高中数学必修2第二章点线面位置关系测试题
马齿苋的药用价值-招生办主任
心改变,新开始!
必修二 第二章综合检测题
时间120分钟,满分150分。
一、选择题(本大题共12个小题,每小题5分,共60分
,在每小题给出的四个选项中只
有一个是符合题目要求的)
1.若直线
a
和
b
没有公共点,则
a
与
b
的位置关系是( )
A.相交 B.平行 C.异面 D.平行或异面
2.平
行六面体
ABCD
-
A
1
B
1
C
1
D
1
中,既与
AB
共面也与
CC
1
共面的棱的条
数为( )
A.3 B.4 C.5 D.6
3.已知平面α和直线
l
,则α内至少有一条直线与
l
( )
A.平行 B.相交 C.垂直 D.异面
4.长方体
ABCD<
br>-
A
1
B
1
C
1
D
1
中,
异面直线
AB
,
A
1
D
1
所成的角等于( )
A.30° B.45° C.60° D.90°
5.对两条不相交的空间直线
a
与
b
,必存在平面α,使得( )
A.
a
⊂α,
b
⊂α
B.
a
⊂α,
b∥
α
C.
a
⊥α,
b
⊥α
D.
a
⊂α,
b
⊥α
6.下面四个命题:
①
若直线
a
,
b
异面,
b
,
c
异面,则a
,
c
异面;
②若直线
a
,
b
相交
,
b
,
c
相交,则
a
,
c
相交;
③若
a∥b
,则
a
,
b
与
c
所成的角相
等;
④若
a
⊥
b
,
b
⊥
c
,则
a∥c
. 其中真命题的个数为( )
A.4 B.3 C.2 D.1
7.在正方体
ABCD<
br>-
A
1
B
1
C
1
D
1
中,
E
,
F
分别是线段
A
1
B
1
,<
br>B
1
C
1
上的不与端点重合的动点,如果
A
1
E
=
B
1
F
,有下面四个结论:
①
EF
⊥
AA
1
;②
EF∥AC
;③
EF
与
A
C
异面;④
EF∥
平面
ABCD
. 其中一定正确的有(
)
A.①② B.②③ C.②④ D.①④
8.设
a<
br>,
b
为两条不重合的直线,α,β为两个不重合的平面,下列命题中为真命题的是(
)
A.若
a
,
b
与α所成的角相等,则
a∥b
B.若
a∥
α,
b∥
β,α
∥
β,则
a∥
b
C.若
a
⊂α,
b
⊂β,
a∥b
,则
α
∥
β
D.若
a
⊥α,
b
⊥β,α⊥β,则a
⊥
b
9.已知平面α⊥平面β,α∩β=
l,点
A
∈α,
A
∉
l
,直线
AB∥l
,直线
AC
⊥
l
,直线
m∥
α,
n∥
β,
则下列四种位置关系中,不一定成立的是( )
A.
AB∥m
B.
AC
⊥
m
C.
AB∥
β
D.
AC
⊥β
10.已知正方体
ABCD
-
A
1
B
1
C
1
D
1
中,
E
、
F
分别为
BB
1
、
CC
1
的中点,那么
直线
AE
与
D
1
F
所成角
的余弦值为( )
4333
A
.-
B.
C
.
D
.-
5545
快乐的学习,快乐的考试!
1
心改变,新开始!
11.已知三棱锥
D
-ABC
的三个侧面与底面全等,且
AB
=
AC
=3,
B
C
=2,则以
BC
为棱,以
面
BCD
与面
BCA<
br>为面的二面角的余弦值为( )
311
A. B. C.0 D.-
332
12.如图所示,点
P
在正方形
ABCD
所在平面外,
PA
⊥平面
ABCD
,
PA
=
AB<
br>,则
PB
与
AC
所成
的角是( )
A.90° B.60° C.45° D.30°
二、填空题(本大题共5小题,每小题5分,共25分.把答案填在题中的横线上)
13.下列图形可用符号表示为________.
14.正方体
ABC
D
-
A
1
B
1
C
1
D
1
中,二面角
C
1
-
AB
-
C
的平面角等于____
____.
15.设平面α
∥
平面β,
A
,
C
∈α,
B
,
D
∈β,直线
AB
与
CD交于点
S
,且点
S
位于平
面α,β之间,
AS
=8,
BS
=6,
CS
=12,则
SD
=________
.
16.将正方形
ABCD
沿对角线
BD
折成直二面角
A
-
BD
-
C
,有如下四个结论:
①
AC
⊥
BD
; ②△
ACD
是等边三角形;
③
AB
与平面
BCD
成60°的角;
④
AB
与
CD
所成的角是60°;
其中正确结论的序号是________.
三、解答题(本大题共6个大题,共70分,解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤)
1
7(10分)如下图,在三棱柱
ABC
-
A
1
B
1
C
1
中,△
ABC
与△
A
1
B
1
C
1
都为正三角形且
AA
1
⊥面
ABC
,
F
、
F
1
分别是
AC
,
A
1
C<
br>1
的中点.
求证:(1)平面
AB
1
F
1
∥
平面
C
1
BF
;(2)平面
AB
1
F<
br>1
⊥平面
ACC
1
A
1
.
快乐的学习,快乐的考试!
2
心改变,新开始!
[分析]
本题可以根据面面平行和面面垂直的判定定理和性质定理,寻找使结论成立的
充分条件.
18.(本小题满分12分)如图所示,在四棱锥
P
-
ABCD
中,
PA
⊥平面
ABCD
,
AB
=4,
BC
=
3,
AD
=5,∠
DAB
=∠ABC
=90°,
E
是
CD
的中点.
(1)证明:
CD
⊥平面
PAE
;
(2)若直线
PB
与平面
PAE
所成的角和
PB
与平面
ABCD
所成的角相等,求四棱锥
P
-
ABCD
的体积.
快乐的学习,快乐的考试!
3
心改变,新开始!
19.(12分)如图所示,边长为2的等边△
P
CD
所在的平面垂直于矩形
ABCD
所在的平面,
BC
=22,M
为
BC
的中点.
(1)证明:
AM
⊥
PM
;(2)求二面角
P
-
AM
-
D
的大小.
20.(本小题满分12
分)如图,棱柱
ABC
-
A
1
B
1
C
1<
br>的侧面
BCC
1
B
1
是菱形,
B
1
C
⊥
A
1
B
.
(1)证明:平面
AB
1
C
⊥平面
A
1
BC
1
;(2)设
D
是
A
1
C
1
上的点,且
A
1
B∥
平面
B
1
CD
,求
A
1
D
快乐的学习,快乐的考试!
DC
1
的值.
4
心改变,新开始!
2
21.(12分)如图,△
ABC
中,
AC
=
BC
=
AB
,
ABED
是边长为1的正方形,平面
ABED
⊥
2
底面
ABC
,若
G
,
F
分别是
EC
,
BD
的中点.
(1)求证:
GF∥
底面
ABC
;(2)求证:
AC
⊥平面
EBC
;(3)求几何体
ADEBC
的体积
V<
br>.
[分析]
(1)转化为证明
GF
平行于平面
ABC
内的直线
AC
;
(2)转化为证明
AC
垂直于平
面
EBC
内的两条相交直线
BC
和
BE
;
(3)几何体
ADEBC
是四棱锥
C
-
ABED
.
22.(12分)如下图所示,在直三棱柱ABC
-
A
1
B
1
C
1
中,
AC
=3,
BC
=4,
AB
=5,
AA
1
=4,点
快乐的学习,快乐的考试!
5
心改变,新开始!
是
AB
的中点.
(1)求证:
AC
⊥
BC
1
;
(2)求证:
AC
1
∥
平面
CDB
1
;
(3)求异面直线
AC
1
与
B
1
C
所成角
的余弦值.
快乐的学习,快乐的考试!
6
D
心改变,新开始!
必修二 第二章综合检测题
详解答案
1[答案] D
2[答案] C
[解析]
AB
与
CC
1
为异面直线,故棱中不存在同时与两者平行的直线,因此只有两类:
第一类与AB
平行与
CC
1
相交的有:
CD
、
C
1
D
1
与
CC
1
平行且与
AB
相交的有:
BB
1
、
AA
1
,
第二类与两者都相交的只有
BC
,故共有5条.
3[答案] C
[解析]
1°直线
l
与平面α斜交时,在平面α内不存在与
l
平行的直线,∴A错;
2°
l
⊂α时,在α内不存在直线与
l
异面,∴D错;
3°
l∥
α时,在α内不存在直线与
l
相交.
无论哪种情形在平面α内都有无数条直线与
l
垂直.
4[答案] D
[解析] 由于
AD∥A
1
D
1
,则∠
BAD是异面直线
AB
,
A
1
D
1
所成的角,很明显
∠
BAD
=90°.
5[答案] B
[解析] 对于选项A,当
a
与
b
是异面直线时,A错误;对于选项B,若
a
,
b不相交,
则
a
与
b
平行或异面,都存在α,使
a
⊂α,
b∥
α,B正确;对于选项C,
a
⊥α,
b
⊥α,
一定有
a∥b
,C错误;对于选项D,
a
⊂α,
b
⊥α,一定有
a
⊥
b
,D错误.
6[答案] D
[解析] 异面、相交关系在空间中不能传递,故①②错;根据等角定理,可知③正确;对于
④
,在平面内,
a∥c
,而在空间中,
a
与
c
可以平行,可以
相交,也可以异面,故④错误.
7[答案] D
[解析] 如图所示.由于
AA<
br>1
⊥平面
A
1
B
1
C
1
D
1
,
EF
⊂平面
A
1
B
1
C
1<
br>D
1
,则
EF
⊥
AA
1
,所以①正确;当
E
,
F
分别是线段
A
1
B
1
,
B
1
C
1
的中点时,
EF∥A
1
C<
br>1
,又
AC∥A
1
C
1
,则
EF∥AC,所以③不正确;
当
E
,
F
分别不是线段
A
1
B
1
,
B
1
C
1
的中点时,
EF
与
AC
异面,所以②不正确;由于平面
A
1
B
1<
br>C
1
D
1
∥
平面
ABCD
,
EF<
br>⊂平面
A
1
B
1
C
1
D
1
,所以
EF∥
平面
ABCD
,所以④正确.
8[答案] D;[解析] 选项A中,
a
,
b
还可能相交或异面,
所以A是假命题;选项B中,
a
,
b
还可能相交或异面,所以B是假命题;选
项C中,α,β还可能相交,所以C是假命题;
选项D中,由于
a
⊥α,α⊥β,则<
br>a∥
β或
a
⊂β,则β内存在直线
l∥a
,又
b⊥β,则
b
⊥
l
,所以
a
⊥
b
.
快乐的学习,快乐的考试!
7
心改变,新开始!
9[答案] C
[解析] 如图所示:
AB∥l∥m
;
AC⊥
l
,
m∥l
⇒
AC
⊥
m
;
AB∥l
⇒
AB∥
β.
10[答案]
3
命题意图] 本试题考查了正方体中异面直线的所成角的求解的运用.
5
[解析]
首先根据已知条件,连接
DF
,然后则角
DFD
1
即为
异面直线所成的角,设边长为2,则可以求解得到
5=
DF
=
D<
br>1
F
,
DD
1
=2,结合余弦定理得到结论.
11[答案] C
[解析] 取
BC
中点
E
,连
AE
、
DE
,可证
BC
⊥
AE
,
BC⊥
DE
,∴∠
AED
为二面角
A
-
BC
-
D
的平面角
又
AE
=
ED
=2,
A
D
=2,∴∠
AED
=90°,故选C.
12[答案] B
[解析] 将其还原成正方体
ABCD
-
PQRS
,显见
P
B∥SC
,△
ACS
为正三角形,∴∠
ACS
=60°.
13[答案] α∩β=
AB
14[答案] 45°
[解析]
如图所示,正方体
ABCD
-
A
1
B
1
C
1
D
1
中,由于
BC
⊥
AB
,
BC
1
⊥
AB
,则∠
C
1
BC
是二面
角C
1
-
AB
-
C
的平面角.又△
BCC
1
是等腰直角三角形,则∠
C
1
BC
=45°.
15[答案] 9
[解析]
如下图所示,连接
AC
,
BD
,
快乐的学习,快乐的考试!
8
心改变,新开始!
则直线
AB
,
CD
确定一个平面
ACBD
.
∵α
∥
β,∴
AC∥BD
,则
ASCS
812
=,∴=,解得
SD
=9.
SBSD
6
SD
16[答案] ①②④
[解析] 如图所示,①取
BD
中点,
E
连接
AE
,
CE
,则
BD
⊥
AE
,
BD
⊥
CE
,而
AE∩
CE
=
E
,
∴
BD
⊥平面
AEC<
br>,
AC
⊂平面
AEC
,故
AC
⊥
BD
,故①正确.
2
②设正方形的边长为
a
,则
AE=
CE
=
a
.
2
由①知∠
AEC
=
90°是直二面角
A
-
BD
-
C
的平面角,且∠
A
EC
=90°,∴
AC
=
a
,
∴△
ACD
是等边三角形,故②正确.
③由题意及①知,
AE⊥平面
BCD
,故∠
ABE
是
AB
与平面
BC
D
所成的角,而∠
ABE
=45°,
所以③不正确.
④分别取BC
,
AC
的中点为
M
,
N
,
连接
ME
,
NE
,
MN
.
11
则
MN∥AB
,且
MN
=
AB
=
a
, <
br>22
11
ME∥CD
,且
ME
=
CD
=a
,
22
∴∠
EMN
是异面直线
AB
,CD
所成的角.
2
在Rt△
AEC
中,
AE
=
CE
=
a
,
AC
=
a
,
2<
br>11
∴
NE
=
AC
=
a
.∴△
ME
N
是正三角形,∴∠
EMN
=60°,故④正确.
22
17[证明] (1)在正三棱柱
ABC
-
A
1
B
1
C
1
中,
∵
F
、
F
1<
br>分别是
AC
、
A
1
C
1
的中点,
∴
B
1
F
1
∥BF
,
AF
1
∥C
1
F
.
又∵
B
1
F
1
∩
AF
1
=
F
1
,
C
1
F
∩BF
=
F
,
∴平面
AB
1
F
1∥
平面
C
1
BF
.
(2)在三棱柱
ABC<
br>-
A
1
B
1
C
1
中,
AA
1
⊥平面
A
1
B
1
C
1
,∴
B<
br>1
F
1
⊥
AA
1
.
快乐的学习,快乐的考试!
9
心改变,新开始!
又B
1
F
1
⊥
A
1
C
1
,A
1
C
1
∩
AA
1
=
A
1<
br>,
∴
B
1
F
1
⊥平面
ACC
1<
br>A
1
,而
B
1
F
1
⊂平面
AB1
F
1
,
∴平面
AB
1
F
1
⊥平面
ACC
1
A
1
.
18[解析]
<
br>(1)如图所示,连接
AC
,由
AB
=4,
BC
=3
,∠
ABC
=90°,得
AC
=5.
又
AD
=5
,
E
是
CD
的中点,所以
CD
⊥
AE
.
∵
PA
⊥平面
ABCD
,
CD
⊂平面
AB
CD
,所以
PA
⊥
CD
.
而
PA
,AE
是平面
PAE
内的两条相交直线,所以
CD
⊥平面
PAE
.
(2)过点
B
作
BG∥CD
,分别与
A
E
,
AD
相交于
F
,
G
,连接
PF
.
由(1)
CD
⊥平面
PAE
知,
BG
⊥平面
PAE
.于是∠
BPF
为直线
PB
与平面
PAE<
br>所成的角,且
BG
⊥
AE
.
由
PA
⊥平面
ABCD
知,∠
PBA
为直线
PB
与平面
ABCD
所成的角.
AB
=4,
AG
=2,
BG
⊥
AF
,由题意,知∠
PBA
=∠
BPF
,
PABF,sin∠
BPF
=,所以
PA
=
BF
.
P
BPB
由∠
DAB
=∠
ABC
=90°知,
AD∥BC,又
BG∥CD
,所以四边形
BCDG
是平行四边形,故
GD<
br>=
BC
=3.于是
AG
=2.
在Rt△
BAG中,
AB
=4,
AG
=2,
BG
⊥
AF
,所以
AB
2
168585
22
BG
=
AB<
br>+
AG
=25,
BF
===.于是
PA
=
B
F
=.
BG
25
55
因为sin∠
PBA
=1
又梯形
ABCD
的面积为
S
=×(5+3)×4=16,所以
四棱锥
P
-
ABCD
的体积为
2
11851285
=.
33515
19[解析] (1)证明:
如图所示,取
CD
的中点
E
,连接
PE
,
EM,
EA
,
V
=×
S
×
PA
=×16
×
∵△
PCD
为正三角形,
快乐的学习,快乐的考试!
10
心改变,新开始!
∴
PE
⊥
CD<
br>,
PE
=
PD
sin∠
PDE
=2sin60°=3
.
∵平面
PCD
⊥平面
ABCD
,
∴
PE⊥平面
ABCD
,而
AM
⊂平面
ABCD
,∴
PE
⊥
AM
.
∵四边形
ABCD
是矩形,
∴△
ADE
,△
ECM
,△
ABM
均为直角三角形,由勾股定理
可求得
EM
=3,
AM
=6,
AE
=3,
∴EM
2
+
AM
2
=
AE
2
.∴
AM
⊥
EM
.
又
PE
∩
EM
=
E
,∴
AM
⊥平面
PEM
,∴
AM
⊥
P
M
.
(2)解:由(1)可知
EM
⊥
AM
,
PM
⊥
AM
,
∴∠
PME
是二面角
P
-AM
-
D
的平面角.
∴tan∠
PME
=
P
E
EM
=
3
3
=1,∴∠
PME
=45°.
∴二面角
P
-
AM
-
D
的大小为45°.
20[解析]
(1)因为侧面
BCC
1
B
1
是菱形,所以
B
1
C
⊥
BC
1
,
又已知
B
1
C
⊥
A
1
B
,且
A
1
B
∩
BC
1
=
B
,
所以B
1
C
⊥平面
A
1
BC
1
,又
B
1
C
⊂平面
AB
1
C
所以平面AB
1
C
⊥平面
A
1
BC
1
. <
br>(2)设
BC
1
交
B
1
C
于点
E<
br>,连接
DE
,则
DE
是平面
A
1
BC
1
与平面
B
1
CD
的交线.
因为
A
1
B∥
平面
B
1
CD
,
A
1
B<
br>⊂平面
A
1
BC
1
,平面
A
1
BC
1
∩平面
B
1
CD
=
DE
,所以
A
1
B∥DE
.
又
E
是
BC
1
的中点,所以
D
为
A
1
C
1
的中点.
即
A
1
DDC
1
=1.
21[解]
(1)证明:连接
AE
,如下图所示.
∵
ADEB
为正方形,
∴
AE
∩
BD
=
F
,且
F
是
AE
的中点,
快乐的学习,快乐的考试!
11
心改变,新开始!
又
G
是
EC
的中点,
∴
GF∥AC
,又
AC
⊂平面
ABC
,
GF
⊄平面
ABC
,
∴
GF∥
平面
ABC
.
(2)证明:∵
ADEB
为正方形,∴
EB
⊥
AB
,
又∵平面
ABED<
br>⊥平面
ABC
,平面
ABED
∩平面
ABC
=
AB
,
EB
⊂平面
ABED
,
∴
BE
⊥平面
ABC
,∴
BE
⊥
AC
.
又∵
AC
=
BC
=
2
2
AB
,
∴
CA
2
+
CB
2
=
AB
2,
∴
AC
⊥
BC
.
又∵
BC
∩<
br>BE
=
B
,∴
AC
⊥平面
BCE
.
(3)取
AB
的中点
H
,连
GH
,∵
BC
=
AC
=
22
2
AB
=
2
,
∴
CH
⊥
AB
,且
CH
=
1
2
,
又平面
ABED
⊥平面
ABC
∴
GH
⊥平面ABCD
,∴
V
=
111
3
×1×
2
=
6
.
22[解析] (1)证明:在直三棱柱
ABC
-
A
1
B
1
C
1
中,底面三边长
AC
=3,
BC
=4,
AB
=5,∴
AC
⊥
BC
.
又∵
C
1
C
⊥
AC
.∴
AC
⊥平
面
BCC
1
B
1
.
∵
BC
1
⊂
平面
BCC
1
B
,∴
AC
⊥
BC
1
.
(2)证明:设
CB
1
与
C
1
B
的
交点为
E
,连接
DE
,又四边形
BCC
1
B
1
为正方形.
∵
D
是
AB
的中点,
E
是
BC
1
的中点,∴
DE∥AC
1
.
∵
DE
⊂平面
CDB
1
,
AC
1
⊄平面
CD
B
1
,
∴
AC
1
∥
平面
CDB
1
.
(3)解:∵
DE∥AC
1
,
∴∠
CED
为AC
1
与
B
1
C
所成的角.
在△
C
ED
中,
ED
=
15
2
AC
1
=
2
,
CD
=
151
2
AB
=
2
,
CE
=
2
CB
1
=22,
∴cos∠
CED
=
222
5
=
5
. <
br>2
∴异面直线
AC
22
1
与
B
1
C
所成角的余弦值为
5
.
快乐的学习,快乐的考试!
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