高考数学百大经典例题——棱柱

温柔似野鬼°
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2020年08月16日 06:15
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国家公务员考试用书-小学五年级班主任工作总结


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典型例题一

例1 设有四个命题:
①底面是矩形的平行六面体是长方体;
②棱长都相等的直四棱柱是正方体;
③有两条侧棱都垂直于底面一边的平行六面体是直平行六面体;
④对角线相等的平行六面体是直平行六面体.
其中真命题的个数是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
分析:命题①是假命题.因为底面是矩形的直平行六面体才是长方体.底面是矩形,
侧棱不垂直 于底面,这样的四棱柱仍是斜平行六面体;
命题②是假命题.底面是菱形,底面边长与棱长相等的直四棱柱不是正方体;
命题③是假命题.因为有两条侧棱垂直于义面一边不能推出侧棱与底面垂直.
命题④是真命题 ,如图所示,平行六面体
ABCD-A
1
B
1
C
1
D
1
中所有对角线相等,对角面
B
1
BDD
1
是< br>平行四边形,对角线
BD
1
B
1
D
,所以四边形< br>B
1
BDD
1

矩形,即
BB
1
 BD
,同理四边形
A
1
ACC
1
是矩形,所以
AA
1
AC
,由
AA
1
BB
1

B B
1

底面
ABCD
,即该平
行六面体是直平行六面体.
故选A.
说明:解这类选择题的关键在于理清各种棱柱之间的联系与区别,要紧扣底面形状及 侧
棱与底面的位置关系来解题.
下面我们列表来说明平行四边形与平行六面体的性质的“类比 ”,由此,我们可以发现
立体几何与平面几何许多知识是可以进行类比的.见表

平行四边形
①对边平行且相等
③四条边的平方和等于两条对角线的平方

平行六面体
①相对的侧面平行且全等
③十二条棱的平方和等于四条对角线的
平方和
②对角线交于一点,且在这一点互相平分 ②对角线交于一点且在这一点互相平分
典型例题二


例2 如图,正四棱柱
ABCD-A
1B
1
C
1
D
1
中,对角线
BD
18

BD
1
与侧面
BB
1
C
1C

成角为
30
,求:(1)
BD
1
与底面< br>ABCD
所成角;(2)异面直线
BD
1

AD
所成 角;(3)
正四棱柱的全面积.

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分析:正四棱柱是一种特殊的长方体,它的两底面
ABCD

A
1
B
1
C
1
D
1
是正方形 ,长方体中有比较多的线面垂直
关系,而线面垂直关系往往是解决立体几何问题的关键条
件.题 中无论是已知线面成角,还是求线面成角,都要把它们
转化为具体的角,落实线面成角,先要找线面垂直 关系.异面
直线
BD
1

AD
所成角通过
ADA< br>1
D
1
,落实为具体的
A
1
D
1
B
.正四棱柱各个面都是矩形,求面积只要用矩形面积公式.
解:(1)在正四棱柱
A
1
C
中,∵
D
1
C
1

BB
1
C
1
C


D
1
BC
1

D
1
B
与侧面
BB
1
C
1
C
所成角,即
D
1
BC
1
30

BD
1
8
,∴
D
1
C
1
4

BC
1
43

A
1
B
1
C
1
D
1
是正方形,∴B
1
C
1
D
1
C
1
4


D
1
D
平面
ABCD
,∴
D< br>1
BD

D
1
B
与底面
ABCD
所 成角,

Rt

D
1
DB
中,
BDB
1
D
1
42

BD
1
8


cosD
1
BD
BD2

,∴
D
1
BD45


BD
1
2


BD
1
与底面
ABCD
所成角为
45

(2)∵
ADA
1
D
1


A
1
D
1
B

BD
1

AD
所成 角(或补角).

D
1
A
1

平面
AA
1
B
1
B
,∴
D
1
A
1
A
1
B

Rt
A
1
D
1
B
中,
A
1
D< br>1
4

BD
1
8


cos A
1
D
1
B
1

,∴
A
1
D
1
B60

2

即异面直线
AD< br>与
BD
1
所成角为
60

(3)
Rt
BB
1
C
1
中,
B
1
C
1
4

BC
1
43


BB
1
42


S

24444244232221

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


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说明:长方体是一种特殊的棱柱,充分感受其中丰富的线面垂直、线线垂直 关系是
灵活解题的关键,各种垂直关系是解决立体几何中证明和计算的重要条件.

典型例题三


例3 如图,已知长方体
ABCD-A
1< br>B
1
C
1
D
1
中,棱长
AA
15

AB12
,求直线
B
1
C
1

平面
A
1
BCD
1
的距离.
分析:求直线到平 面的距离,首先要找直线上的点到平
面的垂线,而找平面的垂线的一个很有用的思路是,找平面
内一条直线与某一平面垂直,这里我们不难看出,长方体中

CB
平面
AA
1
BB
1
,这样,只要作
B
1
HA
1< br>B
,又有
B
1
HCB
,得到
B
1
H
平面
BCD
1
A
1

解:长方体
A C
1
中,有
BC
平面
AA
1
BB
1,过
B
1

B
1
HA
1
B

H
,又有
BCB
1
H


B< br>1
H

BCD
1
A
1
,即
B1
H

B
1
C
1
到平面
A
1
BCD
1
的距离.

Rt

BB
1A
1
中,由已知可得,
BB
1
5

A
1
B
1
12


A
1
B13
,∴
B
1
H
60

13
60

13

B
1
H
是< br>B
1
C
1
到平面
A
1
BCD
1的距离为
说明:长方体中有棱与面的线面垂直关系,正方体除此之外,还有对角线与对角面的线面垂直关系,比如,求正方体
AC
1
中,
A
1
C
1
与面
C
1
BD
所成角.这
里,要找
A
1
C
1

C
1
BD
所成角,必须找
A1
到平面
C
1
BD
的垂线,
因为
BD

AA
1
C
1
C
,在对角面
AC
1内,过
A
1

A
1
HOC
1
H
,则
BDA
1
H
,所以
A
1
H

C
1
BD
,可以得到
A
1
C
1
O

A
1
C
1
与面
C
1
BD
所成角,在对角面
AA
1
C
1
C
中可计算< br>A
1
C
1
Oarctan2


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典型例题四


例4 如图,已知直三棱柱ABCD-A
1
B
1
C
1
D
1
中,< br>ABAC

F
为侧棱
BB
1
上一点,
(1 )若
D

BC
的中点,
E

AD
上不同于
A

D
的任一点,
BFBC2a

FB
1
a

求证:
EFFC
1
;(2)若
A1
B
1
3a
,求
FC
1
与平面
AA
1
B
1
B
所成角的大小.
分析:
E
点在
AD
上变化,
EF
为平面
ADF
内变化的一组
相交 直线(都过定点
F
),要证明
C
1
F

EF
垂直,必有
C
1
F
平面
ADF
.求
FC
1
与平面
ABB
1
A
1
所成角的关键是找
C1
到面
ABB
1
A
1
的垂线,从而落实线面成角,直三 棱柱中,侧棱
AA
1

平面
A
1
B
1C
1
给找点
C
1
到面
AB
1
的垂线创 造了方便的条件.
解:(1)∵
ABAC
,且
D

BC
的中点,∴
ADBC

又∵ 直三棱柱中
BB
1
平面
ABC
,∴
ADBB
1

∴ < br>AD
平面
BB
1
C
1
C
,∴
AD C
1
F

在矩形
BB
1
C
1
C
中,
BFBC2a

B
1
Fa


DF5a

FC
1

222
5a

DC
1
10a



DFFC
1< br>DC
1
,∴
DFC
1
90
,即
FC< br>1
DF


FC
1

平面
AD F
,∴
FC
1
EF

(2)过
C
1< br>作
C
1
HA
1
B
1

H
,∵
AA
1

平面
A
1
B
1
C< br>,∴
AA
1
C
1
H


C1
H
平面
AA
1
B
1
B
,连接FH

C
1
FH

C
1
F
与平面
AB
1
所成角.
在等腰△
ABC
中,
AB AC3a

BC2a
,∴
AD22a

在等腰△
A
1
B
1
C
1
中,由面积相等可得,
C< br>1
H3a222a


C
1
H
4 2
a
,又
C
1
F5a

3
410

15

Rt

C
1
HF
中,
sinC
1
FH
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C
1
FHarcsin
410

15
410

15

C
1
F
与 平面
AB
1
所成角为
arcsin
说明:由于点
E

AD
上变化,给思考增加了难度,但仔细思考,它又提供了解题的
突破口,使得线线 垂直成为了
CF
1
与一组直线垂直.本题的证明还有一个可行的思路,虽然
E

AD
上变化,但是由于
AD
平面
BB
1
C
1
C
,所以
E
点在平面
BC
1
上的射 影是定点
D

EF
在平面
BC
1
上射影为定直线< br>DF
,使用三垂线定理,可由
C
1
FDF
,直接证明
C
1
FEF
.三垂线定理是转化空间
线线垂直为平面内线线垂直的一个有 力工具,再看一个例子,
正方体
AC
1
中,
O
是底面
ABCD
的中心,
E

A
1
B
1
上动点 ,
F

DD
1
中点,求
AF

OE
所成角.我们取
AD
中点
G

虽然
E
点变化,但
OE
在面
AD
1
上射影为定直线
A
1
G< br>,在正方形
AA
1
D
1
D
中,易证
A
1
BAF
,所以,
AFOE
,即
AF

OE
所成角为
90



典型例题五


例5 如图,正三棱柱
ABC-A
1
B
1
C
1的底面边长为4,侧棱长为
a
,过
BC
的截面与底
面成
30
的二面角,分别就(1)
a3
;(2)
a1
计算截面的面积 .
分析:要求出截面的面积,首先必须确定截面的形状,截面与底
面成
30
的二面角,如果
a
较大,此时截面是三角形;但是如果
a

小,此时 截面与侧棱不交,而与上底面相交,截面为梯形.
解:截面与侧棱
AA
1
所 在直线交于
D
点,取
BC
中点
E
,连
AE



DE


ABC
是等边三角形,∴
AEBC


AA
1

平面
ABC
,∴
DEBC


DEA
为截面与底面所成二面角的平面角,

DEA30

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∵等边△
ABC
边长为4,∴
AE23


R t

DAE
中,
DAAEtanDEA2

(1) 当
a3
时,
D
点在侧棱
AA
1
上,截面为△BCD


Rt

DAE
中,
DE

S
BCD

AD
2
AE
2
4< br>,
11
BCDE448

22
(2)当
a1
时,
D
点在
AA
1
延长线上,截面为梯形
BCMN


AD2

AA
1
1

MN
是△
DBC
的中位线,

S
梯形BCMN< br>
33
S
DBC
86

44
说明 :涉及多面体的截面问题,都要经过先确定截面形状,再解决问题的过程,本
例通过改变侧棱长而改变了 截面形状,我们也可以通过确定侧棱长,改变截面与底面成
角而改变截面形状.

典型例题六


例6 斜三棱柱
ABC-A
1
B< br>1
C
1
中,平面
AA
1
C
1
C< br>底面
ABC

BC2

AC23

A BC90


AA
1
A
1
C
,且AA
1
A
1
C

(1)求
AA
1
与平面
ABC
所成角;
(2)求 平面
A
1
ABB
1
与平面
ABC
所成二面角的大小 ;
(3)求侧棱
BB
1
到侧面
AA
1
C
1
C
的距离.
分析:按照一般思路,首先转化条件中的面面垂直关系,由
A
1
AA
1
C
,取
AC
的中点
D
,连
A
1
D
,则有
A
1
DAC
,从而有
A
1
D
平面
ABC
,在
此基础上,
A< br>1
A
与底面所成角以及平面
A
1
ABB
1
与 底面所成二面角都能方便地找到,同时
A
1
D
底面
ABC
也为寻找
B
点到面
AA
1
C
1
C
的垂线创 造了条件.
解:(1)取
AC
的中点
D
,连接
A
1
D


A
1
AA
1
C
,∴
A
1
DAC
,∵平面
AA
1
C
1
C
底面
ABC

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A
1
D
底面
ABC
,∴
A
1
AC

A
1
A
与底面
ABC
所成角.

AA
1
A
1
C

AA
1
A
1
C
,∴
A
1
AC 45

(2)取
AB
中点
E
,则
DEBC


ABC90
,∴
CBAB
,∴
DEAB


A
1
E
,∵
A
1
D
底面
A BC
,∴
A
1
E
在平面
ABC
上射影为
D E


A
1
EAB
,∴
A
1
ED
为侧面
A
1
B
与底面
ABC
所成二面角的平 面角.
在等腰
Rt

A
1
AC
中,
AC 23
,∴
A
1
D3


Rt
ABC
中,
BC2
,∴
DE1


Rt

A
1
DE
中,
tanA
1
ED


A
1
D
3

DE


A
1
ED60
,即侧面
AA
1
B
1
B
与底面
ABC
所成二面角的大小为
60

(3)过
B

BHAC

H

A
1
D
底面
ABC
,∴
A
1
DB H
,∴
BH
平面
AA
1
C
1
C


Rt

ABC
中,
AC23

B C2
,∴
AB22


BH
ABBC2
2
6
,即
BB
1
到平面
AA
1
C
1
C
的距离为
6

AD3
3
说明:简单的多面 体是研究空间线面关系的载体,而线面垂直关系又是各种关系中
最重要的关系,立体几何中的证明与计算 往往都与线面垂直发生联系,所以在几何体中
发现并使用线面垂直关系往往是解题的关键.

典型例题七


例7 斜三棱柱
ABC-A
1
B< br>1
C
1
的底面△
ABC
是直角三角形,
C90< br>,
BC2cm


B
1
在底面上的射影
D
恰好是
BC
的中点,侧棱与底面成
60

角,侧面
AA
1
B
1
B
与侧面
BB
1
C
1
C
所成角为
30

,求斜棱柱的侧面积与体积.
分析:< br>B
1
在底面
ABC
上射影
D

BC
中点,提供了线面
垂直
B
1
D
平面
ABC
,另外 又有
C90
,即
ACBC

又可以得到
AC
平面
BB
1
C
1
C
,利用这两个线面垂直关系,可
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以方便地找到条件中的线面角以及二面角的平面角.
解:∵
B
1
在底面
ABC
上,射影
D

B C
中点.

B
1
D
平面
ABC
. < br>∴
B
1
BD
为侧棱
B
1
B
与底面
ABC
所成角,即
B
1
BD60


C90
,即
ACBC
,又
ACB
1
D


AC
平面
BB
1
C
1
C
,过
A

AEB
1
B

E
,连接
C E
,则
CEB
1
B


AEC
是侧 面
AA
1
B
1
B
与侧面
CC
1
B
1
B
所成二面角的平面角,

AEC30


在直角△
CEB
中,∵
CEB60

BC2,∴
CE



3


在直角△
ACE
中,∵
CEA30

CE3


ACECtan301

AE2AC2

在直 角△
B
1
DB
中,
B
1
BD60
,< br>BD


BB
1
2BD2

B
1
DBB
1
sin60


1
BC1
2
3

∴侧面积为
S

CEBB< br>1
AEBB
1
ACAA
1


< br>3212

332233cm
2

 
体积为
VS
ABC
B
1
D
11
ACBCB
1
D1233cm
3

22
说 明:本例中△
ACE
是斜棱柱的一个截面,而且有侧棱与该截面垂直,这个截面称为
斜 棱柱的直截面,我们可以用这个截面把斜棱柱分成两部分,并且用这两部分拼凑在一个以
该截面为底面的 直棱柱,斜棱柱的侧面积等于该截面周长乘以侧棱长,体积为该截面面积乘
以侧棱长.

典型例题八

例8 如图所示,在平行六面体
ABCDA
1B
1
C
1
D
1
中,已知
ABAD2a
AA
1
a


A
1
ADD ABA
1
AB60

(1)求证:
AA
1

截面
B
1
D
1
C

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(2)求对角面
A
1
ACC
1
的面积.

分析:
(1)由题设易证
AA
1
B
1
D
1
,再只需证
AA
1
B
1
C
,即证
C C
1
CD
1
.而由对称性知,

CC
1
B
1
C
,则
CC
1
CD
1
,故不必证
AA
1
B
1
D
1

(2)关键在于求对角面的高.
证明:(1)∵
B
1
C
1
AD2a

CC
1
A
1
Aa
,< br>B
1
C
1
CA
1
AD60
, < br>∴在
B
1
C
1
C
中,由余弦定理,得
B< br>1
C3a

再由勾股定理的逆定理,得
C
1
CB
1
C
. < br>同理可证:
C
1
CCD
1
.∴
C
1
C

平面
B
1
D
1
C

又< br>C
1
CA
1
A
,∴
AA
1

平面
B
1
D
1
C

解:(2)∵
AB AD
,∴平行四边形
ABCD
为菱形.
AC

BAD< br>的平分线.

A
1
O


平面
A C

O


A
1
ADA
1
AB
,知
OAC
.作
A
1
MAB

M
,连
OM
,则
OMAB


RtA
1
AM
中,
AMA
1
Acos60

R tAOM
中,
AOAMsec30
22
1
a

2
a

3
2
a

3

RtA
1
AO
中,
A
1
OA
1
A< br>2
AO
2

又在
ABC
中,由余弦定理,得AC23a


S
A
1
ACC
1
ACA
1
O22a

说明:本题解答中用到了教材习题中的一个结论 ——经过一个角的顶点引这个角所在平
面的斜线.如果斜线和这个角两边的夹角相等,那么斜线在平面上 的射影是这个角的平分线
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2


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所在的直线.
另外,还有一个值得注意的结论就是:如果一个角 所在平面外一点到角的两边所在直线
的距离相等,那么这一点在平面上的射影在这个角的平分线所在的直 线上.
典型例题九


例9 如图所示,已知:直三棱柱
ABC A
1
B
1
C
1
中,
ACB90
,< br>BAC30

BC1

AA
1
6

M

CC
1
的中点.
求证:
AB
1
A
1
M


分 析:根据条件,正三棱柱形状和大小及
M
点的位置都是确定的,故可通过计算求出
A< br>1
M

AB
1
两异面直线所成的角.
因为
B
1
C
1
C
1
C

B
1
C
1
A
1
C
1
,所以
B
1
C
1

侧面
AA
1
C
1
C

AC
1
是斜线
AB
1
在平面
AA
1
C< br>1
C
的射影,设
AC
1

A
1
M< br>的交点为
D
,只需证得
MDC
1
90
即可.
证明:∵
B
1
C
1
C
1
C
,< br>B
1
C
1
A
1
C
1

C
1
C

A
1
C
1
交于点
C
1


B
1
C
1


AA< br>1
C
1
C


M

CC
1
的中点,∴
MC
1

16
C
1
C
22

RtA
1
C
1
B
1中,
B
1
A
1
C
1
30
, < br>∴
A
1
B
1
2B
1
C
1
2

A
1
C
1


RtA
1
C
1
M
中,
3


6
22

A
1
MMC
1
A
1
C1



2



2
< br>3

2

3
2

2
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RtAA
1
C
1
中,AC
1
AA
1
A
1
C
1

22
633

22

MDC
1

A
1
DA

AA
1
∶MC2


MD
1131
A
1
M22

3322
11
C
1
DAC
1
31
33
2
3

1


MDC
1
中,
MD
2
C
1
D
2


2

1
2


2

2


6

3



C
1
M2



2

2


C
1
DM90

A
1
MAC
1
,∴< br>A
1
MAB
1

说明:证明两直线垂直,应用三垂线定理 或逆定理是重要方法之一.证明过程中的有关
计算要求快捷准确,不可忽视.本题证明两异面直线垂直, 也可用异面直线所成的角,在侧

AA
1
C
1
C
的 一侧或上方一个与之全等的矩形,平移
A
1
M

AB
1,确定两异面直线所成的
角,然后在有关三角形中通过计算可获得证明.

2
典型例题十

例10 长方体的全面积为11,十二条棱长度之和为24,求这个长方体的一条对角线长.
分析:要求长方体对角线长,只要求长方体的一个顶点上的三条棱的长即可.
解:设此长方体 的长、宽、高分别为
x

y

z
,对角线长为
l< br>,则由题意得:

2(xyyzzx)11


4( xyz)24



由②得:
xyz6
,从而由长方体对角线性质得:
lx
2
y
2
z
2
(xyz)
2
2(xyy zzx)6
2
115

∴长方体一条对角线长为5.
说 明:(1)本题考查长方体的有关概念和计算,以及代数式的恒等变形能力.在求解过
程中,并不需要把
x

y

z
单个都求出来,而要由方程组的①②从整体上导 出
xyz

这需要同学们掌握一些代数变形的技巧,需要有灵活性.
( 2)本题采用了整体性思维的处理方法,所谓整体性思维就是在探究数学问题时,应研
究问题的整体形式 ,整体结构或对问题的数的特征、形的特征、结构特征作出整体性处理.整
体思维的含义很广,根据问题 的具体要求,需对代数式作整体变换,或整体代入,也可以对
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222


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图形作出整体处理.
典型例题十一


例11 如图,长方体
ABCDA
1
B
1
C
1< br>D
1
中,
ABa

BCb

BB
1
c
,并且
abc0
.求沿着长方体的表面自
A

C
1
的最短线路的长.

分析:解本题可将长方体表面展开,可 利用在平面内两点间的线段长是两点间的最短距
离来解答.
解:将长方体相邻两个展开有下列三种可能,如图.

三个图形甲、乙、丙中
AC
1
的长分别为:
(ab)
2
c
2
a
2
b
2
c
2
2 ab

a
2
(bc)
2
a
2
b< br>2
c
2
2bc

(ac)
2
b2
a
2
b
2
c
2
2ac


abc0


ababbc0

故最短线路的长为
a
2
b
2
c
2
2bc< br>.
说明:(1)防止只画出一个图形就下结论,或者以为长方体的对角线
AC
1
a
2
b
2
c
2
是最短线路.
( 2)解答多面体表面上两点间,最短线路问题,一般地都是将多面体表面展开,转化为
求平面内两点间线 段长.
典型例题十二

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例12 设直平行六面体的底面是菱形,经下底面的一边及与它 相对的上义面的一边的
截面与底面成
60
的二面角,面积为
Q
,求 直平行六面体的全面积.

分析:如图,由于
DD
'


AC
.作出截面与底面所成的二面角的平面角
D
'
HD
后 ,

RtDDH

DHD60
,可分别求出
DD< br>、
DH

DH
的值.又上下底面的边长
是相等的,便可进一步 求出全面积.
解:设平行六面体为
ABCDABCD
,过
D
作< br>DHAB

H
为垂足,连结
DH


DD
平面
ABCD


DHAB

DHD60


DD< br>'
''
''
''''
'
'
'
'
3< br>'
1
DH

DHD
'
H

2< br>2
又在菱形
ABCD
中,有
ADABBCCD
''
∴截面
ABCD
的面积为:
S
1
DHABQ

'
''
侧面
DDCC
的面积为:
S
2
DDDCDDAB
''
3
'
3
DHABQ< br>
22
底面
ABCD
的面积为:
S
3
DH AB
所以
S

4S
2
2S
3
( 231)Q

1
'
1
DHABQ

22
典型例题十三


例13 设有三个命题:甲:底面是平行四边 形的四棱柱是平行六面体;乙:底面是矩
形的平行六面体是长方体;丙:直四棱柱是直平行六面体.以上 命题中,真命题的个数是
( ).
A.0 B.1 C.2 D.3
解:甲命题是真命题,因为它就是平行六面体的定义;
乙命题不是真命题,因为平行六面体的侧棱不一定垂直于底面;
丙命题也不是真命题,因为四棱柱的底面不一定是平行四边形.
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∴应选B.
说明:要认真搞清平行六面体、直平行六面体、长方体等特殊四棱柱的有关概念及性质.
典型例题十四


例14 如图,
A
1
B
1
C
1
ABC
是直三棱柱,点
D
1

F
1
分别是
A
1
B
1

A
1
C
1
BCA90

的中点.若
BCCACC
1
,则
BD
1

AF
1
所成角的余弦值是( ).
A.
303015
1
B. C. D.
101510
2

解:可将异面直线所成角转化为相交直线的角,取
BC
的中点
E
,并连结
EF
1

EA


D
1
F
1
1
BC
BE
, < br>2

EF
1
BD
1
,∴
EF
1< br>A

BD
1

AF
1
所成角.

BC2a
,则
CC
1
2a

CA2a


AB22a

AF
1
5a

AE5a

2
EFB
1
B
2
B
1< br>D
1
6a

1
BD
1

2< br>AF(5a)
2
(6a)
2
(5a)
2
301
EF
1
AE

cosEF

A
1
2AF10
25a6a
1
EF
1
22< br>∴应选A.
说明:本题主要考查棱柱的性质,以及两条异面直线所成的角、勾股定理、余弦定理 等
内容:对运算能力和空间想象能力也有较高的要求.
典型例题十五


例15 如图,已知
A
1
B
1
C
1
AB C
是正三棱柱,
D

AC
的中点.
(1)证明:
AB
1

平面
DBC
1

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(2)假设
AB
1
BC
1
, 求以
BC
1
为棱,
DBC
1

CBC
1< br>为面的二面角

的度数.

(1)证明:∵
A
1< br>B
1
C
1
ABC
是正三棱柱,∴四边形
B
1
BCC
1
是矩形.连结
B
1
C

BC< br>1

E
,则
E

B
1
C
的 中点.连结
DE


D

E
分别是
AC

B
1
C
的中点,

DEAB
1
.又
AB
1

平面
DBC
1

DE< br>平面
DBC
1
,.

AB
1

平面
DBC
1

(2 )解:作
DFBC

F
,则
DF
平面
BB1
C
1
C
,连结
EF

EF

ED
在平面
BB
1
C
1
C
上的射影.

AB
1
BC
1

AB
1
ED


EDBC
1

根据三垂线定理的逆定理,得
EFBC
1

从而
DEF
是二面角
DBC
1
C
的平面角,

DEF



AC1
,则
DC
1

2
3
1

CFDCcos60

4
4

ABC
是正三角形,∴在
RtDCF
中,有
DFDCsin60

BC
的中点
G


EBEC
,∴
EGBC


RtBEF
中,
EFBFFG


BFBCFC
2
31

GF

44
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EF
2
3
31


,∴
E F
4
44
3
DF

4
1
. ∴在RtDEF
中,
tanDEF
EF
3
4

DEF45
,即

45

从而所求二面角的大小为
45

说明:(1)纵观近十年高考题,其中解 答题大多都是以多面体进行专利权查,解答此类
题,有些同学往往忽略或忘记了多面体的性质,从而解题 时,思维受阻.今后要引以为戒.
(2)本题考查空间的线面关系,正棱柱的概念和性质,空间想象能 力、逻辑思维能力和
运算能力.本题涉及到的知识面宽,有一定的深度,但入手不难,逐渐加深;逻辑推 理和几
何计算交织为一体;正三棱柱放倒,与课本习题不同,加强了对空间想象能力的考查;在解
答过程中,必须添加适当的辅助线,不仅考查了识图,而且考查了作图.本题是一道综合性
试题,较深 入和全面地考查了各种数学能力,正确解答本题,要求同学们有较高的数学素质.

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