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第二章测试卷第Ⅰ卷(选择题，共60分)一、选择题(本大题共12小题，每题5分，共60分)1．下列不是直线与平面的位置关系的是()A．异面B．平行C．相交D．在平面内答案A2．下列说法中正确的是()A．三点确定一个平面B．四边形一定是平面图形C．梯形一定是平面图形D．平面α和平面β有不同在一条直线上的三个交点答案C解析不共线的三点确定一个平面，所以A错误；四边形的四个顶点不一定共面，所以B错误；假设两个平面α和平面β有不同在一条直线上的三个交点，那么这两个平面重合，所以D错误；两条平行直线确定一个平面，梯形的一组对边平行，则梯形一定是平面图形，所以C正确．3．空间有四个点如果其中任意三个点都不在同一直线上，那么经过其中三个点的平面()A．可能有3个，也可能有2个B．可能有4个，也可能有3个C．可能有3个，也可能有1个D．可能有4个，也可能有1个答案D解析4个点可能在同一平面内，也可能不共面，任意两点之间连线组成四面体，所以平面个数为1个或4个．4．对于直线m，n和平面α，β能得出α⊥β的一个条件是()A．m⊥n，m∥α，n∥βB．m⊥n，α∩β＝m，n⊂αC．m∥n，n⊥β，m⊂αD．m∥n，m⊥α，n⊥β答案C5．设l，m是两条不同的直线，α是一个平面，则下列命题正确的是()A．若l⊥m，m⊂α，则l⊥αB．若l⊥α，l∥m，则m⊥αC．若l∥α，m⊂α，则l∥mD．若l∥α，m∥α，则l∥m答案B解析根据定理：两条平行线中的一条垂直于一个平面，另一条也垂直于这个平面知B正确．6．已知a，b是不同的直线，α，β是不同的平面，在下列条件下，不能判定a⊥b的是()A．α⊥β，a⊥α，b⊥βB．α∥β，a⊥α，b⊂βC．α⊥β，a∥α，b∥βD．α⊥β，a⊥α，b∥α答案C7．直三棱柱ABC－A1B1C1中，若∠BAC＝90°，AB＝AC＝AA1，则异面直线BA1与AC1所成的角等于()A．30°B．45°C．60°D．90°答案C解析延长CA至点M，使AM＝CA，则A1M∥C1A，∠MA1B或其补角为异面直线BA1与AC1所成的角，连接BM，易知△BMA1为等边三角形，因此，异面直线BA1与AC1所成的角为60°，选C.8．已知S，A，B，C是球O表面上的点，SA⊥平面ABC，AB⊥BC，SA＝AB＝1，BC＝2，则球O的表面积等于()A．4πB．3πC．2πD．π答案A解析如图，以SA，AB，BC为棱长构造长方体，得体对角线长为12＋12＋（2）2＝2R，所以R＝1，S＝4πR2＝4π.9．正方体ABCD－A1B1C1D1，二面角C1－AB－C的平面角等于()A．30°B．45°C．60°D．90°答案B10．将正方形ABCD沿BD折成直二面角，M为CD的中点，则∠AMD的大小是()A．45°B．30°C．60°D．90°答案D解析设正方形边长为a.在△AMD中，AD＝a，AM＝32a，DM＝a2，∴AD2＝DM2＋AM2.∴∠AMD＝90°.11．在正方体ABCD－A1B1C1D1中，E为A1C1中点，则直线CE垂直于()A．ACB．BDC．A1D1D．A1A答案B解析因为ABCD－A1B1C1D1是正方体，所以可证BD⊥平面ACC1A1，又CE⊂平面ACC1A1，则CE⊥BD.12．如图，平行四边形ABCD中，AB⊥BD，沿BD将△ABD折起，使面ABD⊥面BCD，连接AC，则在四面体A－BCD的四个面中，互相垂直的平面有()A．1对B．2对C．3对D．4对答案C解析由AB⊥BD，面ABD⊥面BCD，可知AB⊥面BCD，从而有面ABC⊥面BCD；又CD⊥BD，面ABD⊥面BCD，故CD⊥面ABD，从而可得面ABD⊥面ACD.第Ⅱ卷(非选择题，共90分)二、填空题(本大题共4小题，每小题5分，共20分)13．已知二面角α－l－β的大小为60°，若直线a⊥α，直线b⊥β，则异面直线a，b所成的角是________．答案60°14．已知△ABC和直线l，若l⊥AB，l⊥BC，则l和AC的关系是________．答案垂直解析∵l⊥AB，l⊥BC，AB∩BC＝B，∴l⊥平面ABC，AC⊂平面ABC，∴l⊥AC.15．如图所示，四个正方体图形中，A、B为正方体的两个顶点，M、N、P分别为其所在棱的中点，能得出AB∥面MNP的图形的序号是________(写出所有符合要求的图形序号)．答案①③16．对于四面体ABCD，给出下列四个命题：①若AB＝AC，BD＝CD，则BC⊥AD；②若AB＝CD，AC＝BD，则BC⊥AD；③若AB⊥AC，BD⊥CD，则BC⊥AD；④若AB⊥CD，BD⊥AC，则BC⊥AD.其中真命题的序号是________(写出所有真命题序号)．答案①④解析①中取BC中点E，连接AE，DE.∵AB＝AC，BD＝CD，∴AE⊥BC，DE⊥BC.∵AE∩DE＝E，∴BC⊥平面ADE，∴BC⊥AD.④中过A向平面BCD内作垂线，垂足为O，连接BO，CO，DO，可证O为△BCD的垂心．∴BC⊥DO.又BC⊥AO，∴BC⊥平面ADO，∴BC⊥AD.三、解答题(本大题共6小题，共70分)17．(10分)如图，已知正方体ABCD－A1B1C1D1中，M是AA1的中点，N是BB1的中点．求证：平面MDB1∥平面ANC.分析转化为证明平面MDB1内的两条相交直线MB1和MD平行于平面ANC.证明如图，连接MN.∵M，N分别是所在棱的中点，∴四边形AMB1N和四边形MNCD是平行四边形．∴MB1∥AN，CN∥MD.又∵MB1⊂平面MDB1，MD⊂平面MDB1，MB1∩MD＝M，∴MB1∥平面ANC，MD∥平面ANC.∴平面MDB1∥平面ANC.18.(12分)在如图所示的几何体中，D是AC的中点，EF∥DB.(1)已知AB＝BC，AE＝EC.求证：AC⊥FB；(2)已知G，H分别是EC和FB的中点．求证：GH∥平面ABC.解析(1)因为EF∥DB，所以EF与DB确定平面BDEF.连接DE.因为AE＝EC，D是AC的中点，所以DE⊥AC.同理可得BD⊥AC.又BD∩DE＝D，所以AC⊥平面BDEF，因为FB⊂平面BDEF，所以AC⊥FB.(2)设FC的中点为I，连接GI，HI.在△CEF中，因为G是CE的中点，所以GI∥EF.又EF∥DB，所以GI∥DB.在△CFB中，因为H是FB的中点，所以HI∥BC，又HI∩GI＝I，所以平面GHI∥平面ABC.因为GH⊂平面GHI，所以GH∥平面ABC.19．(12分)如图，在棱长为2的正方体ABCD－A1B1C1D1中，E是BC1的中点．求直线DE与平面ABCD所成角的正切值．解析过E作EF⊥BC，交BC于F，连接DF.∵EF⊥平面ABCD，∴∠EDF是直线DE与平面ABCD所成的角．由题意，得EF＝12CC1＝1.∵CF＝12CB＝1，∴DF＝5.∵EF⊥DF，∴tan∠EDF＝EFDF＝55.20．(12分)如图，直三棱柱ABC—A′B′C′，∠BAC＝90°，AB＝AC＝2，AA′＝1，点M，N分别为A′B和B′C′的中点．(1)证明：MN∥平面A′ACC′；(2)求三棱锥A′—MNC的体积．解析(1)方法一：连接AB′，AC′，因为∠BAC＝90°，AB＝AC，所以三棱柱ABC—A′B′C′为直三棱柱，所以M为AB′的中点．又因为N为B′C′的中点，所以MN∥AC′.又MN⊄平面A′ACC′，AC′⊂平面A′ACC′，因此MN∥平面A′ACC′.方法二：取A′B′的中点P，连接MP，NP，AB′.因为M，N分别为AB′与B′C′的中点，所以MP∥AA′，PN∥A′C′.所以MP∥平面A′ACC′，PN∥平面A′ACC′.又MP∩NP＝P，因此平面MPN∥平面A′ACC′.又因MN⊂平面MPN，因此MN∥平面A′ACC′.(2)方法一：连接BN，由题意A′N⊥B′C′，平面A′B′C′∩平面B′BCC′＝B′C′，所以A′N⊥平面NBC.又A′N＝12B′C′＝1，故VA′－MNC＝VN－A′MC＝12VN－A′BC＝12VA′－NBC＝16.方法二：VA′－MNC＝VA′－NBC－VM－NBC＝12VA′－NBC＝16.21．(12分)如图所示，四棱锥P－ABCD的底面ABCD是边长为1的菱形，∠BCD＝60°，E是CD的中点，PA⊥底面ABCD，PA＝3.(1)证明：平面PBE⊥平面PAB；(2)求二面角A—BE—P的大小．解析(1)如右图所示，连接BD，由ABCD是菱形且∠BCD＝60°知，△BCD是等边三角形．因为E是CD的中点，所以BE⊥CD.∵CD∥AB，∴BE⊥AB.∵PA⊥平面ABCD，∴PA⊥BE.∵PA∩AB＝A，∴BE⊥平面PAB.又∵BE⊂平面PBE，∴平面PBE⊥平面PAB.(2)∵BE⊥平面PAB，∴BE⊥PB.∴∠ABP是二面角A—BE—P的平面角．在Rt△PAB中，AB＝1，PA＝3，tan∠ABP＝3，∴∠ABP＝60°.∴二面角A—BE—P的大小是60°.22．(12分)一个多面体的直观图及三视图如图所示(其中M、N分别是AF、BC的中点)．(1)求证：MN∥平面CDEF；(2)求多面体A－CDEF的体积．解析由三视图知该多面体是底面为直角三角形的直三棱柱ADE－BCF，且AB＝BC＝BF＝2，DE＝CF＝22，∠CBF＝90°.(1)取BF的中点G，连接MG、NG，由M、N分别为AF、BC中点，可得NG∥CF，MG∥EF，∴面MNG∥面CDEF，∴MN∥面CDEF.(2)取DE中点为H，连接AH，∵AD＝AE，∴AH⊥DE.在直三棱柱ADE－BCF中，平面ADE⊥平面CDEF，面ADE∩面CDEF＝DE，∴AH⊥平面CDEF.∴多面体A－CDEF是以AH为高，以矩形CDEF为底面的棱锥．在△ADE中，AH＝2，S矩形CDEF＝DE·EF＝42，∴棱锥A－CDEF的体积V＝13S矩·AH＝83.1．如图，在四棱锥P－ABCD中，底面ABCD是矩形，PA⊥平面ABCD，AP＝AB，BP＝BC＝2，E，F分别是PB，PC的中点．(1)证明：EF∥平面PAD；(2)求三棱锥E－ABC的体积V.解析(1)在△PBC中，E，F分别是PB，PC的中点，∴EF∥BC.又BC∥AD，∴EF∥AD.又∵AD⊂平面PAD，EF⊄平面PAD，∴EF∥平面PAD.(2)连接AE，AC，EC，过E作EG∥PA交AB于点G，则EG⊥平面ABCD，且EG＝12PA.在△PAB中，AP＝AB，∠PAB＝90°，BP＝2，∴AP＝AB＝2，EG＝22.∴S△ABC＝12AB·BC＝12×2×2＝2.∴VE－ABC＝13S△ABC·EG＝13×2×22＝13.2．已知过球面上三点A、B、C的截面到球心O的距离等于球半径的一半，且AB＝18cm，BC＝24cm，AC＝30cm，求球的体积和表面积．解析∵AB2＋BC2＝AC2，∴△ABC是直角三角形，∠ABC＝90°.∴过A、B、C三点的截面圆的半径为12AC＝15(cm)．设球的半径为R，则R2＝(R2)2＋152.∴R2＝300，∴R＝103(cm)．∴V球＝43πR3＝40003π(cm3)，S球＝4πR2＝1200π(cm2)．