空间点直线平面之间的位置关系课时作业.docx
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空间点直线平面之间的位置关系课时作业
课时作业44 空间点、直线、平面之间的位置关系
一、选择题
1.在下列命题中,不是公理的是( )
A.平行于同一个平面的两个平面相互平行
B.过不在同一条直线上的三点,有且只有一个平面
C.如果一条直线上的两点在一个平面内,那么这条直线上所有的点都在此平面内
D.如果两个不重合的平面有一个公共点,那么它们有且只有一条过该点的公共直线
解析:
选项A是面面平行的性质定理,是由公理推证出来的,而公理是不需要证明的.
答案:
A
2.对于任意的直线l与平面α,在平面α内必有直线m,使m与l( )
A.平行B.相交
C.垂直D.互为异面直线
解析:
不论l∥α,l⊂α还是l与α相交,α内都存在直线m使得m⊥l.
答案:
C
3.若空间三条直线a,b,c满足a⊥b,b∥c,则直线a与c( )
A.一定平行B.一定相交
C.一定是异面直线D.一定垂直
解析:
两条平行线中一条与第三条直线垂直,另一条直线也与第三条直线垂直,故选D.
答案:
D
4.如图所示,正方形ACDE与等腰直角三角形ACB所在的平面互相垂直,且AC=BC=2,∠ACB=90°,F,G分别是线段AE,BC的中点,则AD与GF所成的角的余弦值为( )
A.B.-
C.D.-
解析:
延长CD至点H,使DH=1,连接HG,HF,则HF∥AD,且HF=DA=2,又∵GF=,HG=,∴cos∠HFG==.
答案:
A
5.将图1中的等腰直角三角形ABC沿斜边BC上的中线折起得到空间四面体ABCD(如图2),则在空间四面体ABCD中,AD与BC的位置关系是( )
A.相交且垂直B.相交但不垂直
C.异面且垂直D.异面但不垂直
解析:
在题图1中,AD⊥BC,故在题图2中,AD⊥BD,AD⊥DC,又因为BD∩DC=D,所以AD⊥平面BCD,又BC⊂平面BCD,D不在BC上,所以AD⊥BC,且AD与BC异面,故选C.
答案:
C
6.如图所示,在空间四边形ABCD中,点E、H分别是边AB、AD的中点,点F、G分别是边BC、CD上的点,且==,则( )
A.EF与GH平行
B.EF与GH异面
C.EF与GH的交点M可能在直线AC上,也可能不在直线AC上
D.EF与GH的交点M一定在直线AC上
解析:
连接EH,FG,依题意,可得EH∥BD,FG∥BD,故EH∥FG,所以E、F、G、H共面.因为EH=BD,FG=BD,故EH≠FG,所以EFGH是梯形,EF与GH必相交,设交点为M.因为点M在EF上,故点M在平面ACB上.同理,点M在平面ACD上,∴点M是平面ACB与平面ACD的交点,又AC是这两个平面的交线,所以点M一定在直线AC上.
答案:
D
二、填空题
7.三条直线可以确定三个平面,这三条直线的公共点个数是________.
解析:
因三条直线可以确定三个平面,所以这三条直线有两种情况:
一是两两相交,有1个交点;二是互相平行,没有交点.
答案:
0或1
8.如图所示,平面α,β,γ两两相交,a,b,c为三条交线,且a∥b,则a与c,b与c的位置关系是________.
解析:
∵a∥b,a⊂α,b⊄α,∴b∥α.
又∵b⊂β,α∩β=c,∴b∥c,∴a∥b∥c.
答案:
a∥b∥c
9.如图,三棱锥A-BCD中,AB=AC=BD=CD=3,AD=BC=2,点M,N分别是AD,BC的中点,则异面直线AN,CM所成的角的余弦值是________.
解析:
如图所示,连接DN,取线段DN的中点K,连接MK,CK.
∵M为AD的中点,∴MK∥AN,
∴∠KMC为异面直线AN,CM所成的角.
∵AB=AC=BD=CD=3,AD=BC=2,
N为BC的中点,
由勾股定理求得AN=DN=CM=2.
∴MK=.
在Rt△CKN中,CK==.
在△CKM中,由余弦定理,得
cos∠KMC==.
答案:
10.(2017·揭阳模拟)如图所示,在正三棱柱ABC-A1B1C1中,D是AC的中点,AA1AB=1,则异面直线AB1与BD所成的角为________.
解析:
如图,取A1C1的中点D1,连接B1D1,
因为D是AC的中点,
所以B1D1∥BD,
所以∠AB1D1即为异面直线AB1与BD所成的角.
连接AD1,设AB=a,
则AA1=a,所以AB1=a,B1D1=a,AD1==a.
所以,在△AB1D1中,由余弦定理得,
cos∠AB1D1=
==,
所以∠AB1D1=60°.
答案:
60°
三、解答题
11.如图,空间四边形ABCD中,E、F、G分别在AB、BC、CD上,且满足AEEB=CFFB=21,CGGD=31,过E、F、G的平面交AD于点H.
(1)求AHHD;
(2)求证:
EH、FG、BD三线共点.
解:
(1)∵==2,∴EF∥AC,
∴EF∥平面ACD,而EF⊂平面EFGH,
平面EFGH∩平面ACD=GH,
∴EF∥GH,∴AC∥GH.
∴==3,∴AHHD=31.
(2)证明:
∵EF∥GH,且=,=,∴EF≠GH,∴四边形EFGH为梯形.
令EH∩FG=P,则P∈EH,而EH⊂平面ABD,又P∈FG,FG⊂平面BCD,
平面ABD∩平面BCD=BD,
∴P∈BD,∴EH、FG、BD三线共点.
12.(2017·河南焦作一模)如图所示,平面四边形ADEF所在的平面与梯形ABCD所在的平面垂直,AD⊥CD,AD⊥ED,AF∥DE,AB∥CD,CD=2AB=2AD=2ED=xAF.
(1)若四点F、B、C、E共面,AB=a,求x的值;
(2)求证:
平面CBE⊥平面EDB.
解:
(1)∵AF∥DE,AB∥DC,AF∩AB=A,DE∩DC=D.
∴平面ABF∥平面DCE,
∵四点F,B,C,E共面,∴FB∥CE,
∴△ABF与△DCE相似.
∵AB=a.
∴ED=a,CD=2a,AF=,
由相似比得=,即=.
所以x=4.
(2)证明:
不妨设AB=1,则AD=AB=1,CD=2,在Rt△BAD中,BD=,取CD中点为M,则MD与AB平行且相等,连接BM,可得△BMD为等腰直角三角形,因此BC=,因为BD2+BC2=CD2,所以BC⊥BD,又因为平面四边形ADEF所在的平面与梯形ABCD所在的平面垂直,平面ADEF∩平面ABCD=AD,ED⊥AD,所以ED⊥平面ABCD,∴BC⊥DE,又因为BD∩DE=D,∴BC⊥平面EDB,∵BC⊂平面ECB,∴平面CBE⊥平面EDB.
1.(2017·山西四校联考)如图,已知正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为2,长为2的线段MN的一个端点M在棱DD1上运动,点N在正方体的底面ABCD内运动,则MN的中点P的轨迹的面积是( )
A.4πB.π
C.2πD.
解析:
连接DN,则△MDN为直角三角形,在Rt△MDN中,MN=2,P为MN的中点,连接DP,则DP=1,所以点P在以D为球心,1为半径的球面上,又因为点P只能落在正方体上或其内部,所以点P的轨迹的面积等于该球面面积的,故所求面积S=×4πR2=.
答案:
D
2.(2016·浙江卷)如图,已知平面四边形ABCD,AB=BC=3,CD=1,AD=,∠ADC=90°,沿直线AC将△ACD翻折成△ACD′,直线AC与BD′所成角的余弦的最大值是________.
解析:
作BE∥AC,BE=AC,连接D′E,则∠D′BE为所求的角或其补角,作D′N⊥AC于点N,设M为AC的中点,连接BM,则BM⊥AC,作NF∥BM交BE于F,连接D′F,设∠D′NF=θ,∵D′N==,BM=FN==,∴D′F2=-5cosθ,∵AC⊥D′N,AC⊥FN,∴D′F⊥AC,∴D′F⊥BE,又BF=MN=,∴在Rt△D′FB中,D′B2=9-5cosθ,∴cos∠D′BE==≤,当且仅当θ=0°时取“=”.
答案:
3.(2017·广东适应性考试)如图,在直二面角E-AB-C中,四边形ABEF是矩形,AB=2,AF=2,△ABC是以A为直角顶点的等腰直角三角形,点P是线段BF上的一点,PF=3.
(1)证明:
FB⊥平面PAC;
(2)求异面直线PC与AB所成的角的余弦值.
解:
(1)证明:
易得FB=4,cos∠PFA=cos∠BFA=.在△PAF中,
PA=
==.
∵PA2+PF2=3+9=12=AF2,
∴PA⊥BF.
∵平面ABEF⊥平面ABC,平面ABEF∩平面ABC=AB,AB⊥AC,∴AC⊥平面ABEF.
∵BF⊂平面ABEF,∴AC⊥BF.
∵PA∩AC=A,∴BF⊥平面PAC.
(2)过P作PM∥AB,PN∥AF,分别交BE,BA于M,N,∠MPC或其补角为PC与AB所成的角.连接MC,NC.易得PN=MB=,AN=,NC==,BC=2,PC==,MC==,cos∠MPC===-.
∴异面直线PC与AB所成的角的余弦值为.
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- 空间 直线 平面 之间 位置 关系 课时 作业
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