内容正文:
核心素养测评
(时间:45分钟 分值:90分)
四十四 空间直线、平面的平行
一、单选题
1.(5分)α和β是两个不重合的平面,在下列条件中可判定平面α与β平行的是( )
A.l∥α,l∥β
B.α内不共线的三点到β的距离相等
C.l,m是平面α内的直线且l∥β,m∥β
D.l,m是两条异面直线且l∥α,m∥α,m∥β,l∥β
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
【解析】选D.对于A,α和β可平行也可相交,故A错误;对于B,必须是α内不共线的三点,且在β的同侧到β的距离相等,才可判定平面α与平面β平行,故B错误;对于C,当l,m是平面α内的两条平行直线时,α与β可能相交,故C错误;对于D,过直线l,m分别作平面与平面α,β相交,设交线分别为l1,m1与l2,m2,由l∥α,l∥β得l∥l1,l∥l2,从而l1∥l2,则l1∥β,同理m1∥β,因为l1与m1相交,所以α∥β.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
2.(5分)设α,β是两个不同的平面,m,l是两条不同的直线,且α∩β=l,则“m∥l”是“m∥β且m∥α”的( )
A.充分不必要条件
B.充要条件
C.必要不充分条件
D.既不充分也不必要条件
【解析】选C.当m∥l时,m可能在α内或者β内,故不能推出m∥β且m∥α,所以充分性不成立;当m∥β且m∥α时,设存在直线n⊂α,n⊄β,且n∥m,因为m∥β,所以n∥β,
根据直线与平面平行的性质定理,可知n∥l,所以m∥l,即必要性成立,故“m∥l”是“m∥β且m∥α”的必要不充分条件.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
3.(5分)已知在三棱柱ABC-A1B1C1中,M,N分别为AC,B1C1的中点,E,F分别为BC,B1B的中点,则直线MN与直线EF、直线MN与平面ABB1A1的位置关系分别为( )
A.平行、平行 B.异面、平行
C.平行、相交 D.异面、相交
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
【解析】选B.因为在三棱柱ABC-A1B1C1中,M,N分别为AC,B1C1的中点,E,F分别为BC,B1B的中点,所以EF⊂平面BCC1B1,MN∩平面BCC1B1=N,N∉EF,所以由异面直线的定义得直线MN与直线EF是异面直线.
取A1C1的中点P,连接PM,PN,如图,
则PN∥B1A1,PM∥A1A.
又PN⊄平面ABB1A1,B1A1⊂平面ABB1A1,
PM⊄平面ABB1A1,A1A⊂平面ABB1A1,
所以PN∥平面ABB1A1,PM∥平面ABB1A1.
因为PM∩PN=P,PM,PN⊂平面PMN,所以平面PMN∥平面ABB1A1.
因为MN⊂平面PMN,所以MN∥平面ABB1A1.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
【变式备选】
在三棱柱ABC-A1B1C1中,D为该棱柱的九条棱中某条棱的中点,若A1C∥平面BC1D,则D为( )
A.棱AB的中点 B.棱AA1的中点
C.棱BC的中点 D.棱A1B1的中点
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
【解析】选D.对于A:当D为棱AB的中点时,A1C与AC1相交,故A1C与平面BC1D不平行,故A错误;
对于B:当D为棱AA1的中点时,A1C与DC1相交,故A1C与平面BC1D不平行,故B错误;
对于C:当D为棱BC的中点时,A1C与平面BC1D不平行,故C错误;
对于D:如图,当D为棱A1B1的中点时,取AB的中点E,
连接CE,A1E,由A1D=BE,A1D∥BE,可得四边形BEA1D
为平行四边形,即有A1E∥BD,由A1E⊄平面BDC1,
BD⊂平面BDC1,所以A1E∥平面BDC1,
同理可得CE∥平面BDC1.又CE∩A1E=E,CE,A1E⊂平面A1EC,
所以平面A1CE∥平面BC1D.由于A1C⊂平面A1CE,则A1C∥平面BC1D.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
4.(5分)如图,各棱长均为1的正三棱柱ABC-A1B1C1中,M,N分别为线段A1B,B1C上的动点,且MN∥平面ACC1A1,则这样的MN有( )
A.1条 B.2条 C.3条 D.无数条
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
【解析】选D.如图,任取线段A1B上一点M,过M作MH∥AA1,交AB于点H,过H作HG∥AC交BC于点G,过G作CC1的平行线,与CB1一定有交点N,则平面MHGN∥平面ACC1A1,则MN∥平面ACC1A1,则这样的MN有无数条.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
二、多选题
5.(5分)如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,E,F分别是棱A1C1,BC的中点,则下列结论中正确的是( )
A.CC1∥平面A1ABB1
B.AF∥平面A1B1C1
C.EF∥平面A1ABB1
D.AE∥平面B1BCC1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
【解析】选ABC.在直三棱柱ABC-A1B1C1中,因为CC1∥AA1,CC1⊄平面A1ABB1,AA1⊂平面A1ABB1,所以CC1∥平面A1ABB1,A正确;
因为平面ABC∥平面A1B1C1,AF⊂平面ABC,所以AF∥平面A1B1C1,B正确;
取AB中点G,连接A1G,GF(图略),
因为G,F分别是棱AB,BC的中点,所以GF AC.又A1E AC,
所以GF∥A1E,且GF=A1E,所以四边形GFEA1为平行四边形,
所以EF∥A1G.又EF⊄平面A1ABB1,A1G⊂平面A1ABB1,所以EF∥平面A1ABB1,C正确;
取AC中点H,连接C1H(图略),易证得四边形AHC1E为平行四边形,所以EA∥C1H,C1H与平面B1BCC1相交,所以AE与平面B1BCC1相交,D不正确.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
6.(5分)如图,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,====2,则下列说法正确的
是( )
A.BD1∥GH
B.BD与EF异面
C.EH∥平面ABCD
D.平面EFGH∥平面A1BCD1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
【解析】选BCD.如图所示,连接A1B,D1C,BD,BD1,根据题意,由==2可得,
EF∥A1B,且===.同理可得GH∥CD1,FG∥BC,且=.
由GH∥CD1,而CD1∩BD1=D1,所以BD1不可能平行于GH,即A错误;
易知BD与EF不平行,且不相交,由异面直线定义可知,BD与EF异面,即B正确;
在长方体ABCD-A1B1C1D1中,A1B∥CD1,A1B=CD1,所以EF∥GH,EF=GH,即四边形EFGH为平行四边形,所以EH∥FG.又BC∥FG,所以EH∥BC.又EH⊄平面ABCD,BC⊂平面ABCD,所以EH∥平面ABCD,即C正确;
由EF∥A1B,EF⊄平面A1BCD1,A1B⊂平面A1BCD1,所以EF∥平面A1BCD1.
又BC∥FG,FG⊄平面A1BCD1,BC⊂平面A1BCD1,所以FG∥平面A1BCD1.
又EF∩FG=F,且FG,EF⊂平面EFGH,所以平面EFGH∥平面A1BCD1,即D正确.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
7.(5分)(2025·南昌模拟)在下列底面为平行四边形的四棱锥中,M,S,T,P,Q是四棱锥的顶点或棱的中点(如图),则PQ∥平面MST的有( )
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
【解析】选AB.对于A,设A为MS的中点,底面为平行四边形STFE,连接PA,TA,
则PA∥SE,PA=SE,而TQ∥SE,TQ=SE,故PA∥TQ,PA=TQ,即四边形PATQ为平行四边形,
故PQ∥AT,而AT⊂平面MTS,PQ⊄平面MTS,
故PQ∥平面MST,A正确;
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
对于B,设A为MS的中点,底面为平行四边形EFTS,连接AP,AT,
则AP∥ES,AP=ES,而QT∥ES,QT=ES,
故AP∥QT,AP=QT,即四边形APQT为平行四边形,故PQ∥AT,而AT⊂平面MST,PQ⊄平面MST,故PQ∥平面MST,B正确;
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
对于C,设A为ME的中点,底面为平行四边形GFES,连接QA,AS,SH
设AQ交MT于H,连接SH,
则AQ∥FE,AQ=FE,而PS∥EF,PS=EF,
故AQ∥PS,AQ=PS,即四边形AQPS为平行四边形,
故AS∥PQ.又PQ⊂平面AQPS,PQ⊄平面MST,平面AQPS∩平面MST=SH,
假设PQ∥平面MST,则PQ∥SH,
即在平面AQPS内过点S有两条直线和PQ平行,
这是不可能的,故PQ不平行于平面MST,C错误;
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
对于D,设底面为平行四边形MQEF,
连接ME,FQ交于点H,FQ∩MT=G,
则H为FQ的中点,连接SH,SG,
由于S为PF的中点,故SH∥PQ.
又PQ⊂平面PFQ,PQ⊄平面MST,平面PFQ∩平面MST=SG,假设PQ∥平面MST,则PQ∥SG,
即在平面PFQ内过点S有两条直线和PQ平行,这是不可能的,故PQ不平行于平面MST,D错误.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
三、填空题
8.(5分)在三棱柱ABC-A1B1C1中,若点D,D1分别是AC,A1C1上的点,且平面BC1D∥平面AB1D1,则的值为________.
【解析】连接A1B交AB1于点O,连接OD1,
由平面BC1D∥平面AB1D1,且平面A1BC1∩平面BC1D=BC1,
平面A1BC1∩平面AB1D1=D1O,
所以BC1∥D1O,同理可得AD1∥DC1,
所以==1,即D1为线段A1C1的中点,所以D为线段AC的中点,即=1.
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
9.(5分)如图所示,四棱柱ABCD-A1B1C1D1是棱长为a的正方体,M,N分别是棱A1B1,B1C1的中点,P是棱AD上的一点,AP=,过P,M,N的平面交底面ABCD于PQ,Q在CD上,则PQ=________.
【解析】因为平面ABCD∥平面A1B1C1D1,MN⊂平面A1B1C1D1,
所以MN∥平面ABCD.又平面PMNQ∩平面ABCD=PQ,
所以MN∥PQ.因为M,N分别是A1B1,B1C1的中点,
所以MN∥A1C1∥AC,所以PQ∥AC.又AP=,四棱柱
ABCD-A1B1C1D1是棱长为a的正方体,
所以CQ=,从而DP=DQ=,所以PQ===a.
a
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
四、解答题
10.(10分)(2024·佛山模拟)如图,直三棱柱ABC-A1B1C1中,AA1=2,AB=3,AC=4,
∠ACB=30°.将过点A,B1,C1的平面和平面ABC的交线记作l.
(1)证明:l∥BC;
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
【解析】(1)如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,因为B1C1∥BC,BC⊂平面ABC,B1C1⊄平面ABC,所以B1C1∥平面ABC.又B1C1⊂平面AB1C1,且平面AB1C1∩平面ABC=l,
所以B1C1∥l,则l∥BC.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
(2)求顶点C1到直线l的距离.
【解析】(2)在平面ABC内,过C作CG⊥l,垂足为G,连接C1G,则C1G为C1到直线l的距离,在△ABC中,因为AC=4,∠CAG=∠ACB=30°,所以CG=4×sin 30°=2.又CC1=AA1=2,
所以C1G=2,即顶点C1到直线l的距离为2.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
【变式备选】
如图,四边形ABCD与ADEF均为平行四边形,M,N,G分别是AB,AD,EF的中点.
求证:平面BDE∥平面MNG.
【证明】因为N,G分别为平行四边形ADEF的对边AD,
EF的中点,所以DE∥GN.又因为DE⊄平面MNG,
GN⊂平面MNG,所以DE∥平面MNG.
因为M为AB的中点,N为AD的中点,
所以MN为△ABD的中位线,所以BD∥MN.
因为BD⊄平面MNG,MN⊂平面MNG,所以BD∥平面MNG.
因为DE与BD为平面BDE内的两条相交直线,所以平面BDE∥平面MNG.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
【能力提升练】
11.(5分)如图所示,过三棱台上底面的一边A1C1作一个平行于棱BB1的截面与下底面的交线为DE.若D,E分别是AB,BC的中点,则=( )
A. B. C. D.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
【解题指南】根据线面平行和面面平行得到线线平行,得到几何体A1B1C1-DBE为棱柱,另外S△ABC=4S△BDE,根据柱体和台体体积公式即可求解.
【解析】选A.因为平面A1C1ED与棱BB1平行,平面BCC1B1∩平面A1C1ED=C1E,平面ABB1A1∩平面A1C1ED=A1D,所以BB1∥A1D,BB1∥C1E.
因为平面A1B1C1∥平面ABC,平面A1B1C1∩平面A1C1ED=A1C1,平面ABC∩平面A1C1ED=DE,所以A1C1∥DE,故几何体A1B1C1-DBE为棱柱,设棱柱的高为h,
故=S△BDE·h.又D,E分别是AB,BC的中点,则S△ABC=4S△BDE.
由台体体积公式得=(S△BDE+S△ABC+)h=S△BDE·h,
故=.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
【变式备选】
如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,点D,E分别在棱AA1,CC1上,
AB=AC=AD=2A1D=CE=2C1E=2,点F满足 =λ (0<λ<1),若B1E∥平面ACF,
则λ的值为( )
A. B. C. D.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
12.(5分)(多选题)(2025·南昌模拟)PO是正四棱锥P-ABCD的高,E是线段PO上一点(不含端点),过点E任作一个平面α,平面α与该四棱锥表面交线所围成的封闭图形记为Ω,下列4个命题中,正确的是( )
A.Ω可以是三、四、五边形
B.当PA∥平面α时,存在一点E,使得Ω是正五边形
C.当PA与平面α相交时,平面α与平面PAD和平面PAB的交线分别为m,n,则m,n,PA三条直线相交于一点
D.“PA∥平面α”是“平面PAC⊥平面α”的充分不必要条件
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
【解析】选AC.对于A:截面α过PO时的截面为三角形,
截面α过E与平面ABCD平行时为四边形,截面α不平行
于底面ABCD且不过PO时可能为五边形(如图所示),
故A正确;
对于B:如图所示,当PA∥平面α时,截面五边形
为MNKQH,由PA∥截面α,根据线面平行的性
质易得PA∥MN,PA∥QH,则MN∥QH,又正五
边形不存在平行的边,故不存在这样的正五
边形,故B错误;
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
对于C:设平面α与平面PAD的交线为QH,与PAB的交线为MN,
当PA与平面α相交时,可得MN与QH不平行.
反证法:若MN∥QH,因为QH⊄平面PAB,MN⊂平面PAB,
所以QH∥平面PAB.又因为QH⊂平面PAD,平面PAD∩平面PAB=PA,
所以PA∥QH.又因为QH⊂α,PA⊄α,所以PA∥α,
这与PA与平面α相交矛盾,故假设不成立,故MN与QH不平行,
所以MN与QH相交,设MN∩QH=K,则K∈平面PAB,K∈平面PAD.
又平面PAB∩平面PAD=PA,所以K∈PA,
所以PA,MN,QH交于一点,即m,n,PA三条直线相交于一点,故C正确;
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
对于D:因为四边形ABCD是正方形,所以BD⊥AC.又PO⊥平面ABCD,
BD⊂平面ABCD,所以PO⊥BD.
因为PO∩AC=O,PO,AC⊂平面PAC,所以BD⊥平面PAC.
由B可知,当PA∥平面α时,MN∥QH,而=不一定成立,
所以MH有可能不平行于BD,则MH不一定垂直于平面PAC,得不出平面PAC⊥平面α,从而“PA∥平面α”不是“平面PAC⊥平面α”的充分条件,故D错误.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
13.(5分)(2024·兰州模拟)如图,正方体A1C的棱长为1,点M在棱A1D1上,A1M=2MD1,过M的平面α与平面A1BC1平行,且与正方体各面相交得到截面多边形,则该截面多边形的周长为________.
3
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
【解析】当在平面A1D1DA中寻找与平面A1BC1平行的直线时,只需要ME∥BC1,如图所示,因为A1M=2MD1,故该截面与正方体的交点位于靠近D1,A,C的三等分点处,故可得截面为MIHGFE.设正方体的棱长为3a,则ME=2a,MI=a,
IH=2a,HG=a,FG=2a,EF=a,所以截面MIHGFE的周长为ME+EF+FG+GH+HI+IM=9a.又因为正方体A1C的棱长为1,即3a=1,
故截面多边形的周长为3.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
【变式备选】
如图,在棱长为2的正方体ABCD-A1B1C1D1中,A1B1的中点是点P,过点A1作与截面PBC1平行的截面,则该截面的面积为________.
2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
【解析】如图所示,易知截面是菱形.
分别取棱D1C1,AB的中点E,F,连接A1E,A1F,CF,CE,则菱形A1ECF为符合题意的截面.连接EF,A1C,易知EF=2,A1C=2,EF⊥A1C,所以截面的面积S=EF·A1C=2.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
14.(10分)如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,P,Q分别为面对角线BD,CD1上的点,且==.若R是AB上的点,则的值为多少时,能使平面PQR∥平面A1D1DA?请给出证明.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
【解析】当的值为时,能使平面PQR∥平面A1D1DA.如图.
证明如下:因为=,即=,故=,所以PR∥DA.
又DA⊂平面A1D1DA,PR⊄平面A1D1DA,
所以PR∥平面A1D1DA.
又PQ∥平面A1D1DA,PQ∩PR=P,
PQ,PR⊂平面PQR,
所以平面PQR∥平面A1D1DA.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
【创新思维练】
【解题指南】根据面面平行的性质可得AM∥C1N,结合空间的等角定理可得Rt△C1D1N∽Rt△ABM,即得对应边成比例,结合题意,即可求得答案.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
16.(5分)如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E是棱CC1的中点,记平面AD1E与平面ABCD的交线为l1,平面AD1E与平面ABB1A1的交线为l2,若直线AB分别与l1,l2所成的
角为α,β,则tan α=________,tan(α+β)=________.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
【解析】在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E是棱CC1的中点,
延长D1E与DC延长线交于点F,连接AF,则直线AF即为直线l1,α=∠BAF,
由CE∥DD1,得CF=DC,又AB∥CD,于是tan α=tan∠AFD=.
由平面CDD1C1∥平面ABB1A1,平面AD1E∩平面ABB1A1=l2,平面AD1E∩平面CDD1C1=D1E,则D1E∥l2.又C1D1∥AB,因此β=∠C1D1E,tan β=,
所以tan(α+β)===.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
【解析】选C.在BB1上取一点G使得B1G=2BG,连接CG,AG,AG与BD交于一点F,即为所求(如图所示),证明如下:
根据已知CE=2C1E=2,所以CC1=BB1=3,
所以在直三棱柱ABC-A1B1C1中,B1G∥CE,
且B1G=CE=2,所以四边形B1GCE为平行四边形,所以B1E∥CG.
因为B1E⊄平面ACG,CG⊂平面ACG,所以B1E∥平面ACG,即B1E∥平面ACF.
又△BFG∽△DFA,所以==,
所以=,即λ的值为.
15.(5分)已知直四棱柱ABCD-A1B1C1D1的底面为梯形,AB=BB1=C1D1=6,CD∥AB,=λ(0<λ<1),若DD1∩平面AC1M=N,则DN= ( )
A. B. C. D.
【解析】选C.因为四棱柱ABCD-A1B1C1D1为直四棱柱,CD∥AB,故平面ABB1A1∥平面DCC1D1,而平面AMC1N∩平面DCC1D1=C1N,
平面AMC1N∩平面ABB1A1=AM,故AM∥C1N.
又C1D1∥CD∥AB,则∠D1C1N=∠BAM,
故Rt△C1D1N∽Rt△ABM,
故=.又AB=BB1=C1D1=6,=λ(0<λ<1),则BM=,
则=,故D1N=,则DN=6-=.
$