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文档简介
2025届高中数学一轮复习专题训练基本图形位置关系
一、选择题1.已知,是两个不同的平面,m,n是两条不同的直线,能使成立的一组条件是()A.,, B.,,C.,, D.,,2.如图,AB是圆O的直径,C是圆周上不同于A,B的任意一点,平面ABC,则四面体的四个面中,直角三角形的个数为()A.1 B.2 C.3 D.43.已知两条不同的直线m,n,两个不同的平面,则()A.若,,,则B.若,,,则C.若,则D.若,,则4.已知某圆锥的侧面积为,轴截面面积为1,则该圆锥的母线与底面所成的角为()A. B. C. D.5.已知m是直线,,是两个不同的平面,下列正确的命题是()A.若,,则 B.若,,则C.若,,则 D.若,,则6.已知直线平面,直线平面,则()A.若l与m垂直,则l与一定垂直B.若l与m所成的角为,则l与所成的角也为C.是的充分不必要条件D.若l与相交,则l为m一定是异面直线7.如图,在长方体中,若E,F,G,H分别是棱,,,上的动点,且,则必有()A. B.C.平面平面EFGH D.平面平面EFGH8.如图,在长方体中,若E,F,G,H分别是棱,,,上的动点,且,则必有()A. B.C.平面平面EFGH D.平面平面EFGH二、多项选择题9.下列命题中是假命题的为()A.若向量,则与,共面B.若与,共面,则C.若,则P,M,A,B四点共面D.若P,M,A,B四点共面,则10.已知m,n为两条不同的直线,,为两个不同的平面,则下列结论错误的是()A.,,则B.,,,,则C.,,,则D.,,,则11.在长方体中,,,点P在线段上,则直线与平面所成角的正弦值可能为()A. B. C. D.三、填空题12.如图,已知平面ABC,,,E,F分别为棱BD,AC上的动点(含端点),则线段EF长度的最小值为________.13.在《九章算术》中,将底面为矩形且有一条侧棱与底面垂直的四棱锥称为“阳马”.如图,四棱锥为阳马,侧棱底面ABCD,,,E为棱的中点,则直线CE与平面PAB所成角的余弦值为________.14.在正方体中,点E,F分别是,AB上的点,,,,则点到直线EF的距离为__________.四、解答题15.如图,在多面体DABCE中,是等边三角形,,.(1)求证:;(2)若二面角为,求直线DE与平面ACD所成角的正弦值.16.如图1,在中,,,E为BC的中点,F为AB上一点,,且.现将沿EF翻折到,如图2.(1)证明:.(2)已知二面角为,在棱AC上是否存在点M,使得直线BC与平面所成角的正弦值为?若存在,确定M的位置;若不存在,请说明理由.17.如下图,在正方体中,棱长为2,M,N,P分别是,,的中点.(1)画出过M,N,P三点的平面与平面、平面的交线;(2)设过M,N,P三点的平面与交于点Q,求的长.18.如图,在多面体ABCDEF中,梯形ADEF与平行四边形ABCD所在平面互相垂直,,,,,.(1)求证:平面CDE.(2)求二面角的余弦值.(3)判断线段BE上是否存在点Q,使得平面平面BEF?若存在,求出的值,若不存在,说明理由.19.如图,四棱锥的底面是正方形,设平面PAD与平面PBC相交于直线l.(1)证明:.(2)若平面平面,,,求直线PC与平面PAD所成角的正弦值.
参考答案1.答案:B解析:对于A,若,,,则,故A错误,对于B,若,,,则,故B正确,对于C,若,,,则m,n可能相交,平行或异面,故C错误,对于D,若,,,则m,n可能相交,平行或异面,故D错误.故选:B2.答案:D解析:因为平面ABC,平面ABC,平面ABC,平面ABC所以,,,所以,为直角三角形,又因为AB是圆O的直径,所以,为直角三角形因为,平面PAC,平面PAC所以平面PAC又平面PAC,所以,为直角三角形综上,四面体的四个面都是直角三角形.故选:D3.答案:D解析:对于A,若,,,则m,n可能平行,也可能异面,A错误;对于B,若,,,则可能有,也可能有,B错误;对于C,若,则有可能是,也可能,C错误,对于D,根据线面平行的性质定理可知若,,则,正确,故选:D.4.答案:C解析:设圆锥的母线为,底面半径为,高为,由题意可得:,解得,设该圆锥的母线与底面所成的角为,则,可得,所以该圆锥的母线与底面所成的角为.故选:C.5.答案:D解析:选项A:根据给定条件有或;选项B:根据给定条件有或;选项C:根据给定条件有m与的位置可能平行、相交或m在内;选项D:因为,所以存在直线使得,又因为,所以,因为,所以.故选:D.6.答案:C解析:对于A,当l与m垂直时,由线面垂直判定定理可得l与不一定垂直,A错误;对于B选项,由线面角的定义可知,l与所成的角是直线l与平面内所有直线所成角中最小的角,若l与m所成的角为,则l与所成的角满足,B错;对于C选项,若,,,则,即,若,因为,则l与m平行或异面,即,所以,是的充分不必要条件,C对;对于D选项,若l与相交,则l与m相交或异面,D错.7.答案:B解析:若点E与重合,点H与点重合,则与EH的夹角便是与的夹角,显然与的夹角不是,所以错误,A错误;当FG与重合时,由可得,当FG与不重合时,因为,平面,平面,所以平面,平面,平面平面,所以,又,所以,B正确;当平面EFGH与平面重合时,平面与平面不垂直,C错误;当FG与BC重合时,平面与平面EFGH相交,D错误.故选;B.8.答案:B解析:若点E与重合,点H与点重合,则与EH的夹角便是与的夹角,显然与的夹角不是,所以错误,A错误;当FG与重合时,由可得,当FG与不重合时,因为,平面,平面,所以平面,平面,平面平面,所以,又,所以,B正确;当平面EFGH与平面重合时,平面与平面不垂直,C错误;当FG与BC重合时,平面与平面EFGH相交,D错误.故选;B.9.答案:BD解析:AC为真命题.B中需满足,不共线,D中需满足M,A,B三点不共线.10.答案:ABD解析:对于A,若,,则或,A错误;对于B,若,,,,则或,相交,只有加上条件m,n相交,结论才成立,B错误;对于C,若,,则,又因为,所以,C正确;对于D,若,,无法得到,只有加上条件才能得出结论,D错误.故选:ABD.11.答案:AB解析:连结,因为平面,平面,所以平面平面,且平面平面,过点P作,连结,则平面,为与平面所成线面角,因为,,所以四边形是平行四边形,所以,且平面,平面,所以平面,所以,连结,,,因为,当点P是的中点时,,此时最短,,当点P在或时,最长,最大值为5,所以,选项AB在范围内.所以直线与平面所成角的正弦值可能为或.故选:AB12.答案:/解析:过E作交AB于O,连接OF,由于平面ABC,故平面ABC,平面ABC,故,故,设,,,,则,故,当OE长度一定时,此时要使EF最小,则OF最小,故,,则,,故当时,此时EF取最小值,故答案为:13.答案:/解析:因为平面ABCD,平面ABCD,故可得,又,,PA,平面PAB,故平面PAB,连接EB,故即为所求直线CE与平面PAB所成角.由,,故在直角三角形CBE中,,故,则,则直线CE与平面PAD所成角的余弦值为,故答案为:.14.答案:6解析:如图,连接,,,CF,则,,所以,,,在中,,所以,即到直线EF的距离为,长度为6.故答案为:615.答案:(1)证明见解析(2)解析:(1)取BC中点O,连接AO,EO.是等边三角形,O为BC中点,,又,,,平面,平面,又平面AEO,.(2)连接DO,则,由,得,,又,,,又,平面,平面.如图,以O为坐标原点,OA,OB,OD所在直线分别为x,y,z轴,建立空间直角坐标系,则,,,,,,设平面ACD的法向量为,则即取,则.是二面角的平面角,,又,,,则,直线DE与平面ACD所成角的正弦值为.16.答案:(1)证明见解析(2)存在,解析:(1)证明:翻折前,在中,,翻折后,有,,又,AF,平面,所以平面,因为平面,所以.(2)因为二面角为,,,所以,二面角的平面角为,以点F为坐标原点,FE,FA所在直线为x,y轴,过点F且垂直于平面ABC的直线为z轴建立如下图所示的空间直角坐标系,不妨设,则,,,,.,,,.设,,其中,设平面的法向量为,由得,取,可得,,解得,合乎题意,故当时,直线BC与平面所成角的正弦值为.17.答案:(1)答案见解析(2)解析:(1)如图所示:平面,与底面的交点K必在侧面与底面的交线上,过点M,N,P的平面与平面的交线是,(K在线段的延长线上),与平面的交线是(Q在线段上).,,,,,.(2)由(1)可知:,,在中,由勾股定理得.18.答案:(1)证明见解析(2)(3)存在点Q,且此时解析:(1)证明:取DE的中点M,连接MF,MC,因为,所以,且,所以四边形ADMF是平行四边形,所以且.又因为且,所以且,所以四边形BCMF是平行四边形,所以.因为平面,平面CDE,所以平面CDE.(2)连接BD,因为平面平面ABCD,平面平面,,平面ADEF,所以平面ABCD,又平面ABCD,则,又,所以.故DA,DB,DE两两垂直.以D为原点,DA,DB,DE所在的直线分别为x轴、y轴和z轴,建立如图所示的空间直角坐标系,则,,,,,,所以,,为平面DEF的一个法向量.设平面BEF的法向量为,由得令,得.所以.由图可得二面角为锐角,所以二面角的余弦值为.(3)结论:线段BE上存在点Q,且,使得平面平面BEF.证明如下:设,所以.设平面CDQ的法向量为,又因为,所以即若平面平面BEF,则,即.③联立①②③,解得.所以线段BE上存在点Q,使得平面平面BEF,且此时.19.答案:(1)证明见解析
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