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專題八:立體幾何
例 題
如圖,P為正方形ABCD外一點,PB⊥平面ABCD,PB=AB=2,E為PD的中點.
(1)求證:PA⊥CE;
(2)求四棱錐P-ABCD的表面積.
【解析】(1)證明:取PA的中點F,連接EF,BF,則EF∥AD∥BC,即EF,BC共面.
∵PB⊥平面ABCD,∴PB⊥BC.
又BC⊥AB且PB∩AB=B,
3、∴BC⊥平面PAB,∴BC⊥PA.
∵PB=AB,∴BF⊥PA,又BC∩BF=B,
∴PA⊥平面EFBC,∴PA⊥CE.
(2)解:設(shè)四棱錐P-ABCD的表面積為S,
∵PB⊥平面ABCD,
∴PB⊥CD,又CD⊥BC,PB∩BC=B,
∴CD⊥平面PBC,
∴CD⊥PC,即△PCD為直角三角形,
由(1)知BC⊥平面PAB,而AD∥BC,
∴AD⊥平面PAB,
故AD⊥PA,即△PAD也為直角三角形.
綜上,S=PC·CD+PB·CB+PA·AD+AB·PB+AB·BC=8+4.
【答案】(1)見解析;(2)8+4.
基礎(chǔ)回歸
立體幾何是高
4、考中必考的題型之一,并且分值占卷面的12%左右,多數(shù)是22分,??純蓚€客觀題和一個主觀題,對學生的空間想象能力和運算推理能力要求較高,考點主要集中在空間幾何體的三視圖,空間幾何體的表面積與體積,證明直線、平面的平行與垂直關(guān)系,求角.立體幾何主要位于必修2中立體幾何初步.
規(guī)范訓練
綜合題(48分/60min)
1.(12分/15min)在四棱錐P-ABCD中,底面ABCD是菱形,PD⊥平面ABCD,點D1為棱PD的中點,過D1作與平面ABCD平行的平面,與棱PA,PB,PC相交于點A1,B1,C1,∠BAD=60°.
(1)證明:B1為PB的中點;
(2)
5、已知棱錐的高為3,且AB=2,AC,BD的交點為O,連接B1O,求三棱錐B1-ABO外接球的體積.
【解析】(1)證明:連接B1D1.
?BD∥B1D1,
即B1D1為△PBD的中位線,即B1為PB的中點.
(2)解:由(1)可得,OB1=,AO=,BO=1,且OA⊥OB,OA⊥OB1,OB⊥OB1,
即三棱錐B1-ABO的外接球為以O(shè)A,OB,OB1為長,寬,高的長方體的外接球,則該長方體的體對角線長d==,即外接球半徑R=.
則三棱錐B1-ABO外接球的體積V=πR3=×π×3=.
【答案】(1)見解析;(2).
滿分規(guī)范
1.時間:你是否在限定時間內(nèi)完成? □
6、是 □否 2.步驟:答題步驟是否與標答一致? □是 □否
3.語言:答題學科用語是否精準規(guī)范?□是 □否 4.書寫:字跡是否工整?卷面是否整潔?□是 □否
5.得分點:答題得分點是否全面無誤?□是 □否 6.教材:教材知識是否全面掌握? □是 □否
2.(12分/15min)如圖所示,在四棱錐P-ABCD中,底面ABCD是邊長為2的正方形,側(cè)棱PD⊥底面ABCD,PD=DC,E是PC的中點,過點E作EF⊥PB交PB于點F.
(1)證明:PA∥平面EDB;
(2)證明:PB⊥平面EFD;
(3)求三棱錐E-BCD的體積.
【解析】(1)證明:如圖所示,
7、連接AC,交BD于點O,連接EO.
∵底面ABCD是正方形,
∴點O是AC的中點.
在△PAC中,EO是中位線,∴PA∥EO.
∵EO?平面EDB,PA?平面EDB,
∴PA∥平面EDB.
(2)解:∵PD=DC,又E是斜邊PC的中點,∴DE⊥PC.①
由PD⊥底面ABCD,得PD⊥BC.
∵底面ABCD是正方形,∴DC⊥BC.
又PD∩DC=D,∴BC⊥平面PDC.
又DE?平面PDC,∴BC⊥DE.②
由①和②,得DE⊥平面PBC.
而PB?平面PBC,∴DE⊥PB.
又EF⊥PB,且DE∩EF=E,
∴PB⊥平面EFD.
(3)解:∵E是PC的中點,∴點
8、E到平面BCD的距離是PD的一半,
∴VE-BCD=××1=.
【答案】(1)見解析;(2)見解析;(2).
滿分規(guī)范
1.時間:你是否在限定時間內(nèi)完成? □是 □否 2.步驟:答題步驟是否與標答一致? □是 □否
3.語言:答題學科用語是否精準規(guī)范?□是 □否 4.書寫:字跡是否工整?卷面是否整潔?□是 □否
5.得分點:答題得分點是否全面無誤?□是 □否 6.教材:教材知識是否全面掌握? □是 □否
3.(12分/15min)如圖,四邊形ABCD為梯形,AB∥CD,PD⊥平面ABCD,∠BAD=∠ADC=90°,DC=2AB=2a,DA=a
9、,E為BC中點.
(1)求證:平面PBC⊥平面PDE;
(2)線段PC上是否存在一點F,使PA∥平面BDF?若存在,請找出具體位置,并進行證明;若不存在,請分析說明理由.
【解析】(1)證明:連接BD,∠BAD=∠ADC=90°,
∵AB=a,DA=a,
∴BD=DC=2a.又E為BC中點,∴BC⊥DE.
又∵PD⊥平面ABCD,∴BC⊥PD.
∵DE∩PD=D,∴BC⊥平面PDE.
∵BC?平面PBC,∴平面PBC⊥平面PDE.
(2)解:當點F位于PC三分之一分點(靠近點P)時,PA∥平面BDF.證明如下:
連接AC,BD交于點O,
∵AB∥CD,∴△AOB∽△C
10、OD,
又∵AB=DC,∴AO=OC,
從而在△CPA,AO=AC,而PF=PC,
∴OF∥PA,
而OF?平面BDF,PA?平面BDF,
∴PA∥平面BDF.
【答案】(1)見解析;(2)見解析.
滿分規(guī)范
1.時間:你是否在限定時間內(nèi)完成? □是 □否 2.步驟:答題步驟是否與標答一致? □是 □否
3.語言:答題學科用語是否精準規(guī)范?□是 □否 4.書寫:字跡是否工整?卷面是否整潔?□是 □否
5.得分點:答題得分點是否全面無誤?□是 □否 6.教材:教材知識是否全面掌握? □是 □否
4.(12分/15min)如圖,在四棱錐P-AB
11、CD中,底面ABCD是梯形,AB∥CD,∠BAD=60°,AB=2AD,AP⊥BD.
(1)證明:平面ABD⊥平面PAD;
(2)若PA與平面ABCD所成的角為60°,AD=2,PA=PD,求點C到平面PAB的距離.
【解析】(1)證明:在△ABD中,由余弦定理得
BD2=AB2+AD2-2AB·ADcos ∠BAD,
∵∠BAD=60°,AB=2AD,
∴BD2=4AD2+AD2-2·2AD·ADcos 60°=3AD2,
∴AB2=AD2+BD2,即BD⊥AD.
又∵AP⊥BD,AD∩AP=A,
∴BD⊥平面PAD.
∵BD?平面ABD,
∴平面ABD⊥平面PAD
12、.
(2)解:取AD的中點O,連接PO,BO,
∵PA=PD,∴PO⊥AD.
由(1)知平面ABD⊥平面PAD,交線為AD,
∴PO⊥平面ABD,
由AD=2,得AB=4,BD=2,OB=,
∵PA與平面ABCD所成的角為60°,∴∠PAO=60°,
得OP=,∴PB=4,PA=2.
∵AB∥CD,∴CD∥平面PAB,故點C到平面PAB的距離即為點D到平面PAB的距離d,
在三棱錐P-ABD中,VD-PAB=VP-ABD,
即××2××d=××2×2×,求得d=,
∴點C到平面PAB的距離為.
【答案】(1)見解析;(2).
滿分規(guī)范
1.時間:你是否在限定時間內(nèi)完成? □是 □否 2.步驟:答題步驟是否與標答一致? □是 □否
3.語言:答題學科用語是否精準規(guī)范?□是 □否 4.書寫:字跡是否工整?卷面是否整潔?□是 □否
5.得分點:答題得分點是否全面無誤?□是 □否 6.教材:教材知識是否全面掌握? □是 □否
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