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1、新編高考數(shù)學(xué)復(fù)習(xí)資料
第2講 平面的基本性質(zhì)與異面直線
基礎(chǔ)鞏固題組
(建議用時(shí):40分鐘)
一、填空題
1.(2013·江西七校聯(lián)考)已知直線a和平面α,β,α∩β=l,a?α,a?β,且a在α,β內(nèi)的射影分別為直線b和c,則直線b和c的位置關(guān)系可以是________.
解析 依題意,直線b和c的位置關(guān)系可能是相交、平行或異面.
答案 相交、平行或異面
2.在正方體AC1中,E,F(xiàn)分別是線段BC,CD1的中點(diǎn),則直線A1B與直線EF的位置關(guān)系是________.
解析 如圖所示,直線A1B與直線外一點(diǎn)E確定的平面為A1BCD1,EF?平面A1BCD1,且兩直線不平行,故
2、兩直線相交.
答案 相交
3.設(shè)P表示一個(gè)點(diǎn),a,b表示兩條直線,α,β表示兩個(gè)平面,給出下列四個(gè)命題,其中正確的命題是________.
①P∈a,P∈α?a?α?、赼∩b=P,b?β?a?β?、踑∥b,a?α,P∈b,P∈α?b?α?、堞痢搔拢絙,P∈α,P∈β?P∈b
解析 當(dāng)a∩α=P時(shí),P∈a,P∈α,但a?α,①錯(cuò);a∩β=P時(shí),②錯(cuò);
如圖,∵a∥b,P∈b,∴P?a,∴由直線a與點(diǎn)P確定唯一平面α,
又a∥b,由a與b確定唯一平面β,但β經(jīng)過直線a與點(diǎn)P,
∴β與α重合,∴b?α,故③正確;
兩個(gè)平面的公共點(diǎn)必在其交線上,故④正確.
答案?、邰?
4.(2
3、013·山西重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)已知l,m,n是空間中的三條直線,命題p:若m⊥l,n⊥l,則m∥n;命題q:若直線l,m,n兩兩相交,則直線l,m,n共面,則下列命題①p∧q;②p∨q;③p∨(綈q);④(綈p)∧q為真命題的是________.
解析 命題p中,m,n可能平行、還可能相交或異面,所以命題p為假命題;命題q中,當(dāng)三條直線交于三個(gè)不同的點(diǎn)時(shí),三條直線一定共面,當(dāng)三條直線交于一點(diǎn)時(shí),三條直線不一定共面,所以命題q也為假命題.
所以綈p和綈q都為真命題,故p∨(綈q)為真命題.選③.
答案?、?
5.(2013·浙江卷改編)如圖,在正方體ABCD-A1B1C1D1中,過頂點(diǎn)A1與正
4、方體其他頂點(diǎn)的連線與直線BC1成60°角的條數(shù)為________條.
解析 有2條:A1B和A1C1.
答案 2
6.如果兩條異面直線稱為“一對(duì)”,那么在正方體的十二條棱中共有異面直線________對(duì).
解析 如圖所示,與AB異面的直線有B1C1,CC1,A1D1,DD1四條,因?yàn)楦骼饩哂胁煌奈恢茫艺襟w共有12條棱,排除兩棱的重復(fù)計(jì)算,共有異面直線=24(對(duì)).
答案 24
7.如圖,在正方體ABCD-A1B1C1D1中,M、N分別為棱C1D1、C1C的中點(diǎn),有以下四個(gè)結(jié)論:
①直線AM與CC1是相交直線;
②直線AM與BN是平行直線;
③直線BN與MB1是異
5、面直線;
④直線AM與DD1是異面直線.
其中正確的結(jié)論為________(注:把你認(rèn)為正確的結(jié)論的序號(hào)都填上).
解析 A,M,C1三點(diǎn)共面,且在平面AD1C1B中,但C?平面AD1C1B,因此直線AM與CC1是異面直線,同理AM與BN也是異面直線,AM與DD1也是異面直線,①②錯(cuò),④正確;M,B,B1三點(diǎn)共面,且在平面MBB1中,但N?平面MBB1,因此直線BN與MB1是異面直線,③正確.
答案?、邰?
8.(2013·江西卷)如圖,正方體的底面與正四面體的底面在同一平面α上,且AB∥CD,則直線EF與正方體的六個(gè)面所在的平面相交的平面?zhèn)€數(shù)為________.
解析 取CD的
6、中點(diǎn)為G,由題意知平面EFG與正方體的左、右側(cè)面所在平面重合或平行,從而EF與正方體的左、右側(cè)面所在的平面平行或EF在平面內(nèi).所以直線EF與正方體的前、后側(cè)面及上、下底面所在平面相交.故直線EF與正方體的六個(gè)面所在的平面相交的平面?zhèn)€數(shù)為4.
答案 4
二、解答題
9.如圖,四邊形ABEF和ABCD都是直角梯形,∠BAD=∠FAB=90°,BC綉AD,BE綉FA,G,H分別為FA,F(xiàn)D的中點(diǎn).
(1)證明:四邊形BCHG是平行四邊形;
(2)C,D,F(xiàn),E四點(diǎn)是否共面?為什么?
(1)證明 由已知FG=GA,F(xiàn)H=HD,可得GH綉AD.
又BC綉AD,∴GH綉B(tài)C,
∴四邊形BC
7、HG為平行四邊形.
(2)解 由BE綉AF,G為FA中點(diǎn)知,BE綉FG,
∴四邊形BEFG為平行四邊形,∴EF∥BG.
由(1)知BG綉CH,∴EF∥CH,∴EF與CH共面.
∴EF,CH確定平面EFHC,且EF和HC均在平面EFHC內(nèi).
又D∈FH,∴C,D,F(xiàn),E四點(diǎn)共面.
10.在正方體ABCD-A1B1C1D1中,對(duì)角線A1C與平面BDC1交于點(diǎn)O,AC,BD交于點(diǎn)M,求證:點(diǎn)C1,O,M共線.
證明 如圖所示,∵A1A∥C1C,
∴A1A,C1C確定平面A1C.
∵A1C?平面A1C,O∈A1C,
∴O∈平面A1C,而O=平面BDC1∩線A1C,
∴O∈平面BD
8、C1,
∴O在平面BDC1與平面A1C的交線上.
∵AC∩BD=M,
∴M∈平面BDC1,且M∈平面A1C,
∴平面BDC1∩平面A1C=C1M,
∴O∈C1M,即C1,O,M三點(diǎn)共線.
能力提升題組
(建議用時(shí):25分鐘)
一、填空題
1.(2014·長(zhǎng)春一模)一個(gè)正方體的展開圖如圖所示,A、B、C、D為原正方體的頂點(diǎn),則在原來的正方體中,AB與CD的位置關(guān)系是________.
解析 如圖,把展開圖中的各正方形按圖1所示的方式分別作為正方體的前、后、左、右、上、下面還原,得到圖2所示的直觀圖,可判斷AB與CD異面.
答案 異面
2.在正方體ABCD-A1B1
9、C1D1中,E,F(xiàn)分別為棱AA1,CC1的中點(diǎn),則在空間中與三條直線A1D1,EF,CD都相交的直線有________條.
解析 法一
圖1
在EF上任意取一點(diǎn)M,直線A1D1與M確定一個(gè)平面(如圖1),這個(gè)平面與CD有且僅有1個(gè)交點(diǎn)N,當(dāng)M取不同的位置就確定不同的平面,從而與CD有不同的交點(diǎn)N,而直線MN與這3條異面直線都有交點(diǎn).如圖所示.
法二 在A1D1上任取一點(diǎn)P,過點(diǎn)P與直線EF作一個(gè)平面α(如圖2),因CD與平面α不平行,
圖2
所以它們相交,設(shè)它們交于點(diǎn)Q,連接PQ,則PQ與EF必然相交,即PQ為所求直線.由點(diǎn)P的任意性,知有無數(shù)條直線與三條直線A1D1,E
10、F,CD都相交.
答案 無數(shù)
3.(2013·安徽卷)如圖,正方體ABCD-A1B1C1D1的棱長(zhǎng)為1,P為BC的中點(diǎn),Q為線段CC1上的動(dòng)點(diǎn),過點(diǎn)A,P,Q的平面截該正方體所得的截面記為S.則下列命題正確的是________(寫出所有正確命題的編號(hào)).
①當(dāng)0<CQ<時(shí),S為四邊形?、诋?dāng)CQ=時(shí),S為等腰梯形?、郛?dāng)CQ=時(shí),S與C1D1的交點(diǎn)R滿足C1R=?、墚?dāng)<CQ<1時(shí),S為六邊形
⑤當(dāng)CQ=1時(shí),S的面積為
解析 如圖1,當(dāng)CQ=時(shí),平面APQ與平面ADD1A1的交線AD1必平行于PQ,且D1Q=AP=,
∴S為等腰梯形,∴②正確;
同理,當(dāng)0<CQ<時(shí),S為四邊形,
11、∴①正確;
圖1
圖2
如圖2,當(dāng)CQ=時(shí),將正方體ABCDA1B1C1D1補(bǔ)成底面不變,高為1.5的長(zhǎng)方體ABCD-A2B2C2D2.Q為CC2的中點(diǎn),連接AD2交A1D1于點(diǎn)E,易知PQ∥AD2,作ER∥AP,交C1D1于R,連接RQ,則五邊形APQRE為截面S.
延長(zhǎng)RQ,交DC的延長(zhǎng)線于F,同時(shí)與AP的延長(zhǎng)線也交于F,由P為BC的中點(diǎn),PC∥AD,知CF=DF=1,
由題意知△RC1Q∽△FCQ,∴=,
∴C1R=,∴③正確;由圖2知當(dāng)<CQ<1時(shí),S為五邊形,∴④錯(cuò)誤;當(dāng)CQ=1時(shí),點(diǎn)Q與點(diǎn)C1重合,截面S為邊長(zhǎng)為的菱形,對(duì)角線AQ=,另一條對(duì)角線為,∴S=,⑤正
12、確.
答案?、佗冖邰?
二、解答題
4.如圖,在正方體ABCD-A1B1C1D1中,
(1)求A1C1與B1C所成角的大??;
(2)若E,F(xiàn)分別為AB,AD的中點(diǎn),求A1C1與EF所成角的大?。?
解 (1)如圖,連接AC,AB1,
由ABCD-A1B1C1D1是正方體,知AA1C1C為平行四邊形,
所以AC∥A1C1,從而B1C與AC所成的角就是A1C1與B1C所成的角.
由△AB1C中,由AB1=AC=B1C可知∠B1CA=60°,
即A1C1與B1C所成角為60°.
(2)如圖,連接BD,由(1)知AC∥A1C1.
∴AC與EF所成的角就是A1C1與EF所成的角.
∵EF是△ABD的中位線,∴EF∥BD.
又∵AC⊥BD,
∴AC⊥EF,即所求角為90°.
∴EF⊥A1C1.即A1C1與EF所成的角為90°.