高三数学一轮复习立体几何(解析版)

数学G单元立体几何G1空间几何体的结构19．、、[2014·安徽卷]如图1­5所示，四棱锥P­ABCD的底面是边长为8的正方形，四条侧棱长均为217.点G，E，F，H分别是棱PB，AB，CD，PC上共面的四点，平面GEFH⊥平面ABCD，BC∥平面GEFH.图1­5(1)证明：GH∥EF；(2)若EB＝2，求四边形GEFH的面积．19．解：(1)证明：因为BC∥平面GEFH，BC⊂平面PBC，且平面PBC∩平面GEFH＝GH，所以GH∥BC.同理可证EF∥BC，因此GH∥EF.(2)连接AC，BD交于点O，BD交EF于点K，连接OP，GK.因为PA＝PC，O是AC的中点，所以PO⊥AC，同理可得PO⊥BD.又BD∩AC＝O，且AC，BD都在平面ABCD内，所以PO⊥平面ABCD.又因为平面GEFH⊥平面ABCD，且PO⊄平面GEFH，所以PO∥平面GEFH.因为平面PBD∩平面GEFH＝GK，所以PO∥GK，所以GK⊥平面ABCD.又EF⊂平面ABCD，所以GK⊥EF，所以GK是梯形GEFH的高．由AB＝8，EB＝2得EB∶AB＝KB∶DB＝1∶4，从而KB＝14DB＝12OB，即K是OB的中点．再由PO∥GK得GK＝12PO，所以G是PB的中点，且GH＝12BC＝4.由已知可得OB＝42，PO＝PB2－OB2＝68－32＝6，所以GK＝3，故四边形GEFH的面积S＝GH＋EF2·GK＝4＋82×3＝18.3．[2014·福建卷]以边长为1的正方形的一边所在直线为旋转轴，将该正方形旋转一周所得圆柱的侧面积等于()A．2πB．πC．2D．13．A[解析]由题意可知，该正方形旋转一周后所得的圆柱的底面半径r＝1，高h＝1，则该圆柱的侧面积S＝2πrh＝2π，故选A.10．[2014·湖北卷]《算数书》竹简于上世纪八十年代在湖北省江陵县张家山出土，这是我国现存最早的有系统的数学典籍，其中记载有求“囷盖”的术“置如其周，令相乘也．又以高乘之，三十六成一．”该术相当于给出了由圆锥的底面周长L与高h，计算其体积V的近似公式V≈136L2h.它实际上是将圆锥体积公式中的圆周率π近似取为3.那么，近似公式V≈275L2h相当于将圆锥体积公式中的π近似取为()A.227B.258C.15750D.35511310．B[解析]设圆锥的底面圆半径为r，底面积为S，则L＝2πr.由题意得136L2h≈13Sh，代入S＝πr2化简得π≈3.类比推理，若V≈275L2h时，π≈258.故选B.7．[2014·新课标全国卷Ⅱ]正三棱柱ABC­A1B1C1的底面边长为2，侧棱长为3，D为BC中点，则三棱锥A­B1DC1的体积为()A．3B.32C．1D.327．C[解析]因为D为BC的中点，所以AD⊥BC，故AD⊥平面BCC1B1，且AD＝3，所以V三棱锥A­B1DC1＝13S△B1DC1×AD＝13×12B1C1×BB1×AD＝13×12×2×3×3＝1.20．、[2014·重庆卷]如图1­4所示四棱锥P­ABCD中，底面是以O为中心的菱形，PO⊥底面ABCD，AB＝2，∠BAD＝π3，M为BC上一点，且BM＝12.(1)证明：BC⊥平面POM；(2)若MP⊥AP，求四棱锥P­ABMO的体积．图1­420．解：(1)证明：如图所示，因为四边形ABCD为菱形，O为菱形的中心，连接OB，则AO⊥OB.因为∠BAD＝π3，所以OB＝AB·sin∠OAB＝2sinπ6＝1.又因为BM＝12，且∠OBM＝π3，在△OBM中，OM2＝OB2＋BM2－2OB·BM·cos∠OBM＝12＋122－2×1×12×cosπ3＝34，所以OB2＝OM2＋BM2，故OM⊥BM.又PO⊥底面ABCD，所以PO⊥BC.从而BC与平面POM内的两条相交直线OM，PO都垂直，所以BC⊥平面POM.(2)由(1)可得，OA＝AB·cos∠OAB＝2×cosπ6＝3.设PO＝a，由PO⊥底面ABCD，知△POA为直角三角形，故PA2＝PO2＋OA2＝a2＋3.又△POM也是直角三角形，故PM2＝PO2＋OM2＝a2＋34.连接AM，在△ABM中，AM2＝AB2＋BM2－2AB·BM·cos∠ABM＝22＋122－2×2×12×cos2π3＝214.由已知MP⊥AP，故△APM为直角三角形，则PA2＋PM2＝AM2，即a2＋3＋a2＋34＝214，解得a＝32或a＝－32(舍去)，即PO＝32.此时S四边形ABMO＝S△AOB＋S△OMB＝12·AO·OB＋12·BM·OM＝12×3×1＋12×12×32＝538.所以四棱锥P­ABMO的体积V四棱锥P­ABMO＝13·S四边形ABMO·PO＝13×538×32＝516.G2空间几何体的三视图和直观图8．[2014·安徽卷]一个多面体的三视图如图1­2所示，则该多面体的体积是()图1­2A.233B.476C．6D．78．A[解析]如图所示，由三视图可知该几何体是棱长为2的正方体截去两个小三棱锥后余下的部分，其体积V＝8－2×13×12×1×1×1＝233.11．[2014·北京卷]某三棱锥的三视图如图1­3所示，则该三棱锥最长棱的棱长为________．图1­311．22[解析]该三棱锥的直观图如图所示，并且PB⊥平面ABC，PB＝2，AB＝2，AC＝BC＝2，PA＝22＋22＝22，PC＝22＋（2）2＝6，故PA最长．7．[2014·湖北卷]在如图1­1所示的空间直角坐标系O­xyz中，一个四面体的顶点坐标分别是(0，0，2)，(2，2，0)，(1，2，1)，(2，2，2)．给出编号为①、②、③、④的四个图，则该四面体的正视图和俯视图分别为()图1­2A．①和②B．③和①C．④和③D．④和②7．D[解析]由三视图可知，该几何体的正视图显然是一个直角三角形(三个顶点坐标分别是(0，0，2)，(0，2，0)，(0，2，2))且内有一虚线(一锐角顶点与一直角边中点的连线)，故正视图是④；俯视图是一个斜三角形，三个顶点坐标分别是(0，0，0)，(2，2，0)，(1，2，0)，故俯视图是②.故选D.8．、[2014·湖南卷]一块石材表示的几何体的三视图如图1­2所示，将该石材切削、打磨，加工成球，则能得到的最大球的半径等于()图1­2A．1B．2C．3D．48．B[解析]由三视图可知，石材为一个三棱柱(相对应的长方体的一半)，故可知能得到的最大球为三棱柱的内切球．由题意可知正视图三角形的内切圆的半径即为球的半径，可得R＝6＋8－102＝2.7．、[2014·辽宁卷]某几何体三视图如图1­2所示，则该几何体的体积为()图1­2A．8－π4B．8－π2C．8－πD．8－2π7．C[解析]根据三视图可知，该几何体是正方体切去两个体积相等的圆柱的四分之一后余下的部分，故该几何体体积V＝23－12×π×12×2＝8－π.3．[2014·浙江卷]某几何体的三视图(单位：cm)如图所示，则该几何体的体积是()图1­1A．72cm3B．90cm3C．108cm3D．138cm33．B[解析]此几何体是由长方体与三棱柱组合而成的，其体积为6×4×3＋12×3×4×3＝90cm3，故选B.6．[2014·新课标全国卷Ⅱ]如图1­1，网格纸上正方形小格的边长为1(表示1cm)，图中粗线画出的是某零件的三视图，该零件由一个底面半径为3cm，高为6cm的圆柱体毛坯切削得到，则切削掉部分的体积与原来毛坯体积的比值为()图1­1A.1727B.59C.1027D.136．C[解析]该零件是一个由两个圆柱组成的组合体，其体积V＝π×32×2＋π×22×4＝34π(cm3)，原毛坯的体积V毛坯＝π×32×6＝54π(cm3)，被切部分的体积V切＝V毛坯－V＝54π－34π＝20π(cm3)，所以V切V毛坯＝20π54π＝1027.8．[2014·全国新课标卷Ⅰ]如图1­1，网格纸的各小格都是正方形，粗实线画出的是一个几何体的三视图，则这个几何体是()A．三棱锥B．三棱柱C．四棱锥D．四棱柱8．B[解析]从俯视图为矩形可以看出，此几何体不可能是三棱锥或四棱锥，其直观图如图，是一个三棱柱．17．、[2014·陕西卷]四面体ABCD及其三视图如图1­4所示，平行于棱AD，BC的平面分别交四面体的棱AB，BD，DC，CA于点E，F，G，H.图1­4(1)求四面体ABCD的体积；(2)证明：四边形EFGH是矩形．17．解：(1)由该四面体的三视图可知，BD⊥DC，BD⊥AD，AD⊥DC，BD＝DC＝2，AD＝1，∴AD⊥平面BDC，∴四面体ABCD的体积V＝13×12×2×2×1＝23.(2)证明：∵BC∥平面EFGH，平面EFGH∩平面BDC＝FG，平面EFGH∩平面ABC＝EH，∴BC∥FG，BC∥EH，∴FG∥EH.同理EF∥AD，HG∥AD，∴EF∥HG，∴四边形EFGH是平行四边形．又∵AD⊥平面BDC，∴AD⊥BC，∴EF⊥FG，∴四边形EFGH是矩形．4．[2014·四川卷]某三棱锥的侧视图、俯视图如图1­1所示，则该三棱锥的体积是(锥体体积公式：V＝13Sh，其中S为底面面积，h为高)()图1­1A．3B．2C.3D．14．D[解析]由图可知，三棱锥的底面为边长为2的正三角形，左侧面垂直于底面，且为边长为2的正三角形，所以该三棱锥的底面积S＝12×2×3，高h＝3，所以其体积V＝13Sh＝13×3×3＝1，故选D.7．[2014·重庆卷]某几何体的三视图如图1­2所示，则该几何体的体积为()图1­2A．12B．18C．24D．307．C[解析]由三视图可知该几何体是由一个直三棱柱去掉一个三棱锥得到的．三棱柱的底面是一个两直角边长分别为3和4的直角三角形，高为5；截去的锥体的底面是两直角边的长分别为3和4的直角三角形，高为3，所以该几何体的体积为V＝12×3×4×5－13×12×3×4×3＝24.10．[2014·天津卷]一个几何体的三视图如图1­2所示(单位：m)，则该几何体的体积为________m3.10.20π3[解析]由三视图可知，该几何体为圆柱与圆锥的组合体，其体积V＝π×12×4＋13π×22×2＝20π3.G3平面的基本性质、空间两条直线19．、、[2014·安徽卷]如图1­5所示，四棱锥P­ABCD的底面是边长为8的正方形，四条侧棱长均为217.点G，E，F，H分别是棱PB，AB，CD，PC上共面的四点，平面GEFH⊥平面ABCD，BC∥平面GEFH.图1­5(1)证明：GH∥EF；(2)若EB＝2，求四边形GEFH的面积．19．解：(1)证明：因为BC∥平面GEFH，BC⊂平面PBC，且平面PBC∩平面GEFH＝GH，所以GH∥BC.同理可证EF∥BC，因此GH∥EF.(2)连接AC，BD交于点O，BD交EF于点K，连接OP，GK.因为PA＝PC，O是AC的中点，所以PO⊥AC，同理可得PO⊥BD.又BD∩AC＝O，且AC，BD都在平面ABCD内，所以PO⊥平面ABCD.又因为平面GEFH⊥平面ABCD，且PO⊄平面GEFH，所以PO∥平面GEFH.因为平面PBD∩平面GEFH＝GK，所以PO∥GK，所以GK⊥平面ABCD.又EF⊂平面ABCD，所以GK⊥EF，所以GK是梯形GEFH的高．由AB＝8，EB＝2得EB∶AB＝KB∶DB＝1∶4，从而KB＝14DB＝12OB，即K是OB的中点．再由PO∥GK得GK＝12PO，所以G是PB的中点，且GH＝12BC＝4.由已知可得OB＝42，PO＝PB2－OB2＝68－32＝6，所以GK＝3，故四边形GEFH的面积S＝GH＋EF2·GK＝4＋82×3＝18.18．、[2014·湖南卷]如图1­3所示，已知二面角α­MN­β的大小为60°，菱形ABCD在面β内，A，B两点在棱MN上，∠BAD＝60°，E是AB的中点，DO⊥面α，垂足为O.图1­3(1)证明：AB⊥平面ODE；(2)求异面直线BC与OD所成角的余弦值．18．解：(1)证明：如图，因为DO⊥α，AB⊂α，所以DO⊥AB.连