?2021-2022學(xué)年高一下學(xué)期數(shù)學(xué)期中仿真必刷模擬卷【人教A版2019】
期中檢測(cè)卷02
姓名:__________________ 班級(jí):______________ 得分:_________________
注意事項(xiàng):
本試卷滿分150分,考試時(shí)間120分鐘,試題共22題.答卷前,考生務(wù)必用0.5毫米黑色簽字筆將自己的姓名、班級(jí)等信息填寫在試卷規(guī)定的位置.

一、選擇題(本大題共8小題,每小題5分,共40分)在每小題所給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的.
1.點(diǎn)C是線段AB靠近點(diǎn)B的三等分點(diǎn),下列正確的是(  )
A. B. C. D.

【答案】D
【分析】根據(jù)共線向量的定義即可得結(jié)論.
【解答】解:由題,點(diǎn)C是線段AB靠近點(diǎn)B的三等分點(diǎn),
=3=﹣3,所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤;
=2=﹣2,所以選項(xiàng)B和選項(xiàng)C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確.
故選:D.
【知識(shí)點(diǎn)】平行向量(共線)、向量數(shù)乘和線性運(yùn)算

2.已知復(fù)數(shù)z滿足z(3+i)=3+i2020,其中i為虛數(shù)單位,則z的共軛復(fù)數(shù)的虛部為( ?。?br /> A. B. C. D.

【答案】D
【分析】直接利用復(fù)數(shù)代數(shù)形式的乘除運(yùn)算化簡(jiǎn),然后利用共軛復(fù)數(shù)的概念得答案.
【解答】解:∵z(3+i)=3+i2020,i2020=(i2)1010=(﹣1)1010=1,
∴z(3+i)=4,∴z=,
∴=,
∴共軛復(fù)數(shù)的虛部為,
故選:D.
【知識(shí)點(diǎn)】復(fù)數(shù)的運(yùn)算

3.如圖,?ABCD中,∠DAB=60°,AD=2AB=2,延長(zhǎng)AB至點(diǎn)E,且AB=BE,則?的值為( ?。?br />
A.﹣1 B.﹣3 C.1 D.

【答案】C
【分析】利用圖形,求出數(shù)量積的向量,然后轉(zhuǎn)化求解即可.
【解答】解:由題意,?ABCD中,∠DAB=60°,AD=2AB=2,
延長(zhǎng)AB至點(diǎn)E,且AB=BE,
可知=+=,=﹣=﹣2,
所以?=()?(﹣2)
=﹣2﹣2=1.
故選:C.

【知識(shí)點(diǎn)】平面向量數(shù)量積的性質(zhì)及其運(yùn)算

4.設(shè)i是虛數(shù)單位,則2i+3i2+4i3+……+2020i2019的值為(  )
A.﹣1010﹣1010i B.﹣1011﹣1010i
C.﹣1011﹣1012i D.1011﹣1010i

【答案】B
【分析】利用錯(cuò)位相減法、等比數(shù)列的求和公式及其復(fù)數(shù)的周期性即可得出.
【解答】解:設(shè)S=2i+3i2+4i3+……+2020i2019.
∴iS=2i2+3i3+……+2020i2020.
則(1﹣i)S=i+i+i2+i3+……+i2019﹣2020i2020.
==i+
==﹣2021+i,
∴S==.
故選:B.
【知識(shí)點(diǎn)】復(fù)數(shù)的運(yùn)算

5.如圖,在正方體ABCD﹣A1B1C1D1中,異面直線A1B與CD所成的角為(  )

A.30° B.45° C.60° D.135°

【答案】B
【分析】易知∠ABA1即為所求,再由△ABA1為等腰直角三角形,得解.
【解答】解:因?yàn)锳B∥CD,所以∠ABA1即為異面直線A1B與CD所成的角,
因?yàn)椤鰽BA1為等腰直角三角形,所以∠ABA1=45°.
故選:B.
【知識(shí)點(diǎn)】異面直線及其所成的角

6.在△ABC中,角A,B,C所對(duì)的邊分別為a,b,c,若(a﹣2b)cosC=c(2cosB﹣cosA),△ABC的面積為a2sin,則C=( ?。?br /> A. B. C. D.

【答案】C
【分析】先利用正弦定理將已知等式中的邊化角,再結(jié)合兩角和公式與三角形的內(nèi)角和定理,可推出sinB=2sinA;然后利用三角形的面積公式、正弦定理,即可得解.
【解答】解:由正弦定理知,==,
∵(a﹣2b)cosC=c(2cosB﹣cosA),
∴(sinA﹣2sinB)cosC=sinC(2cosB﹣cosA),
即sinAcosC+sinCcosA=2(sinBcosC+cosBsinC),
∴sin(A+C)=2sin(B+C),即sinB=2sinA.
∵△ABC的面積為a2sin,
∴S=bcsinA=a2sin,
根據(jù)正弦定理得,sinB?sinC?sinA=sin2A?sin,
化簡(jiǎn)得,sinB?sincos=sinA?cos,
∵∈(0,),∴cos>0,
∴sin==,
∴=,即C=.
故選:C.
【知識(shí)點(diǎn)】正弦定理、余弦定理

7.在正方體ABCD﹣A1B1C1D1中,下列四個(gè)結(jié)論中錯(cuò)誤的是( ?。?br />
A.直線B1C與直線AC所成的角為60°
B.直線B1C與平面AD1C所成的角為60°
C.直線B1C與直線AD1所成的角為90°
D.直線B1C與直線AB所成的角為90°

【答案】B
【分析】連接AB1,求出∠ACB1可判斷選項(xiàng)A;連接B1D1,找出點(diǎn)B1在平面AD1C上的投影O,設(shè)直線B1C與平面AD1C所成的角為θ,由cosθ=可判斷選項(xiàng)B;利用平移法找出選項(xiàng)C和D涉及的異面直線夾角,再進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算,即可得解.
【解答】解:連接AB1,∵△AB1C為等邊三角形,∴∠ACB1=60°,即直線B1C與AC所成的角為60°,故選項(xiàng)A正確;

連接B1D1,∵AB1=B1C=CD1=AD1,∴四面體AB1CD1是正四面體,
∴點(diǎn)B1在平面AD1C上的投影為△AD1C的中心,設(shè)為點(diǎn)O,連接B1O,OC,則OC=BC,
設(shè)直線B1C與平面AD1C所成的角為θ,
則cosθ===≠,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;
連接BC1,∵AD1∥BC1,且B1C⊥BC1,∴直線B1C與AD1所成的角為90°,故選項(xiàng)C正確;
∵AB⊥平面BCC1B1,∴AB⊥B1C,即直線B1C與AB所成的角為90°,故選項(xiàng)D正確.
故選:B.
【知識(shí)點(diǎn)】直線與平面所成的角、異面直線及其所成的角

8.如圖,四邊形ABCD為正方形,四邊形EFBD為矩形,且平面ABCD與平面EFBD互相垂直.若多面體ABCDEF的體積為,則該多面體外接球表面積的最小值為( ?。?br />
A.6π B.8π C.12π D.16π

【答案】A
【分析】由題意可得AC⊥面EFBD,可得VABCDEF=VC﹣EFBD+VA﹣EFBD=2VA﹣EFBD,再由多面體ABCDEF的體積為,可得矩形EFBD的高與正方形ABCD的邊長(zhǎng)之間的關(guān)系,再由題意可得矩形EFBD的對(duì)角線的交點(diǎn)為外接球的球心,進(jìn)而求出外接球的半徑,再由均值不等式可得外接球的半徑的最小值,進(jìn)而求出外接球的表面積的最小值.
【解答】解:設(shè)正方形ABCD的邊長(zhǎng)為a,矩形BDEF的高為b,
因?yàn)檎叫蜛BCD,所以AC⊥BD,設(shè)AC∩BD=O',
由因?yàn)槠矫鍭BCD與平面EFBD互相垂直,AC?面ABCD,平面ABCD∩平面EFBD=BD,
所以AC⊥面EFBD,所以VABCDEF=VC﹣EFBD+VA﹣EFBD=2VA﹣EFBD=2?SEFBD?CO'=?a?b?a=a2b,
由題意可得VABCDEF=,
所以a2b=2;所以a2=,
矩形EFBD的對(duì)角線的交點(diǎn)O,連接OO',可得OO'⊥BD,而OO'?面EFBD,
而平面ABCD⊥平面EFBD,平面ABCD∩平面EFBD=BD,
所以O(shè)O'⊥面EFBD,
可得OA=OB=OE=OF都為外接球的半徑R,
所以R2=()2+(a)2=+=+=++≥3=3×,
當(dāng)且僅當(dāng)=即b=時(shí)等號(hào)成立.
所以外接球的表面積為S=4πR2≥4π?3×=6π.
所以外接球的表面積最小值為6π.
故選:A.

【知識(shí)點(diǎn)】球的體積和表面積


二、多選題(本大題共4小題,每小題5分,選對(duì)得分,選錯(cuò)、少選不得分)

9.在△ABC中,角A,B,C的對(duì)邊分別為a,b,c,若a2=b2+bc,則角A可為(  )
A. B. C. D.

【答案】BC
【分析】由已知利用余弦定理整理可得cosA=,對(duì)于A,若A=,可得b=<0,錯(cuò)誤;對(duì)于B,若A=,可得b=>0,對(duì)于C,若A=,可得b=>0,對(duì)于D,若A=,可得c=0,錯(cuò)誤,即可得解.
【解答】解:因?yàn)樵凇鰽BC中,a2=b2+bc,
又由余弦定理可得:a2=b2+c2﹣2bccosA,
所以b2+bc=b2+c2﹣2bccosA,
整理可得:c=b(1+2cosA),
可得:cosA=,
對(duì)于A,若A=,可得:﹣=,整理可得:b=<0,錯(cuò)誤;
對(duì)于B,若A=,可得:=,整理可得:b=>0,
對(duì)于C,若A=,可得:cos==,整理可得:b=>0,
對(duì)于D,若A=,可得:cos=﹣=,整理可得:c=0,錯(cuò)誤.
故選:BC.
【知識(shí)點(diǎn)】余弦定理

10.如圖,四邊形ABCD為直角梯形,∠D=90°,AB∥CD,AB=2CD,M,N分別為AB,CD的中點(diǎn),則下列結(jié)論正確的是( ?。?br />
A. B.
C. D.

【答案】ABC
【分析】由向量的加減法法則、平面向量基本定理解決
【解答】解:由,知A正確;
由知B正確;
由知C正確;
由N為線段DC的中點(diǎn)知知D錯(cuò)誤;
故選:ABC.
【知識(shí)點(diǎn)】向量數(shù)乘和線性運(yùn)算、平面向量的基本定理

11.下列說法正確的有( ?。?br /> A.任意兩個(gè)復(fù)數(shù)都不能比大小
B.若z=a+bi(a∈R,b∈R),則當(dāng)且僅當(dāng)a=b=0時(shí),z=0
C.若z1,z2∈C,且z12+z22=0,則z1=z2=0
D.若復(fù)數(shù)z滿足|z|=1,則|z+2i|的最大值為3

【答案】BD
【分析】通過復(fù)數(shù)的基本性質(zhì),結(jié)合反例,以及復(fù)數(shù)的模,判斷命題的真假即可.
【解答】解:當(dāng)兩個(gè)復(fù)數(shù)都是實(shí)數(shù)時(shí),可以比較大小,所以A不正確;
復(fù)數(shù)的實(shí)部與虛部都是0時(shí),復(fù)數(shù)是0,所以B正確;
反例z1=1,z2=i,滿足z12+z22=0,所以C不正確;
復(fù)數(shù)z滿足|z|=1,則|z+2i|的幾何意義,是復(fù)數(shù)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)到(0,﹣2)的距離,它的最大值為3,所以D正確;
故選:BD.
【知識(shí)點(diǎn)】復(fù)數(shù)的模、復(fù)數(shù)的運(yùn)算、虛數(shù)單位i、復(fù)數(shù)、命題的真假判斷與應(yīng)用

12.如圖,已知ABCD﹣A1B1C1D1為正方體,E,F(xiàn)分別是BC,A1C的中點(diǎn),則( ?。?br />
A.
B.
C.向量與向量的夾角是60°
D.異面直線EF與DD1所成的角為45°

【答案】ABD
【分析】在正方體ABCD﹣A1B1C1D1中,建立合適的空間直角坐標(biāo)系,設(shè)正方體的棱長(zhǎng)為2,根據(jù)空間向量的坐標(biāo)運(yùn)算,以及異面直線所成角的向量求法,逐項(xiàng)判斷即可.
【解答】解:在正方體ABCD﹣A1B1C1D1中,以點(diǎn)A為坐標(biāo)原點(diǎn),分別以AB,AD,AA1為x軸、y軸、z軸建立空間直角坐標(biāo)系,
設(shè)正方體的棱長(zhǎng)為2,則A(0,0,0),A1(0,0,2),B(2,0,0),B1(2,0,2),C(2,2,0),D(0,2,0),D1(0,2,2),
所以,
故,故選項(xiàng)A正確;
又,
又,
所以,,
則,故選項(xiàng)B正確;

所以,
因此與的夾角為120°,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;
因?yàn)镋,F(xiàn)分別是BC,A1C的中點(diǎn),
所以E(2,1,0),F(xiàn)(1,1,1),
則,
所以,
又異面直線的夾角大于0°小于等于90°,
所以異面直線EF與DD1所成的角為45°,故選項(xiàng)D正確;
故選:ABD.

【知識(shí)點(diǎn)】異面直線及其所成的角


三、填空題(本大題共4小題,每小題5分,共20分.不需寫出解答過程,請(qǐng)把答案直接填寫在橫線上)

13.已知正方形ABCD的邊長(zhǎng)為2,點(diǎn)P滿足=(+),則||=  ;?= ?。?br />
【分析】根據(jù)向量的幾何意義可得P為BC的中點(diǎn),再根據(jù)向量的數(shù)量積的運(yùn)算和正方形的性質(zhì)即可求出.
【解答】解:由=(+),可得P為BC的中點(diǎn),
則|CP|=1,
∴|PD|==,
∴?=?(+)=﹣?(+)=﹣2﹣?=﹣1,
故答案為:,﹣1.
【知識(shí)點(diǎn)】平面向量數(shù)量積的性質(zhì)及其運(yùn)算

14.若虛數(shù)z1、z2是實(shí)系數(shù)一元二次方程x2+px+q=0的兩個(gè)根,且,則pq=  .

【答案】1
【分析】設(shè)z1=a+bi,則z2=a﹣bi,(a,b∈R),根據(jù)兩個(gè)復(fù)數(shù)相等的充要條件求出z1,z2,再由根與系數(shù)的關(guān)系求得p,q的值.
【解答】解:由題意可知z1與z2為共軛復(fù)數(shù),設(shè)z1=a+bi,則z2=a﹣bi,(a,b∈R且b≠0),
又,則a2﹣b2+2abi=a﹣bi,
∴(2a+b)+(a+2b)i=1﹣i,
∴,解得.
∴z1=+i,z2=i,(或z2=+i,z1=i).
由根與系數(shù)的關(guān)系,得p=﹣(z1+z2)=1,q=z1?z2=1,
∴pq=1.
故答案為:1.
【知識(shí)點(diǎn)】復(fù)數(shù)的運(yùn)算

15.已知平面四邊形ABCD中,AB=AD=2,BC=CD=BD=2,將△ABD沿對(duì)角線BD折起,使點(diǎn)A到達(dá)點(diǎn)A'的位置,當(dāng)A'C=時(shí),三棱錐A﹣BCD的外接球的體積為 ?。?br />
【分析】由題意畫出圖形,找出三棱錐外接球的位置,求解三角形可得外接球的半徑,再由棱錐體積公式求解.
【解答】解:記BD的中點(diǎn)為M,連接A′M,CM,可得A′M2+CM2=A′C2,則∠A′MC=90°,
則外接球的球心O在△A′MC的邊A′C的中垂線上,
且過正三角形BCD的中點(diǎn)F,且在與平面BCD垂直的直線m上,
過點(diǎn)A′作A′E⊥m于點(diǎn)E,如圖所示,
設(shè)外接球的半徑為R,則A′O=OC=R,,A′E=1,
在Rt△A′EO中,A′O2=A′E2+OE2,解得R=.
故三棱錐A﹣BCD的外接球的體積為.
故答案為:.

【知識(shí)點(diǎn)】球的體積和表面積

16.已知一圓錐底面圓的直徑為3,圓錐的高為,在該圓錐內(nèi)放置一個(gè)棱長(zhǎng)為a的正四面體,并且正四面體在該幾何體內(nèi)可以任意轉(zhuǎn)動(dòng),則a的最大值為 ?。?br />
【分析】根據(jù)題意,該四面體內(nèi)接于圓錐的內(nèi)切球,通過內(nèi)切球即可得到a的最大值.
【解答】解:依題意,四面體可以在圓錐內(nèi)任意轉(zhuǎn)動(dòng),故該四面體內(nèi)接于圓錐的內(nèi)切球,
設(shè)球心為P,球的半徑為r,下底面半徑為R,軸截面上球與圓錐母線的切點(diǎn)為Q,圓錐的軸截面如圖:
則OA=OB=,
因?yàn)镾O=,
故可得:SA=SB==3,
所以:三角形SAB為等邊三角形,
故P是△SAB的中心,
連接BP,則BP平分∠SBA,
所以∠PBO=30°;
所以tan30°=,即r=R=×=,
即四面體的外接球的半徑為r=.
另正四面體可以從正方體中截得,如圖:
從圖中可以得到,當(dāng)正四面體的棱長(zhǎng)為a時(shí),截得它的正方體的棱長(zhǎng)為a,
而正四面體的四個(gè)頂點(diǎn)都在正方體上,
故正四面體的外接球即為截得它的正方體的外接球,
所以2r=AA1=a=a,
所以a=.
即a的最大值為.
故答案為:.


【知識(shí)點(diǎn)】旋轉(zhuǎn)體(圓柱、圓錐、圓臺(tái))


四、解答題(本大題共6小題,共70分.請(qǐng)?jiān)诖痤}卡指定區(qū)域內(nèi)作答,解答時(shí)應(yīng)寫出文字說明、證明過程或演算步驟)

17.在四邊形ABCD中,AB∥CD,AD=BD=CD=1.
(1)若AB=,求BC;
(2)若AB=2BC,求cos∠BDC.

【分析】(1)直接利用余弦定理的應(yīng)用求出結(jié)果;
(2)利用余弦定理的應(yīng)用建立等量關(guān)系式,進(jìn)一步求出結(jié)果.
【解答】解:(1)在四邊形ABCD中,AD=BD=CD=1.若AB=,
所以:cos∠ADB==,
由于AB∥CD,
所以∠BDC=∠ABD,
即cos∠BDC=cos∠ABD=,
所以BC2=BD2+CD2﹣2?BD?CD?cos∠BDC==,
所以BC=.
(2)設(shè)BC=x,則AB=2BC=2x,
由余弦定理得:cos∠ADB==,
cos∠BDC===,
故,
解得或﹣(負(fù)值舍去).
所以.
【知識(shí)點(diǎn)】余弦定理

18.(1)已知z1=1﹣2i,z2=3+4i,求滿足=+的復(fù)數(shù)z.
(2)已知z,ω為復(fù)數(shù),(1+3i)﹣z為純虛數(shù),ω=,且|ω|=5.求復(fù)數(shù)ω.

【分析】(1)把z1,z2代入 =+,利用復(fù)數(shù)代數(shù)形式的乘除運(yùn)算化簡(jiǎn)求出,進(jìn)一步求出z;
(2)設(shè)z=a+bi(a,b∈R),利用復(fù)數(shù)的運(yùn)算及(1+3i)?z=(1+3i)(a+bi)=a﹣3b+(3a+b)i為純虛數(shù),可得 ,又ω==i,|ω|=5,可得,即可得出a,b,再代入可得ω.
【解答】解:(1)由z1=1﹣2i,z2=3+4i,
得=+=
=,
則z=;
(2)設(shè)z=a+bi(a,b∈R),
∵(1+3i)?z=(1+3i)(a+bi)=a﹣3b+(3a+b)i為純虛數(shù),
∴.
又ω===i,|ω|=5,
∴.
把a(bǔ)=3b代入化為b2=25,解得b=±5,∴a=±15.
∴ω=±(i)=±(7﹣i).
【知識(shí)點(diǎn)】復(fù)數(shù)的運(yùn)算

19.如圖,墻上有一壁畫,最高點(diǎn)A離地面4米,最低點(diǎn)B離地面2米.觀察者從距離墻x(x>1)米,離地面高a(1≤a≤2)米的C處觀賞該壁畫,設(shè)觀賞視角∠ACB=θ.
(1)若a=1.5,問:觀察者離墻多遠(yuǎn)時(shí),視角θ最大?
(2)若tanθ=,當(dāng)a變化時(shí),求x的取值范圍.


【分析】(1)首項(xiàng)利用兩角和的正切公式建立函數(shù)關(guān)系,進(jìn)一步利用判別式確定函數(shù)的最大值;
(2)利用兩角和的正切公式建立函數(shù)關(guān)系,利用a的取值范圍即可確定x的范圍.
【解答】解:(1)如圖,作CD⊥AF于D,則CD=EF,
設(shè)∠ACD=α,∠BCD=β,CD=x,則θ=α﹣β,
在Rt△ACD和Rt△BCD中,tanα=,tanβ=,
則tanθ=tan(α﹣β)==(x>0),
令u=,則ux2﹣2x+1.25u=0,
∵上述方程有大于0的實(shí)數(shù)根,∴△≥0,
即4﹣4×1.25u2≥0,∴u≤,即(tanθ)max=,
∵正切函數(shù)y=tanx在(0,)上是增函數(shù),
∴視角θ同時(shí)取得最大值,
此時(shí),x==,
∴觀察者離墻米遠(yuǎn)時(shí),視角θ最大;
(2)由(1)可知,tanθ===,
即x2﹣4x+4=﹣a2+6a﹣4,
∴(x﹣2)2=﹣(a﹣3)2+5,
∵1≤a≤2,
∴1≤(x﹣2)2≤4,
化簡(jiǎn)得:0≤x≤1或3≤x≤4,
又∵x>1,
∴3≤x≤4.

【知識(shí)點(diǎn)】解三角形

20.如圖,已知復(fù)平面內(nèi)平行四邊形ABCD中,點(diǎn)A對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)為﹣1,對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)為2+2i,對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)為4﹣4i.
(Ⅰ)求D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù);
(Ⅱ)求平行四邊形ABCD的面積.


【分析】(I)利用復(fù)數(shù)的幾何意義、向量的坐標(biāo)運(yùn)算性質(zhì)、平行四邊形的性質(zhì)即可得出.
(II)利用向量垂直與數(shù)量積的關(guān)系、模的計(jì)算公式、矩形的面積計(jì)算公式即可得出.
【解答】解:(Ⅰ)依題點(diǎn)A對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)為﹣1,對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)為2+2i,
得A(﹣1,0),=(2,2),可得B(1,2).
又對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)為4﹣4i,得=(4,﹣4),可得C(5,﹣2).
設(shè)D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)為x+yi,x,y∈R.
得=(x﹣5,y+2),=(﹣2,﹣2).
∵ABCD 為平行四邊形,∴=,解得x=3,y=﹣4,
故D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)為3﹣4i.
(Ⅱ)=(2,2),=(4,﹣4),
可得:=0,∴.
又||=2,=4.
故平行四邊形ABCD的面積==16.
【知識(shí)點(diǎn)】復(fù)數(shù)的代數(shù)表示法及其幾何意義

21.如圖所示,等腰梯形ABFE是由正方形ABCD和兩個(gè)全等的Rt△FCB和Rt△EDA組成,AB=1,CF=2.現(xiàn)將Rt△FCB沿BC所在的直線折起,點(diǎn)F移至點(diǎn)G,使二面角E﹣BC﹣G的大小為60°.
(1)求四棱錐G﹣ABCE的體積;
(2)求異面直線AE與BG所成角的大?。?br />

【分析】(1)推導(dǎo)出GC⊥BC,EC⊥BC,從而∠ECG=60°.連接DG,推導(dǎo)出DG⊥EF,由BC⊥EF,BC⊥CG,得BC⊥平面DEG,從而DG⊥BC,進(jìn)而DG⊥平面ABCE,DG是四棱錐G﹣ABCE的高,由此能求出四棱錐G﹣ABCE的體積.
(2)取DE的中點(diǎn)H,連接BH、GH,則BH∥AE,∠GBH既是AE與BG所成角或其補(bǔ)角.由此能求出異面直線AE與BG所成角的大?。?br /> 【解答】解:(1)由已知,有GC⊥BC,EC⊥BC,所以∠ECG=60°.
連接DG,由CD=AB=1,CG=CF=2,∠ECG=60°,有DG⊥EF①,
由BC⊥EF,BC⊥CG,有BC⊥平面DEG,所以,DG⊥BC②,
由①②知,DG⊥平面ABCE,所以DG就是四棱錐G﹣ABCE的高,
在Rt△CDG中,.
故四棱錐G﹣ABCE的體積為:

(2)取DE的中點(diǎn)H,連接BH、GH,
則BH∥AE,故∠GBH既是AE與BG所成角或其補(bǔ)角.
在△BGH中,,,
則.
故異面直線AE與BG所成角的大小為.

【知識(shí)點(diǎn)】異面直線及其所成的角、棱柱、棱錐、棱臺(tái)的體積

22.如圖,四邊形MABC中,△ABC是等腰直角三角形,AC⊥BC,△MAC是邊長(zhǎng)為2的正三角形,以AC為折痕,將△MAC向上折疊到△DAC的位置,使點(diǎn)D在平面ABC內(nèi)的射影在AB上,再將△MAC向下折疊到△EAC的位置,使平面EAC⊥平面ABC,形成幾何體DABCE.
(1)點(diǎn)F在BC上,若DF∥平面EAC,求點(diǎn)F的位置;
(2)求直線AB與平面EBC所成角的余弦值.


【分析】(1)點(diǎn)F為BC的中點(diǎn),設(shè)點(diǎn)D在平面ABC內(nèi)的射影為O,連接OD,OC,取AC的中點(diǎn)H,連接 EH,由題意知EH⊥AC,EH⊥平面ABC,由題意知DO⊥平面ABC,得DO∥平面EAC,取BC的中點(diǎn)F,連接OF,則OF∥AC,從而OF∥平面EAC,平面DOF∥平面EAC,由此能證明DF∥平面EAC.
(2)連接OH,由OF,OH,OD兩兩垂直,以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn),OF,OH,OD所在直線分別為x,y,z軸,建立空間直角坐標(biāo)系,利用向量法能求出直線AB與平面EBC所成角的余弦值.
【解答】解:(1)點(diǎn)F為BC的中點(diǎn),
理由如下:設(shè)點(diǎn)D在平面ABC內(nèi)的射影為O,連接OD,OC,
∵AD=CD,∴OA=OC,
∴在Rt△ABC中,O為AB的中點(diǎn),
取AC的中點(diǎn)H,連接 EH,由題意知EH⊥AC,
又平面EAC⊥平面ABC,平面EAC∩平面ABC=AC,
∴EH⊥平面ABC,由題意知DO⊥平面ABC,
∴DO∥EH,∴DO∥平面EAC,
取BC的中點(diǎn)F,連接OF,則OF∥AC,
又OF?平面EAC,AC?平面EAC,∴OF∥平面EAC,
∵DO∩OF=O,∴平面DOF∥平面EAC,
∵DF?平面DOF,∴DF∥平面EAC.
(2)連接OH,由(1)可知OF,OH,OD兩兩垂直,
以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn),OF,OH,OD所在直線分別為x,y,z軸,建立如圖所示空間直角坐標(biāo)系,
則B(1,﹣1,0),A(﹣1,1,0),E(0,1,﹣),C(1,1,0),
∴=(2,﹣2,0),=(0,2,0),=(﹣1,2,﹣),
設(shè)平面EBC的法向量=(a,b,c),
則,取a=,則=(,0,﹣1),
設(shè)直線與平面EBC所成的角為θ,
則sinθ===.
∴直線AB與平面EBC所成角的余弦值為cosθ==.

【知識(shí)點(diǎn)】直線與平面平行、直線與平面所成的角



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