河北省保定市高阳中学2013-2014学年高一下学期第十九次周练数学试题

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高阳中学2013-2014学年高一下学期第十九次周练
数学试题
一、选择题
1．若直线a和b没有公共点，则a与b的位置关系是(　　)
A．相交　　　　　　　　 B．平行
C．异面 D．平行或异面
2．平行六面体ABCD－A1B1C1D1中，既与AB共面也与CC1共面的棱的条数为(　　)
A．3　　　B．4　　　C．5　　　D．6
3．已知平面α和直线l，则α内至少有一条直线与l(　　)
A．平行　　B．相交　　C．垂直　　D．异面
4．长方体ABCD－A1B1C1D1中，异面直线AB，A1D1所成的角等于(　　)
A．30°　　　B．45°　　　C．60°　　　D．90°
5．对两条不相交的空间直线a与b，必存在平面α，使得(　　)
A． a α，b α B．a α，b∥α
C．a⊥α，b⊥α D．a α，b⊥α
6．下面四个命题：
①若直线a，b异面，b，c异面，则a，c异面；
②若直线a，b相交，b，c相交，则a，c相交；
③若a∥b，则a，b与c所成的角相等；
④若a⊥b，b⊥c，则a∥c.
其中真命题的个数为(　　)
A．4　　　B．3　　　C．2　　　D．1
7．在正方体ABCD－A1B1C1D1中，E，F分别是线段A1B1，B1C1上的不与端点重合的动点，如果A1E＝B1F，有下面四个结论：21世纪教育网版权所有
①EF⊥AA1；②EF∥AC；③EF与AC异面；④EF∥平面ABCD.
其中一定正确的有(　　)
A．①②　　　B．②③　　　C．②④　　　D．①④
8．设a，b为两条不重合的直线，α，β为两个不重合的平面，下列命题中为真命题的是(　　)
A．若a，b与α所成的角相等，则a∥b
B．若a∥α，b∥β，α∥β，则a∥b
C．若a α，b β，a∥b，则α∥β
D．若a⊥α，b⊥β，α⊥β，则a⊥b
9．已知平面α⊥平面β，α∩β＝l，点A ( http: / / www.21cnjy.com )∈α，A l，直线AB∥l，直线AC⊥l，直线m∥α，n∥β，则下列四种位置关系中，不一定成立的是(　　)21cnjy.com
A．AB∥m B．AC⊥m
C．AB∥β D．AC⊥β
10．(2012·大纲版数学(文科))已知 ( http: / / www.21cnjy.com )正方体ABCD－A1B1C1D1中，E、F分别为BB1、CC1的中点，那么直线AE与D1F所成角的余弦值为(　　)21·cn·jy·com
A．－ B. .
C. D．－
11．已知三棱锥D－ABC的三个侧面与底面 ( http: / / www.21cnjy.com )全等，且AB＝AC＝，BC＝2，则以BC为棱，以面BCD与面BCA为面的二面角的余弦值为(　　)21教育网
A.　　　B.　　　C．0　　　D．－
12．如图所示，点P在正方形ABCD所在平面外，PA⊥平面ABCD，PA＝AB，则PB与AC所成的角是(　　)www.21-cn-jy.com
A．90°　　 B．60°　
C．45°　　 D．30°
二、填空题(本大题共5小题，每小题5分，共25分．把答案填在题中的横线上)
13．下列图形可用符号表示为________．
14．正方体ABCD－A1B1C1D1中，二面角C1－AB－C的平面角等于________．
15．设平面α∥平面β，A ( http: / / www.21cnjy.com )，C∈α，B，D∈β，直线AB与CD交于点S，且点S位于平面α，β之间，AS＝8，BS＝6，CS＝12，则SD＝________.21·世纪*教育网
16．将正方形ABCD沿对角线BD折成直二面角A－BD－C，有如下四个结论：
①AC⊥BD；
②△ACD是等边三角形；
③AB与平面BCD成60°的角；
④AB与CD所成的角是60°.
其中正确结论的序号是________．
三、解答题(本大题共6个大题，共70分，解答应写出文字说明，证明过程或演算步骤)
17．(10分)如下图，在三棱柱ABC ( http: / / www.21cnjy.com )－A1B1C1中，△ABC与△A1B1C1都为正三角形且AA1⊥面ABC，F、F1分别是AC，A1C1的中点．www-2-1-cnjy-com
求证：(1)平面AB1F1∥平面C1BF；
(2)平面AB1F1⊥平面ACC1A1.
[分析]　本题可以根据面面平行和面面垂直的判定定理和性质定理，寻找使结论成立的充分条件．
18．(本小题满分12分)如图所示 ( http: / / www.21cnjy.com )，在四棱锥P－ABCD中，PA⊥平面ABCD，AB＝4，BC＝3，AD＝5，∠DAB＝∠ABC＝90°，E是CD的中点．2-1-c-n-j-y
(1)证明：CD⊥平面PAE；
(2)若直线PB与平面PAE所成的角和PB与平面ABCD所成的角相等，求四棱锥P－ABCD的体积．
19．(12分)如图所示，边长为2的等边△PCD所在的平面垂直于矩形ABCD所在的平面，BC＝2，M为BC的中点．　　21*cnjy*com
(1)证明：AM⊥PM；
(2)求二面角P－AM－D的大小．
20． (本小题满分12分)(2010·辽宁文，19)如图，棱柱ABC－A1B1C1的侧面BCC1B1是菱形，B1C⊥A1B.【来源：21cnj*y.co*m】
(1)证明：平面AB1C⊥平面A1BC1；
(2)设D是A1C1上的点，且A1B∥平面B1CD，求A1D?DC1的值．
21．(12分)如图，△ABC中， ( http: / / www.21cnjy.com )AC＝BC＝AB，ABED是边长为1的正方形，平面ABED⊥底面ABC，若G，F分别是EC，BD的中点．【出处：21教育名师】
(1)求证：GF∥底面ABC；
(2)求证：AC⊥平面EBC；
(3)求几何体ADEBC的体积V.
[分析]　(1)转化为证明GF平行于平面AB ( http: / / www.21cnjy.com )C内的直线AC；(2)转化为证明AC垂直于平面EBC内的两条相交直线BC和BE；(3)几何体ADEBC是四棱锥C－ABED.
22．(12分)如下图所示，在直三棱柱ABC－A1B1C1中，AC＝3，BC＝4，AB＝5，AA1＝4，点D是AB的中点．【版权所有：21教育】
(1)求证：AC⊥BC1；
(2)求证：AC1∥平面CDB1；
(3)求异面直线AC1与B1C所成角的余弦值．
答案
1[答案]　D
2[答案]　C
3[答案]　C
4[答案]　D
5[答案]　B
6[答案]　D
7[答案]　D
8[答案]　D
9[答案]　C
10[答案]　
11[答案]　C
12[答案]　B
13[答案]　α∩β＝AB
14[答案]　45°
15[答案]　9
16[答案]　①②④
17[证明]　(1)在正三棱柱ABC－A1B1C1中，
∵F、F1分别是AC、A1C1的中点，
∴B1F1∥BF，AF1∥C1F.
又∵B1F1∩AF1＝F1，C1F∩BF＝F，
∴平面AB1F1∥平面C1BF.
(2)在三棱柱ABC－A1B1C1中，AA1⊥平面A1B1C1，∴B1F1⊥AA1.
又B1F1⊥A1C1，A1C1∩AA1＝A1，
∴B1F1⊥平面ACC1A1，而B1F1 平面AB1F1，
∴平面AB1F1⊥平面ACC1A1.
18
(1)如图所示，连接AC，由AB＝4，BC＝3，∠ABC＝90°，得AC＝5.
又AD＝5，E是CD的中点，所以CD⊥AE.
∵PA⊥平面ABCD，CD 平面ABCD，所以PA⊥CD.
而PA，AE是平面PAE内的两条相交直线，所以CD⊥平面PAE.
(2)过点B作BG∥CD，分别与AE，AD相交于F，G，连接PF.
由(1)CD⊥平面PAE知，BG⊥平面PAE.于是∠BPF为直线PB与平面PAE所成的角，且BG⊥AE.2·1·c·n·j·y
由PA⊥平面ABCD知，∠PBA为直线PB与平面ABCD所成的角．
AB＝4，AG＝2，BG⊥AF，由题意，知∠PBA＝∠BPF，
因为sin∠PBA＝，sin∠BPF＝，所以PA＝BF.
由∠DAB＝∠ABC＝90°知，AD∥BC，又BG∥CD，所以四边形BCDG是平行四边形，故GD＝BC＝3.于是AG＝2.【来源：21·世纪·教育·网】
在Rt△BAG中，AB＝4，AG＝2，BG⊥AF，所以
BG＝＝2，BF＝＝＝.于是PA＝BF＝.
又梯形ABCD的面积为S＝×(5＋3)×4＝16，所以四棱锥P－ABCD的体积为
V＝×S×PA＝×16×＝.
19 (1)证明：如图所示，取CD的中点E，连接PE，EM，EA，
∵△PCD为正三角形，
∴PE⊥CD，PE＝PDsin∠PDE＝2sin60°＝.
∵平面PCD⊥平面ABCD，
∴PE⊥平面ABCD，而AM 平面ABCD，∴PE⊥AM.
∵四边形ABCD是矩形，
∴△ADE，△ECM，△ABM均为直角三角形，由勾股定理可求得EM＝，AM＝，AE＝3，
∴EM2＋AM2＝AE2.∴AM⊥EM.
又PE∩EM＝E，∴AM⊥平面PEM，∴AM⊥PM.
(2)解：由(1)可知EM⊥AM，PM⊥AM，
∴∠PME是二面角P－AM－D的平面角．
∴tan∠PME＝＝＝1，∴∠PME＝45°.
∴二面角P－AM－D的大小为45°.
20　
(1)因为侧面BCC1B1是菱形，所以B1C⊥BC1，
又已知B1C⊥A1B，且A1B∩BC1＝B，
所以B1C⊥平面A1BC1，又B1C 平面AB1C
所以平面AB1C⊥平面A1BC1 .
(2)设BC1交B1C于点E，连接DE，则DE是平面A1BC1与平面
B1CD的交线．
因为A1B∥平面B1CD，A1B 平面A1BC1，平面A1BC1∩平面B1CD＝DE，所以A1B∥DE.
又E是BC1的中点，所以D为A1C1的中点．
即A1D?DC1＝1.
21[解]　(1)证明：连接AE，如下图所示．
∵ADEB为正方形，
∴AE∩BD＝F，且F是AE的中点，
又G是EC的中点，
∴GF∥AC，又AC 平面ABC，GF 平面ABC，
∴GF∥平面ABC.
(2)证明：∵ADEB为正方形，∴EB⊥AB，
又∵平面ABED⊥平面ABC，平面ABED∩平面ABC＝AB，EB 平面ABED，
∴BE⊥平面ABC，∴BE⊥AC.
又∵AC＝BC＝AB，
∴CA2＋CB2＝AB2，
∴AC⊥BC.
又∵BC∩BE＝B，∴AC⊥平面BCE.
(3)取AB的中点H，连GH，∵BC＝AC＝AB＝，
∴CH⊥AB，且CH＝，又平面ABED⊥平面ABC
∴GH⊥平面ABCD，∴V＝×1×＝.
22 (1)证明：在直三棱柱ABC－A1B1C1中，底面三边长AC＝3，BC＝4，AB＝5，∴AC⊥BC.
又∵C1C⊥AC.∴AC⊥平面BCC1B1.
∵BC1 平面BCC1B，∴AC⊥BC1.
(2)证明：设CB1与C1B的交点为E，连接DE，又四边形BCC1B1为正方形．
∵D是AB的中点，E是BC1的中点，∴DE∥AC1.
∵DE 平面CDB1，AC1 平面CDB1，
∴AC1∥平面CDB1.
(3)解：∵DE∥AC1，
∴∠CED为AC1与B1C所成的角．
在△CED中，ED＝AC1＝，
CD＝AB＝，CE＝CB1＝2，
∴cos∠CED＝＝.
∴异面直线AC1与B1C所成角的余弦值为.
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