标1理科04单选题2012 双曲线2012年新课标1理科08单选题2011 双曲线2011年新课标1理科07单选题2010 双曲线2010年新课标1理科12填空题2019 双曲线2019年新课标1理科16填空题2017 双曲线2017年新课标1理科15填空题2015 圆的方程2015年新课标1理科14填空题2011 椭圆2011年新课标1理科14填空题2010 圆的方程2010年新课标1理科15历年高考真题汇编1.【2019年新课标1理科10】已知椭圆C的焦点为F1(﹣1,0),F2(1,0),过F2的直线与C交于A,B 两点.若|AF2|=2|F2B|,|AB|=|BF1|,则C的方程为()A.y2=1 B. 1C. 1 D. 1【解答】解:∵|AF2|=2|BF2|,∴|AB|=3|BF2|,又|AB|=|BF1|,∴|BF1|=3|BF2|,又|BF1|+|BF2|=2a,∴|BF2|,∴|AF2|=a,|BF1|a,在Rt△AF2O中,cos∠AF2O,在△BF1F2中,由余弦定理可得cos∠BF2F1,根据cos∠AF2O+cos∠BF2F1=0,可得0,解得a2=3,∴a.b2=a2﹣c2=3﹣1=2.所以椭圆C的方程为:1.故选:B.2.【2018年新课标1理科08】设抛物线C:y2=4x的焦点为F,过点(﹣2,0)且斜率为的直线与C交于M,N两点,则•()A.5 B.6 C.7 D.8【解答】解:抛物线C:y2=4x的焦点为F(1,0),过点(﹣2,0)且斜率为的直线为:3y=2x+4,联立直线与抛物线C:y2=4x,消去x可得:y2﹣6y+8=0,解得y1=2,y2=4,不妨M(1,2),N(4,4),,.则•(0,2)•(3,4)=8.故选:D.3.【2018年新课标1理科11】已知双曲线C:y2=1,O为坐标原点,F为C的右焦点,过F的直线与C的两条渐近线的交点分别为M,N.若△OMN为直角三角形,则|MN|=()A.B.3 C.2D.4【解答】解:双曲线C:y2=1的渐近线方程为:y,渐近线的夹角为:60°,不妨设过F(2,0)的直线为:y,则:解得M(,),解得:N(),则|MN|3.故选:B.4.【2017年新课标1理科10】已知F为抛物线C:y2=4x的焦点,过F作两条互相垂直的直线l1,l2,直线l1与C交于A、B两点,直线l2与C交于D、E两点,则|AB|+|DE|的最小值为()A.16 B.14 C.12 D.10【解答】解:如图,l1⊥l2,直线l1与C交于A、B两点,直线l2与C交于D、E两点,要使|AB|+|DE|最小,则A与D,B,E关于x轴对称,即直线DE的斜率为1,又直线l2过点(1,0),则直线l2的方程为y=x﹣1,联立方程组,则y2﹣4y﹣4=0,∴y1+y2=4,y1y2=﹣4,∴|DE|•|y1﹣y2|8,∴|AB|+|DE|的最小值为2|DE|=16,方法二:设直线l1的倾斜角为θ,则l2的倾斜角为θ,根据焦点弦长公式可得|AB||DE|∴|AB|+|DE|,∵0<sin22θ≤1,∴当θ=45°时,|AB|+|DE|的最小,最小为16,故选:A.5.【2016年新课标1理科05】已知方程1表示双曲线,且该双曲线两焦点间的距离为4,则n的取值范围是()A.(﹣1,3)B.(﹣1,)C.(0,3)D.(0,)【解答】解:∵双曲线两焦点间的距离为4,∴c=2,当焦点在x轴上时,可得:4=(m2+n)+(3m2﹣n),解得:m2=1,∵方程1表示双曲线,∴(m2+n)(3m2﹣n)>0,可得:(n+1)(3﹣n)>0,解得:﹣1<n<3,即n的取值范围是:(﹣1,3).当焦点在y轴上时,可得:﹣4=(m2+n)+(3m2﹣n),解得:m2=﹣1,无解.故选:A.6.【2016年新课标1理科10】以抛物线C的顶点为圆心的圆交C于A、B两点,交C的准线于D、E两点.已知|AB|=4,|DE|=2,则C的焦点到准线的距离为()A.2 B.4 C.6 D.8【解答】解:设抛物线为y2=2px,如图:|AB|=4,|AM|=2,|DE|=2,|DN|,|ON|,x A,|OD|=|OA|,5,解得:p=4.C的焦点到准线的距离为:4.故选:B.7.【2015年新课标1理科05】已知M(x0,y0)是双曲线C:1上的一点,F1,F2是C的左、右两个焦点,若0,则y0的取值范围是()A.B.C.D.【解答】解:由题意,(x0,﹣y0)•(x0,﹣y0)=x02﹣3+y02=3y02﹣1<0,所以y0.故选:A.8.【2014年新课标1理科04】已知F为双曲线C:x2﹣my2=3m(m>0)的一个焦点,则点F到C的一条渐近线的距离为()A.B.3 C.m D.3m【解答】解:双曲线C:x2﹣my2=3m(m>0)可化为,∴一个焦点为(,0),一条渐近线方程为0,∴点F到C的一条渐近线的距离为.故选:A.9.【2014年新课标1理科10】已知抛物线C:y2=8x的焦点为F,准线为l,P是l上一点,Q是直线PF与C的一个交点,若4,则|QF|=()A.B.3 C.D.2【解答】解:设Q到l的距离为d,则|QF|=d,∵4,∴|PQ|=3d,∴不妨设直线PF的斜率为2,∵F(2,0),∴直线PF的方程为y=﹣2(x﹣2),与y2=8x联立可得x=1,∴|QF|=d=1+2=3,故选:B.10.【2013年新课标1理科04】已知双曲线C:(a>0,b>0)的离心率为,则C的渐近线方程为()A.y B.y C.y=±x D.y【解答】解:由双曲线C:(a>0,b>0),则离心率e,即4b2=a2,故渐近线方程为y=±x x,故选:D.11.【2013年新课标1理科10】已知椭圆E:的右焦点为F(3,0),过点F的直线交椭圆E于A、B两点.若AB的中点坐标为(1,﹣1),则E的方程为()A.B.C.D.【解答】解:设A(x1,y1),B(x2,y2),代入椭圆方程得,相减得,∴.∵x1+x2=2,y1+y2=﹣2,.∴,化为a2=2b2,又c=3,解得a2=18,b2=9.∴椭圆E的方程为.故选:D.12.【2012年新课标1理科04】设F1、F2是椭圆E:1(a>b>0)的左、右焦点,P为直线x 上一点,△F2PF1是底角为30°的等腰三角形,则E的离心率为()A.B.C.D.【解答】解:∵△F2PF1是底角为30°的等腰三角形,∴|PF2|=|F2F1|∵P为直线x上一点∴∴故选:C.13.【2012年新课标1理科08】等轴双曲线C的中心在原点,焦点在x轴上,C与抛物线y2=16x的准线交于点A和点B,|AB|=4,则C的实轴长为()A.B.C.4 D.8【解答】解:设等轴双曲线C:x2﹣y2=a2(a>0),y2=16x的准线l:x=﹣4,∵C与抛物线y2=16x的准线l:x=﹣4交于A,B两点,∴A(﹣4,2),B(﹣4,﹣2),将A点坐标代入双曲线方程得4,∴a=2,2a=4.故选:C.14.【2011年新课标1理科07】设直线l过双曲线C的一个焦点,且与C的一条对称轴垂直,l与C交于A,B两点,|AB|为C的实轴长的2倍,则C的离心率为()A.B.C.2 D.3【解答】解:不妨设双曲线C:,焦点F(﹣c,0),对称轴y=0,由题设知,,∴,b2=2a2,c2﹣a2=2a2,c2=3a2,∴e.故选:B.15.【2010年新课标1理科12】已知双曲线E的中心为原点,P(3,0)是E的焦点,过P的直线l与E相交于A,B两点,且AB的中点为N(﹣12,﹣15),则E的方程式为()A.B.C.D.【解答】解:由已知条件易得直线l的斜率为k=k PN=1,设双曲线方程为,A(x1,y1),B(x2,y2),则有,两式相减并结合x1+x2=﹣24,y1+y2=﹣30得,从而k 1即4b2=5a2,又a2+b2=9,解得a2=4,b2=5,故选:B.16.【2019年新课标1理科16】已知双曲线C:1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,过F1的直线与C的两条渐近线分别交于A,B两点.若,•0,则C的离心率为.【解答】解:如图,∵,且•0,∴OA⊥F1B,则F1B:y,联立,解得B(,),则,,∴4c2,整理得:b2=3a2,∴c2﹣a2=3a2,即4a2=c2,∴,e.故答案为:2.17.【2017年新课标1理科15】已知双曲线C:1(a>0,b>0)的右顶点为A,以A为圆心,b 为半径作圆A,圆A与双曲线C的一条渐近线交于M、N两点.若∠MAN=60°,则C的离心率为.【解答】解:双曲线C:1(a>0,b>0)的右顶点为A(a,0),以A为圆心,b为半径做圆A,圆A与双曲线C的一条渐近线交于M、N两点.若∠MAN=60°,可得A到渐近线bx+ay=0的距离为:b cos30°,可得:,即,可得离心率为:e.故答案为:.18.【2015年新课标1理科14】一个圆经过椭圆1的三个顶点.且圆心在x轴的正半轴上.则该圆标准方程为.【解答】解:一个圆经过椭圆1的三个顶点.且圆心在x轴的正半轴上.可知椭圆的右顶点坐标(4,0),上下顶点坐标(0,±2),设圆的圆心(a,0),则,解得a,圆的半径为:,所求圆的方程为:(x)2+y2.故答案为:(x)2+y2.19.【2011年新课标1理科14】在平面直角坐标系xOy,椭圆C的中心为原点,焦点F1F2在x轴上,离心率为.过F1的直线交于A,B两点,且△ABF2的周长为16,那么C的方程为.【解答】解:根据题意,△ABF2的周长为16,即BF2+AF2+BF1+AF1=16;根据椭圆的性质,有4a=16,即a=4;椭圆的离心率为,即,则a c,将a c,代入可得,c=2,则b2=a2﹣c2=8;则椭圆的方程为1;故答案为:1.20.【2010年新课标1理科15】过点A(4,1)的圆C与直线x﹣y=1相切于点B(2,1),则圆C的方程为.【解答】解:设圆的方程为(x﹣a)2+(y﹣b)2=r2,则(4﹣a )2+(1﹣b )2=r 2,(2﹣a )2+(1﹣b )2=r 2,1,解得a =3,b =0,r,故所求圆的方程为(x ﹣3)2+y 2=2.故答案为:(x ﹣3)2+y 2=2.考题分析与复习建议本专题考查的知识点为:直线方程、圆的方程,直线与圆、圆与圆的位置关系,椭圆、双曲线、抛物线及其性质,直线与圆锥曲线,曲线与方程等.历年考题主要以选择填空题型出现,重点考查的知识点为:直线与圆、圆与圆的位置关系,椭圆、双曲线、抛物线及其性质,直线与圆锥曲线等,预测明年本考点题目会比较稳定,备考方向以知识点直线与圆、圆与圆的位置关系,椭圆、双曲线、抛物线及其性质,直线与圆锥曲线等为重点较佳. 最新高考模拟试题1.已知双曲线22221(0,0)x y a b a b-=>>的右焦点为F ,直线l 经过点F 且与双曲线的一条渐近线垂直,直线l 与双曲线的右支交于不同两点A ,B ,若3AF FB =u u u r u u u r,则该双曲线的离心率为( )A 5B 6C 23D 3【答案】A 【解析】由题意得直线l 的方程为bx y c a=+,不妨取1a =,则x by c =+,且221b c =-. 将x by c =+代入2221y x b-=,得()4234120b y b cy b -++=.设()11,A x y ,()22,B x y ,则312421b c y y b +=--,41241b y y b =-.由3AF FB u u u r u u u r =,得123y y =-,所以324422422131b c y b by b ⎧-=-⎪⎪-⎨⎪-=⎪-⎩,得22431b c b =-,解得214b =,所以2c ===2c e a ==,故选A 。
十年真题(2010-2019)高考数学(理)分类汇编专题01 集合(新课标Ⅰ卷)(解析版)
专题01集合历年考题细目表历年高考真题汇编1.【2019年新课标1理科01】已知集合M={|﹣4<<2},N={|2﹣﹣6<0},则M∩N=()A.{|﹣4<<3} B.{|﹣4<<﹣2} C.{|﹣2<<2} D.{|2<<3}【解答】解:∵M={|﹣4<<2},N={|2﹣﹣6<0}={|﹣2<<3},∴M∩N={|﹣2<<2}.故选:C.2.【2018年新课标1理科02】已知集合A={|2﹣﹣2>0},则∁R A=()A.{|﹣1<<2} B.{|﹣1≤≤2} C.{|<﹣1}∪{|>2} D.{|≤﹣1}∪{|≥2}【解答】解:集合A={|2﹣﹣2>0},可得A={|<﹣1或>2},则:∁R A={|﹣1≤≤2}.故选:B.3.【2017年新课标1理科01】已知集合A={|<1},B={|3<1},则()A.A∩B={|<0} B.A∪B=R C.A∪B={|>1} D.A∩B=∅【解答】解:∵集合A={|<1},B={|3<1}={|<0},∴A∩B={|<0},故A正确,D错误;A∪B={|<1},故B和C都错误.故选:A.4.【2016年新课标1理科01】设集合A={|2﹣4+3<0},B={|2﹣3>0},则A∩B=()A.(﹣3,)B.(﹣3,)C.(1,)D.(,3)【解答】解:∵集合A={|2﹣4+3<0}=(1,3),B={|2﹣3>0}=(,+∞),∴A∩B=(,3),故选:D.5.【2014年新课标1理科01】已知集合A={|2﹣2﹣3≥0},B={|﹣2≤<2},则A∩B=()A.[1,2)B.[﹣1,1] C.[﹣1,2)D.[﹣2,﹣1]【解答】解:由A中不等式变形得:(﹣3)(+1)≥0,解得:≥3或≤﹣1,即A=(﹣∞,﹣1]∪[3,+∞),∵B=[﹣2,2),∴A∩B=[﹣2,﹣1].故选:D.6.【2013年新课标1理科01】已知集合A={|2﹣2>0},B={|},则()A.A∩B=∅B.A∪B=R C.B⊆A D.A⊆B【解答】解:∵集合A={|2﹣2>0}={|>2或<0},∴A∩B={|2<或<0},A∪B=R,故选:B.7.【2012年新课标1理科01】已知集合A={1,2,3,4,5},B={(,y)|∈A,y∈A,﹣y∈A},则B中所含元素的个数为()A.3 B.6 C.8 D.10【解答】解:由题意,=5时,y=1,2,3,4,=4时,y=1,2,3,=3时,y=1,2,=2时,y=1综上知,B中的元素个数为10个故选:D.8.【2010年新课标1理科01】已知集合A={∈R|||≤2}},,则A∩B=()A.(0,2)B.[0,2] C.{0,2} D.{0,1,2}【解答】解:A={∈R|||≤2,}={∈R|﹣2≤≤2},故A∩B={0,1,2}.应选D.考题分析与复习建议本专题考查的知识点为:集合关系及其运算,历年考题主要以选择填空题型出现,重点考查的知识点为:交并补运算,预测明年本考点题目会比较稳定,备考方向以知识点交并补运算为重点较佳.最新高考模拟试题1.若集合{}5|2A x x =-<<,{}|||3B x x =<,则A B =I ( ) A .{}|32x x -<< B .{}|52x x -<< C .{}|33x x -<< D .{}|53x x -<<【答案】A 【解析】解:{}{}333||B x x x x =<=-<<, 则{}|32A B x x ⋂=-<<, 故选:A .2.已知集合2{|560}A x x x =-+≤,{|15}B x Z x =∈<<,则A B =I ( ) A .[2,3] B .(1,5)C .{}2,3D .{2,3,4}【答案】C 【解析】2560(2)(3)023x x x x x -+≤⇒--≤⇒≤≤Q ,{}23A x x ∴=≤≤, 又{}{|15}2,3,4B x Z x =∈<<=,所以{}2,3A B ⋂=,故本题选C.3.已知集合{3,2,1,0,1,2,3}A =---,{}2|450B x x x =∈--≤R ,则A B =I ( ) A .{3,2,1,0}--- B .{}1,0,1,2,3- C .{}3,2-- D .{}3,2,1,0,1,2,3---【答案】B 【解析】因为{}2|450B x x x =∈--≤R {|15}x x =-≤≤,{3,2,1,0,1,2,3}A =---∴{}1,0,1,2,3A B ⋂=-. 故选B .4.已知全集U =R ,集合{}|24,{|(1)(3)0}xA xB x x x =>=--<,则()U A B =I ð( )A .(1,2)B .(]1,2 C .(1,3) D .(,2]-∞【答案】B 【解析】由24x >可得2x >, (1)(3)0x x --<可得13x <<,所以集合(2,),(1,3)A B =+∞=,(,2]U A =-∞ð,所以()U A B =I ð(]1,2,故选B. 5.已知集合{}(,)|1,A x y y x x R ==+∈,集合{}2(,)|,B x y y x x R ==∈,则集合A B ⋂的子集个数为( ) A .1 B .2 C .3 D .4【答案】D 【解析】由题意得,直线1y x =+与抛物线2y x =有2个交点,故A B ⋂的子集有4个. 6.已知集合{}2log (1)2M x x =+<,{1,0,1,2,3}N =-,则()R M N ⋂ð=( ) A .{-1,0,1,2,3} B .{-1,0,1,2} C .{-1,0,1} D .{-1,3}【答案】D 【解析】由题意,集合{}2log (1)2{|13}M x x x x =+<=-<<,则{|1R M x x =≤-ð或3}x ≥ 又由{1,0,1,2,3}N =-,所以(){1,3}R M N ⋂=-ð,故选D.7.已知集合{}lg(1)A x y x ==-,{}1,0,1,2,3B =-,则()R A B I ð=( ) A .{}1,0- B .{}1,0,1-C .{}1,2,3D .{}2,3【答案】B 【解析】因为{}{}lg(1)1A x y x x x ==-=>,所以{}1R C A x x =≤, 又{}1,0,1,2,3B =-,所以{}()1,0,1R C A B =-I . 故选B8.已知R 是实数集,集合{}1,0,1A =-,{}210B x x =-≥,则()A B =R I ð( )A .{}1,0-B .{}1C .1,12⎡⎤⎢⎥⎣⎦D .1,2⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭【答案】A 【解析】1|2B x x 禳镲=?睚镲铪Q1|2R C B x x 禳镲\=<睚镲铪即(){1,0}R A C B ?-故选A 。
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(2010-2019)十年高考数学真题分类汇编:
空间向量
(含解析)
1.(2014·全国2·理T11)直三棱柱ABC-A 1B 1C 1中,∠BCA=90°,M ,N 分别是A 1B 1,A 1C 1的中点,
BC=CA=CC 1,则BM 与AN 所成角的余弦值为( ) A.1
10
B.25
C.√3010
D.√2
2
【答案】C
【解析】如图,以点C 1为坐标原点,C 1B 1,C 1A 1,C 1C 所在的直线分别为x 轴,y 轴,z 轴,建立空间直角坐标系,
不妨设BC=CA=CC 1=1,可知点
A (0,1,1),N (0,12,0),
B (1,0,1),M (12,1
2,0). ∴AN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,-1
2,-1),BM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(-1
2,1
2,-1).
∴cos <AN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ,BM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ >=AN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ·BM
⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |AN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ||BM
⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |=√30
10
. 根据AN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 与BM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 的夹角及AN 与BM 所成角的关系可知,BM 与AN 所成角的余弦值为√3010.
2.(2013·北京·文T8)如图,在正方体ABCD-A 1B 1C 1D 1中,P 为对角线BD 1的三等分点,P 到各顶点的距离的不同取值有( ) A.3个
B.4个
C.5个
D.6个
【答案】B
【解析】设正方体的棱长为a.建立空间直角坐标系,如图所示.
则D (0,0,0),D 1(0,0,a ),C 1(0,a ,a ),C (0,a ,0),B (a ,a ,0),B 1(a ,a ,a ),A (a ,0,0),
A 1(a ,0,a ),P (23a ,23a ,1
3a), 则|PB
⃗⃗⃗⃗⃗ |=√19a 2+19a 2+19a 2=√33a , |PD
⃗⃗⃗⃗⃗ |=√4
9a 2+4
9a 2+1
9
a 2=a , |PD 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |=√49a 2+49a 2+4
9a 2=
2√3
3a , |PC 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |=|PA 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |=√4
9a 2+1
9a 2+4
9a 2=a ,
|PC
⃗⃗⃗⃗⃗ |=|PA ⃗⃗⃗⃗⃗ |=√49a 2+19a 2+1
9
a 2=√6
3
a , |PB 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |=√19a 2+19a 2+4
9a 2=
√6
3
a , 3.(2012·陕西·理T5)如图,在空间直角坐标系中有直三棱柱ABC -A 1B 1C 1,CA=CC 1=2CB ,则直线BC 1与直线AB 1夹角的余弦值为( ) A.√5
5
B.√5
3
C.
2√5
5
D.3
5
【答案】A
【解析】不妨设CB=1,则CA=CC 1=2.由题图知,A 点的坐标为(2,0,0),B 点的坐标为(0,0,1),B 1点的坐标为(0,2,1),C 1点的坐标为(0,2,0). 所以BC 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,2,-1),AB 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(-2,2,1).
所以cos <BC 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ,AB 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ >=3√
5=√55
.
4.(2010·大纲全国·文T6)直三棱柱ABC-A 1B 1C 1中,若∠BAC=90°,AB=AC=AA 1,则异面直线BA 1与AC 1所成的角等于( ) A.30° B.45° C.60° D.90° 【答案】C
【解析】不妨设AB=AC=AA 1=1,建立空间直角坐标系如图所示,
则B(0,-1,0),A 1(0,0,1),A(0,0,0),C 1(-1,0,1), ∴BA 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,1,1),AC 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(-1,0,1). ∴cos <BA 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ,AC 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ >=
BA 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ·AC 1
⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |BA 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ||AA 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |
=
√2×√
2
=1
2.
∴<BA 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ,AC 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ >=60°.
∴异面直线BA 1与AC 1所成的角为60°.
5.(2019·天津·理T17)如图,AE ⊥平面ABCD ,CF ∥AE ,AD ∥BC ,AD ⊥AB ,AB=AD=1,AE=BC=2. (1)求证:BF ∥平面ADE;
(2)求直线CE 与平面BDE 所成角的正弦值; (3)若二面角E-BD-F 的余弦值为1
3,求线段CF 的长.
【解析】(1)证明依题意,可以建立以A 为原点,分别以AB ⃗⃗⃗⃗⃗ ,AD ⃗⃗⃗⃗⃗ ,AE ⃗⃗⃗⃗⃗ 的方向为x 轴,y 轴,z 轴正方向的空间直角坐标系(如图),可得A(0,0,0),B(1,0,0),C(1,2,0),D(0,1,0),E(0,0,2).设CF=h(h>0),则F(1,2,h).
依题意,AB ⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,0,0)是平面ADE 的法向量,
又BF ⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,2,h ),可得BF ⃗⃗⃗⃗⃗ ·AB ⃗⃗⃗⃗⃗ =0,又因为直线BF ⊄平面ADE ,所以BF ∥平面ADE. (2)解依题意,BD ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(-1,1,0),BE ⃗⃗⃗⃗⃗ =(-1,0,2),CE ⃗⃗⃗⃗⃗ =(-1,-2,2). 设n =(x ,y ,z )为平面BDE 的法向量,
则{n ·BD ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =0,n ·BE ⃗⃗⃗⃗⃗ =0,即{-x +y =0,-x +2z =0,不妨令z=1,
可得n =(2,2,1).
因此有cos <CE ⃗⃗⃗⃗⃗ ,n >=CE ⃗⃗⃗⃗⃗
·n |CE
⃗⃗⃗⃗⃗ ||n |=-49. 所以,直线CE 与平面BDE 所成角的正弦值为4
9. (3)解设m =(x ,y ,z )为平面BDF 的法向量, 则{m ·BD ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =0,m ·BF ⃗⃗⃗⃗⃗ =0,即{-x +y =0,
2y +ℎz =0,
不妨令y=1,可得m =1,1,-2
ℎ. 由题意,有|cos <m ,n >|=|m ·n |
|m ||n |=|4-2ℎ
|3√2+ℎ
2
=1
3,
解得h=8
7,经检验,符合题意. 所以,线段CF 的长为8
7.
6.(2019·浙江·T 19)如图,已知三棱柱ABC-A 1B 1C 1,平面A 1ACC 1⊥平面ABC ,∠ABC=90°,∠
BAC=30°,A 1A=A 1C=AC ,E ,F 分别是AC ,A 1B 1的中点. (1)证明:EF ⊥BC ;
(2)求直线EF 与平面A 1BC 所成角的余弦值.
【解析】方法一:
(1)连接A 1E ,因为A 1A=A 1C ,E 是AC 的中点, 所以A 1E ⊥AC.。