内容正文:
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此卷只装订不密封
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… 学校:______________姓名:_____________班级:_______________考号:______________________
2025-2026学年高二数学单元检测卷
第11章 简单几何体·能力提升
建议用时:120分钟,满分:150分
一、填空题(本大题共12题,第1~6题每题4分,第7~12题每题5分,共54分.)
1.若一个圆柱侧面积为,高为 2,则这个圆柱的体积为 .
2.将一个棱长为a的正方体切成64个全等的小正方体,其表面积增加了 .
3.在三棱锥中,平面,,若点A,B,C,D均在球O的表面上,且,则球O的表面积为 .
4.在三棱锥中,平面ABC,,,则点到平面的距离等于 .
5.在三棱锥中,有五条棱长均为1,则该三棱锥体积的最大值为 .
6.如图,三棱柱中,侧面的面积是4,点到侧面的距离是3,则三棱柱的体积为 .
7.如图,圆锥中为顶点,底面直径,侧面积为,为的中点.设平面经过直线,则点到平面距离的最大值为 .
8.如图,四棱锥中,底面是边长为的正方形,平面,,则点到平面的距离为 .
9.在正方体中,已知,点在棱上,且,则正方体表面上到点距离为的点的轨迹的总长度为 .
10.如图,正四面体中,点,,,,,分别是所在棱的中点,则当,(),,()时,的所有可能取值共有 种.
11.如图,已知.线段为同一圆周上的一段圆弧,某“UFO”可以近似看成将该图形绕轴旋转半周所得的几何体,则该几何体的体积为 .
12.如图,棱长为2的正方体中,点P在线段上运动,以下四个命题:①三棱锥的体积为定值;②;③若平面ABCD,则三棱锥的外接球半径为;④的最小值为.其中真命题有 (写出所有真命题的序号)
二、选择题(本大题共4题,第13、14题每题4分,第15、16题每题5分,共18分.每题有且仅有一个正确选项。)
13.如图,在棱长为3的正方体中,M为线段上的动点,则三棱堆的体积为( )(参考结论:若一条直线与一个平面平行,则该直线上的动点到此平面的距离是一个定值)
A.3 B. C.9 D.与M点的位置有关
14.设A、B为夹在两个平行平面间的两个几何体,p:A、B的体积相等,q:A、B在同一高处的截面面积总相等,则p是q的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件 C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
15.在一个圆锥中,为圆锥的顶点,为圆锥底面圆的圆心,为线段的中点,为底面圆的直径,是底面圆的内接正三角形,,则对于下列结论,说法正确的是( )
①该圆锥的外接球体积为;②三棱锥的内切球表面积为
A.①为真命题,②为真命题 B.①为假命题,②为真命题
C.①为真命题,②为假命题 D.①为假命题,②为假命题
16.如图,正方体的棱长为1,、分别是棱、的中点,经过直线的平面分别与棱、交于点、,设,,给出下列三个结论:
①四边形一定是菱形;
②若四边形的面积为,,则有最大值与最小值;
③若四棱锥的体积为,,则为常值函数.
以上结论中,正确结论的个数是( )
A.0个 B.1个 C.2个 D.3个
三、解答题(本大题共5题,第17-19题每题14分,第20-21题每题18分,共78分.)
17.(14分)在正方体中,.
(1)求异面直线与所成角的余弦值;
(2)求三棱锥的体积.
18.(14分)如图,在长方体中,,,.
(1)求证:;
(2)若该长方体沿着截面去掉三棱锥,求剩下的多面体的体积.
19.(14分)某粮仓是如图所示的多面体,多面体的棱称为粮仓的“梁”.现测得底面是矩形,米,米,,腰梁、、、分别与相交的底梁所成角均为.
(1)请指出与互为异面的且相互垂直的“梁”,并说明理由;
(2)若不计粮仓表面的厚度,该粮仓可储存多少立方米粮食?
20.(18分)如图,已知圆锥的顶点为,底面圆的直径长为,点是圆上一点,, 点是劣弧上的一点, 平面平面, 且.
(1)证明:.
(2)当三棱锥的体积为时,求点到平面的距离.
21.(18分)如图,在直三棱柱中,,,且、分别是、的中点.
(1)求直三棱柱的全面积;
(2)求三棱锥的体积:
(3)求直线与平面所成角的大小.(结果用反三角函数值表示)
试题 第3页(共6页) 试题 第4页(共6页)
试题 第1页(共6页) 试题 第2页(共6页)
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第11章 简单几何体·能力提升
建议用时:120分钟,满分:150分
一、填空题(本大题共12题,第1~6题每题4分,第7~12题每题5分,共54分.)
1.若一个圆柱侧面积为,高为 2,则这个圆柱的体积为 .
2.将一个棱长为a的正方体切成64个全等的小正方体,其表面积增加了 .
3.在三棱锥中,平面,,若点A,B,C,D均在球O的表面上,且,则球O的表面积为 .
4.在三棱锥中,平面ABC,,,则点到平面的距离等于 .
5.在三棱锥中,有五条棱长均为1,则该三棱锥体积的最大值为 .
6.如图,三棱柱中,侧面的面积是4,点到侧面的距离是3,则三棱柱的体积为 .
7.如图,圆锥中为顶点,底面直径,侧面积为,为的中点.设平面经过直线,则点到平面距离的最大值为 .
8.如图,四棱锥中,底面是边长为的正方形,平面,,则点到平面的距离为 .
9.在正方体中,已知,点在棱上,且,则正方体表面上到点距离为的点的轨迹的总长度为 .
10.如图,正四面体中,点,,,,,分别是所在棱的中点,则当,(),,()时,的所有可能取值共有 种.
11.如图,已知.线段为同一圆周上的一段圆弧,某“UFO”可以近似看成将该图形绕轴旋转半周所得的几何体,则该几何体的体积为 .
12.如图,棱长为2的正方体中,点P在线段上运动,以下四个命题:①三棱锥的体积为定值;②;③若平面ABCD,则三棱锥的外接球半径为;④的最小值为.其中真命题有 (写出所有真命题的序号)
二、选择题(本大题共4题,第13、14题每题4分,第15、16题每题5分,共18分.每题有且仅有一个正确选项。)
13.如图,在棱长为3的正方体中,M为线段上的动点,则三棱堆的体积为( )(参考结论:若一条直线与一个平面平行,则该直线上的动点到此平面的距离是一个定值)
A.3 B. C.9 D.与M点的位置有关
14.设A、B为夹在两个平行平面间的两个几何体,p:A、B的体积相等,q:A、B在同一高处的截面面积总相等,则p是q的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件 C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
15.在一个圆锥中,为圆锥的顶点,为圆锥底面圆的圆心,为线段的中点,为底面圆的直径,是底面圆的内接正三角形,,则对于下列结论,说法正确的是( )
①该圆锥的外接球体积为;②三棱锥的内切球表面积为
A.①为真命题,②为真命题 B.①为假命题,②为真命题
C.①为真命题,②为假命题 D.①为假命题,②为假命题
16.如图,正方体的棱长为1,、分别是棱、的中点,经过直线的平面分别与棱、交于点、,设,,给出下列三个结论:
①四边形一定是菱形;
②若四边形的面积为,,则有最大值与最小值;
③若四棱锥的体积为,,则为常值函数.
以上结论中,正确结论的个数是( )
A.0个 B.1个 C.2个 D.3个
三、解答题(本大题共5题,第17-19题每题14分,第20-21题每题18分,共78分.)
17.(14分)在正方体中,.
(1)求异面直线与所成角的余弦值;
(2)求三棱锥的体积.
18.(14分)如图,在长方体中,,,.
(1)求证:;
(2)若该长方体沿着截面去掉三棱锥,求剩下的多面体的体积.
19.(14分)某粮仓是如图所示的多面体,多面体的棱称为粮仓的“梁”.现测得底面是矩形,米,米,,腰梁、、、分别与相交的底梁所成角均为.
(1)请指出与互为异面的且相互垂直的“梁”,并说明理由;
(2)若不计粮仓表面的厚度,该粮仓可储存多少立方米粮食?
20.(18分)如图,已知圆锥的顶点为,底面圆的直径长为,点是圆上一点,, 点是劣弧上的一点, 平面平面, 且.
(1)证明:.
(2)当三棱锥的体积为时,求点到平面的距离.
21.(18分)如图,在直三棱柱中,,,且、分别是、的中点.
(1)求直三棱柱的全面积;
(2)求三棱锥的体积:
(3)求直线与平面所成角的大小.(结果用反三角函数值表示)
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第11章 简单几何体·能力提升
建议用时:120分钟,满分:150分
一、填空题(本大题共12题,第1~6题每题4分,第7~12题每题5分,共54分.)
1.若一个圆柱侧面积为,高为 2,则这个圆柱的体积为 .
【答案】
【详解】设圆柱的底面半径为,
因为圆柱侧面积为,所以,
所以圆柱的体积为.
故答案为:.
2.将一个棱长为a的正方体切成64个全等的小正方体,其表面积增加了 .
【答案】
【详解】由题意可知正方体的表面积为,
小正方体的棱长为,
小正方体的表面积为,
64个全等的小正方体的表面积为,
表面积增加了
故答案为:
3.在三棱锥中,平面,,若点A,B,C,D均在球O的表面上,且,则球O的表面积为 .
【答案】
【详解】
由题意可知三棱锥的顶点都为棱长为1的正方体的顶点,
将三棱锥补成正方体,棱长为1,
则该正方体的外接球的直径为,
即三棱锥的外接球的直径为,则三棱锥的外接球的半径为,
则球O的表面积为.
故答案为:.
4.在三棱锥中,平面ABC,,,则点到平面的距离等于 .
【答案】
【详解】面,面;.
且,面;.
;.
;;
设点到平面的距离等于.
;;即.
即点到平面的距离等于.
5.在三棱锥中,有五条棱长均为1,则该三棱锥体积的最大值为 .
【答案】
【详解】
如图所示,设,由题设有,
取中点,连接,则,
又因为为等边三角形,故,
,
当且仅当平面时等号成立,此时,
故答案为:
6.如图,三棱柱中,侧面的面积是4,点到侧面的距离是3,则三棱柱的体积为 .
【答案】6
【详解】因为,
,
所以 ,设点到侧面的距离是,
由,
所以 .
故答案为:6.
7.如图,圆锥中为顶点,底面直径,侧面积为,为的中点.设平面经过直线,则点到平面距离的最大值为 .
【答案】
【详解】设母线,则圆锥的侧面积为,则,
故,则,
故,
设点到的距离为,则,
故,
故点到平面距离的最大值即为点到的距离,
故答案为:
8.如图,四棱锥中,底面是边长为的正方形,平面,,则点到平面的距离为 .
【答案】
【详解】因为平面,又面,则,
又,,面,所以面,
又面,所以,又,是边长为的正方形,
所以,则,,
设点到平面的距离为,
由,得到,解得,
故答案为:.
9.在正方体中,已知,点在棱上,且,则正方体表面上到点距离为的点的轨迹的总长度为 .
【答案】
【详解】依题意,因为,,
故在上必存在点满足,如图所示.
,同理可得,
所以,所以,
又因为,所以,
所以,即.
在平面内满足条件的点的轨迹为,
该轨迹是以为半径的个圆周,所以长度为;
同理,在平面内满足条件的点轨迹长度为;
在平面内满足条件的点的轨迹为以为圆心,为半径的圆弧,长度为;
同理,在平面内满足条件的点的轨迹为以为圆心,为半径的圆弧,长度为.
故轨迹的总长度为.
故答案为:.
10.如图,正四面体中,点,,,,,分别是所在棱的中点,则当,(),,()时,的所有可能取值共有 种.
【答案】13
【详解】正四面体中,设棱长为a,四个面上每个顶点与对边中点的连线长均为,
连接,则,则,同理,
则每组相对棱中点的连线长均为,
当两点取自四面体的顶点时,不妨假设为,
此时当,j从2取到10时,则的值为:
,
,
,
同理求出当,j从1取到10时,不取2,则的值为:
,
,
,
同理求出当,j从1取到10时(),则的值,其中有,等,
比较以上数量积的结果可知的不同数值为:
共9个;
当两点取自6条棱的中点时,不妨假设为,同理可计算取等情况时的值;
此时当,j从2取到10时,则的值为:
,
,
,
同理求出当,j从1取到10时,不取2,则的值为:
,
,
,
同理求出当,j从1取到10时(),则的值,
比较以上数量积的结果可知的不同数值为:
共9个;
当两点中一个取自四个顶点中,另一个取自6条棱的中点时,
可求得的不同值为:
共13个,
综合以上可得可能取值共有:
共13种,
故答案为:13
11.如图,已知.线段为同一圆周上的一段圆弧,某“UFO”可以近似看成将该图形绕轴旋转半周所得的几何体,则该几何体的体积为 .
【答案】
【详解】连接,与轴相交于点,
六边形绕轴旋转半周所得的几何体的体积,可看成由直角梯形绕轴旋转一周的几何体体积的二倍,
由绕轴旋转一周的几何体是上下底面半径分别为1和3,高为1的圆台,
其体积为,
,弓形旋转所得几何体为高为的球冠,
以下利用祖暅原理证明球冠体积公式:
下图为半径为的半球和底面半径和高都为的圆柱,在圆柱内部切去一个和圆柱等底等高的倒立圆锥.
用与底面平行,距离为的平面截两个几何体,
则与半球的截面为半径为的圆,面积为,
截图(2)几何体所得截面为圆环,面积为,
因为恒成立,所以截面和底面之间的几何体体积相等,
所以截面截半球所得球冠的体积为,
即球冠的高为,则,即,代入上式整理可得:
,
由球冠体积公式得其体积为,
所以,所求几何体体积为.
故答案为:
12.如图,棱长为2的正方体中,点P在线段上运动,以下四个命题:①三棱锥的体积为定值;②;③若平面ABCD,则三棱锥的外接球半径为;④的最小值为.其中真命题有 (写出所有真命题的序号)
【答案】①②③
【详解】正方体中,,
所以四边形为平行四边形,所以,
又平面,平面,
所以平面,即点P到平面的距离恒为定值,
又, 也为定值,
所以三棱锥的体积为定值,①正确;
在正方体中,平面,平面,所以,
在正方形中:,
又,平面,所以平面,
又平面,所以,②正确;
因为点P在线段上运动, 若,则点P与点A重合,
则三棱锥的外接球即为三棱锥的外接球,
又正方体的中心到三棱锥四个顶点距离相等,
所以正方体的中心即为外接球球心,半径为体对角线的一半,为,③正确;
如图所示:
将三角形沿翻折得到该图形,连接与相交于点,
此时取得最小值,延长,过作于点,
在中,,
故的最小值为,④错误.
故答案为:①②③.
二、选择题(本大题共4题,第13、14题每题4分,第15、16题每题5分,共18分.每题有且仅有一个正确选项。)
13.如图,在棱长为3的正方体中,M为线段上的动点,则三棱堆的体积为( )(参考结论:若一条直线与一个平面平行,则该直线上的动点到此平面的距离是一个定值)
A.3 B. C.9 D.与M点的位置有关
【答案】B
【详解】根据题意,可以用等体积法,.
,.
故选:B.
14.设A、B为夹在两个平行平面间的两个几何体,p:A、B的体积相等,q:A、B在同一高处的截面面积总相等,则p是q的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件 C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】B
【详解】夹在两个平行平面间的两个几何体A、B在同一高处的截面面积总相等,则A、B的体积相等,即,
令是棱长为的正方体,是高为,底面积为的三棱锥,则A、B的体积都为,相等,
而A、B在同一高处的截面面积不全相等,因此不能推,
所以p是q的必要不充分条件.
故选:B
15.在一个圆锥中,为圆锥的顶点,为圆锥底面圆的圆心,为线段的中点,为底面圆的直径,是底面圆的内接正三角形,,则对于下列结论,说法正确的是( )
①该圆锥的外接球体积为;②三棱锥的内切球表面积为
A.①为真命题,②为真命题 B.①为假命题,②为真命题
C.①为真命题,②为假命题 D.①为假命题,②为假命题
【答案】B
【详解】
因为为圆锥的顶点,为圆锥底面圆的圆心,
是底面圆的内接正三角形,,
则,
设圆锥的外接球半径为,
则,解得,
所以圆锥的外接球体积为,
故①为假命题;
因为为线段的中点,
则,
故,则,
同理,且三棱锥是正三棱锥,
又,
,
,
设三棱锥的内切球的半径为,
则,
即,解得,即,
所以三棱锥的内切球的表面积,故②为真命题.
故选:B.
16.如图,正方体的棱长为1,、分别是棱、的中点,经过直线的平面分别与棱、交于点、,设,,给出下列三个结论:
①四边形一定是菱形;
②若四边形的面积为,,则有最大值与最小值;
③若四棱锥的体积为,,则为常值函数.
以上结论中,正确结论的个数是( )
A.0个 B.1个 C.2个 D.3个
【答案】C
【详解】对于①,如图,连接.
因为平面平面,平面平面,平面平面,
所以,同理可得.
所以四边形为平行四边形.
因为平面,平面,所以,
又因为,平面,,
所以平面,
又平面,所以,
因为分别是的中点,所以,且,
所以四边形为平行四边形,所以,
所以,所以四边形为菱形,故①正确;
对于②,∵由题意得,,,
∴在矩形中,可得,
∴四边形的面积,
∵,∴当时,有最小值1;没有最大值.故②错误;
对于③,如图,连接,
∴四棱锥被分割为三棱锥与三棱锥,
∵平面,平面,∴.
又,平面,,
所以平面,
所以,点到平面的距离等于,
即点到平面的距离等于,
∵,平面,平面,
∴平面.
又,∴点到平面的距离等于点到平面的距离,为,
同理,点到平面的距离也为,
而,
∴四棱锥的体积
,
则为常值函数.故③正确.
故选:C.
三、解答题(本大题共5题,第17-19题每题14分,第20-21题每题18分,共78分.)
17.(14分)在正方体中,.
(1)求异面直线与所成角的余弦值;
(2)求三棱锥的体积.
【详解】(1)
因为,故或其补角为异面直线与所成角的余弦值,
因为平面平面,所以,
而,,故,
故异面直线所成的角为.(7分)
(2).(14分)
18.(14分)如图,在长方体中,,,.
(1)求证:;
(2)若该长方体沿着截面去掉三棱锥,求剩下的多面体的体积.
【详解】(1)由题设面,面,则,
在长方体中,即,则为正方形,故,
由且都在面内,故面,面,
所以;(7分)
(2)由题设,剩下的多面体的体积.(14分)
19.(14分)某粮仓是如图所示的多面体,多面体的棱称为粮仓的“梁”.现测得底面是矩形,米,米,,腰梁、、、分别与相交的底梁所成角均为.
(1)请指出与互为异面的且相互垂直的“梁”,并说明理由;
(2)若不计粮仓表面的厚度,该粮仓可储存多少立方米粮食?
【详解】(1)腰梁、、、分别与相交的底梁所成角均为,得都是正三角形,
则,过点E作交AB于点K,又,
则,,在矩形中,,
在中,,则,即,
由,得,而平面,平面,直线,又平面,
因此与是异面直线,同理与是异面直线,与都成角,
所以与互为异面的且相互垂直的“梁”是.(7分)
(2)过点分别作于点,于点,连接,由,得,
由平面,得平面,而平面,
则平面平面,过点作于点,平面平面,
平面,于是平面,,
又,,,则,
即四棱锥的高为,同理,再过点分别作于点,于点,连接,
原多面体被分割成两个全等的四棱锥和一个直棱柱,且,
则多面体的体积为,
所以该粮仓可储存立方米的粮食.(14分)
20.(18分)如图,已知圆锥的顶点为,底面圆的直径长为,点是圆上一点,, 点是劣弧上的一点, 平面平面, 且.
(1)证明:.
(2)当三棱锥的体积为时,求点到平面的距离.
【详解】(1)
如图,由已知平面平面, 且,
因平面,平面,
则直线平面,
又平面,且平面平面,
则,
又,所以,
即为等腰直角三角形,
即,
又由圆锥性质可得平面,因平面,则,
因,且,平面,
故平面,
又平面,
故;(9分)
(2)
由已知圆的直径长为,则,
由(1)得,,
由三棱锥的体积,解得,
如图,取中点,连接,,则,因平面,
因平面,则,因平面,则平面,
又平面,故.
因,,
所以,设点到平面的距离为,
由,解得.
即点到平面的距离为.(18分)
21.(18分)如图,在直三棱柱中,,,且、分别是、的中点.
(1)求直三棱柱的全面积;
(2)求三棱锥的体积:
(3)求直线与平面所成角的大小.(结果用反三角函数值表示)
【详解】(1)在直三棱柱中,,,
由,得,
该棱柱的两底面积为,侧面积为,
所以直三棱柱的全面积为.(6分)
(2)在直三棱柱中,由分别是的中点,得,
而平面,则平面,由(1)知,,
又,则,而,
所以三棱锥的体积为.(12分)
(3)由(2)知,设点到面的距离为,
中,,,,
由,得,设直线与平面所成角为,则,
所以直线与平面所成角的大小为.(18分)
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第11章 简单几何体·能力提升(参考答案)
一、填空题(本大题共12题,第1~6题每题4分,第7~12题每题5分,共54分.)
1.
2.
3.
4.
5.
6. 6.
7.
8.
9.
10 13
11.
12. ①②③
二、选择题(本大题共4题,第13、14题每题4分,第15、16题每题5分,共18分.每题有且仅有一个正确选项。)
13
14
15
16
B
B
B
C
三、解答题(本大题共5题,第17-19题每题14分,第20-21题每题18分,共78分.)
17.(14分)
【详解】(1)
因为,故或其补角为异面直线与所成角的余弦值,
因为平面平面,所以,
而,,故,
故异面直线所成的角为.(7分)
(2).(14分)
18.(14分)
【详解】(1)由题设面,面,则,
在长方体中,即,则为正方形,故,
由且都在面内,故面,面,
所以;(7分)
(2)由题设,剩下的多面体的体积.(14分)
19.(14分)
【详解】(1)腰梁、、、分别与相交的底梁所成角均为,得都是正三角形,
则,过点E作交AB于点K,又,
则,,在矩形中,,
在中,,则,即,
由,得,而平面,平面,直线,又平面,
因此与是异面直线,同理与是异面直线,与都成角,
所以与互为异面的且相互垂直的“梁”是.(7分)
(2)过点分别作于点,于点,连接,由,得,
由平面,得平面,而平面,
则平面平面,过点作于点,平面平面,
平面,于是平面,,
又,,,则,
即四棱锥的高为,同理,再过点分别作于点,于点,连接,
原多面体被分割成两个全等的四棱锥和一个直棱柱,且,
则多面体的体积为,
所以该粮仓可储存立方米的粮食.(14分)
20.(18分)
【详解】(1)
如图,由已知平面平面, 且,
因平面,平面,
则直线平面,
又平面,且平面平面,
则,
又,所以,
即为等腰直角三角形,
即,
又由圆锥性质可得平面,因平面,则,
因,且,平面,
故平面,
又平面,
故;(9分)
(2)
由已知圆的直径长为,则,
由(1)得,,
由三棱锥的体积,解得,
如图,取中点,连接,,则,因平面,
因平面,则,因平面,则平面,
又平面,故.
因,,
所以,设点到平面的距离为,
由,解得.
即点到平面的距离为.(18分)
21.(18分)
【详解】(1)在直三棱柱中,,,
由,得,
该棱柱的两底面积为,侧面积为,
所以直三棱柱的全面积为.(6分)
(2)在直三棱柱中,由分别是的中点,得,
而平面,则平面,由(1)知,,
又,则,而,
所以三棱锥的体积为.(12分)
(3)由(2)知,设点到面的距离为,
中,,,,
由,得,设直线与平面所成角为,则,
所以直线与平面所成角的大小为.(18分)
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