高三數(shù)學(xué)復(fù)習(xí)立體幾何檢測題及答案
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高三數(shù)學(xué)復(fù)習(xí):立體幾何檢測題
一、選擇題
1.(2014•湖北卷)在如圖所示的空間直角坐標(biāo)系O-xyz中,一個四面體的頂點坐標(biāo)分別是(0,0,2),(2,2,0),(1,2,1),(2,2,2).給出編號為①②③④的四個圖,則該四面體的正視圖和俯視圖分別為 ( ).
A.①和② B.③和①
C.④和③ D.④和②
解析 由三視圖可知,該幾何體的正視圖是一個直角三角形,三個頂點的坐標(biāo)分別是(0,0,2),(0,2,0),(0,2,2)且內(nèi)有一個虛線(一個頂點與另一直角邊中點的連線),故正視圖是④;俯視圖即在底面的射影是一個斜三角形,三個頂點的坐標(biāo)分別是(0,0,0),(2,2,0),(1,2,0),故俯視圖是②.
答案 D
2.(2013•東北三校第三次模擬)如圖,多面體ABCDEFG的底面ABCD為正方形,F(xiàn)C=GD=2EA,其俯視圖如下,則其正視圖和側(cè)視圖正確的是 ( ).
解析 注意BE,BG在平面CDGF上的投影為實線,且由已知長度關(guān)系確定投影位置,排除A,C選項,觀察B,D選項,側(cè)視圖是指光線,從幾何體的左面向右面正投影,則BG,BF的投影為虛線,故選D.
答案 D
3.(2014•安徽卷)一個多面體的三視圖如圖所示,則該多面體的表面積為
( ).
A.21+3 B.18+3
C.21 D.18
解析 由三視圖知,幾何體的直觀圖如圖所示.因此該幾何體的表面積為6×2×2-6×12×1×1+2×34×(2)2=21+3.
答案 A
4.(2013•廣東卷)某四棱臺的三視圖如圖所示,則該四棱臺的體積是 ( ).
A.4 B.143
C.163 D.6
解析 由四棱臺的三視圖可知該四棱臺的上底面是邊長為1的正方形,下底面是邊長為2的正方形,高為2.由棱臺的體積公式可知該四棱臺的體積V=13(12+1×22+22)×2=143,故選B.
答案 B
5.如圖,在矩形ABCD中,AB=2,BC=3,沿BD將矩形ABCD折疊,連接AC,所得三棱錐ABCD正視圖和俯視圖如圖,則三棱錐ABCD側(cè)視圖的面積為 ( ).
A.613 B.1813
C.213 D.313
解析 由正視圖及俯視圖可得,在三棱錐ABCD中,平面ABD⊥平面BCD,該幾何體的側(cè)視圖是腰長為2×322+32=613的等腰直角三角形,其面積為12×6132=1813.
答案 B
6.在具有如圖所示的正視圖和俯視圖的幾何體中,體積最大的幾何體的表面積為 ( ).
A.13 B.7+32
C.72π D.14
解析 由正視圖和俯視圖可知,該幾何體可能是四棱柱或者是水平放置的三棱柱或水平放置的圓柱.由圖象可知四棱柱的體積最大.四棱柱的高為1,底面邊長分別為1,3,所以表面積為2(1×3+1×1+3×1)=14.
答案 D
7.(2013•湖南卷)已知正方體的棱長為1,其俯視圖是一個面積為1的正方形,側(cè)視圖是一個面積為2的矩形,則該正方體的正視圖的面積等于 ( ).
A.32 B.1
C.2+12 D.2
解析 易知正方體是水平放置的,又側(cè)視圖是面積為2的矩形.所以正方體的對角面平行于投影面,此時正視圖和側(cè)視圖相同,面積為2.
答案 D
二、填空題
8.某幾何體的三視圖如圖所示,則該幾何體的體積為____________.
解析 由三視圖可知該幾何體由長方體和圓柱的一半組成.其中長方體的長、寬、高分別為4,2,2,圓柱的底面半徑為2,高為4.所以V=2×2×4+12×22×π×4=16+8π.
答案 16+8π
9.(2013•江蘇卷)如圖,在三棱柱A1B1C1ABC中,D,E,F(xiàn)分別是AB,AC,AA1的中點,設(shè)三棱錐FADE的體積為V1,三棱柱A1B1C1ABC的體積為V2,則V1∶V2=________.
解析 設(shè)三棱柱A1B1C1-ABC的高為h,底面三角形ABC的面積為S,則V1=13×14S•12h=124Sh=124V2,即V1∶V2=1∶24.
答案 1∶24
10.如圖,正方體ABCD-A1B1C1D1的棱長為1,E,F(xiàn)分別為線段AA1,B1C上的點,則三棱錐D1-EDF的體積為________.
解析 利用三棱錐的體積公式直接求解.
VD1-EDF=VF-DD1F=13S△D1DE•AB=13×12×1×1×1=16.
答案 16
11.(2014•重慶卷改編)某幾何體的三視圖如圖所示,則該幾何體的表面積為________.
解析 由俯視圖可以判斷該幾何體的底面為直角三角形,由正視圖和側(cè)視圖可以判斷該幾何體是由直三棱柱(側(cè)棱與底面垂直的棱柱)截取得到的.在長方體中分析還原,如圖(1)所示,故該幾何體的直觀圖如圖(2)所示.在圖(1)中,直角梯形ABPA1的面積為12×(2+5)×4=14,計算可得A1P=5.直角梯形BCC1P的面積為12×(2+5)×5=352.因為A1C1⊥平面A1ABP,A1P⊂平面A1ABP,所以A1C1⊥A1P,故Rt△A1PC1的面積為12×5×3=152.又Rt△ABC的面積為12×4×3=6,矩形ACC1A1的面積為5×3=15,故幾何體ABC-A1PC1的表面積為14+352+152+6+15=60.
答案 60
12.已知三棱錐S ABC的所有頂點都在球O的球面上,△ABC是邊長為1的正三角形,SC為球O的直徑,且SC=2,則此三棱錐的體積為________.
解析 在Rt△ASC中,AC=1,∠SAC=90°,SC=2,所以SA=4-1=3.同理,SB=3.過A點作SC的垂線交SC于D點,連接DB,因為△SAC≌△SBC,故BD⊥SC,AD=BD,故SC⊥平面ABD,且△ABD為等腰三角形.因為∠ASC=30°,故AD=12SA=32,則△ABD的面積為12×1×AD2-122=24,則三棱錐S-ABC的體積為13×24×2=26.
答案 26
三、解答題
13.已知某幾何體的俯視圖是如圖所示的矩形,正視圖是一個底邊長為8、高為4的等腰三角形,側(cè)視圖是一個底邊長為6、高為4的等腰三角形.
(1)求該幾何體的體積V;
(2)求該幾何體的側(cè)面積S.
解 由已知可得,該幾何體是一個底面為矩形,高為4,頂點在底面的射影是矩形中心的四棱錐EABCD,AB=8,BC=6.
(1)V=13×8×6×4=64.
(2)四棱錐EABCD的兩個側(cè)面EAD,EBC是全等的等腰三角形,且BC邊上的高h(yuǎn)1=42+822=42;
另兩個側(cè)面EAB,ECD也是全等的等腰三角形,AB邊上的高h(yuǎn)2=42+622=5.
因此S=2×12×6×42+12×8×5=40+242.
14.如圖,四邊形ABCD是邊長為2的正方形,直線l與平面ABCD平行,E和F是l上的兩個不同點,且EA=ED,F(xiàn)B=FC.E′和F′是平面ABCD內(nèi)的兩點,EE′和FF′都與平面ABCD垂直.
(1)證明:直線E′F′垂直且平分線段AD;
(2)若∠EAD=∠EAB=60 °,EF=2.求多面體ABCDEF的體積.
(1)證明 ∵EA=ED且EE′⊥平面ABCD,
∴E′D=E′A,∴點E′在線段AD的垂直平分線上.
同理,點F′在線段BC的垂直平分線上.
又四邊形ABCD是正方形,
∴線段BC的垂直平分線也就是線段AD的垂直平分線,即點E′、F′都在線段AD的垂直平分線上.
∴直線E′F′垂直且平分線段AD.
(2)解 如圖,連接EB、EC,由題意知多面體ABCDEF可分割成正四棱錐EABCD和正四面體EBCF兩部分.設(shè)AD的中點為M,在Rt△MEE′中,由于ME′=1,ME=3,∴EE′=2.
∴VEABCD=13•S正方形ABCD•EE′=13×22×2=423.
又VEBCF=VCBEF=VCBEA=VEABC=13S△ABC•EE′=13×12×22×2=223,
∴多面體ABCDEF的體積為VEABCD+VEBCF=22.
15.(2013•廣東卷)如圖1,在邊長為1的等邊三角形ABC中,D,E分別是AB,AC上的點,AD=AE,F(xiàn)是BC的中點,AF與DE交于點G.將△ABF沿AF折起,得到如圖2所示的三棱錐A-BCF,其中BC=22.
(1)證明:DE∥平面BCF;
(2)證明:CF⊥平面ABF;
(3)當(dāng)AD=23時,求三棱錐F-DEG的體積VFDEG.
(1)證明 在等邊三角形ABC中,AB=AC.
∵AD=AE,
∴ADDB=AEEC,∴DE∥BC,
∴DG∥BF,如圖2,DG⊄平面BCF,
∴DG∥平面BCF.
同理可證GE∥平面BCF.
∵DG∩GE=G,∴平面GDE∥平面BCF,
∴DE∥平面BCF.
(2)證明 在等邊三角形ABC中,F(xiàn)是BC的中點,∴AF⊥FC,
∴BF=FC=12BC=12.
在圖2中,∵BC=22,
∴BC2=BF2+FC2,∴∠BFC=90°,
∴FC⊥BF.
∵BF∩AF=F,∴CF⊥平面ABF.
(3)解 ∵AD=23,
∴BD=13,AD∶DB=2∶1,
在圖2中,AF⊥FC,AF⊥BF,
∴AF⊥平面BCF,
由(1)知平面GDE∥平面BCF,
∴AF⊥平面GDE.
在等邊三角形ABC中,AF=32AB=32,
∴FG=13AF=36,DG=23BF=23×12=13=GE,
∴S△DGE=12DG•EG=118,
∴VF-DEG=13S△DGE•FG=3324.
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