注意事項:
1.答卷前,考生務(wù)必將自己的姓名、準(zhǔn)考證號填寫在答題卡上。
2.回答選擇題時,選出每小題答案后,用鉛筆把答題卡上對應(yīng)題目的答案標(biāo)號涂黑。如需改動,用橡皮擦干凈后,再選涂其他答案標(biāo)號?;卮鸱沁x擇題時,將答案寫在答題卡上。寫在本試卷上無效。
3.考試結(jié)束后,將本試卷和答題卡一并交回。
4.測試范圍:滬教版2020必修第三冊第十~十一章。
5.難度系數(shù):0.72。
一、填空題(本大題共有12題,滿分54分,第1-6題每題4分,第7-12題每題5分)
1.不重合的兩個平面最多有 條公共直線
【答案】1
【解析】根據(jù)平面的位置關(guān)系可知,不重合兩平面平行或相交,
當(dāng)相交時,有且只有一條公共直線.
故答案為:1
2.已知球的表面積是,則該球的體積為 .
【答案】
【解析】設(shè)球的半徑為r,則表面積,
解得,
所以體積,
故答案為:
3.空間中一個角∠A的兩邊和另一個角∠B的兩邊分別平行,若∠A=,則∠B= ;
【答案】
【解析】如圖,

若角∠A的兩邊和角∠B的兩邊分別平行,且方向相同,則∠A與∠B相等
此時;
②當(dāng)角∠A的兩邊和角∠B的兩邊分別平行,且一邊方向相同另一邊方向相反,則∠A與∠B互補,此時.
故答案為70或110.
4.如圖,正三棱柱的底面邊長為2,高為1,則直線與底面所成的角的大小為 (結(jié)果用反三角函數(shù)值表示).
【答案】
【解析】如圖,因為平面,平面,
所以,所以為直線與底面所成的角,
所以,
所以,
故答案為:.
5.在空間中,給出下面四個命題,其中真命題為 .(填序號)
①過平面外的兩點,有且只有一個平面與平面垂直;
②若平面內(nèi)有不共線三點到平面的距離都相等,則;
③若直線與平面內(nèi)的任意一條直線垂直,則;
④兩條異面直線在同一平面內(nèi)的射影一定是兩條相交直線.
【答案】③
【解析】①過平面外兩點可確定一條直線,當(dāng)這條直線垂直于平面時,有無數(shù)個平面垂直于平面,故①錯誤;
②若三點在平面同側(cè),則;若三點在平面兩側(cè),則與相交,故②錯誤;
③直線與平面內(nèi)的任意一條直線垂直,則垂直于平面內(nèi)兩條相交直線,由線面垂直的判定定理可得,故③正確;
④兩條異面直線在同一個平面內(nèi)的射影有可能是兩條相交直線,也可能是兩條平行直線,還可能是一個點和一條直線,故④錯誤;
故答案為:③
6.正四棱錐P-ABCD的所有棱長均相等,E是PC的中點,那么異面直線BE與PA所成角的余弦值為 .
【答案】
【解析】如下圖:
連接AC交BD于O點,連接OE,則OEPA,所以就是異面直線BE與PA所成的角,連接,因為面ABCD,所以,又因為,,所以面,所以,所以直在角三角形EOB中,設(shè),則,.
故答案為:.
7.如圖,有一圓錐形糧堆,其軸截面是邊長為的正,糧堆母線的中點處有一老鼠正在偷吃糧食,此時小貓正在處,它要沿圓錐側(cè)面到達(dá)處捕捉老鼠,則小貓所經(jīng)過的最短路程是 .
【答案】
【解析】解:由題意得:
圓錐的底面周長是,則,解得:
可知圓錐側(cè)面展開圖的圓心角是,如圖所示:
則圓錐的側(cè)面展開圖中:,,
所以在圓錐側(cè)面展開圖中:
故答案為:
8.已知一球體剛好和圓臺的上、下底面及側(cè)面都相切,且圓臺上底面的半徑為2,下底面的半徑為1,則該圓臺的側(cè)面積為 .
【答案】
【解析】圓臺的軸截面如下圖示:截面中圓為內(nèi)切球的最大圓,且,,
所以,而上下底面周長分別為、,
故該圓臺的側(cè)面積為.
故答案為:
9.如圖,已知三棱柱的體積為3,P,Q,R分別為側(cè)棱,,上的點,且,則 .
【答案】1
【解析】在三棱柱中,易知側(cè)面為平行四邊形,設(shè)其面積為,上的高為,
在平行四邊形中,易知四邊形為梯形或平行四邊形,設(shè)其面積為,且其高為,
則,
在三棱柱中,易知平面,點到平面的距離與點到平面的距離,設(shè)該距離為,
連接,作圖如下:
則,
設(shè)三棱柱的體積,由圖可知,,即,
故答案為:.
10.已知大小為的二面角的一個面內(nèi)有一點,它到二面角的棱的距離為6,則這個點到另一個面的距離為 .
【答案】3
【解析】如圖,設(shè)二面角為,點,且,
過點A作平面,垂足為,連接,
∵平面,,
∴,
又∵,平面ABC,
∴平面ABC,
平面ABC,則,
故二面角的平面角為,
在Rt△ABC中,,
故點A到平面的距離為3.
故答案為:3.
11.正方形中,,分別為線段,的中點,連接,,,將,,分別沿,,折起,使,,三點重合,得到三棱錐,則該三棱錐外接球半徑與內(nèi)切球半徑的比值為 .

【答案】
【解析】在正方形中,,
折起后兩兩互相垂直,
故該三棱錐的外接球,即以為棱的長方體外接球,
不妨設(shè)正方形邊長為2,則,
故,則,
因為,
而該三棱錐的表面積與正方形的面積相同,即,
則,即,故,
所以.
故答案為:.
12.空間給定不共面的A,B,C,D四個點,其中任意兩點間的距離都不相同,考慮具有如下性質(zhì)的平面:A,B,C,D中有三個點到的距離相同,另一個點到的距離是前三個點到的距離的2倍,這樣的平面的個數(shù)是___________個
【答案】32
【解析】首先取3個點相等,不相等的那個點由4種取法;
然后分3分個點到平面的距離相等,有以下兩種可能性:
(1)全同側(cè),這樣的平面有2個;
(2)不同側(cè),必然2個點在一側(cè),另一個點在一側(cè),
1個點的取法有3種,并且平面過三角形兩個點邊上的中位線,
考慮不相等的點與單側(cè)點是否同側(cè)有兩種可能,每種情況下都唯一確定一個平面,
故共有6個,
所有這兩種情況共有8個,綜上滿足條件的這樣的平面共有個,
故答案為:32
二、選擇題(本題共有4題,滿分18分,第13-14題每題4分,第15-16題每題5分;每題有且只有一個正確選項)
13.下列幾何體中,多面體是( )
A.B.C.D.
【答案】B
【解析】A選項中的幾何體是球,是旋轉(zhuǎn)體;B選項中的幾何體是三棱柱,是多面體;
C選項中的幾何體是圓柱,旋轉(zhuǎn)體;D選項中的幾何體是圓錐,是旋轉(zhuǎn)體.
故選B.
14.已知兩個平面、,在下列條件下,可以判定平面與平面平行的是( ).
A.、都垂直于一個平面γ
B.平面內(nèi)有無數(shù)條直線與平面平行
C.l、m是內(nèi)兩條直線,且∥,∥
D.l、m是兩條異面直線,且∥,∥ ,∥,∥
【答案】D
【解析】對于A,如在正方體中,平面和平面都與平面ABCD垂直,但這兩個平面不平行,所以A錯誤,
對于B,如在正方體中,平面和平面,平面中所有平行于交線的直線都與平面平行,但這兩個平面不平行,所以B錯誤,
對于C,如在正方體中,平面和平面,分別為的中點,則在平面內(nèi),且都與平面平行,但這兩個平面不平行,所以C錯誤.
對于D,因為l、m是兩條異面直線,所以將這兩條直線平移到共面時,一定在內(nèi)形成兩條相交直線,由面面平行的判定定理可知,該結(jié)論正確.
故選:D
15.將3個的正方形沿鄰邊的中點剪開分成兩部分(如圖1);將這6部分接于一個邊長為的正六邊形邊上(如圖2),若拼接后的圖形是一個多面體的表面展開圖,則該多面體的體積是( )

A.B.864C.576D.
【答案】B
【解析】折成的多面體如圖①所示,將其補形為正方體,如圖②,
所求多面體體積為正方體的一半,又依題易求得正方體的邊長為,


故選:
16.如圖,在正方體中,是棱的中點,是側(cè)面上的動點,且平面.設(shè)與平面所成的角為與所成的角為,那么下列結(jié)論正確的是( )
A.的最小值為的最小值為
B.的最小值為的最大值為
C.的最小值大于的最小值大于
D.的最大值小于的最大值小于
【答案】A
【解析】如圖,取的中點,連接;
設(shè)正方體的棱長為,
因為,且平面,平面,
平面;
同理平面,且;
∴平面平面,∴;
∵面,所以與平面所成的角為;
又,
所以與所成的角為(或其補角);
;
當(dāng)為中點時,此時最小,則最大,最大值為,此時的最大值為;
當(dāng)與或重合時,此時最大,則最小,最小值為2,此時的最小值為;
,;
對于,當(dāng)為中點時,;
當(dāng)與或重合時,最小,又,
,
,
,,故A正確,BC錯誤,
又,,所以D選項錯誤.
故選:A.
三、解答題(本大題共有5題,滿分78分,第17-19題每題14分,第20、21題每題18分.)
17.如圖,長方體中,,,點為的中點.
(1)求證:直線平面PAC;
(2)求異面直線與AP所成角的大小.
【解析】(1)設(shè)和交于點,則為的中點,連接, (1分)
∵是的中點,
∴, (3分)
又∵平面,平面,
∴直線平面; (6分)
(2)由(1)知,,
∴即為異面直線與所成的角, (8分)
∵,,且,
∴.
又,

故異面直線與所成角的大小為. (14分)
18.如圖,在圓柱中,底面直徑等于母線,點在底面的圓周上,且,是垂足.
(1)求證:;
(2)若圓柱與三棱錐的體積的比等于,求直線與平面所成角的大?。?br>【解析】(1)證明:根據(jù)圓柱性質(zhì),平面,
因為平面,所以,
又因為是圓柱底面的直徑,點在圓周上,所以,
因為且平面,所以平面, (2分)
又因為平面,所以,
因為,且,且平面,所以平面,
又因為平面,所以. (6分)
(2)解:過點作,是垂足,連接,
根據(jù)圓柱性質(zhì),平面平面,且平面平面,
且平面,所以平面,
因為平面,所以是在平面上的射影,
從而是與平面所成的角, (8分)
設(shè)圓柱的底面半徑為,則,
所以圓柱的體積為,且,
由,可得,可知是圓柱底面的圓心,且,
且,
在直角中,可得,所以. (14分)
19.如圖,將邊長為2的正方形ABCD沿對角線BD折疊,使得平面ABD⊥平面CBD,AE⊥平面ABD,且.

(1)求證:直線EC與平面ABD沒有公共點;
(2)求點C到平面BED的距離.
【解析】(1)取的中點,連接、,如圖,

依題意,在中,,則,
而平面平面,平面平面,平面,于是得平面,且,
因為平面,且,則有,且,
從而得四邊形為平行四邊形,, (4分)
又平面,平面,
則平面,所以直線EC與平面ABD沒有公共點; (6分)
(2)因為平面,平面,所以,
因為,,平面所以平面
因為,于是得平面,
因為平面,平面,所以, (8分)
因為,所以,
則等腰底邊上的高,,
而,設(shè)點C到平面BED的距離為d,
由得,
即,解得,
所以點C到平面BED的距離為1 (14分)
20.如圖所示,在四棱錐中,底面四邊形是菱形,底面是邊長為2的等邊三角形,PB=PD=,AP=4AF
(1)求證:PO⊥底面ABCD
(2)求直線與OF所成角的大小.
(3)在線段上是否存在點,使得平面?如果存在,求的值;如果不存在,請說明理由.
【解析】(1)因為底面是菱形,且,所以O(shè)為AC,BD中點,
在中,PB=PD,可得PO⊥BD,
因為在中,PA=PC,O為AC,BD中點,所以PO⊥AC, (3分)
又因為ACBD=O,所以PO⊥底面ABCD. (4分)
(2)連接OF,取AP中點為E,連接OE,
因為底面ABCD是菱形,ACBD=O,
由O為AC中點,且E為AP中點,AP=4AF,所以F為AE中點,所以CPOE. ,
故∠EOF為直線與OF所成的角, (8分)
又由為等邊三角形,且E為中點,所以∠EOF=. (10分)
(3)存在,,
連接CE,ME,
因為AP=4AF,E為AP中點,所以,
又因為,所以在中,,即EMBF, (12分)
因為EM平面BDF,BF平面BDF,所以EM平面BDF,
由(2)知ECOF,因為EC平面BDF,OF平面BDF,所以EC平面BDF,
因為ECEM=E,所以平面EMC平面BDF,
因為CM平面EMC,所以CM平面BDF. (18分)
21.在棱長均為2的正三棱柱中,E為的中點.過AE的截面與棱分別交于點F,G.

(1)若F為的中點,試確定點G的位置,并說明理由;
(2)在(1)的條件下,求截面AGEF與底面ABC所成銳二面角的正切值;
(3)設(shè)截面AFEG的面積為,面積為,面積為,當(dāng)點F在棱上變動時,求的取值范圍.
【解析】(1)在平面內(nèi)延長,相交于點P,則平面,又平面,
則有平面平面,,即A,G,P三點共線. (2分)
因為E為的中點,F(xiàn)為的中點,所以,所以,又因為,所以,
所以,即點G為棱上靠近點的三等分點. (4分)
(2)在平面內(nèi)延長,相交于點Q,連接,則平面平面,
在平面內(nèi)作于點M,則平面ABC,
又平面,所以,
在平面內(nèi)作于點N,連接,
又平面,,所以平面,
平面,所以,
所以為截面與底面所成銳二面角的平面角. (6分)
在中,作于點H,,,,,
,,
由余弦定理,則,
,可得,所以,
又,所以,
故截面與底面所成銳二面角的正切值為. (10分)
(3)設(shè),則,.
設(shè)的面積為S,所以,
又因為,所以,且,
故,令,則, (11分)
設(shè),
當(dāng)時,,
,,,則,即,
所以在上單調(diào)遞減,
所以,,所以,
所以. (18分)

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