1、【2022年新高考1卷】已知正四棱錐的側棱長為l,其各頂點都在同一球面上.若該球的體積為,且,則該正四棱錐體積的取值范圍是( )
A.B.C.D.
【答案】C
【解析】∵ 球的體積為,所以球的半徑,
設正四棱錐的底面邊長為,高為,
則,,
所以,
所以正四棱錐的體積,
所以,
當時,,當時,,
所以當時,正四棱錐的體積取最大值,最大值為,
又時,,時,,
所以正四棱錐的體積的最小值為,
所以該正四棱錐體積的取值范圍是.
故選:C.
2、(2019?新課標Ⅲ,理16文16)學生到工廠勞動實踐,利用 SKIPIF 1 < 0 打印技術制作模型,如圖,該模型為長方體 SKIPIF 1 < 0 ,挖去四棱錐 SKIPIF 1 < 0 后所得的幾何體,其中 SKIPIF 1 < 0 為長方體的中心, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,分別為所在棱的中點, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 打印所用原料密度為 SKIPIF 1 < 0 ,不考慮打印損耗,制作該模型所需原料的質量為 SKIPIF 1 < 0 .
【答案】118.8
【解析】該模型為長方體 SKIPIF 1 < 0 ,挖去四棱錐 SKIPIF 1 < 0 后所得的幾何體,其中 SKIPIF 1 < 0 為長方體的中心, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,分別為所在棱的中點, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 該模型體積為: SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 打印所用原料密度為 SKIPIF 1 < 0 ,不考慮打印損耗, SKIPIF 1 < 0 制作該模型所需原料的質量為: SKIPIF 1 < 0 .
3、【2020年高考全國Ⅰ卷理數(shù)】如圖,在三棱錐P–ABC的平面展開圖中,AC=1, SKIPIF 1 < 0 ,AB⊥AC,AB⊥AD,∠CAE=30°,則cs∠FCB=______________.
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【解析】 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
由勾股定理得 SKIPIF 1 < 0 ,
同理得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
在 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
由余弦定理得 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
在 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
由余弦定理得 SKIPIF 1 < 0 .
故答案為: SKIPIF 1 < 0 .
4、(2020江蘇9)如圖,六角螺帽毛坯是由一個正六棱柱挖去一個圓柱所構成的.已知螺帽的底面正六邊形邊長為 SKIPIF 1 < 0 ,高為 SKIPIF 1 < 0 ,內孔半徑為 SKIPIF 1 < 0 ,則此六角螺帽毛坯的體積是 SKIPIF 1 < 0 .
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【解析】記此六角螺帽毛坯的體積為 SKIPIF 1 < 0 ,正六棱柱的體積為 SKIPIF 1 < 0 ,內孔的體積為正六棱
柱的體積為 SKIPIF 1 < 0 ,則 SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 .
5、【2021年新高考1卷】(多選題)在正三棱柱 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 ,點 SKIPIF 1 < 0 滿足 SKIPIF 1 < 0 ,其中 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,則( )
A.當 SKIPIF 1 < 0 時, SKIPIF 1 < 0 的周長為定值
B.當 SKIPIF 1 < 0 時,三棱錐 SKIPIF 1 < 0 的體積為定值
C.當 SKIPIF 1 < 0 時,有且僅有一個點 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0
D.當 SKIPIF 1 < 0 時,有且僅有一個點 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0
【答案】BD
【解析】
易知,點 SKIPIF 1 < 0 在矩形 SKIPIF 1 < 0 內部(含邊界).
對于A,當 SKIPIF 1 < 0 時, SKIPIF 1 < 0 ,即此時 SKIPIF 1 < 0 線段 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 周長不是定值,故A錯誤;
對于B,當 SKIPIF 1 < 0 時, SKIPIF 1 < 0 ,故此時 SKIPIF 1 < 0 點軌跡為線段 SKIPIF 1 < 0 ,而 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,則有 SKIPIF 1 < 0 到平面 SKIPIF 1 < 0 的距離為定值,所以其體積為定值,故B正確.
對于C,當 SKIPIF 1 < 0 時, SKIPIF 1 < 0 ,取 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 中點分別為 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,則 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 點軌跡為線段 SKIPIF 1 < 0 ,不妨建系解決,建立空間直角坐標系如圖, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,則 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 .故 SKIPIF 1 < 0 均滿足,故C錯誤;
對于D,當 SKIPIF 1 < 0 時, SKIPIF 1 < 0 ,取 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 中點為 SKIPIF 1 < 0 . SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 點軌跡為線段 SKIPIF 1 < 0 .設 SKIPIF 1 < 0 ,因為 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,此時 SKIPIF 1 < 0 與 SKIPIF 1 < 0 重合,故D正確.
故選:BD.
6、【2020年新高考1卷(山東卷)】已知直四棱柱ABCD–A1B1C1D1的棱長均為2,∠BAD=60°.以 SKIPIF 1 < 0 為球心, SKIPIF 1 < 0 為半徑的球面與側面BCC1B1的交線長為________.
【答案】 SKIPIF 1 < 0 .
【解析】如圖:
取 SKIPIF 1 < 0 的中點為 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 的中點為 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 的中點為 SKIPIF 1 < 0 ,
因為 SKIPIF 1 < 0 60°,直四棱柱 SKIPIF 1 < 0 的棱長均為2,所以△ SKIPIF 1 < 0 為等邊三角形,所以 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
又四棱柱 SKIPIF 1 < 0 為直四棱柱,所以 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
因為 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 側面 SKIPIF 1 < 0 ,
設 SKIPIF 1 < 0 為側面 SKIPIF 1 < 0 與球面的交線上的點,則 SKIPIF 1 < 0 ,
因為球的半徑為 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
所以側面 SKIPIF 1 < 0 與球面的交線上的點到 SKIPIF 1 < 0 的距離為 SKIPIF 1 < 0 ,
因為 SKIPIF 1 < 0 ,所以側面 SKIPIF 1 < 0 與球面的交線是扇形 SKIPIF 1 < 0 的弧 SKIPIF 1 < 0 ,
因為 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
所以根據(jù)弧長公式可得 SKIPIF 1 < 0 .
故答案為: SKIPIF 1 < 0 .
7、【2019年新課標2卷理科】中國有悠久的金石文化,印信是金石文化的代表之一.印信的形狀多為長方體、正方體或圓柱體,但南北朝時期的官員獨孤信的印信形狀是“半正多面體”(圖1).半正多面體是由兩種或兩種以上的正多邊形圍成的多面體.半正多面體體現(xiàn)了數(shù)學的對稱美.圖2是一個棱數(shù)為48的半正多面體,它的所有頂點都在同一個正方體的表面上,且此正方體的棱長為1.則該半正多面體共有________個面,其棱長為_________.
【答案】 共26個面. 棱長為 SKIPIF 1 < 0 .
【解析】由圖可知第一層與第三層各有9個面,計18個面,第二層共有8個面,所以該半正多面體共有 SKIPIF 1 < 0 個面.
如圖,設該半正多面體的棱長為 SKIPIF 1 < 0 ,則 SKIPIF 1 < 0 ,延長 SKIPIF 1 < 0 與 SKIPIF 1 < 0 交于點 SKIPIF 1 < 0 ,延長 SKIPIF 1 < 0 交正方體棱于 SKIPIF 1 < 0 ,由半正多面體對稱性可知, SKIPIF 1 < 0 為等腰直角三角形,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,即該半正多面體棱長為 SKIPIF 1 < 0 .
題組一 空間幾何體的折疊問題
1-1、(2022·江蘇宿遷·高三期末)如圖,一張長?寬分別為 SKIPIF 1 < 0 的矩形紙, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 分別是其四條邊的中點.現(xiàn)將其沿圖中虛線折起,使得 SKIPIF 1 < 0 四點重合為一點 SKIPIF 1 < 0 ,從而得到一個多面體,則( )
A.在該多面體中, SKIPIF 1 < 0
B.該多面體是三棱錐
C.在該多面體中,平面 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0
D.該多面體的體積為 SKIPIF 1 < 0
【答案】BCD
【解析】由于長、寬分別為 SKIPIF 1 < 0 ,1,
SKIPIF 1 < 0 分別是其四條邊的中點,現(xiàn)將其沿圖中虛線折起,
使得 SKIPIF 1 < 0 四點重合為一點 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 為 SKIPIF 1 < 0 的中點,從而得到一個多面體 SKIPIF 1 < 0 ,
所以該多面體是以 SKIPIF 1 < 0 為頂點的三棱錐,故B正確;
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,故A不正確;
由于 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,
則三棱錐 SKIPIF 1 < 0 的體積為 SKIPIF 1 < 0 ,故D正確;
因為 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,
又 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,可得平面 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,故C正確.
故選:BCD
1-2、(2022·江蘇揚州·高三期末)在邊長為6的正三角形ABC中M,N分別為邊AB,AC上的點,且滿足 SKIPIF 1 < 0 ,把△AMN沿著MN翻折至A′MN位置,則下列說法中正確的有( )
A.在翻折過程中,在邊A′N上存在點P,滿足CP∥平面A′BM
B.若 SKIPIF 1 < 0 ,則在翻折過程中的某個位置,滿足平面A′BC⊥平面BCNM
C.若 SKIPIF 1 < 0 且二面角A′-MN-B的大小為120°,則四棱錐A′-BCNM的外接球的表面積為61π
D.在翻折過程中,四棱錐A′-BCNM體積的最大值為 SKIPIF 1 < 0
【答案】BCD
【解析】對于選項A,過 SKIPIF 1 < 0 作 SKIPIF 1 < 0 ,交 SKIPIF 1 < 0 于 SKIPIF 1 < 0 ,則無論點P在A′N上什么位置,都存在CP與BQ相交,折疊后為梯形BCQP,
則CP不與平面A′BM平行,故選項A錯誤;
對于選項B,設 SKIPIF 1 < 0 分別是 SKIPIF 1 < 0 的中點,
若 SKIPIF 1 < 0 ,則AE>DE,所以存在某一位置使得A′D⊥DE,
又因為MN⊥A′E,MN⊥DE,且A′E∩DE=E,所以MN⊥平面A′DE,所以MN⊥A′D,
SKIPIF 1 < 0 ,所以A′D⊥平面BCNM,所以A′BC⊥平面BCNM,故選項B正確;
對于選項C,設 SKIPIF 1 < 0 分別是 SKIPIF 1 < 0 的中點,
若 SKIPIF 1 < 0 且二面角A′-MN-B的大小為120°,則△AMN為正三角形,
∠BMN=120°,∠C=60°,則BCNM四點共圓,圓心可設為點G,其半徑設為r,
DB=DC=DM=DN=3,所以點G即為點D,所以r=3,
二面角A′-MN-B的平面角即為∠A′ED=120°,過點A′作A′H⊥DE,垂足為點H,
EH= SKIPIF 1 < 0 ,DH= SKIPIF 1 < 0 ,A′H= SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
設外接球球心為 SKIPIF 1 < 0 ,由 SKIPIF 1 < 0 ,解得R2= SKIPIF 1 < 0 ,
所以外接球的表面積為S=4πR2=61π,故選項C正確;
對于選項D,設 SKIPIF 1 < 0 分別是 SKIPIF 1 < 0 的中點,設 SKIPIF 1 < 0 是四棱錐 SKIPIF 1 < 0 的高.
S△AMN= SKIPIF 1 < 0 ?6λ?6λ? SKIPIF 1 < 0 =9 SKIPIF 1 < 0 λ2,
S△ABC= SKIPIF 1 < 0 ?6?6? SKIPIF 1 < 0 =9 SKIPIF 1 < 0 ,
所以S四邊形BCNM=9 SKIPIF 1 < 0 (1-λ2),則VA′-BCNM= SKIPIF 1 < 0 ?9 SKIPIF 1 < 0 (1-λ2)?h≤3 SKIPIF 1 < 0 (1-λ2)?A′E
=3 SKIPIF 1 < 0 (1-λ2)?3 SKIPIF 1 < 0 λ=27(-λ3+λ),λ∈(0,1),
可設f(λ)=27(-λ3+λ),λ∈(0,1),
則 SKIPIF 1 < 0 =27(-3λ2+1),令 SKIPIF 1 < 0 =0,
解得λ= SKIPIF 1 < 0 ,則函數(shù)f(λ)在(0, SKIPIF 1 < 0 )上單調遞增,在( SKIPIF 1 < 0 ,1)上單調遞減,
所以f(λ)max=f( SKIPIF 1 < 0 )=6 SKIPIF 1 < 0 ,
則四棱錐A′-BCN體積的最大值為 SKIPIF 1 < 0 ,故選項D正確.
故選:BCD
1-3、(2021·江蘇蘇州市·高三期末)已知四邊形是等腰梯形(如圖1),,,,.將沿折起,使得(如圖2),連結,,設是的中點.下列結論中正確的是( )

A.B.點到平面的距離為
C.平面D.四面體的外接球表面積為
【答案】BD
【解析】因為,,
所以為等腰直角三角形,過C做,交AB于F,如圖所示:
所以,即AE=BF,又,,
所以,則,
對于A:因為,,平面BCDE,
所以平面BCDE,平面BCDE,
所以,
若,且平面ADE,
則平面ADE,
所以DE
與已知矛盾,所以BC與AD不垂直,故A錯誤;
對于B:連接MC,如圖所示,
在中,DE=DC=1,所以,又,EB=2,
所以,所以,
又因為,平面AEC,
所以平面AEC,平面AEC,
所以,即為直角三角形,
在中,,所以,
因為是的中點,
所以的面積為面積的一半,所以,
因為,
所以DE即為兩平行線CD、EB間的距離,
因為,設點E到平面的距離為h,
則,即,
所以,所以點到平面的距離為,故B正確;
對于C:因為,平面ADC,平面ADC,所以平面ADC,
若平面,且平面AEB,
所以平面ACD平面AEB,與已知矛盾,故C錯誤.
對于D:因為,所以的外接圓圓心為EB的中點,
又因為,所以的外接圓圓心為AB的中點M,
根據(jù)球的幾何性質可得:四面體的外接球心為M,
又E為球上一點,在中,
所以外接球半徑,
所以四面體的外接球表面積,故D正確.
故選:BD
題組二 幾何體的多邊形問題
2-1、(2020·山東·模擬預測)足球運動是一項古老的體育活動,眾多的資料表明,中國古代足球的出現(xiàn)比歐洲早,歷史更為悠久,如圖,現(xiàn)代比賽用足球是由正五邊形與正六邊形構成的共32個面的多面體,著名數(shù)學家歐拉證明了凸多面體的面數(shù)(F),頂點數(shù)(V),棱數(shù)(E)滿足F+V-E=2,那么,足球有______.個正六邊形的面,若正六邊形的邊長為 SKIPIF 1 < 0 ,則足球的直徑為______.cm(結果保留整數(shù))(參考數(shù)據(jù) SKIPIF 1 < 0

【答案】 20 22
【解析】因為足球是由正五邊形與正六邊形構成,
所以每塊正五邊形皮料周圍都是正六邊形皮料,
每兩個相鄰的多邊形恰有一條公共邊,每個頂點處都有三塊皮料,
而且都遵循一個正五邊形,兩個正六邊形結論.
設正五邊形為 SKIPIF 1 < 0 塊,正六邊形為 SKIPIF 1 < 0 塊,有題知:
SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 .
所以足球有 SKIPIF 1 < 0 個正六邊形的面.
每個正六邊形的面積為 SKIPIF 1 < 0 .
每個正五邊形的面積為 SKIPIF 1 < 0 .
球的表面積 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 .
所以 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
所以足球的直徑為 SKIPIF 1 < 0 .
故答案為: SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
2-2、(2021·全國高三專題練習(文))碳70是一種碳原子族,可高效殺滅癌細胞,它是由70個碳原子構成的,其結構是由五元環(huán)(正五邊形面)和六元環(huán)(正六邊形面)組成的封閉的凸多面體,共37個面,則其六元環(huán)的個數(shù)為( ).
A.12B.25C.30D.36
【答案】B
【解析】根據(jù)題意,頂點數(shù)就是碳原子數(shù)即為70,每個碳原子被3條棱長共用,
故棱長數(shù),
由歐拉公式可得面數(shù)=2+棱長數(shù)-頂點數(shù),
設正五邊形x個,正六邊形y個,
則,,解得,,
故正六邊形個數(shù)為25個,即六元環(huán)的個數(shù)為25個,
故選:B
2-3、(2022·湖北江岸·高三期末)如圖,該幾何體是由正方體截去八個一樣的四面體得到的,若被截的正方體棱長為2,則該幾何體的表面積為( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】B
【解析】根據(jù)題意,該幾何體的表面積分成兩部分,一部分是6個完全相同的正方形,另一部分是8個完全相同的等邊三角形
6個完全相同的正方形的面積之和為: SKIPIF 1 < 0
8個完全相同的等邊三角形的面積之和為: SKIPIF 1 < 0
故該幾何體的表面積為: SKIPIF 1 < 0
故選:B
題組三 幾何體的綜合性問題
3-1、(2022·江蘇常州·高三期末)已知正方體 SKIPIF 1 < 0 的棱長為 SKIPIF 1 < 0 ,點 SKIPIF 1 < 0 是棱 SKIPIF 1 < 0 上的定點,且 SKIPIF 1 < 0 .點 SKIPIF 1 < 0 是棱 SKIPIF 1 < 0 上的動點,則( )
A.當 SKIPIF 1 < 0 時, SKIPIF 1 < 0 是直角三角形
B.四棱錐 SKIPIF 1 < 0 的體積最小值為 SKIPIF 1 < 0
C.存在點 SKIPIF 1 < 0 ,使得直線 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0
D.任意點 SKIPIF 1 < 0 ,都有直線 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0
【答案】AB
【解析】由已知計算可得: SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 為直角三角形,A對
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 與 SKIPIF 1 < 0 重合時, SKIPIF 1 < 0 到平面 SKIPIF 1 < 0 的距離最小
在 SKIPIF 1 < 0 上取 SKIPIF 1 < 0 ,使 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,B對
SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 與平面 SKIPIF 1 < 0 不平行, SKIPIF 1 < 0 與平面 SKIPIF 1 < 0 不垂直
SKIPIF 1 < 0 與 SKIPIF 1 < 0 重合時,平面 SKIPIF 1 < 0 為平面 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
若 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,則 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,與 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 矛盾,D錯.
故選:AB
3-2、(2022·廣東揭陽·高三期末)如圖所示,已知正方體 SKIPIF 1 < 0 的棱長為 SKIPIF 1 < 0 分別是 SKIPIF 1 < 0 的中點, SKIPIF 1 < 0 是線段 SKIPIF 1 < 0 上的動點,則下列說法正確的是( )
A.平面 SKIPIF 1 < 0 截正方體所得的截面可以是四邊形?五邊形或六邊形
B.當點 SKIPIF 1 < 0 與 SKIPIF 1 < 0 兩點不重合時,平面 SKIPIF 1 < 0 截正方體所得的截面是五邊形
C. SKIPIF 1 < 0 是銳角三角形
D. SKIPIF 1 < 0 面積的最大值是 SKIPIF 1 < 0
【答案】BD
【解析】解:如圖,當點 SKIPIF 1 < 0 與 SKIPIF 1 < 0 兩點不重合時,將線段 SKIPIF 1 < 0 向兩端延長,分別交 SKIPIF 1 < 0 的延長線于點 SKIPIF 1 < 0 ,連接 SKIPIF 1 < 0 分別交 SKIPIF 1 < 0 于 SKIPIF 1 < 0 兩點,連接 SKIPIF 1 < 0 ,此時截面為五邊形MPSNR,故B正確;
當點 SKIPIF 1 < 0 與點A或點 SKIPIF 1 < 0 重合時,截面為四邊形,不可能為六邊形,故A不正確;
考慮 SKIPIF 1 < 0 ,當點 SKIPIF 1 < 0 與點 SKIPIF 1 < 0 重合時, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,此時因為 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 為鈍角,所以C錯誤;
當點 SKIPIF 1 < 0 與點 SKIPIF 1 < 0 重合時,點 SKIPIF 1 < 0 到直線 SKIPIF 1 < 0 的距離取到最大值, SKIPIF 1 < 0 的面積取到最大值,
此時 SKIPIF 1 < 0 ,則 SKIPIF 1 < 0 邊上的高為 SKIPIF 1 < 0 ,
面積為 SKIPIF 1 < 0 ,即最大值為 SKIPIF 1 < 0 ,故D正確.
故選:BD.
3-3、(2022·廣東羅湖·高三期末)在 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,若將 SKIPIF 1 < 0 沿AC邊上的中線BD折起,使得平面 SKIPIF 1 < 0 平面BCD.點E在由此得到的四面體ABCD的棱AC上運動,則下列結論正確的為( )
A. SKIPIF 1 < 0 B.四面體ABCD的體積為 SKIPIF 1 < 0
C.存在點E使得 SKIPIF 1 < 0 的面積為 SKIPIF 1 < 0 D.四面體ABCD的外接球表面積為 SKIPIF 1 < 0
【答案】BCD
【解析】對于A:取 SKIPIF 1 < 0 的中點 SKIPIF 1 < 0 ,連接 SKIPIF 1 < 0 ,
因為 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
又平面 SKIPIF 1 < 0 平面BCD,
所以 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,則 SKIPIF 1 < 0 ,
若 SKIPIF 1 < 0 ,則 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,則 SKIPIF 1 < 0 ,
顯然不可能,故選項A錯誤;
對于B:考查三棱錐 SKIPIF 1 < 0 的體積,易知 SKIPIF 1 < 0 的面積為 SKIPIF 1 < 0 ,
在平面 SKIPIF 1 < 0 中,過 SKIPIF 1 < 0 作 SKIPIF 1 < 0 的垂線,交 SKIPIF 1 < 0 的延長線于點 SKIPIF 1 < 0 ,
易知 SKIPIF 1 < 0 ,
因為平面 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 到平面 SKIPIF 1 < 0 ,
即三棱錐 SKIPIF 1 < 0 的高為 SKIPIF 1 < 0 ,
所以三棱錐 SKIPIF 1 < 0 的體積為 SKIPIF 1 < 0 ,
即四面體 SKIPIF 1 < 0 的體積為 SKIPIF 1 < 0 ,故選項B正確;
對于C:顯然當 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 時, SKIPIF 1 < 0 的面積取得最小值,
易知 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
又四面體 SKIPIF 1 < 0 的體積為 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 的面積為 SKIPIF 1 < 0 ,
所以存在點 SKIPIF 1 < 0 使得 SKIPIF 1 < 0 的面積為 SKIPIF 1 < 0 ,故選項C正確;
對于D:設 SKIPIF 1 < 0 與 SKIPIF 1 < 0 的外心依次為 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
過 SKIPIF 1 < 0 作平面 SKIPIF 1 < 0 的垂線 SKIPIF 1 < 0 ,過 SKIPIF 1 < 0 作平面 SKIPIF 1 < 0 的垂線 SKIPIF 1 < 0 ,
則四面體 SKIPIF 1 < 0 的外接球球心 SKIPIF 1 < 0 為直線 SKIPIF 1 < 0 與 SKIPIF 1 < 0 的交點,
則四邊形 SKIPIF 1 < 0 為矩形,且 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以四面體 SKIPIF 1 < 0 的外接球半徑為 SKIPIF 1 < 0 ,
則外接球表面積為 SKIPIF 1 < 0 ,故選項D正確.
故選:BCD.
1、(2022·河北保定·高三期末)(多選題)如圖, SKIPIF 1 < 0 為正方體中所在棱的中點,過 SKIPIF 1 < 0 兩點作正方體的截面,則截面的形狀可能為( )
A.三角形B.四邊形C.五邊形D.六邊形
【答案】BD
【解析】由正方體的對稱性可知,截面的形狀不可能為三角形和五邊形,
如圖,截面的形狀只可能為四邊形和六邊形.
故選:BD
2、(2021·遼寧高三模擬)“阿基米德多面體”是由邊數(shù)不全相同的正多邊形為面的多面體,其中“扭棱十二面體”就是一種“阿基米德多面體”.它是由 SKIPIF 1 < 0 個正三角形和 SKIPIF 1 < 0 個正五邊形組成的,若多面體的頂點數(shù)、棱數(shù)和面數(shù)滿足:頂點數(shù) SKIPIF 1 < 0 棱數(shù) SKIPIF 1 < 0 面數(shù) SKIPIF 1 < 0 ,則“扭棱十二面體”的頂點數(shù)為( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】C
【解析】因為扭棱十二面體是由 SKIPIF 1 < 0 個正三角形和 SKIPIF 1 < 0 個正五邊形組成的,
所以面數(shù)為 SKIPIF 1 < 0 ,棱數(shù)為 SKIPIF 1 < 0 ,
因為多面體的頂點數(shù)、棱數(shù)和面數(shù)滿足:頂點數(shù) SKIPIF 1 < 0 棱數(shù) SKIPIF 1 < 0 面數(shù) SKIPIF 1 < 0 ,
所以扭棱十二面體的頂點數(shù)為: SKIPIF 1 < 0 ,
故選:C
3、(2022·江蘇如東·高三期末)已知正方體ABCD-A1B1C1D1的棱長為2,AC1⊥平面α,當平面α過點B1時,平面α截此正方體所得截面多邊形的面積為_________;當平面α過線段BC中點時,平面α截此正方體所得截面多邊形的周長為_________.
【答案】 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0
【解析】如下圖所示,由 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,則 SKIPIF 1 < 0 ,又 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,同理可證, SKIPIF 1 < 0 ,由線面垂直判定可知 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,即平面α截此正方體所得截面就是平面 SKIPIF 1 < 0 ,由 SKIPIF 1 < 0 可知, SKIPIF 1 < 0 .
分別取 SKIPIF 1 < 0 的中點為 SKIPIF 1 < 0 ,連接 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,延長 SKIPIF 1 < 0 ,容易得出 SKIPIF 1 < 0 的延長線交于一點 SKIPIF 1 < 0 ,如下圖所示,因為 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 共面, SKIPIF 1 < 0 共面,平面 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,又 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 共面,容易證明 SKIPIF 1 < 0 ,由線面垂直判定可知 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,即平面α截此正方體所得截面就是平面 SKIPIF 1 < 0 ,因為 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,所以平面α截此正方體所得截面多邊形的周長為 SKIPIF 1 < 0 .
故答案為: SKIPIF 1 < 0 ; SKIPIF 1 < 0
4、(2022·廣東·鐵一中學高三期末)(多選題)如圖,在直三棱柱 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,點 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 分別是線段 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 上的動點(不含端點),且 SKIPIF 1 < 0 ,則下列說法正確的是( )
A. SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0
B.四面體 SKIPIF 1 < 0 的體積是定值
C.異面直線 SKIPIF 1 < 0 與 SKIPIF 1 < 0 所成角的正切值為 SKIPIF 1 < 0
D.二面角 SKIPIF 1 < 0 的余弦值為 SKIPIF 1 < 0
【答案】ACD
【解析】解:對于A,在直三棱柱 SKIPIF 1 < 0 中,四邊形 SKIPIF 1 < 0 是矩形,
因為 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ∥ SKIPIF 1 < 0 ∥ SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,所以A正確;
對于B,設 SKIPIF 1 < 0 ,因為 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
因為 SKIPIF 1 < 0 ∥ SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
四面體 SKIPIF 1 < 0 的體積為 SKIPIF 1 < 0 ,所以四面體 SKIPIF 1 < 0 的體積不是定值,所以B錯誤;
對于C,因為 SKIPIF 1 < 0 ∥ SKIPIF 1 < 0 ,所以異面直線 SKIPIF 1 < 0 與 SKIPIF 1 < 0 所成角為 SKIPIF 1 < 0 ,在 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,所以C正確;
對于D,如圖,以 SKIPIF 1 < 0 為坐標原點,以 SKIPIF 1 < 0 所在的直線分別為 SKIPIF 1 < 0 軸,建立空間直角坐標系,則 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
設平面 SKIPIF 1 < 0 的一個法向量為 SKIPIF 1 < 0 ,則
SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 ,則 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
同理可求得平面 SKIPIF 1 < 0 的一個法向量為 SKIPIF 1 < 0 ,
所以二面角 SKIPIF 1 < 0 的余弦值為 SKIPIF 1 < 0 ,所以D正確,
故選:ACD
5、(2022·湖南常德·高三期末)(多選題)已知正方體 SKIPIF 1 < 0 的棱長為2,P,Q分別為棱 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 的中點,M為線段BD上的動點,則( )
A. SKIPIF 1 < 0
B. SKIPIF 1 < 0
C.三棱錐 SKIPIF 1 < 0 的體積為定值
D.M為BD的中點時,則二面角 SKIPIF 1 < 0 的平面角為60°
【答案】BC
【解析】由正方體的性質可知 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 與 SKIPIF 1 < 0 不平行,故A錯誤;
由正方體的性質可知 SKIPIF 1 < 0 ,又 SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,又 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,故B正確;
由題可知M到平面 SKIPIF 1 < 0 的距離為定值d=2,三角形 SKIPIF 1 < 0 的面積 SKIPIF 1 < 0 為定值,所以 SKIPIF 1 < 0 為定值,故C正確;
如圖建立空間直角坐標系,則 SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
設平面PQM的法向量為 SKIPIF 1 < 0 ,則
SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 ,則 SKIPIF 1 < 0 ,
平面 SKIPIF 1 < 0 的法向量可取 SKIPIF 1 < 0 ,
設二面角 SKIPIF 1 < 0 的平面角為 SKIPIF 1 < 0 ,則
SKIPIF 1 < 0 ,故D錯誤.
故選:BC.
6、(2022·湖北武昌·高三期末)(多選題)已知四面體ABCD的一個平面展開圖如圖所示,其中四邊形AEFD是邊長為 SKIPIF 1 < 0 的菱形,B,C分別為AE,F(xiàn)D的中點, SKIPIF 1 < 0 ,則在該四面體中( )
A. SKIPIF 1 < 0
B.BE與平面DCE所成角的余弦值為 SKIPIF 1 < 0
C.四面體ABCD的內切球半徑為 SKIPIF 1 < 0
D.四面體ABCD的外接球表面積為 SKIPIF 1 < 0
【答案】ACD
【解析】由題意得,展開圖拼成的幾何體如下圖所示,
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
取AB中點M,CD中點N,MN中點O,連MN、OA,過O作 SKIPIF 1 < 0 于H,
則OH是內切球的半徑,OA是外接球的半徑.
所以 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
對于A: SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 平面ABN,而 SKIPIF 1 < 0 平面ABN ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,故A正確;
對于B:由于 SKIPIF 1 < 0 平面ACD,故平面ABN SKIPIF 1 < 0 平面ACD,故 SKIPIF 1 < 0 是BE與平面DCE所成角,
故 SKIPIF 1 < 0 ,故B錯誤;
對于C: SKIPIF 1 < 0 ,故C正確;
對于D: SKIPIF 1 < 0
所以外接球的表面積為 SKIPIF 1 < 0 ,故D正確.故選:ACD
7、(2022·湖南郴州·高三期末)(多選題)如圖,點 SKIPIF 1 < 0 是棱長為2的正方體 SKIPIF 1 < 0 的表面上一個動點,則( )
A.當 SKIPIF 1 < 0 在平面 SKIPIF 1 < 0 上運動時,四棱錐 SKIPIF 1 < 0 的體積不變
B.當 SKIPIF 1 < 0 在線段 SKIPIF 1 < 0 上運動時, SKIPIF 1 < 0 與 SKIPIF 1 < 0 所成角的取值范圍是 SKIPIF 1 < 0
C.當直線 SKIPIF 1 < 0 與平面 SKIPIF 1 < 0 所成的角為45°時,點 SKIPIF 1 < 0 的軌跡長度為 SKIPIF 1 < 0
D.若 SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 的中點,當 SKIPIF 1 < 0 在底面 SKIPIF 1 < 0 上運動,且滿足 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 時, SKIPIF 1 < 0 長度的最小值是 SKIPIF 1 < 0
【答案】AC
【解析】A. 當 SKIPIF 1 < 0 在平面 SKIPIF 1 < 0 上運動時,點 SKIPIF 1 < 0 到面 SKIPIF 1 < 0 的距離不變, SKIPIF 1 < 0 不變,
故四棱錐 SKIPIF 1 < 0 的體積不變,故A正確;
B. 建立如圖所示空間直角坐標系:

設 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,則 SKIPIF 1 < 0 ,
設 SKIPIF 1 < 0 與 SKIPIF 1 < 0 所成的角為 SKIPIF 1 < 0 ,則 SKIPIF 1 < 0 ,
因為 SKIPIF 1 < 0 ,
當 SKIPIF 1 < 0 時, SKIPIF 1 < 0 ,
當 SKIPIF 1 < 0 時, SKIPIF 1 < 0 ,則 SKIPIF 1 < 0 ,
綜上: SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 與 SKIPIF 1 < 0 所成角的取值范圍是 SKIPIF 1 < 0 ,故B錯誤;
C.因為直線 SKIPIF 1 < 0 與平面 SKIPIF 1 < 0 所成的角為 SKIPIF 1 < 0 ,
若點 SKIPIF 1 < 0 在平面 SKIPIF 1 < 0 和平面 SKIPIF 1 < 0 內,因為 SKIPIF 1 < 0 最大,不成立;
在平面 SKIPIF 1 < 0 內,點 SKIPIF 1 < 0 的軌跡是 SKIPIF 1 < 0 ,
在平面 SKIPIF 1 < 0 內,點 SKIPIF 1 < 0 的軌跡是 SKIPIF 1 < 0 ,
在平面 SKIPIF 1 < 0 時,如圖所示:
,
作 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,因為 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
又 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
則 SKIPIF 1 < 0 ,所以點 SKIPIF 1 < 0 的軌跡是以 SKIPIF 1 < 0 為圓心,以 SKIPIF 1 < 0 為半徑的四分之一圓,
所以點 SKIPIF 1 < 0 的軌跡長度為 SKIPIF 1 < 0 ,
所以點 SKIPIF 1 < 0 的軌跡總長度為長度為 SKIPIF 1 < 0 ,故C正確;
D.建立如圖所示空間直角坐標系:

設 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
則 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
設平面 SKIPIF 1 < 0 的一個法向量為 SKIPIF 1 < 0 ,
則 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,則 SKIPIF 1 < 0 ,
因為 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
當 SKIPIF 1 < 0 時,等號成立,故D錯誤;
故選:AC.
8、(2022·湖北襄陽·高三期末)(多選題)在棱長為 SKIPIF 1 < 0 正方體 SKIPIF 1 < 0 中,點 SKIPIF 1 < 0 是線段 SKIPIF 1 < 0 上的動點,則下列判斷正確的是( )
A.無論點 SKIPIF 1 < 0 在線段 SKIPIF 1 < 0 的什么位置,三棱錐 SKIPIF 1 < 0 的體積為定值 SKIPIF 1 < 0
B.無論點 SKIPIF 1 < 0 在線段 SKIPIF 1 < 0 的什么位置,都有 SKIPIF 1 < 0
C.當 SKIPIF 1 < 0 時, SKIPIF 1 < 0 與 SKIPIF 1 < 0 異面
D.若直線 SKIPIF 1 < 0 與平面 SKIPIF 1 < 0 所成的角為 SKIPIF 1 < 0 ,則 SKIPIF 1 < 0 的最大值為 SKIPIF 1 < 0
【答案】BCD
【解析】以點 SKIPIF 1 < 0 為坐標原點, SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 所在直線分別為 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 軸建立如下圖所示的空間直角坐標系,
則 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 ,其中 SKIPIF 1 < 0 .
對于A選項,因為平面 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,故點 SKIPIF 1 < 0 到平面 SKIPIF 1 < 0 的距離等于點 SKIPIF 1 < 0 到平面 SKIPIF 1 < 0 的距離,即為 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,因此, SKIPIF 1 < 0 ,A錯;
對于B選項, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,則 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 ,B對;
對于C選項, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
若 SKIPIF 1 < 0 ,則 SKIPIF 1 < 0 ,無解,故 SKIPIF 1 < 0 與 SKIPIF 1 < 0 不可能平行,
若 SKIPIF 1 < 0 ,設點 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,因為 SKIPIF 1 < 0 ,則 SKIPIF 1 < 0 ,則 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
因為 SKIPIF 1 < 0 ,則 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 .
所以,當 SKIPIF 1 < 0 時,即當 SKIPIF 1 < 0 時, SKIPIF 1 < 0 與 SKIPIF 1 < 0 異面,C對;
對于D選項,設平面 SKIPIF 1 < 0 的法向量為 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
則 SKIPIF 1 < 0 ,取 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,點 SKIPIF 1 < 0 到平面 SKIPIF 1 < 0 的距離為 SKIPIF 1 < 0 ,
由已知可得 SKIPIF 1 < 0 ,當 SKIPIF 1 < 0 取最小值時, SKIPIF 1 < 0 取最大值,此時 SKIPIF 1 < 0 取最大值,
且 SKIPIF 1 < 0 ,當且僅當 SKIPIF 1 < 0 時,等號成立,
故 SKIPIF 1 < 0 的最大值為 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 的最大值為 SKIPIF 1 < 0 ,D對.
故選:BCD.

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