专题8.5 空间直线、平面的垂直 -(新高考·2019人教A版)【原卷版+解析版】

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名称 专题8.5 空间直线、平面的垂直 -(新高考·2019人教A版)【原卷版+解析版】
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文件大小 3.1MB
资源类型 试卷
版本资源 人教A版(2019)
科目 数学
更新时间 2022-08-24 19:20:00

文档简介

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专题8.5 空间直线、平面的垂直
第I卷 选择题部分(共60分)
一、选择题:本大题共8小题,每小题5分,共40分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.www-2-1-cnjy-com
1.(2019·天津市红桥区教师发展中心高一期末)已知m,n表示两条不同直线,α表示平面,下列说法中正确的个数是( )21*cnjy*com
①若,,则
②若,,则
③若,,则
④若,,则
⑤若,,则
A.1个 B.2个
C.3个 D.4个
【答案】B
【解析】根据空间线面位置关系的判定、性质或一般结论进行判断.
【详解】
解:对于①若,,则与可能平行,相交或异面,故错误;
对于②若,,根据线面垂直的性质定理可得,故正确;
对于③若,,则或,故错误;
对于④若,,则或或或与相交,故错误.
对于⑤若,,根据线面垂直的性质定理可得,故正确;
故选:B
2.(2021·陕西·西安市远东一中高一期末)已知,,是三个不同的平面,是一条直线,则下列说法正确的是( )21世纪教育网版权所有
A.若,,,则
B.若,,则
C.若,,则
D.若,,,则
【答案】A
【解析】利用面面垂直的性质,线面的位置关系,面面的位置关系,结合几何模型即可判断.
【详解】
对于A,在平面内取一点P,在平面内过P分别作平面与,与的交线的垂线a,b,
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则由面面垂直的性质定理可得,又,
∴,由线面垂直的判定定理可得,故A正确;
对于B,若,,则与位置关系不确定,可能与平行、相交或在内,故B错误;
对于C,若,,则与相交或平行,故C错误;
对于D,如图平面,且,,,
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显然与不垂直,故D错误.
故选:A.
3.(2021·陕西·渭南市华州区咸林中学高一阶段练习)已知平面与平面交于直线,且直线,直线,且直线,,不重合,则下列命题错误的是( )
A.若,,且与不垂直,则
B.若,,则
C.若,,且与不平行,则
D.若,,则
【答案】D
【解析】根据面面垂直、线线垂直的有关知识对选项进行分析,从而确定正确答案.
【详解】
依题意,直线,直线,且直线,,不重合,
对于A选项,,,且与不垂直,
设,则相交,根据面面垂直的性质定理可知,所以,
由于相交,所以,所以.所以A选项正确.
对于B选项,,,根据面面垂直的性质定理可知,所以,所以B选项正确.
对于C选项,,,且与不平行,则相交,所以,由于,所以,所以C选项正确.
对于D选项,,,与不一定垂直,所以D选项错误.
故选:D
4.(2020·江苏·东台创新高级中学高一阶段练习)设是两条不同的直线,是两个不重合的平面,则下列命题正确的是( )【来源:21cnj*y.co*m】
A.若,则 B.若,则
C.若,则 D.若,则
【答案】B
【解析】依据线面垂直判定定理、面面垂直判定定理和线面垂直性质定理、面面平行性质定理去判断四个选项的说法.【出处:21教育名师】
【详解】
选项A: 若,则或或与相交.说法错误;
选项B: 若,则.说法正确;
选项C: 若,则.说法错误;
选项D: 若,则或是异面直线.说法错误.
故选:B
5.(2021·陕西·西安高级中学高一阶段练习)如图,在直三棱柱中,为的中点,下列说法正确的个数有( )21*cnjy*com
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①平面;
②平面;
③平面平面.
A.0个 B.1个 C.2个 D.3个
【答案】D
【解析】通过线线垂直证明线面垂直及面面垂直,通过线线平行证明线面平行.
【详解】
三棱柱是直三棱柱,所以平面,又平面,所以,
又为的中点,所以,且,平面ABA1,
所以平面,
又平面,所以平面平面,故①③都正确;
连接交于点,再连接,可知为的中位线,
所以,又平面,在平面外,
所以平面,故②正确.
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故选:D
6.(2021·全国·高一课时练习)下列关于直线与平面间的位置关系的命题正确的个数是( )
①若空间中四条直线、、、,满足,、,则、的位置关系不确定;
②设、、均为直线,其中、在平面内,则“”是“且”的充分不必要条件;
③直线、互相平行的一个充分不必要的条件是、都垂直于同一个平面
④已知、为异面直线,平面,平面,若直线满足,,,,则与相交,且交线平行于.
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】根据线线,线面的位置关系,结合平行,垂直关系的转化,判断选项.
【详解】
对于A选项,若空间中四条直线、、、,满足,、,则、平行、相交或异面,故A正确;
对于B选项,根据线面垂直的性质可知,“”是“且”的充分条件,
但反过来,如果,就不能推出,
所以“”是“且”的充分不必要条件,故B正确;
对于C选项,两直线垂直于同一个平面,两直线平行,
但反过来,两直线平行,不一定垂直于平面,
所以直线、互相平行的一个充分不必要的条件是、都垂直于同一个平面,故C正确;
对于D选项,假设与平行,因为平面,平面,则,
这与“、为异面直线”矛盾,假设不成立,故与相交,设与的交线为,
因为平面,平面,,,则,,
因为直线满足,,且、为异面直线,
设直线,且,设直线、确定平面,
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因为,则,因为且,,故,同理,
因为,,故与不重合,故,故D正确.
故选:D.
7.(2022·内蒙古·呼和浩特市教学研究室高一期末)如图,在三棱锥中,不能证明的条件是( )
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A.平面 B.,
C.,平面平面 D.,
【答案】D
【解析】A选项利用线面垂直(平面)可推出线线垂直(),B选项利用两组线线垂直(,)推出线面垂直(平面),再推出线垂直(),C选项利用面面垂直的性质定理可推出,D选项不能证明出.
【详解】
平面,平面, ,故A选项可以证明,因此不选. ,,平面,平面,平面,.故B选项可以证明,因此不选.平面平面,平面平面,,由面面垂直的性质定理知平面.平面,,故C选项可以证明,因此不选.由D选项,并不能推出.
故选:D.
8.(2022·贵州·模拟预测( ( http: / / www.21cnjy.com )理))如图,在四面体ABCD中,若AB=CB,AD=CD,E是AC的中点,则下列结论正确的是( )
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A.平面ABC⊥平面ABD B.平面ABD⊥平面BDC
C.平面ABC⊥平面BDE D.平面ABC⊥平面ADC
【答案】C
【解析】利用面面垂直的判断,再结合面面关系的判断方法逐项分析作答.
【详解】
因AB=CB,AD=CD,E是AC的中点,则,而,平面,
则有平面,又平面,所以平面ABC⊥平面BDE,C正确;
在平面内取点P,作,垂足分别为M,N,如图,
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因平面ABC⊥平面BDE,平面ABC平面,则平面BDE,则有,
若平面ABC⊥平面ABD,同理可得,而,平面,
于是得平面,显然BD与平面不一定垂直,A不正确;
过A作边上的高,连,由得,是边上的高,
则是二面角的平面角,而不一定是直角,即平面ABD与平面BDC不一定垂直,B不正确;
因平面,则是二面角的平面角,不一定是直角,
平面ABC与平面ADC不一定垂直,D不正确.
故选:C
二、多项选择题:本大题共4小题,每小题5分, ( http: / / www.21cnjy.com )共20分.在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求.全部选对得5分,部分选对得3分,有选错的得0分.21教育网
9.(2022·全国·高一课时练习)下列命题正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】AB
【解析】根据空间直线、平面间的位置关系、线面垂直的判定定理和性质定理判断.
【详解】
由线面垂直的判定定理可得A正确,由线面垂直的性质定理可得B正确,
,可能有,C错误,时可能有,,与相交(可能垂直),D错误,
故选:AB.
10.(2021·河北邢台·高一阶段练习)设,是两条不同直线,,,是三个不同平面,下列命题中正确的是( )www.21-cn-jy.com
A.若,,且,则 B.若,,,且,则
C.若,,且,则 D.若,,且,则
【答案】BC
【解析】利用空间中线面、面面之间得位置关系及性质逐一判断即可.
【详解】
解:如果,,且,那么,不一定平行,所以A错误;
如果,,且,那么是正确的,所以B正确;
如果,,,,那么由面面垂直的判定得是正确的,所以C正确;
若,,且,,不一定垂直,所以D错误.
故选:BC.
11.(2021·全国·高一课时练习)在四棱锥中,已知底面,且底面为矩形,则下列结论中正确的是( )【来源:21·世纪·教育·网】
A.平面平面 B.平面平面
C.平面平面 D.平面平面
【答案】ABD
【解析】根据线面垂直的判定定理和面面垂直的判定定理,逐项判定,即可求解.
【详解】
对于A中,由已知底面,且底面为矩形,
所以,且,平面,
所以平面,又由平面,所以平面平面,所以A正确;
对于B中,由已知底面,且底面为矩形,
所以,且,平面,
所以平面,又由平面,所以平面平面,所以B正确;
对于C中,假设平面平面,过点作,可得平面,
因为平面,所以,又由,且,
所以平面,可得,这与矛盾,
所以平面与平面不垂直,所以C不正确;
对于D中,由已知底面,且底面为矩形,
所以,且,平面,
所以平面,又由平面,所以平面平面,所以D正确.
故选:ABD.
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12.(2021·全国·高一课时练习)如图,已知正方体,则四个推断正确的是( )
( http: / / www.21cnjy.com )
A. B.
C.平面平面 D.平面平面
【答案】BCD
【解析】对于A,与成角;对于B,由,,得;对于C,由,,得平面平面;对于D,由,,得平面平面.【版权所有:21教育】
【详解】
在正方体中,
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对于A,由正方体的性质可知,
所以即为异面直线与所成的角,
在中显然,所以与成角,故A错误;
对于B,,,,故B正确;
对于C,,,、平面,、平面,
∴平面,平面,又,
平面平面,故C正确;
对于D,,,,平面,
所以平面,又平面
平面平面,故D正确.
故选:BCD.
第II卷 非选择题部分(共90分)
三、填空题:本大题共4小题,每小题5分,共20分.
13.(2021·全国·高一课时练习)如图,在长方体的各条棱所在直线中,
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(1)与直线AB垂直的直线有__________条;
(2)与直线AB异面且垂直的直线有__________条;
(3)与直线AB和都垂直的直线有__________条;
(4)与直线AB和都垂直且相交的直线是直线__________.
【答案】 ##
【解析】根据线线垂直的知识确定正确结论.
【详解】
(1)与直线垂直的直线有:,共条.
(2)与直线异面且垂直的直线由,共条.
(3)与直线和都垂直的直线有,共条.
(4)与直线AB和都垂直且相交的直线是直线.
故答案为:;;;
14.(2022·全国·高一单元测试)已知所在的平面,且,连接AE,AF,则图中直角三角形的个数是___________.21·cn·jy·com
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【答案】4
【解析】直接由线面垂直的性质及线面垂直的判定即可得到答案.
【详解】
由所在的平面,得,,
所以,均为直角三角形,
由,可知为直角三角形,
因为所在的平面,所以,
又,且,
所以面,即,则为直角三角形.
故图中直角三角形的个数是4.
故答案为:4.
15.(2022·宁夏·银川唐徕回民中学高一期末)如图,在直四棱柱中,当底面ABCD满足条件___________时,有.(只需填写一种正确条件即可)
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【答案】(答案不唯一)
【解析】直四棱柱,是在上底面的投影,当时,可得,当然底面ABCD满足的条件也就能写出来了.2·1·c·n·j·y
【详解】
根据直四棱柱可得:∥,且,所以四边形是矩形,所以∥,同理可证:∥,当时,可得:,且底面,而底面,所以,而,从而平面,因为平面,所以,所以当满足题意.
故答案为:.
16.(2021·陕西·西安市第八十九中学高一阶段练习)设,是两条不同的直线,,,是三个不同的平面.有下列四个命题:21·世纪*教育网
①若,,则;
②若,,;
③若,,,则;
④若,,,则.
其中正确命题的序号是___________.
【答案】②③##③②
【解析】对于①,④,举出符合条件的特例说明即可判断;对于②,利用面面、线面平行的定义即可判断;对于③,利用线面垂直的判定即可判断作答.21教育名师原创作品
【详解】
对于①,如图直三棱柱ABC-A1B1C1,侧面ABB1A1所在平面为,底面ABC所在平面为,侧面ABB1A1的对角线所在直线为m,
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显然,,,而m不垂直于,①不正确;
对于②,因,则与无公共点,而,于是得m与无公共点,因此,,②正确;
对于③,因,,则,又,于是得,③正确;
对于④,在上述直三棱柱ABC-A1B1C1中,若底面是直角三角形,,必有平面ABB1A1,边BC所在直线为m,
侧面ABB1A1,侧面ACC1A1所在平面分别为,底面ABC所在平面为,显然有,,,而m为的斜线,④不正确,
所以正确命题的序号是②③.
故答案为:②③
四、解答题:本大题共6小题,共70分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.
17.(2022·陕西咸阳·高一期末)已知正方体ABCD-的棱长为2.
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(1)求三棱锥的体积;
(2)证明:.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【解析】(1)将问题转化为求即可;
(2)根据线面垂直证明线线垂直.
(1)
在正方体ABCD-中,易知⊥平面ABD,
∴.
(2)
证明:在正方体中,易知,
∵⊥平面ABD,平面ABD,∴.
又∵,、平面,∴BD⊥平面.
又平面,∴.
18.(2022·湖南·高一课时练习)如图,三棱锥中,平面平面ABC,,点D,E在线段AC上,且,,点F在线段AB上,且.求证:平面PFE.21cnjy.com
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【答案】证明见解析.
【解析】由等腰三角形的性质证明PE⊥AC.然后证明出PE⊥AB,AB⊥EF,利用线面垂直的判定定理证明直线AB⊥平面PEF.
【详解】
由知,E为等腰△PDC中DC边的中点,故PE⊥AC.
又平面PAC⊥平面ABC,平面PAC∩平面ABC=AC,且平面PAC,PE⊥AC,
所以PE⊥平面ABC,从而PE⊥AB.
因为,EF//BC,故AB⊥EF,
从而AB与平面PEF内两条相交直线PE,EF都垂直,
所以AB⊥平面PEF.
19.(2022·湖南·高一课时练习)如图,P是四边形ABCD所在平面外的一点,四边形ABCD是的菱形,,平面垂直于底面ABCD,G为AD边的中点.求证:
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(1)平面PAD;
(2).
【答案】(1)证明见解析;
(2)证明见解析.
【解析】(1)利用面面得到平面;
(2)证明面,从而得.
(1)
四边形是的菱形,
∴为等边三角形,又为的中点,∴,
又∵平面平面,平面,平面平面,
∴平面;
(2)
,为的中点,∴,
又,,平面,
∴平面,又∵面,
∴.
20.(2022·陕西·西安市第七 ( http: / / www.21cnjy.com )十五中学高一阶段练习)如图:已知四棱锥P﹣ABCD中,PD⊥平面ABCD,ABCD是正方形,E是PA的中点,求证:2-1-c-n-j-y
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(1)PC∥平面EBD;
(2)BC⊥平面PCD.
【答案】(1)证明见解析
(2)证明见解析
【解析】(1)连AC,与BD交于O,利用三角形的中位线,可得线线平行,从而可得线面平行;
(2)证明BC⊥PD,BC⊥CD,即可证明BC⊥平面PCD.
(1)
连AC,与BD交于O,连接EO
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∵ABCD是正方形,∴O是AC的中点,
∵E是PA的中点,
∴EO∥PC
又∵EO 平面EBD,PC 平面EBD
∴PC∥平面EBD;
(2)
∵PD⊥平面ABCD,BC 平面ABCD
∴BC⊥PD
∵ABCD是正方形,∴BC⊥CD
又∵PD∩CD=D
∴BC⊥平面PCD.
21.(2022·湖南·高一课时练习)如图,已知四棱锥的底面为直角梯形,,,且,.
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(1)判断CD是否与平面PAD垂直,并证明你的结论;
(2)求证:平面平面ABCD.
【答案】(1)垂直,理由见解析;
(2)证明见解析.
【解析】(1)根据给定条件证明即可推理作答.
(2)利用(1)的信息可得,结合已知证得平面即可推理作答.
(1)
CD与平面PAD垂直,
在四棱锥中,四边形是直角梯形,,,
则有,即,而,,平面,
所以平面.
(2)
由(1)知,平面,而平面,则,又,
因是直角梯形的两条腰,即直线必相交,因此,平面,而平面,
所以平面平面.
22.(2021·江苏·南京师大苏州实验学校高一阶段练习)如图,如图,在四棱锥中,底面为平行四边形,,,且底面.
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(1)证明:平面;
(2)求到平面的距离.
【答案】(1)证明见解析;
(2).
【解析】(1)利用勾股定理逆定理证得,再利用线面垂直的判定推理作答.
(2)将到平面的距离转化为到平面的距离,再利用等体积法计算作答.
(1)
在四棱锥中,底面,平面,则,
在中,,而,即有,
则有,因,平面,
所以平面.
(2)
由(1)可得,,因,则,
,,令到平面的距离为h,
由,即得:,解得,
因,平面,平面,于是得平面,
所以到平面的距离等于到平面的距离.
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专题8.5 空间直线、平面的垂直
第I卷 选择题部分(共60分)
一、选择题:本大题共8小题,每小题5分,共40分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.www-2-1-cnjy-com
1.(2019·天津市红桥区教师发展中心高一期末)已知m,n表示两条不同直线,α表示平面,下列说法中正确的个数是( )www.21-cn-jy.com
①若,,则
②若,,则
③若,,则
④若,,则
⑤若,,则
A.1个 B.2个
C.3个 D.4个
2.(2021·陕西·西安市远东一中高一期末)已知,,是三个不同的平面,是一条直线,则下列说法正确的是( )21·世纪*教育网
A.若,,,则
B.若,,则
C.若,,则
D.若,,,则
3.(2021·陕西·渭南市华州区咸林中学高一阶段练习)已知平面与平面交于直线,且直线,直线,且直线,,不重合,则下列命题错误的是( )
A.若,,且与不垂直,则
B.若,,则
C.若,,且与不平行,则
D.若,,则
4.(2020·江苏·东台创新高级中学高一阶段练习)设是两条不同的直线,是两个不重合的平面,则下列命题正确的是( )【出处:21教育名师】
A.若,则 B.若,则
C.若,则 D.若,则
5.(2021·陕西·西安高级中学高一阶段练习)如图,在直三棱柱中,为的中点,下列说法正确的个数有( )2·1·c·n·j·y
( http: / / www.21cnjy.com )
①平面;
②平面;
③平面平面.
A.0个 B.1个 C.2个 D.3个
6.(2021·全国·高一课时练习)下列关于直线与平面间的位置关系的命题正确的个数是( )
①若空间中四条直线、、、,满足,、,则、的位置关系不确定;
②设、、均为直线,其中、在平面内,则“”是“且”的充分不必要条件;
③直线、互相平行的一个充分不必要的条件是、都垂直于同一个平面
④已知、为异面直线,平面,平面,若直线满足,,,,则与相交,且交线平行于.21教育网
A. B. C. D.
7.(2022·内蒙古·呼和浩特市教学研究室高一期末)如图,在三棱锥中,不能证明的条件是( )【来源:21·世纪·教育·网】
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A.平面 B.,
C.,平面平面 D.,
8.(2022·贵州·模拟 ( http: / / www.21cnjy.com )预测(理))如图,在四面体ABCD中,若AB=CB,AD=CD,E是AC的中点,则下列结论正确的是( )2-1-c-n-j-y
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A.平面ABC⊥平面ABD B.平面ABD⊥平面BDC
C.平面ABC⊥平面BDE D.平面ABC⊥平面ADC
二、多项选择题:本大题共4小题,每小题5 ( http: / / www.21cnjy.com )分,共20分.在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求.全部选对得5分,部分选对得3分,有选错的得0分.21世纪教育网版权所有
9.(2022·全国·高一课时练习)下列命题正确的是( )
A. B.
C. D.
10.(2021·河北邢台·高一阶段练习)设,是两条不同直线,,,是三个不同平面,下列命题中正确的是( )21cnjy.com
A.若,,且,则 B.若,,,且,则
C.若,,且,则 D.若,,且,则
11.(2021·全国·高一课时练习)在四棱锥中,已知底面,且底面为矩形,则下列结论中正确的是( )【版权所有:21教育】
A.平面平面 B.平面平面
C.平面平面 D.平面平面
12.(2021·全国·高一课时练习)如图,已知正方体,则四个推断正确的是( )
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A. B.
C.平面平面 D.平面平面
第II卷 非选择题部分(共90分)
三、填空题:本大题共4小题,每小题5分,共20分.
13.(2021·全国·高一课时练习)如图,在长方体的各条棱所在直线中,
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(1)与直线AB垂直的直线有__________条;
(2)与直线AB异面且垂直的直线有__________条;
(3)与直线AB和都垂直的直线有__________条;
(4)与直线AB和都垂直且相交的直线是直线__________.
14.(2022·全国·高一单元测试)已知所在的平面,且,连接AE,AF,则图中直角三角形的个数是___________.21·cn·jy·com
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15.(2022·宁夏·银川唐徕回民中学高一期末)如图,在直四棱柱中,当底面ABCD满足条件___________时,有.(只需填写一种正确条件即可)
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16.(2021·陕西·西安市第八十九中学高一阶段练习)设,是两条不同的直线,,,是三个不同的平面.有下列四个命题:21*cnjy*com
①若,,则;
②若,,;
③若,,,则;
④若,,,则.
其中正确命题的序号是___________.
四、解答题:本大题共6小题,共70分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.
17.(2022·陕西咸阳·高一期末)已知正方体ABCD-的棱长为2.
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(1)求三棱锥的体积;
(2)证明:.
18.(2022·湖南·高一课时练习)如图,三棱锥中,平面平面ABC,,点D,E在线段AC上,且,,点F在线段AB上,且.求证:平面PFE.【来源:21cnj*y.co*m】
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19.(2022·湖南·高一课时练习)如图,P是四边形ABCD所在平面外的一点,四边形ABCD是的菱形,,平面垂直于底面ABCD,G为AD边的中点.求证:
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(1)平面PAD;
(2).
20.(2022·陕西·西安市第七 ( http: / / www.21cnjy.com )十五中学高一阶段练习)如图:已知四棱锥P﹣ABCD中,PD⊥平面ABCD,ABCD是正方形,E是PA的中点,求证:21教育名师原创作品
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(1)PC∥平面EBD;
(2)BC⊥平面PCD.
21.(2022·湖南·高一课时练习)如图,已知四棱锥的底面为直角梯形,,,且,.
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(1)判断CD是否与平面PAD垂直,并证明你的结论;
(2)求证:平面平面ABCD.
22.(2021·江苏·南京师大苏州实验学校高一阶段练习)如图,如图,在四棱锥中,底面为平行四边形,,,且底面.
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(1)证明:平面;
(2)求到平面的距离.
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