内容正文:
∵E 为AB 的中点,F 为PC 的中点,
∴E(a,0,0),F(a,b,c),
∵EF→=(0,b,c),AP→=(0,0,2c),AD→=(0,2b,0),
∴EF→=12AP
→+12AD
→,∴EF→,AP→,AD→共面.
(2)∵CD→=(-2a,0,0),EF→=(0,b,c),
∴CD→EF→=(-2a,0,0)(0,b,c)=0.
∴CD→⊥EF→,∴CD⊥EF.
18.解:(1)由题意可知C(0,0,0),A1(1,0,2),B1(0,1,2)
故CA1
→=(1,0,2),CB1
→=(0,1,2)
设v=(x0,y0,z0)为平面A1B1C的法向量,
则vCA1
→=x0+2z0=0,vCB1
→=y0+2z0=0,
即
x0=-2z0
y0=-2z0{ ,令z0=1,则v=(-2,-2,1).
(2)设直线AC与平面A1B1C夹角为θ,而CA
→=(1,0,0),
所以直线AC与平面A1B1C夹角为θ,其正弦值
sinθ=|CA
→v|
|CA→||v|
=|
(1,0,0)(-2,-2,1)|
1× 22+22+12
=23
即直线AC与平面A1B1C间的正弦值为
2
3.
19.解:(1)由题意(AB
→AD
→)AP
→
=2×2×1+4×2×4
+(-1)×(-1)×0-2×0×2-4×(-1)×1-(-1)
×2×4=48.
AP
→AB
→
=-1×2+2×(-1)+1×4=0,AP
→AD
→
=-1×4+2×2+1×0=0,
∴AP
→
⊥AB
→,AP
→
⊥AD
→,即AP⊥AB,AP⊥AD.AB,
AD 是平面ABCD 内两相交直线,
∴AP⊥平面ABCD.
(2)由题意 AB
→ 2
=21,AD
→ 2
=20,AB
→AD
→
=2×
4+(-1)×2+4×0=6,
SABCD=|AB||AD|sin∠BAD
= AB
→ 2
AD
→ 2
-(AB
→AD
→)2= 21×20-62=
8 6,AP
→
= 6,∴VP-ABCD=
1
3SABCD|PA|=
1
3
×8 6× 6=16.
∴ (AB
→AD
→)AP
→
=3VP-ABCD,
猜想:(AB
→AD
→)AP
→
的绝对值表示以AB,AD,
AP 为邻边的平行六面体的体积.
第三章 空间向量与立体几何(B卷)
选择题答案速查
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
答案 A B B D D D D D BD ABCABC
1.A [AB
→
+BC
→
+CC1
→
-D1C1
→
=AC
→
+CC1
→
+C1D1
→
=
AC1
→
+C1D1
→
=AD1
→
.]
2.B [在四面体ABCD 中,点F
在AD 上,且 AF=2FD,E 为
BC 中点,
所以EF→ =EB→ +BA→ +AF→ =
1
2 AB
→-AC→( )-AB→+23AD
→=
-12AC
→-12AB
→+23AD
→,
即EF→=-12AC
→-12AB
→+23AD
→.]
3.B [建立如图所示的直角坐
标系,则A1(1,0,0),
C1(0,1,0),D(0,0,1),
A(1,0,1),所以DA1
→=(1,0,
-1),DC1
→=(0,1,-1),
AD→=(-1,0,0),
设平面 A1C1D 的 一 个 法 向 量 m = (x,y,1),
则
m⊥DA1
→
m⊥DC1
→{ ,
即
mDA1
→=x-1=0
mDC1
→=y-1=0{ ,解得
x=1
y=1{ ,故m=(1,1,1),
显然平面AB1C∥平面A1C1D,所以平面AB1C 与平
面A1C1D 之间的距离d=
|AD→m|
|m| =
1
3
= 33.
]
4.D [设OM→=λOC→,即OM→=λOC→=(λ,λ,2λ),
故 M(λ,λ,2λ),
MA→MB→=(OA→-OM→)(OB→-OM→)=(1-λ,2-λ,
3-2λ)(2-λ,1-λ,2-2λ)=6λ2-16λ+10=
6λ-43( )
2
-23
,当λ=43
时,向量数量积有最小值,
此时 M 43
,4
3
,8
3( ).]
5.D [以D 点为坐标原点,以DA、DC、DD1 所在的直线
为x轴、y轴、z轴,建立空间直角坐标系则A(2,0,0),
B(2,2,0),C(0,2,0),C1(0,2,1)
∴BC1
→=(-2,0,1),AC→=(-2,2,0),且AC→为平面
BB1D1D 的一个法向量.
∴cos‹BC1
→,AC→›= 4
5 8
= 105 .
∴BC1 与平面BB1D1D 所成角的正弦值为
10
5 .
]
041
数学(BS)选择性必修第一册
6.D [以D 为原点,DA 为x 轴,DC 为y 轴,DD1 为z
轴,建立空间直角坐标系,
则 M(2,λ,2),D1(0,0,2),E(2,0,1),F(2,2,1),
ED1
→=(-2,0,1),EF→=(0,2,0),
EM→=(0,λ,1),
设平面 D1EF 的 法 向 量n=(x,
y,z),则
nED1
→=-2x+z=0,
nEF→=2y=0,{
取x=1,得n=(1,0,2),
∴点 M 到平面D1EF 的距离为:d=
|EM→n|
|n| =
2
5
=
2 5
5
,N 为EM 中点,所以 N 到该面的距离 为 55
,
选 D.]
7.D [如图所示,以点D 为坐
标原点,DA、DC、DD1 所在
直线分别为x、y、z轴建立
空间直角坐标系D-xyz,
则点B1(2,2,2)、D1(0,0,
2)、E(1,2,0),设点P(x,
y,0)(0≤x≤2,0≤y≤2),
D1E
→=(1,2,-2),B1P
→=
(x-2,y-2,-2),
∵D1E⊥B1P,∴B1P
→D1E
→=x-2+2(y-2)+4=
x+2y-2=0,得x=2-2y,
由
0≤x≤2
0≤y≤2{ ,得
0≤2-2y≤2
0≤y≤2{ ,得0≤y≤1,
∴|B1P
→|= (x-2)2+(y-2)2+4
= 5y2-4y+8,
∵0≤y≤1,当y=1时,|B1P
→|取得最大值3.]
8.D [如图,在平面ABFE 中,过F 作FG∥AE 交AB
于G,连接CG,则∠CFG 或其补角为异面直线AE 与
CF 所成的角.设EF=1,则AB=3,AD=2.因为EF
∥AB,AE∥FG,所以四边形 AEFG 为平行四边形,
所以FG=AE=AD=2,AG=1,BG=2,又AB⊥BC,
所以GC= BG2+BC2=2 2,又CF=BC=2,所以
CG2=GF2+CF2,所以∠CFG=π2.
9.BD [根据空间向量数量积的定义及性质,可知ab
和ca是实数,而c与b不共线,故(ab)c与(ca)
b一定不相等,故 A错误;
因为[(ba)c-(ca)b]c=(ba)c2-(ca)(b
c),所以当a⊥b,且a⊥c或b⊥c时,[(ba)c-(c
a)b]c=0,即(ba)c-(ca)b与c垂直,故C错
误;由向量两两不共线,可得 B正确;由运算律可得 D
正确.]
10.ABC [对于 A,∵AD→=13AC
→+23AB
→,3AD→=AC→
+2AB→,∴2BD→=DC→,∴3BD→=BD→+DC→,即3BD→
=BC→,故 A正确;对于 B,若Q 为△ABC 的重心,则
QA→+QB→+QC→=0,∴3PQ→+QA→+QB→+QC→=3PQ→,
∴3PQ→=PA→+PB→+PC→,即PQ→=13PA
→+13PB
→+
1
3PC
→,故B正确;对于C,若PA→BC→=0,PC→AB→=0,
则PA→BC→=PC→AB→,∴PA→BC→+PC→AB→=0,
∴PA→BC→+PC→(AC→+CB→)=0
∴(PA→-PC→)BC→+PC→AC→=0,
∴CA→BC→+PC→AC→=0
∴AC→CB→+PC→AC→=0,∴AC→(CB→+PC→)=0,
∴AC→PB→=0故C正确;
对于 D,∵MN→=PN→-PM→=12
(PB→+PC→)-12PA
→
=12
(PB→+PC→-PA→).
∴|MN→|=12|PA
→-PB→-PC→|,
∵|PA→-PB→-PC→|=
PA→
2
+PB→
2
+PC→
2
-2PA→PB→-2PA→PC→+2PB→PC→ =
22+22+22-2×2×2×12-2×2×2×
1
2+2×2×2×
1
2
= 22+22+22-2×2×2×12-2×2×2×
1
2+2×2×2×
1
2
=22,∴|MN→|=2,故 D错误.]
11.ABC [对于 A,因为在正方体ABCD-A1B1C1D1
中,B1C⊥BC1,B1C⊥C1D1,
又BC1∩C1D1=C1,BC1,C1D1⊂平面ABC1D1,
所以B1C⊥平面ABC1D1,
而C1P⊂平面ABC1D1,所以B1C⊥C1P,
故这两个异面直线所成的角为定值90°,所以 A 正
确;对于B,因为平面BPC1 与平面ABC1D1 是同一
平面,DC∥AB,AB⊂ 平 面 ABC1D1,CD⊄ 平 面
ABC1D1,故CD∥平面ABC1D1,即CD∥平面BPC1,
故B正确;
对于C,三棱锥DGBPC1 的体积等于三棱锥PGDBC1
的体积,而平面DBC1 为固定平面,且∠DBC1 大小
一定,又因为P∈AD1,因为AD1∥BC1,AD1⊄平面
BDC1,BC1⊂平面BDC1,所以AD1∥平面DBC1,所
以点A 到平面DBC1 的距离即为点P 到该平面的距
离,为定值,所以三棱锥DGBPC1 的体积为定值,故C
正确;
对于 D,由线面夹角的定义,令BC1 与B1C 的交点
为O,所以B1C⊥平面ABC1D1,
141
参考答案
可得∠CPO 即为直线CP 与平面ABC1D1 所成的
角,当P 移动时这个角是变化的,故 D错误.]
12.解析:令B1C1 中点为G,以E 为
原点,EA,EC,EG 为x,y,z 轴
建立空间直角坐标系,如图.
E(0,0,0),F(32
,1
2
,2),
B(0,-1,0),D(0,t,2)(-1≤t≤1)
EF→=(32
,1
2
,2),BD→=(0,t+1,2),
cosθ= EF
→BD→
|EF→||BD→|
=
(t+1)
2 +4
5 (t+1)2+4
= 104
解得t=1,所以BD=2 2.
答案:2 2
13.解析:取BC 的中点O,连接AO,
DO,建立如图所示的空间直角坐
标系.
设BC=1,则A 0,0,32
æ
è
ç
ö
ø
÷,
B 0,-12
,0( ),D 32,0,0
æ
è
ç
ö
ø
÷.
所 以 OA→ = 0,0,32
æ
è
ç
ö
ø
÷,BA→ =
0,12
,3
2
æ
è
ç
ö
ø
÷,BD→= 3
2
,1
2
,0
æ
è
ç
ö
ø
÷
则OA→= 0,0,32
æ
è
ç
ö
ø
÷为平面BCD 的一个法向量.
设平面ABD 的法向量为n=(x,y,z),
则
nBA→=0
nBD→=0{ ,所以
1
2y+
3
2z=0
3
2x+
1
2y=0
ì
î
í
ï
ï
ïï
,
取x=1,则n=(1,- 3,1),
所以cos‹n,OA→›= nOA
→
|n||OA→|
=
3
2
5× 34
= 55.
即平面ABD 与平面BDC 夹角的余弦值为 55.
答案:5
5
14.解析:平面α的方程为x+2y-2z+1=0,可得平面α
的法向量为n=(1,2,-2),平面x-y+3=0的法向
量为m1=(1,-1,0),x-2z-1=0的法向量为m2
=(1,0,-2),
设直 线 l 的 方 向 向 量 为 m = (x,y,z),则
mm1=0,
mm2=0,{ 即
x-y=0,
x-2z=0,{
令z=1则取m=(2,2,1),
设直线l与平面α所成角θ,0°≤θ≤90°,
则sinθ=|cos‹m,n›|= 4
9× 9
=49
,cosθ= 659 .
答案:(2,2,1) 659
15.解:(1)设 AC∩BD=O,以
O 为原点,OB 所在直线为x
轴,OC 所在直线为y 轴,过
O 且与平面ABCD 垂直 的
直线为z 轴,建立空间直角
坐标系,如图所示.
易知z轴在平面BDEF 内,
且BF∥DE∥z轴,则C(0,
3,0)、D(-1,0,0)、E(-1,
0,2)、M(1,0,1),∴DE→=(0,0,2),DC→=(1,3,0),
DM→=(2,0,1),
设平面DEC的一个法向量n=(x,y,z),
则
nDE→=2z=0
nDC→=x+3y=0{ ,取x=3,得n=(3,-1,0)
∴M 到 平 面DEC 的 距 离h=|DM
→n|
|n| =
2 3
3+1
= 3,
又S△DEC=
1
2×DE×DC=
1
2×2×2=2
,
因此,三棱锥 MGCDE 的体积VM-CDE=
1
3×S△DEC
×h=13×2× 3=
2 3
3
;
(2)证明:由(1)易知A(0,- 3,0),
则AC→=(0,2 3,0),AE→=(-1,3,2),
∵AC→DM→=0×2+2 3×0+0×1=0,AE→DM→=
-1×2+ 3×0+2×1=0
∴DM⊥AC,DM⊥AE,∵AC∩AE=A,
∴DM⊥平面ACE.
16.解:作AP⊥CD 于点P,如图,
分别以AB,AP,AO 所在直线
为x,y,z轴建立坐标系
A(0,0,0),B(1,0,0),P(0,
2
2
,0),D(- 22
,2
2
,0),O(0,
0,2),M(0,0,1),N(1- 24
,
2
4
,0),
(1)证明:MN→=(1- 24
,2
4
,-1),OP→=(0,22
,-2),
OD→=(- 22
,2
2
,-2)
241
数学(BS)选择性必修第一册
设平面OCD 的法向量为n=(x,y,z),
则
nOP→=0,
nOD→=0,{ 即
2
2y-2z=0
- 22x+
2
2y-2z=0
ì
î
í
ï
ï
ï
ï
,
取z=2,解得n=(0,4,2)
∵MN→n=(1- 24
,2
4
,-1)(0,4,2)=0,又MN
⊄平面OCD,∴MN∥平面OCD
(2)设 AB 与 MD 所成的角为θ,∵AB→=(1,0,0),
MD→=(- 22
,2
2
,-1),
∴cosθ= |AB
→MD→|
|AB→||MD→|
=12
,∴θ=π3
,
∴AB 与MD 所成角的大小为π3.
(3)设点B 到平面OCD 的距离为d,则d为OB→在向
量n=(0,4,2)上的投影的绝对值,
由OB→=(1,0,-2),得d=|OB
→n|
|n| =
2
3.
所以点B 到平面OCD 的距离为23.
17.解:(1)证 明:BB1⊥ 平 面
ABCD,AC⊂平面ABCD,
∴AC⊥BB1.
又∵AC⊥BD,且BB1∩BD
=B,BD,BB1⊂平面BB1D,
∴AC⊥平面BB1D.
又∵AC⊂平面ACD1,
∴平面ACD1⊥平面BB1D.
(2)易知AB、AD、AA1 两两垂直,
以A 为坐标原点,AB、AD、AA1 所在直线分别为
x轴、y轴、z轴.建立如图的空间直角坐标系,
设AB=t,则相关各点的坐标为A(0,0,0),B(t,0,
0),B1(t,0,4),C(t,1,0),C1(t,1,4),D(0,4,0),
D1(0,4,4).
从而AC→=(t,1,0),BD→=(-t,4,0).
∵AC⊥BD,∴AC→BD→=-t2+4+0=0,解之得
t=2或t=-2(舍去).
AD1
→=(0,4,4),AC→=(2,1,0)
设n1=(x,y,z)是平面ACD1 的一个法向量,
则
n1AC
→=0
n1AD1
→=0{ ,即
2x+y=0
4y+4z=0{ ,令x=1,则n1=
(1,-2,2).
同理可求面ACB1 的法向量为n2=(-2,4,1).
∴cosθ= n1
n2
|n1||n2|
=
-2-8+2
3 21
=8 2163 .
又∵二面角B1GACGD1 是锐二面角,
∴二面角B1GACGD1 的余弦值为
8 21
63 .
18.解:(1)证明:连接B1A,由已知得,B1C1∥BC∥AD,
且B1C1=AM=
1
2BC
所以四边形AB1C1M 是平行四边形,即C1M∥B1A,
又C1M⊄平面AA1B1B,B1A⊂平面AA1B1B,
所以C1M∥平面AA1B1B
(2)取BC 中点Q,连接 AQ 因为ABCD 是菱形,且
∠ABC=60°,所以△ABC是正三角形,
所以AQ⊥BC即AQ⊥AD,
由于ABC是正三角形
所以,分别以AQ,AD,AA1 为x 轴,y轴,z轴,建立
空间直角坐标系,如图
A(0,0,0),A1(0,0,1),D1(0,1,1),Q(3,0,0)
假设点E存在,设点E的坐标为(3,λ,0),-1≤λ≤1,
AE→=(3,λ,0),AD1
→=(0,1,1)
设平面AD1E 的法向量n=(x,y,z)
则
nAE→=0
nAD1
→=0{ ,即
3x+λy=0
y+z=0{ ,可取n=(λ,-3,3)
平面ADD1 的法向量为AQ
→=(3,0,0)
所以,|cos‹AQ→,n›|= 3|λ|
3 λ2+6
=13
,解得:λ=± 32
又由于二面角EGAD1GD 大小为锐角,由图可知,点
E 在线段QC 上,
所以λ= 32
,即CE=1- 32
19.解:(1)集合 M={(x,y,z)|z=0}表示xOy 平面上
所有的点,P={(x,y,z)||x|≤1,|y|≤1,|z|≤1}
表示(±1,±1,±1)这八个顶点形成的正方体内所
有的点,而P∩M 可以看成正方体在xOy 平面上的
截面内所有的点.可知它是边长为2的正方形,因此
S1=4.对于Q={(x,y,z)||x|+|y|+|z|≤2},当
x,y,z>0时,x+y+z=2表示经过(2,0,0),(0,2,
0),(0,0,2)的平面在第一象限的部分.
由对称性可知Q 表示(±2,0,0),(0,±2,0),(0,0,
±2),这六个顶点形成的正八面体内所有的点.
而Q∩M 可以看成正八面体在xOy 平面上的截面内
所有的点.它是边长为2 2的正方形,因此S2=8.
(2)记集合Q,P∩Q 中所有点构成的几何体的体积
分别为V1,V2;对于集合Q 的子集Q′={(x,y,z)|x
+y+z≤2,x≥0,y≥0,z≥0};即为三个坐标平面与
x+y+z=2围成的四面体.
341
参考答案
四面体四个顶点分别为(0,0,0),(2,0,0),(0,2,0),
(0,0,2),此 四 面 体 的 体 积 为 VQ′ =
1
3 ×2×
1
2×2×2( )=
4
3
,
由对称性知,V1=8VQ′=
32
3
对于P 的子集P′构成的几何体为棱长为1的正方
体,即P′={(x,y,z)|0≤x≤1,0≤y≤1,0≤z≤1},
Q′={(x,y,z)|x+y+z≤2,x≥0,y≥0,z≥0},
显然P′∩Q′为两个几何体公共部分,
记Q1(1,1,0),Q2(1,0,1),Q3(0,1,1),Q4(1,1,1).
容易验证Q1,Q2,Q3 在平面x+y+z=2上,同时也
在P′的底面上.
则P′∩Q′为截去三棱锥Q4GQ1Q2Q3 所剩下的部分.
P′的体积VP′=1×1×1=1,三棱锥Q4GQ1Q2Q3 的
体积为VQ4GQ1Q2Q3=
1
3×1×
1
2×
(1×1)=16.
故P′∩Q′的体积VP′∩Q′=VP′-VQ4GQ1Q2Q3=1-
1
6
=56.
当由对称性知,V2=8VP′∩Q′=
20
3.
期中模拟测试卷(A卷)
选择题答案速查
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
答案 A C A D D D B D BD ACD BC
1.A [因为直线x-3y+a=0的倾斜角为θ,θ∈[0,π).
直线化为y= 33x+
3
3a
,则斜率k=tanθ= 33
,
∴θ=30°.]
2.C [ab=(-2,-3,1)(2,0,4)=-4+4=0,所
以a⊥b,a=(-2,-3,1),c=(-4,-6,2),c=2a,所
以a∥c,bc=(2,0,4)(-4,-6,2)=-8+8=0,
所以b⊥c.]
3.A [设双曲线的右顶点(a,0),双曲线的渐近线y=
b
ax
,即bx-ay=0,依题意得|ba-0|
b2+a2
=a2
,即3b2=
a2,所 以 离 心 率e= ca =
c2
a2
= a
2+b2
a2
= 4b
2
3b2
=2 33 .
]
4.D [因为直线l与直线x+2y-3=0垂直,所以
tanθ -12( )=-1,tanθ=2.
又θ为直线倾斜角,解得sinθ=2 55 .
]
5.D [∵点E 是A′C′的中点,点F 是AE 的三等分点,
且AF=12EF
,∴AF→=13AE
→=13
(AA′→+A′E→)=
1
3 AA′
→+12A′C′
→( )=13AA′
→+16A′C′
→
= 13AA′
→ + 16
(A′B′→ +A′D′→)= 13AA′
→ + 16AB
→
+16AD
→.]
6.D [如图,由双曲线第一定义
得|PF1|-|PF2|=2a①,
又由三角形三边关系可得|PA|
+|PF2|≥|AF2|②(当点P 为
与AF2 与双曲线的交点时取到
等号),①+②得:|PF1|+|PA|≥2a+|AF2|,故
|PF1|+|PA|)min=2a+|AF2|
由双曲线为等轴双曲线,且焦距为8可得c=4,a2=b2
=8,则a=2 2,F2(4,0),|AF2|= 22+(2 3)2=4
则(|PF1|+|PA|)min=2a+|AF2|=4 2+4.]
7.B [化简圆 M:x2+(y-a)2=a2⇒M(0,a),r1=a⇒
M 到直线x+y=0的距离d=a
2
⇒
a
2
æ
è
ç
ö
ø
÷
2
+2=a2⇒
a=2⇒M(0,2),r1=2,
又N(1,1),r2=1⇒|MN|= 2⇒|r1-r2|<|MN|<
|r1+r2|⇒两圆相交.]
8.D [连结AF1,则AF1⊥AF2,
并且∠AF2F1=30°,
∴|AF1|=c,|AF2|= 3c,
∵|AF2|-|AF1|=2a,即(3
-1)c=2a,
∴ca =
2
3-1
= 3+1.]
9.BD [取 BD 的 中 点O,连 接
AO,CO,则AO⊥BD,∵正方形
ABCD 沿对角线BD 折成直二
面角,故平面ABD⊥BCD平面,
而平 面 ABD ∩ 平 面 BCD =
BD,AO⊂平面ABD,故AO⊥
平面BCD.∴以O 为原点,OC
所在直线为x 轴,OD 所在直线为y 轴,OA 所在直线
为z轴,建立如图所示的空间直角坐标系,
设OC=1,则A(0,0,1),B(0,-1,0),C(1,0,0),D(0,1,0),
∴BA→=(0,1,1),AD→=(0,1,-1),BC→=(1,1,0),
AC→=(1,0,-1),BD→=(0,2,0).∵cos‹AD→,BC→›=
AD→BC→
|AD→||BD→|
= 1
2× 2
=12
,因为‹AD→,BC→›∈[0,π],
故‹AD→,BC→›=π3
,∴异面直线AD 与BC 所成的角为
60°,故A错误;∵AC→BD→=0,∴AC⊥BD,故B正确;设
平 面 ACD 的 法 向 量 为 t = (x,y,z),则
tAC→=x-z=0,
tAD→=y-z=0,{ 取z=1,得x=1,y=1,∴t=(1,1,1),
设BC与面ACD所成角为θ,则sinθ=|cos‹BC→,t›|=
|BC→t|
|BC→||t|
= 2
2× 3
= 63
,故 C错误;易知平面BCD
的一个法向量为n=(0,0,1),设平面ABC 的法向量
为m=(x′,y′,z′),则
mBA→=y′+z′=0,
mBC→=x′+y′=0,{ 取x′=1
得y′=-1,z′=1∴m=(1,-1,1),设两个平面的夹
441
数学(BS)选择性必修第一册
请
在
各
题
目
的
答
题
区
域
内
作
答
,
超
出
边
框
的
答
案
无
效
第三章 空间向量与立体几何B卷
数学答题卡
选择题(1-8小题,每小题5分,9-11小题,每小题6分,共58分)
1 A B C D 4 A B C D 7 A B C D 10 A B C D
2 A B C D 5 A B C D 8 A B C D 11 A B C D
3 A B C D 6 A B C D 9 A B C D
非选择题 (需用0.5毫米黑色签字笔书写)
填空题(每小题5分,共15分)
12. 13.
14.
解答题(共77分)
15.(13分)
请在各题目的答题区域内作答,超出边框的答案无效
卷 章三第 )页4共( 页1第 卡题答学数
请在各题目的答题区域内作答,超出边框的答案无效
16.(15分)
17.(15分)
请在各题目的答题区域内作答,超出边框的答案无效
请
在
各
题
目
的
答
题
区
域
内
作
答
,
超
出
边
框
的
答
案
无
效
卷 章三第 )页4共( 页2第 卡题答学数
考生
必填
姓名 座号
考生务必将姓名、座号用0.5毫米黑色签字笔认真填写在书写框内,座
号的每个书写框只能填写一个阿拉伯数字.填写样例:若座号02,则填
写为02
请在各题目的答题区域内作答,超出边框的答案无效
请
在
各
题
目
的
答
题
区
域
内
作
答
,
超
出
边
框
的
答
案
无
效
18.(17分)
请在各题目的答题区域内作答,超出边框的答案无效
卷 章三第 )页4共( 页3第 卡题答学数
请在各题目的答题区域内作答,超出边框的答案无效
19.(17分)
请在各题目的答题区域内作答,超出边框的答案无效
请
在
各
题
目
的
答
题
区
域
内
作
答
,
超
出
边
框
的
答
案
无
效
卷 章三第 )页4共( 页4第 卡题答学数
第三章 空间向量与立体几何
B卷﹒素养提升卷
一、选择题:本题共8小题,每小题5分,共
40分.在每小题给出的四个选项中,只有一
项是符合题目要求的.
1.在长方体ABCDGA1B1C1D1 中,AB
→
+BC
→
+CC1
→
-D1C1
→
等于 ( )
A.AD1
→
B.AC1
→
C.AD
→
D.AB
→
2.在四面体 ABCD 中,点F 在AD 上,且
AF=2FD,E 为BC 中点,则EF
→
等于
( )
A.EF
→
=AC
→
+12AB
→
-23AD
→
B.EF
→
=-12AC
→
-12AB
→
+23AD
→
C.EF
→
=12AC
→
-12AB
→
+23AD
→
D.EF
→
=-12AC
→
+12AB
→
-23AD
→
3.在棱长为1的正方体ABCDGA1B1C1D1 中,
则平面AB1C与平面A1C1D之间的距离为
( )
A.36 B.
3
3 C.
2 3
3 D.
3
2
4.已知OA
→
=(1,2,3),OB
→
=(2,1,2),OC
→
=
(1,1,2),点M 在直线OC上运动.当MA
→
MB
→
取最小值时,点M 的坐标为 ( )
A.(2,2,4) B.(23
,2
3
,4
3
)
C.(53
,5
3
,10
3
) D.(43
,4
3
,8
3
)
5.如图,在长方体ABG
CDGA1B1C1D1 中,
AB=BC=2,AA1=
1,则 BC1 与 平 面
BB1D1D 所 成 角 的
正弦值为 ( )
A.63 B.
2 6
5 C.
15
5 D.
10
5
6.在棱长为2的正方体
ABCDGA1B1C1D1 中,
E,F 分别为棱AA1、
BB1 的中点,M 为棱
A1B1 上 的 一 点,且
A1M=λ(0<λ<2),
设点 N 为 ME 的 中
点,则点N 到平面D1EF的距离为
( )
A.3λ B.22 C.
2
3λ D.
5
5
7.如图,在边长为2的正
方 体 ABCDGA1B1C1D1
中,E 为BC 的中点,点
P 在 底 面 ABCD 上 移
动,且满足B1P⊥D1E,
则线段 B1P 的长 度 的
最大值为 ( )
A.4 55 B.2 C.2 2 D.3
8.«九章算术»是古代中国乃至东方的第一
部自成体系的数学专著,书中记载了一
种名为“刍甍”的五面体(如图),其中四
边形ABCD 为矩形,EF∥AB,若AB=
3EF,△ADE 和△BCF 都是正三角形,
且AD=2EF,则异面直线AE 与CF 所
成角的大小为 ( )
A.π6 B.
π
4 C.
π
3 D.
π
2
二、选择题:本题共3小题,每小题6分,共
18分.在每小题给出的四个选项中,有多项
符合题目要求.全部选对的得6分,部分选
对的得部分分,有选错的得0分.
9.设a,b,c是任意的非零空间向量,且两两
不共线,则下列结论中正确的有( ).
A.(ab)c-(ca)b=0
B.|a|-|b|<|a-b|
C.(ba)c-(ca)b不与c垂直
D.(3a+2b)(3a-2b)=9|a|2-4|b|2
)页4共( 页1第 卷 章三第 题试学数
10.在 四 面 体 PGABC 中,以 下 说 法 正 确
的有 ( )
A.若AD
→
=13AC
→
+23AB
→,则可知BC
→
=
3BD
→
B.若Q 为△ABC的重心,则PQ
→
=13PA
→
+13PB
→
+13PC
C.若PA
→BC
→
=0,PC
→AB
→
=0,则PB
→
AC
→
=0
D.若四面体PGABC 各棱长都为2,M,
N 分别为PA,BC 的中点,则|MN
→
|
=1
11.在 棱 长 为 1 的 正 方 体 中 ABCDG
A1B1C1D1 中,点 P 在线段AD1 上运
动,则下列命题正确的是 ( )
A.异 面 直 线 C1P 和CB1 所 成 的 角
为定值
B.直线CD 和平面BPC1 平行
C.三棱锥DGBPC1 的体积为定值
D.直线CP 和平面ABC1D1 所成的角
为定值
三、填空题:本大题共3小题,每小题5分,
共15分.
12.如 图,在 正 三 棱 柱
ABCGA1B1C1 中,AB
=AC=AA1=2,E,F
分别是BC,A1C1 的中
点.设 D 是线段B1C1
上的(包括两个端点)
动 点,当 直 线 BD 与
EF 所成角的余弦值为 104
,则线段BD
的长为 .
13.已知正三角形 ABC 与正三角形BCD
所在 平 面 垂 直,则 平 面 ABD 与 平 面
BDC 夹角的余弦值为 .
14.已知空间直角坐标系 OGxyz 中,过点
P(x0,y0,z0)且一个法向量为n=(a,b,
c)的平面α的方程为a(x-x0)+b(y-
y0)+c(z-z0)=0.用以上知识解决下
面问题:已知平面α的方程为x+2y-
2z+1=0,直线l是两个平面x-y+3
=0与x-2z-1=0的交线,试写出直线l
的一个方向向量为 ,直线l与
平面α所成角的余弦值为 .
四、本大题共5小题,共77分,解答应写出
文字说明、证明过程或演算步骤.
15.(本小题满分13分)
如图,在多面体ABCG
DEF 中,底面 ABCD
是边长为 2 的菱形,
∠BAD=60°,四边形
BDEF 是 矩 形,平 面
BDEF ⊥ 平 面 ABG
CD,DE=2,M 为 线
段BF 的中点.
(1)求 M 到平面DEC 的距离及三棱锥
MGCDE的体积;
(2)求证:DM⊥平面ACE.
)页4共( 页2第 卷 章三第 题试学数
16.(本 小 题 满 分 15 分)如
图,在 四 棱 锥OGABCD
中,底 面 ABCD 是 边 长
为 1 的 菱 形,∠ABC=
π
4
,OA⊥ 底 面 ABCD,
OA=2,M 为OA 的中点,N 为BC 的中
点,以A 为原点,建立适当的空间坐标
系,利用空间向量解答以下问题:
(1)证明:直线 MN∥平面OCD;
(2)求异面直线 AB 与 MD 所成角的
大小;
(3)求点B 到平面OCD 的距离.
17.(本小题满分15分)
如图,在直棱柱 ABG
CDGA1B1C1D1 中,AD
∥BC,∠BAD=90°,
AC⊥BD,BC=1,AD
=AA1=4.
(1)证明:平面 ACD1
⊥平面BB1D;
(2)求二面角B1GACGD1 的余弦值.
)页4共( 页3第 卷 章三第 题试学数
18.(本小题满分 17 分)如图,在四棱台
ABCDGA1B1C1D1 中,底面ABCD 是菱
形,AA1=A1B1=
1
2AB=1
,∠ABC=
60°,AA1⊥平面ABCD.
(1)若点 M 是AD 的中点,求证:C1M∥
平面AA1B1B;
(2)棱BC上是否存在一点E,使得二面
角EGAD1GD 的余弦值为
1
3
? 若存在,
求线 段 CE 的 长;若 不 存 在,请 说 明
理由.
19.(本小题满分17分)在空间直角坐标系
OGxyz 中,任何一个平面的方程都能表
示成Ax+By+Cz+D=0,其中A,B,
C,D∈R,A2+B2+C2≠0,且n=(A,
B,C)为该平面的法向量.已知集合P=
{(x,y,z)||x|≤1,|y|≤1,|z|≤1},Q
={(x,y,z)||x|+|y|+|z|≤2},T=
{(x,y,z)||x|+|y|≤2,|y|+|z|≤2,
|z|+|x|≤2}.
(1)设集合 M={(x,y,z)|z=0},记
P∩M中所有点构成的图形的面积为
S1,Q∩M 中所有点构成的图形的面积
为S2,求S1 和S2 的值;
(2)记集合Q 中所有点构成的几何体的
体积为V1,P∩Q 中所有点构成的几何
体的体积为V2,求V1 和V2 的值.
)页4共( 页4第 卷 章三第 题试学数