内容正文:
课时冲关三十四 空间点、直线、平面
之间的位置关系
1.已知命题p:a,b为异面直线,命题q:直线
a,b不相交,则p是q的 ( )
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充分必要条件
D.既不充分也不必要条件
2.(多选题)下列命题正确的是 ( )
A.梯形一定是平面图形
B.若两条直线和第三条直线所成的角相等,
则这两条直线平行
C.两两相交的三条直线最多可以确定三个
平面
D.若两个平面有三个公共点,则这两个平面
重合
3.设a,b是互不垂直的两条异面直线,则下列
命题成立的是 ( )
A.存在唯一直线l,使得l⊥a,且l⊥b
B.存在唯一直线l,使得l∥a,且l⊥b
C.存在唯一平面α,使得a⊂α,且b∥α
D.存在唯一平面α,使得a⊂α,且b⊥α
4.(多选题)如图,在正方体ABCDGA1B1C1D1
中,点P 在线段BC1 上运动,则 ( )
A.三棱锥A-D1PC的体积不变
B.直线AP 与CD1 所成的角可以为30°
C.直线AP 与CD1 所成的角可以为60°
D.直线AP 与B1C所成角的大小不变
5.(2025 江苏镇江质检)已 知 直 三 棱 柱
ABCGA1B1C1中,∠ABC=120°,AB=2,BC
=CC1=1,则异面直线AB1 与BC1 所成角
的余弦值为 ( )
A.32 B.
15
5 C.
10
5 D.
3
3
6.(双空题)如图所示,在三棱
锥AGBCD 中,E,F,G,H 分
别是棱AB,BC,CD,DA 的
中点,则当 AC,BD 满足条
件 时,四边形 EFGH
为菱形,当AC,BD 满足条件
时,四边形EFGH 是正方形.
7.正四面体ABCD 中,E、F 分别为边AB、BD
的中点,则异面直线AF、CE 所成角的余弦
值为 .
8.已知直四棱柱ABCDGA1B1C1D1 的棱长均
为2,∠BAD=60°.以D1 为球心,5为半径
的球面 与 侧 面 BCC1B1 的 交 线 长 为
.
9.已知在正方体 ABCDGA1B1C1D1 中,E,F
分别为D1C1,C1B1 的中点,AC∩BD=P,
A1C1∩EF=Q.
求证:(1)D,B,F,E四点共面;
(2)若A1C交平面DBFE 于R 点,则P,Q,
R三点共线;
(3)DE,BF,CC1 三线交于一点.
10.如图,在正方体ABCDG
A1B1C1D1 中,
(1)求 A1C1 与 B1C 所
成角的大小;
(2)若E,F 分别为AB,
AD 的中点,求A1C1 与
EF所成角的大小.
652
班级: 姓名: 学号:
课时冲关三十五 直线、平面平行的判定与性质
1.设α,β是两个不同的平面,m 是直线且m⊂
α,“m∥β”是“α∥β”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
2.若平面α∥平面β,直线a∥平面α,点B∈β,
则在平面β内且过Β 点的所有直线中
( )
A.不一定存在与a平行的直线
B.只有两条与a平行的直线
C.存在无数条与a平行的直线
D.存在唯一与a平行的直线
3.若平面α截三棱锥所得截面为平行四边形,
则该三棱锥中与平面α平行的棱有 ( )
A.0条 B.1条
C.2条 D.1条或2条
4.(2025济宁质检)在三棱柱 ABCGA1B1C1
中,点D 在棱BB1 上,且△ADC1 所在的平
面将三棱柱ABCGA1B1C1 分割成体积相等
的两部分,点 M 在棱A1C1 上,且 A1M=
2MC1,点 N 在直线BB1 上,若 MN∥平面
ADC1,则
BB1
NB1
= ( )
A.2 B.3 C.4 D.6
5.(多选题)(2025江西质检)
如 图,在 长 方 体 ABCD-
A1B1C1D1 中,AA1=AD=
1,AB=2,E,P 分别为CD,
AA1 的中点,则下列说法正
确的是 ( )
A.B1E⊥AD1
B.DP∥平面B1AE
C.长方体ABCD-A1B1C1D1 的外接球体
积为6π
D.点C,D 到平面B1AE的距离相等
6.(多选题)(2025 六安质检)在 正 方 体
ABCDGA1B1C1D1 中,P 为DD1 的中点,M
是底面ABCD 上一点,则 ( )
A.M 为AC 中点时,PM⊥AC
B.M 为AD 中点时,PM∥平面A1BC1
C.满足2PM= 3DD1 的点 M 在圆上
D.满足直线PM 与直线AD 成30°角的点
M 在双曲线上
7.在四面体AGBCD 中,M,N 分别是△ACD,
△BCD 的 重 心,则 四 面 体 的 四 个 面 中 与
MN 平行的是 .
8.已知平面α∥β,P∉α且P∉β,过点P 的直
线m 与α,β分别交于A,C,过点P 的直线n
与α,β分别交于B,D,且 PA=6,AC=9,
PD=8,则BD 的长为 .
9.(2024全国甲卷
(文))如 图,已 知
AB ∥CD,CD ∥
EF,AB =DE =
EF=CF=2,CD
=4,AD =BC=
10,AE=2 3,M
为CD 的中点.
(1)证明:EM∥平面BCF;
(2)求点 M 到平面ADE 的距离.
10.(2025开封质检)
小明同学参加综合
实践活动,设计了一
个封闭的包装盒,包
装盒如图所示:底面
ABCD 是 边 长 为 8
(单 位:cm)的 正 方 形,△EAB,△FBC,
△GCD,△HDA均为正三角形,且它们所在
的平面都与平面ABCD垂直.
(1)证明:EF∥平面ABCD;
(2)求该包装盒的容积(不计包装盒材料的
厚度)
752
艺考生文化课百日冲关数学 第六章 立体几何
(2)连 接 A1E,取 BC 中 点 为
H,连接EH,B1H,
因为E,H 分别为AC,BC 的
中点,所以EH∥AB,
又因为A1B1∥AB,所以A1B1
∥EH,所以A1EHB1 共面,
易知DE⊂平面A1EHB1,
易知 △FCB≌△HBB1,所 以
BF⊥HB1,
又因为BF⊥A1B1,且A1B1∩
HB1=B1,
所以BF⊥平面A1EHB1,所以BF⊥DE.
课时冲关三十四
1.A [若直线a,b不相交,则a,b平行或异面,所以p是q
的充分不必要条件,故选 A.]
2.AC [本题主要考查空间中直线、平面的位置关系.对于
A,由于两条平行直线确定一个平面,所以梯形可以确定
一个平面,故 A正确;对于B,两条直线和第三条直线所
成的角相等,则这两条直线平行或异面或相交,故 B错
误;对于 C,两两相交的三条直线最多可以确定三个平
面,故C正确;对于D,若两个平面有三个公共点,则这两
个平面相交或重合,故 D错误.]
3.C [a,b是互不垂直的两条异面
直线,把它放入正方体中如图,由
图可知 A不正确;由l∥a,且l⊥
b,可 得a⊥b,与 题 设 矛 盾,故 B
不正确;由a⊂α,且b⊥α,可得a
⊥b,与 题 设 矛 盾,故 D 不 正 确.
故选 C.]
4.ACD [本题考查异面直线所成角
及 三 棱 锥 的 体 积.∵BC1 ∥AD1,
AD1 ⊂ 平 面 ACD1,BC1 ⊄ 平 面
ACD1,∴BC1∥平面ACD1,∴线段
BC1 上任意一点到平面ACD1 的距
离都相等,∴三 棱 锥 AGD1PC 的 体
积不变,故 A 正确.如图,在正方体
ABCDGA1B1C1D1 上方加一个正方
体 ABCDGA2B2C2D2,连 接 AB2,
AC1,AP,易 知 AB2∥CD1,则 直 线
AP 与AB2 的夹角即为直线 AP 与
CD1 所成的角.由正方体的结构 特征易知 AC1⊥CD1,
故 AC1 ⊥AB2,∴∠B2AC1 =90°.∵∠B2AB =45°,
∴当点P 从点B 运动到点C1 时,∠B2AP 不断增大,故
直线AP 与CD1 所成角的角θ满足45°≤θ≤90°,故B错
误,C 正 确.∵B1C⊥BC1,B1C⊥AB,BC1 ∩AB=B,
BC1,AB⊂平 面 ABC1,∴B1C⊥平 面 ABC1D1,当 点 P
在线 段BC1 上 运 动 时,AP⊂ 平 面 ABC1D1,∴AP⊥
B1C,故 D正确.]
5.C [M,N,P 分别为AB,BB1,B1C1 中点,则AB1,BC1
夹角为 MN 和NP 夹角或其补角(异面直线所成角的取
值范 围 为 0,π2( ] ),可 知 MN=
1
2AB1 =
5
2
,NP=
1
2BC1=
2
2
,
作BC中点Q,则可知△PQM 为直角三角形.
PQ=1,MQ=12AC
,
△ABC中,AC2=AB2+BC2-2ABBCcos∠ABC
=4+1-2×2×1 -12( )=7,AC= 7,
则MQ= 72
,则△MQP中,MP= MQ2+PQ2= 112
,
则△PMN 中,cos∠PNM=MN
2+NP2-PM2
2MNNP
=
5
2
æ
è
ç
ö
ø
÷
2
+ 2
2
æ
è
ç
ö
ø
÷
2
- 11
2
æ
è
ç
ö
ø
÷
2
2 52
2
2
=- 105
,
又异 面 直 线 所 成 角 为 0,π2( ] ,则 其 余 弦 值 为
10
5 .
故
选C.]
6.解析:易知EH∥BD∥FG,且 EH= 12BD=FG
,同理
EF∥AC∥HG,且EF= 12AC=HG
,显然四边形 EFG
GH 为平行四边形.要使平行四边形EFGH 为菱形需满足
EF=EH,即AC=BD;要使平行四边形EFGH 为正方形需
满足EF=EH 且EF⊥EH,即AC=BD且AC⊥BD.
答案:AC=BD AC=BD 且AC⊥BD
7.解析:如图,连接CF,取BF 的中点M,连接CM,EM,则
ME∥AF,故∠CEM 即为所求的异面直线AF、CE 所成
的角.设这个正四面体的棱长为2,在△ABD 中,AF=
3=CE=CF,EM= 32
,CM= 132
,
∴cos∠CEM=
3
4+3-
13
4
2× 32× 3
=16.
答案:1
6
8.解析:如图设球面D1 与侧面
BCC1B1 的四个交点分别为
E,F,G,H,其 中 E,F,G,H
四点 构 成 边 长 为2的 正 方
形,其外接圆的半径为 2,周
长为2 2π,
该球 面 与 侧 面 BCC1B1 的
交线 长 为 = 14
2 2π=
2
2π.
答案:2π
2
9.证明:(1)如图所示.
因为EF 是△D1B1C1 的中位线,
所以EF∥B1D1.在 正 方 体 AC1
中,B1D1∥BD,所 以 EF∥BD,
所以EF,BD 确定一 个 平 面,即
D,B,F,E 四点共面.
(2)在正方体AC1 中,设A1ACC1
确 定 的 平 面 为 α,又 设 平 面
BDEF 为β.因为Q∈A1C1,所以Q∈α.又Q∈EF,所以
Q∈β.所以Q 是α 与β 的公共点,同理,P 是α 与β 的公
193
参考答案
共点.所以α∩β=PQ.又A1C∩β=R,所以R∈A1C,R∈
α,且R∈β.则R∈PQ,故P,Q,R三点共线.
(3)∵EF∥BD 且EF<BD,∴DE 与BF 相交,设交点
为 M,则由 M∈DE,DE⊂平面D1DCC1,
得 M∈平面 D1DCC1,同理,点 M∈平面B1BCC1.又平
面D1DCC1∩平面B1BCC1=CC1,∴M∈CC1.
∴DE,BF,CC1 三线交于点 M.
10.解:(1)如图,连接AC,AB1,
由 ABCDGA1B1C1D1 是 正 方
体,知AA1C1C 为平行四边形,
所以 AC∥A1C1,从 而 B1C 与
AC 所成的角就是A1C1 与B1C
所成的角.
由△AB1C 中,由 AB1 =AC=
B1C可知∠B1CA=60°,
即A1C1 与B1C所成的角为60°.
(2)如图,连接BD,由(1)知AC∥A1C1.
∴AC与EF 所成的角就是A1C1 与EF 所成的角.
∵EF 是△ABD 的中位线,∴EF∥BD.
又∵AC⊥BD,∴AC⊥EF,即所求角为90°.
∴EF⊥A1C1.即A1C1 与EF 所成的角为90°.
课时冲关三十五
1.B [当m∥β时,过 m 的平面α 与β 可能平行也可能相
交,因而m∥β⇒/α∥β;当α∥β时,α内任一直线与β 平
行,因为m⊂α,所以m∥β.综上知,“m∥β”是“α∥β”的必
要而不充分条件.故选B.]
2.A [当直线a在平面β内且过B点时,不存在与a平行
的直线,故选 A.]
3.C [如图所示,四边形 EFGH 为 平
行四边形,则EF∥GH.
∵EF⊄平面BCD,GH⊂平面BCD,
∴EF∥平面BCD.
∵EF⊂平面 ACD,平面BCD∩平面
ACD=CD,
∴EF∥CD,∵CD⊄平面EFGH,EF⊂EFGH,
∴CD∥平面EFGH.
同理AB∥平面EFGH.故选 C.]
4.D [如 图,连 接 AB1,则
VAGA1B1C1 =
1
3 VABCGA1B1C1
,又
△ADC1 所在的平面将三棱柱
ABCGA1B1C1 分割成体积相等
的 两 部 分,所 以 VAGDB1C1 =
1
2VABCGA1B1C1 -
1
3 VABCGA1B1C1
= 16VABCGA1B1C1
,即VAGDB1C1 =
1
2VAGA1B1C1
,即 VC1GADB1 =
1
2VC1GAA1B1
,设 C1 到 平 面
ABB1A1 的 距 离 为 d,则 VC1GADB1 =
1
3S△ADB1
d,
VC1GAA1B1=
1
3S△AA1B1
d,所以S△ADB1 =
1
2S△AA1B1 =
1
2S△ABB1
,所以D 为BB1 的中点,在AA1 上取点E,使
得A1E=2AE,连接EN、EM,因为 A1M=2MC1,所以
EM∥AC1,又EM⊄平面 ADC1,AC1⊂平面 ADC1,所
以EM∥平面ADC1,又 MN∥平面ADC1,EM∩MN=
M,EM,MN ⊂ 平 面 EMN,所 以 平 面 EMN ∥ 平 面
ADC1,又平面EMN∩平面ABB1A1=EN,平面ADC1
∩平面ABB1A1=AD,所以AD∥EN,又AE∥ND,所
以四边 形 ADNE 为 平 行 四 边 形,所 以 ND=AE=
1
3AA1=
1
3BB1
,所以B1N=B1D-ND=
1
2BB1-
1
3BB1
=16BB1
,所以BB1
NB1
=6.]
5.ABD [对 于 A:因 为 四 边 形 AA1D1D 是 正 方 形,所 以
AD1⊥A1D,AD1⊥CD,A1D∩CD=D,A1D,CD⊂平面
A1DC,所以AD1⊥平面A1B1CD,B1E⊂平面A1B1CD,
所以B1E⊥AD1,故 A 正确;对于 B:取AB1 的中点 H,
PH12A1B1
,DE 12A1B1
,所以PHDE,所以四边
形PDEH 为平行四边形,DP∥HE,HE⊂平面B1AE,
DP⊄平面B1AE,所以 DP∥平面B1AE,故 B正确;对
于C:长方体ABCDGA1B1C1D1 的外接球直径是长方体
的体对角线,所以长方体ABCDGA1B1C1D1 的外接球半
径r= 1
2+12+22
2 =
6
2
,体积V=4π3r
3= 6π,故 C错
误;对于 D:CD 与平面B1AE 相交于点E,又因为E 为
CD 中点,所以点C,D 到平面B1AE 的距离相等,故 D
正确.]
6.BCD [对于 A,M 为AC 中点,即为BD 中点,故PM 平
行于BD1,而BD1 与AC1 不垂直,故 A 错;对于 B.由于
PM∥AD1∥BC1,故PM∥平面A1BC1,故B对;对于C.
PM 为定值,故 C对;对于 D.相当于一个平面去截一个
已知圆锥,故 D对.]
7.解析:如图,取 CD 的 中 点E,连
接AE,BE,
则EM∶MA=1∶2,EN∶BN=
1∶2,
所以 MN∥AB,所以 MN∥平面
ABD,MN∥平面ABC.
答案:平面ABD 与平面ABC
8.解析:如图1,∵AC∩BD=P,
∴经过直线AC与BD 可确定平面PCD.
∵α∥β,α∩平面PCD=AB,β∩平面PCD=CD,
∴AB∥CD.∴PAAC=
PB
BD
,
即6
9=
8-BD
BD
,∴BD=245.
如图2,同理可证AB∥CD.
∴PAPC=
PB
PD
,即6
3=
BD-8
8
,
∴BD=24.
综上所述,BD=245
或24.
答案:24
5
或24
9.解:(1)由 题 意:因 为 M 为CD 的 中 点,∴CM= 12CD
=2,
又EF∥CD,所以EF∥CM,EF=CM,可知EFCM 为平
行四边形,EM∥FC,EM⊄平面BCF,FC⊂平面BCF,
所以EM∥平面BCF;
(2)取DM 的中点O,连接OA,OE,则OA⊥DM,OE⊥
DM,OA=3,OE= 3,而AE=2 3,故OA⊥OE,S△AOE
=3 32 .
因为DE=2,AD= 10,AE=2 3,cos∠ADE
293
艺考生文化课百日冲关数学
=DE
2+AD2-AE2
2DEAD =
22+( 10)2-(2 3)2
2×2× 10
= 1020
,
sin∠ADE= 1- 10
20
æ
è
ç
ö
ø
÷
2
=
39
40
,S△ADE =
1
2 ×2× 10×
39
40=
39
2 .
设点 M 到平面ADE 的距离为h,所以VMGADE=
1
3S△ADE
h=13S△AOE
DM,h=
3 3
2 ×2
39
2
=6 1313
,故点 M 到
ADE 的距离为6 1313 .
10.解:(1)过 点 E 作 EE′⊥AB 于 点 E′,过 点 F 作
FF′⊥BC于点F′,连接E′F′.
∵底 面 ABCD 是 边 长 为8的 正 方 形,△EAB、△FBC
均为正 三 角 形,且 它 们 所 在 的 平 面 都 与 平 面 ABCD
垂直,
∴EE′⊥AB,FF′⊥BC,
∴EE′⊥平面ABCD,FF′⊥平面ABCD,
∴EE′∥FF′且EE′=FF′,
∴四边形EE′F′F 为平行四边形.
∴EF∥E′F′,∵E′F′⊂平面ABCD,
∴EF∥平面ABCD.
(2)同理,过点G,H 分别作
GG′⊥CD,HH′⊥DA,交
CD,DA 于点G′,H′,连 接
F′G′,G′H′,H′E′,AC,由
(1)及 题 意 可 知,G′,H′分
别为CD,DA 的中点,EFG
GHGE′F′G′H′为长方体,
故该包装盒可分成一个长
方体和四个相等的四棱锥
组合而成.
由底面ABCD 是边长为8的正方形可得:E′F′=H′E′
=12AC=4 2
,
∴ 所 求 该 包 装 盒 的 容 积 为 V = VEFGH-E′F′G′H′
+4VA-EE′H′H
=E′F′×E′H′×EE′+4×13×SEE′H′H ×
1
4AC
=4 2×4 2×4 3+43×4 2×4 3×2 2
=640 33 .
课时冲关三十六
1.BD [若m∥α,n∥β,m⊥n,则α、β位置关系不确定,选
项 A不正确;若m∥α,则α中存在直线c与m 平行,m∥
n,n⊥β,则c⊥β,又∵c⊂α,∴α⊥β,选项 B正确;若 m⊥
α,n∥β,m⊥n,则α、β可以相交,选项C不正确;若m⊥α,
m∥n,n⊥β,∴α∥β,选项 D正确.故选BD.]
2.D [A不对,m 可能在平面β 内,也可能与β平行;B,C
不对,满足条件的 m 和β 可能相交,也可能平行;D 对,
由n⊥α,n⊥β可知α∥β,结合m⊥α知m⊥β,故选 D.]
3.A [对于 A 选项:在正方 体
ABCD-A1B1C1D1 中,因 为
E、F 分别为AB,BC 的中点,
易知EF⊥BD,EF⊥DD1,又
BD∩DD1=D,从而 EF⊥平
面B1BDD1,又 因 为 EF⊂ 平
面B1EF,所 以 平 面 B1EF⊥
平面 BDD1,所 以 A 选 项 正
确;对 于 B 选 项:因 为 平 面
A1BD∩平面BDD1=BD,由
上述过程易知平面B1EF⊥平面 A1BD 不成立;对于 C
选项:由题意 知 直 线 AA1 与 直 线 B1E 必 相 交,故 平 面
B1EF 与平面A1AC有公共点,从而 C选项错误;对于 D
选项:连 接 AC,AB1,B1C,易 知 平 面 AB1C∥ 平 面
A1C1D,又因为平面 AB1C 与平面B1EF 有公共点B1,
故平面AB1C与平面B1EF 不平行,所以 D选项错误.]
4.BC [对 于 A,显 然 AB=
PB 时,而底面ABCD 是正
方形,AB≠DB,所以PB=
BD 不成立,故 A 错 误;对
于B,设底面正方形中心为
O,则P 在以O 为球心,以
OA 为 半 径 的 球 面 上 时 可
符合题意,故 B正确;对于
C,当平面PBC⊥底面ABG
CD 时,由面面垂直的性质
可知AB⊥平面PBC,DC⊥平面PBC,显然符合题意,故
C正 确;对 于 D,若 “平 面 PAB⊥ 平 面 PBD”与 “平 面
PCD⊥平面PBD”同时成立,
易知P 为平面PAB 与平面PCD 一个公共点,可设平面
PAB∩平面PCD=l,则P∈l,则l⊥平面PBD,
易知AB∥CD,AB⊄平面PCD,所以AB∥面PCD,则l
∥AB,
则有 AB⊥ 平 面 PBD,显 然 AB⊥BD 不 成 立,故 D
错误.]
5.C [取 AB 的 中 点E,连 接
CE,DE,因 为△ABC 是 等 腰
直角三 角 形,且 AB 为 斜 边,
则有CE⊥AB,
又△ABD 是等边三 角 形,则
DE⊥AB,从 而 ∠CED 为 二
面角C-AB-D 的平 面 角,
即∠CED=150°,
显然CE∩DE=E,CE,DE⊂
平面 CDE,于 是 AB⊥ 平 面
CDE,又AB⊂平面ABC,
因此平面CDE⊥平面ABC,显然平面CDE∩平面ABC
=CE,
直线CD⊂平面CDE,则直线CD 在平面ABC 内的射影
为直线CE,
从而∠DCE 为直线CD 与平面ABC 所成的角,令AB=
2,则CE=1,DE= 3,在△CDE 中,由余弦定理得:
CD= CE2+DE2-2CEDEcos∠CED
= 1+3-2×1× 3× - 32
æ
è
ç
ö
ø
÷ = 7,
由正弦定理 DE
sin∠DCE=
CD
sin∠CED
,
得sin∠DCE= 3sin150°
7
= 3
2 7
,
显 然 ∠DCE 是 锐 角,cos∠DCE= 1-sin2∠DCE=
1- 3
2 7
æ
è
ç
ö
ø
÷
2
= 5
2 7
,
所以直 线 CD 与 平 面ABC 所 成 的 角 的 正 切 为 35.
故
选 C.]
6.BD [由点P 满足BP
→
=λBC
→
+μBB1
→,可知点P 在正方
形BCC1B1 内.
A选项,当λ=1时,可知点P 在线段CC1(包括端点)上
运动.
393
参考答案