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第1章 2.1.1.1
一、选择题
1.下列命题中正确命题的个数是( )
①三角形是平面图形;②四边形是平面图形;③四边相等的四边形是平面图形;④圆是平面图形 A.1个 B.2个 C.3个 D.4个 [答案] B [解析] ①④正确,故选B.
2.空间三个平面如果每两个都相交,那么它们的交线的条数是( ) A.一条 [答案] D
3.三条直线两两相交,可以确定平面的个数为( ) A.1 B.1或2 C.1或3 D.3 [答案] C
[解析] 三条直线共点时,可以确定三个或一个平面,三条直线不共点时,确定一个平面,∴选C. 4.设P表示一个点,a、b表示两条直线,α、β表示两个平面,给出下列四个命题,其中正确的命题是( )
①P∈a,P∈α⇒a⊂α ②a∩b=P,b⊂β⇒a⊂β
③a∥b,a⊂α,P∈b,P∈α⇒b⊂α ④α∩β=b,P∈α,P∈β⇒P∈b A.①② B.②③ C.①④ D.③④ [答案] D
[解析] 当a∩α=P时,P∈a,P∈α,但a⊄α,∴①错;
B.两条 C.三条
D.一条或三条
a∩β=P时,②错;如图∵a∥b,P∈b,∴P∉a,∴由直线a与点P确定唯一平面α,
又a∥b,由a与b确定唯一平面β,但β经过直线a与点P,∴β与α重合,∴b⊂α,故③正确; 两个平面的公共点必在其交线上,故④正确,选D. 5.在空间中,下列命题不成立的是( ) A.两组对边分别平行的四边形是平行四边形 B.一组对边平行且相等的四边形是平行四边形 C.两组对边分别相等的四边形是平行四边形 D.对角线互相平分的四边形是平行四边形 [答案] C
[解析] 如图,空间四边形ABCD中,AB=CD,BC=AD,∴C错.
6.直线a及不在直线a上的不共线三点,最多可以确定平面的个数是( ) A.1 B.2 C.3 D.4 [答案] D
[解析] 三个点A,B,C分别与直线a确定一个平面共3个,三点A,B,C确定一个平面ABC,这时最多为4个.
7.照相机需用三条腿的架子才能支撑在地面上;四根腿的桌子常常不如三根腿的桌子在地面上稳固,它们的理论依据是( )
A.公理1 C.公理3 [答案] B
[解析] 不共线三点确定一个平面
8.一正方体表面沿着几条棱裁开放平得到如图的展开图,则在原正方体中(
)
B.公理2 D.以上都不对
A.AB∥CD B.AB∥EF C.CD∥GH D.AB∥GH [答案] C
[解析] 折回原正方体如图,则C与E重合,D与B重合,显见CD∥HG
.
二、填空题
9.已知α∩β=l,m⊂α,n⊂β,m∩n=P,则点P与直线l的位置关系用符号表示为________. [答案] P∈l
[解析] ∵m∩n=P,m⊂α,n⊂β,∴P∈α,P∈β, 又α∩β=l,∴P∈l.
10.(1)经过一点可以作__________个平面;经过两点可作________个平面;经过不在同一直线上的三点可作________个平面.
(2)“若A、B在平面α内,C在直线AB上,则C在平面α内.”用符号语言叙述这一命题为________________________________________________.
(3)若平面α与平面β相交于直线l,点A∈α,A∈β,则点A________l;其理由是________________. [答案] (1)无数,无数,一 (2)A∈α,B∈α,C∈AB⇒C∈α
(3)∈,同时在两个不重合平面上的点一定在两个平面的交线上
11.已知A∈α,B∉α,若A∈l,B∈l,那么直线l与平面α有________个公共点? [答案] 1个
[解析] 若l与α有两个不同的公共点,则由公理一知l⊂α,又B∈l,∴B∈α与B∉α矛盾,∴l与α有且仅有一个公共点A.
三、解答题
12.用符号语言表示下列图形中几何元素之间的位置关系.
[解析] 图(1)平面α∩平面β=AB,直线a⊂α,直线b⊂β,b∩AB=M 图(2)平面α∩平面β=PQ,直线a∩α=A,a∩β=B
图(3)平面α∩平面β=CD,直线a⊂α,直线b⊂β,a∩b=A,A∈CD. 13.证明两两相交且不共点的四条直线在同一平面内. [解析] 分两种情况.
(1)如图①设直线a,b,c,d两两相交,不过同一点且无三线共点.若a∩b=A,a∩c=C,c∩b=B, ∵a∩b=A,∴a,b确定平面α.
又B∈b,C∈a,∴B∈α,C∈α,∴BC⊂α,则c⊂α.同理d⊂α.∴a,条直线共面.
(2)如图②若a,b,c,d中有三线共点,不妨设b,c,d交于A, 设a∩b=B,a∩c=C,a∩d=D.∵A∉a, ∴A与a确定一个平面α. 又B∈a,∴B∈α.
又A∈α,∴AB⊂α,即b⊂α.
同理可证c⊂α,d⊂α,∴a,b,c,d四线共面, 由(1)(2)可知a,b,c,d四线共面.
14.在正方体ABCD-A1B1C1D1中,P、Q、R分别在棱AB、BB1、CC1上,且PD、QR相交于点O.求证:O、B、C三点共线.
b,c,d四
[解析] ∵QR∩PD=O,∴O∈QR且O∈PD
∴O∈面BCC1B1且O∈面ABCD,又面ABCD∩面BCC1B1=BC ∴O∈BC ∴O、B、C三点共线.
*15.如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,M、N分别为A1A、B1B的中点,可以证明M、N、C1、D1
四点共面且平面C1D1MN与平面ABCD相交,作出它们的交线.
[解析] 在平面BCC1B1内C1N与BC不平行,故必相交, 设交点为P,同理D1M与DA交点为Q, ∵P∈C1N,C1N⊂平面MNC1D1, ∴P∈平面MNC1D1,
又P∈BC,BC⊂平面ABCD,∴P∈平面ABCD,
∴P∈平面MNC1D1∩ABCD,同理Q∈平面MNC1D1∩平面ABCD. ∴PQ是二平面MNC1D1与ABCD的交线.
作法:延长C1N与BC交于P,延长D1M与DA交于Q,则直线PQ即所求.
第1章 2.1.1.2
一、选择题
1.若直线上有两个点在平面外,则( )
A.直线上至少有一个点在平面内B.直线上有无穷多个点在平面内 C.直线上所有点都在平面外D.直线上至多有一个点在平面内 [答案] D
[解析] ∵直线上有两个点在平面外, ∴直线在平面外,
∴直线与平面相交,或直线与平面无公共点.故选D.
2.已知平面α∩平面β=l,点A∈α,点B∈α,直线AB∩l=D,点C∈β,C∉l,由A、B、C三点确定平面γ,设γ∩β=m,则直线m为( )
A.直线AC B.直线BC C.直线CD [答案] C
[解析] 如图,由条件可知直线CD⊂平面ABC,CD⊂β,∴CD为平面ABC与β的交线,又平面ABC为γ,γ∩β=m,∴m为CD
.
D.直线AB
3.下面四个命题中,正确的有( )
①如果两个平面有三个公共点,那么这两个平面重合.
②空间中四点A、B、C、D,惟一确定一个平面,则必定有三点不共线. ③若四边形有两个对角是直角,则这个四边形是圆内接四边形. ④四边相等的四边形是菱形. A.1个 [答案] A
[解析] ①三点共线时,两平面可能相交;②若四点惟一确定一个平面,则至少有三个点不共线;③④都把平面几何的结论搬到立体几何中来,都不对,故只有②对.
4.下列四个命题:
①三点确定一个平面②一条直线和一个点确定一个平面
③若四点不共面,则每三点一定不共线④三条平行线确定三个平面 其中正确结论的个数有( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个 [答案] A
[解析] 因为不共线三点确定一个平面、一条直线与线外一点确定一个平面,故①②均不对;在平面α.....内任作三条平行线,可知④错;空间四点中,若有三点共线,则这条直线与第四点必共面,即这四点一定共面,∴③正确,故选A.
5.A、B、C表示不同的点,a、l表示不同的直线,α,β表示不同的平面,下列推理错误的是( ) ..A.A∈l,A∈α,B∈l,B∈α⇒l⊂α B.A∈α,A∈β,B∈α,B∈β⇒α∩β=AB C.l⊄α,A∈l⇒A∉α D.A、B、C∈α,A、B、C∈β,⇒A、B、C共线
[分析] ∵如下图平面α和直线l满足:l⊄α,且A∈l,但A也在平面α内,即α∩l=A
.
B.2个 C.3个
D.4个
[答案] C
6.如下图代表未折叠正方体的展开图,将其折叠起来,变成正方体后,图形是(【成才之路数学必修二答案】
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[答案] B
7.在正方体ABCD-A1B1C1D1中,直线A1C交平面ABC1D1于点M,则点M的位置错误的是( ) A.在BC1上 B.在BD1上 C.为A1C的中点 [答案] A
D.在B1D上
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一、选择题(本大题共12个小题,每小题5分,共60分)
1.直线3x3y-1=0的倾斜角为( )
A.60° B.30° C.120° D.150°
[答案] C 斜率k=-3,由tanα=3,0°<α<90°知α=60°,∴倾斜角为180°-60°=120°.
2.设E、F、G分别为四面体ABCD的棱BC、CD、DA的中点,则此四面体中与过E、F、G的截面平行的棱有( )
A.0条 B.1条 C.2条 D.3条
[答案] C[解析] 如图,显见EF是△BCD中位线,BD∥EF,
∴BD∥平面EFG,同理AC∥平面EFG.
3.直线3x+4y-13=0与圆(x-2)2+(y-3)2=1的位置关系是( )
A.相离 B.相交 C.相切 D.无法判定
[答案] C[解析] 圆心(2,3)到直线3x+4y-13=0的距离d=1,圆半径为1,∴直线与圆相切.
4.已知A(0,8),B(-4,0),C(m,-4)三点共线,则实数m的值是( )
A.-6 B.-2 C.2 D.6
8-00+4[答案] A[解析] kAB=2,kBCk=k ∴m=-6.故选A. 0+4-4-mABBC
5.已知m、n是两条不同直线,α、β、γ是三个不同平面.下列命题中正确的是( )
A.若α⊥γ,β⊥γ,则α∥β B.若m⊥α,n⊥α,则m∥n
C.若m∥α,n∥α,则m∥n D.若m∥α,m∥β,则α∥β
[答案] B[解析] 如图(1)α∩β=l,l⊥γ,则α⊥γ,β⊥γ,故A错;由线面垂直的性质知B正确;
如图(2)β∥α,m⊂β,n⊂β,则m∥α,n∥α,但m与n可相交,故C错;
如图(3),α∩β=l,m⊄α,m⊄β,m∥l,有m∥α,m∥β,∴D错.
6.下列说法中正确的个数有( )
①两平面平行,夹在两平面间的平行线段相等;
②两平面平行,夹在两平面间的相等的线段平行;
③两条直线被三个平行平面所截,截得的线段对应成比例;
④如果夹在两平面间的三条平行线段相等,那么这两个平面平行.
A.1个
[答案] B
[解析] ①②可类比夹在平行线间的线段.①正确,如图(一),∵AB∥CD,∴AB与CD确定一个平面γ,γ∩α=AC,γ∩β=BD,而α∥β,∴AC∥BD,∴四边形ABDC是平行四边形,∴AB=CD;
②错,如图(一)设C在β内射影为O,以O为底面圆心,CD为母线的圆锥任一母线长度都等于AB,但只在CD位置,有AB∥CD;
B.2个 C.3个 D.4个
③正确,如图(二)平面α∥β∥γ,直线l1与三个平面交于A、B、C,l2与三个平面交于D、E、F,连结AF交β
ABAMDE于M(或连结DC)=A作直线l∥l2分别交β,α于BCMFEF
ABAKDEK,S,同理或过B,C作直线与l2平行,或过D、E、F中任一点作直线与l1平行均可).(可类比平行BCKSEF
线截得比例线段定理);
④错,如图(三),∵AB綊CD綊EF,
∴四边形ABDC,CDFE,ABFE均为平行四边形,从而AC∥BD,CE∥DF,
∴AC∥α,CE∥α,又AC∩CE=C,∴β∥α.
但在图(四)情形下A1C1綊A2C2綊AC,但两平面ABB1A1与BCC1B1相交.
7.若a>0,b<0,c<0,则直线ax+by+c=0必不通过( )
A.第一象限 B.第二象限 C.第三象限 D.第四象限
[答案] B[解析] 直线ax+by+c=0化为截距式为
cc=1∵a>0,b<0,c<0,∴->0,-,故直线过一、三、四象限,故选B. ccab--ab+
8.三条直线l1:x-y=0;l2:x+y-2=0;l3:5x-ky-15=0围成一个三角形,则k的取值范围( )
A.k≠±5且k≠1
C.k≠±1且k≠0
[答案] B
[解析] l1与l2相交,交点P(1,1),若围成三角形,则P不在l3上,∴5-k-15≠0,∴k≠-10;
5-k5-k由l3∥l1,即=∴k=5,由l3∥l2,即,∴k=-5. 1-111
因此欲围成三角形,则k≠±5且k≠-10,∴选B.
9.若圆心在x轴上,半径为5的圆C位于y轴左侧,且与直线x+2y=0相切,则圆C的方程是( )
A.(x-5)2+y2=5
C.(x-5)2+y2=5 B.(x5)2+y2=5 D.(x+5)2+y2=5
|a|,∴|a|=5,a<0,∴a=-5,∴方程为(x+5)2+y2=5. 5 B.k≠±5且k≠-10 D.k≠±5 xy[答案] D[解析] 设圆心C(a,0),由题意r510.直线y=kx+3与圆(x-3)2+(y-2)2=4相交于M,N两点,若|MN|≥23,则k的取值范围是( )
3A.[-,0] 4
C.[- 3B.(-∞,-]∪[0,+∞) 42D.[0] 333, 33
[答案] A[解析] 如图,设MN中点为H,连CH,CN,则△CHN为Rt△,又HN≥3.R=2,故CH≤1. 由圆心到直线的距离等于CH可得:
11.在正方体ABCD-A′B′C′D′中,过对角线BD′的一个平面交AA′于E、交CC′于F,则以下结论中错误的是
(
)
A.四边形BFD′E一定是平行四边形 |3k+1|33≤1.k≤0,故斜率范围是[-0],选A. 44k+1
B.四边形BFD′E有可能是正方形
C.四边形BFD′E有可能是菱形
D.四边形BFD′E在底面投影一定是正方形
[答案] B
[解析] 平面BFD′E与相互平行的平面BCC′B′及ADD′A′交线BF∥D′E,同理BE∥D′F,故A正确.
特别当E、F分别为棱AA′、CC′中点时,BE=ED′=BF=FD′,四边形为菱形,其在底面ABCD内的投影为正方形ABCD,∴选B.
12.如图所示,在斜三棱柱ABC-A1B1C1的底面△ABC中,∠A=90°,且BC1⊥AC,过C1作C1H⊥底面ABC,垂足为H,则点H在( )
A.直线AC上 B.直线AB上
C.直线BC上 D.△ABC内部
[答案]
B
二、填空题(本大题共4个小题,每小题4分,共16分,把正确答案填在题中横线上)
13.如图所示,ABCD-A1B1C1D1是棱长为a的正方体,M,N分别是下底面的棱A1B1,B1C1的中点,P是上底
a面的棱AD上的一点,AP=P,M,N的平面交上底面于PQ,Q在CD上,则PQ=__________. 3
[答案] 2a[解析] 上、下底面平行与截面相交的交线PQ∥MN,又MN∥A1C1∥AC,∴PQ∥AC, 3
2a2a22∵DP=∴DQ∴PQ=a. 333
14.与直线2x+3y+5=0平行,且在两坐标轴上截距的和为6的直线方程是________.
[答案] 10x+15y-36=0[解析] 设方程为2x+3y+m=0
mm36 -=6 ∴m=-10x+15y-36=0. 325
15.设α和β为不重合的两个平面,给出下列结论:
(1)若α内的两条相交直线分别平行于β内的两条直线,则α平行于β;
(2)若α外一条直线l与α内的一条直线平行,则l和α平行;
(3)设α和β相交于直线l,若α内有一条直线垂直于l
,则
α和β垂直;
(4)直线l与α垂直等价于l与α内的两条直线垂直.
其中正确结论的序号是________.
[答案] (1)(2)
[解析] (1)若α内的两条相交直线分别平行于β内的两条直线,则α∥β是正确的;(2)由线面平行判定定理知(2)正确;(3)由α和β相交于直线l,若α内有一条直线垂直于l,不能推出α和β垂直;(3)不正确;(4)直线l与α垂直能够推出l与α内的两条直线垂直,而l与α内的两条直线垂直不能推出直线l与α垂直,∴(4)不正确.
16.(2010·浙江理,12)若某几何体的三视图(单位:cm)如图所示,则此几何体的体积是________cm3.
[答案] 144
[解析] 由三视图知,该几何体是一个正四棱台和一个正四棱柱的组合体,
四棱台下底面边长为8,上底面边长为4,高为3,上面正四棱柱底面边长为4,
1高为2,则体积为V2+82+4×8)×3+4×4×2=144cm3. 3
三、解答题(本大题共6个大题,共74分,解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤)
17.(本小题满分12分)如图所示,已知A(1,3),B(-1,-1),C(2,1).求△ABC的BC边上的高所在的直线方程.
1-(-1)213[解析] 设BC边上的高为AD,∵kBC=∴kAD=-=- kBC22-(-1)3
3∴高线AD所在直线方程为y-3x-1)即3x+2y-9=0. 2
18.(本小题满分12分)如图所示,正方体ABCD-A1B1C1D1中,P、Q分别是AD1、BD上的点,且AP=BQ,求证:PQ∥平面DCC1D1.
[解析] 解法1:过P作PM∥AD交D1D于M,过Q作QN∥BC交CD于N.∵正方体中
AP=BQ,∴D1P=DQ,
PMDPDQQNQN由作法知:= ADD1ADBBCAD
∴PM=QN,又PM∥QN,∴四边形PQNM为平行四边形,∴PQ∥MN,又PQ⊄平面
CDD1C1,MN⊂平面CDD1C1,∴PQ∥平面DCC1D1.
解法2:过P作PK∥D1D交AD于K,连QK,可证平面PQK∥平面DCC1D1,于是PQ∥平面DCC1D1. 解法3:连结AQ并延长交直线CD于E,可证PQ∥D1E得证.
19.(本小题满分12分)(09~10学年湖南邵阳市高一期末)已知圆C:(x-1)2+y2=9内有一点P(2,2),过点P作直线l交圆C于A、B两点.
(1)当直线l过圆心C时,求直线l的方程;
(2)当直线l的倾斜角为45°时,求弦AB的长.
[解析] (1)圆心C(1,0),因为直线l过点P(2,2)与圆心,所以直线l的方程为
0.
(2)直线l的方程为:x-y=0圆心到直线l的距离d=
又圆的半径r=3,∴弦AB的长=2r-d=|1-0|2= 22y-0x-1=,化简得:2x-y-2=2-02-19-
34. 2
20.(本小题满分12分)直线l的方程为(a+1)x+y+2-a=0(a∈R).
(1)若l在两坐标轴上的截距相等,求a的值;
(2)若l不经过第二象限,求实数a的取值范围.
[解析] (1)当直线过原点时,该直线在x轴和y轴上的截距为零,当然相等
a-2∴a=2,方程即3x+y=0;若a≠2,则a-2,即a+1=1 a+1
∴a=0 即方程为x+y+2=0,∴a的值为0或2.
a+1=0(2)∵过原点时,y=-3x经过第二象限不合题意,∴直线不过原点,故或a-2a-2<0
>0 a-2<0a+1
∴a≤-1.
21.(本小题满分12分)如图,平面ABEF⊥平面ABCD,四边形ABEF与ABCD都是直角梯形,∠BAD=∠FAB
11=90°,BC綊AD,BEA,G、H分别为FA、FD的中点. 22
(1)证明:四边形BCHG是平行四边形;
(2)C、D、F、E四点是否共面?为什么?
(3)设AB=BE,证明:平面ADE⊥平面CDE.
[解析] (1)由题设知,
11FG=GA,FH=HD,所以GHAD.又BC綊,故GH綊BC, 22
所以四边形BCHG是平行四边形.
1(2)C、D、F、E四点共面.理由如下:由BE綊AF,G是FA的中点知,BE綊GF, 2
所以EF∥BG,由(1)知BG∥CH,所以EF∥CH,故EC、FH共面.
又点D直线FH上,所以C、D、F、E四点共面.
(3)连结EG,由AB=BE,BE綊AG,及∠BAG=90°知ABEG是正方形,
故BG⊥EA.由题设知,FA、AD、AB两两垂直,故AD⊥平面FABE,
∴BG⊥AD,∴BG⊥平面ADE,∴BG⊥ED.
又EC∩EA=E,所以BG⊥平面ADE.
由(1)知,CH∥BG,所以CH⊥平面ADE.由(2)知F∈平面CDE,故CH⊂平面CDE,得平面ADE⊥平面CDE.
22.(本小题满分14分)如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是矩形,PA⊥平面ABCD,PA=AD=4,AB=2.以BD的中点O为球心、BD为直径的球面交PD于点M.
(1)求证:平面ABM⊥平面PCD;
(2)求直线PC与平面ABM所成的角的正切值;
(3)求点O到平面ABM的距离.
[解析] (1)证明:依题设,M在以BD为直径的球面上,则BM⊥PD.
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