高考数学大一轮复习第8章立体几何第2讲空间点直线平面之间的位置关系1试题文含解析

第八章　立体几何

第二讲　空间点、直线、平面之间的位置关系

练好题·考点自测 

1.下列说法正确的是 (　　)

A.梯形一定是平面图形

B.过三点确定一个平面

C.三条直线两两相交确定一个平面

D.若两个平面有三个公共点,则这两个平面重合

2.[广东高考,5分][文]若直线l1和l2是异面直线,l1在平面α内,l2在平面β内,l是平面α与平面β的交线,则下列命题正确的是              (　　)　　　　　　　　

A.l与l1,l2都不相交 　B.l与l1,l2都相交

C.l至多与l1,l2中的一条相交 　D.l至少与l1,l2中的一条相交

3.若∠AOB=∠A1O1B1,且OA∥O1A1,与的方向相同,则下列结论中正确的是 (　　)

A.OB∥O1B1且与的方向相同

B.OB∥O1B1

C.OB与O1B1不平行

D.OB与O1B1不一定平行　　　　　　　　　

4.[2017全国卷Ⅰ,6,5分][文]如图,在下列四个正方体中,A,B为正方体的两个顶点,M,N,Q为所在棱的中点,则在这四个正方体中,直线AB与平面MNQ不平行的是              (　　)

A B C D

5.[2020长春市第四次质量监测]已知正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为2,点N是棱CC1的中点,则异面直线AN与BC所成角的余弦值为　　　　. 

6.[2016全国卷Ⅱ,14,5分]α,β是两个平面,m,n是两条直线,有下列四个命题:

①如果m⊥n,m⊥α,n∥β,那么α⊥β.

②如果m⊥α,n∥α,那么m⊥n.

③如果α∥β,m⊂α,那么m∥β.

④如果m∥n,α∥β,那么m与α所成的角和n与β所成的角相等.

其中正确的命题有　　　　.(填写所有正确命题的编号) 

拓展变式

1.[2018全国卷Ⅱ,9,5分][文]正方体ABCD-A1B1C1D1中,E为棱CC1的中点,则异面直线AE与CD所成角的正切值为(　　)

A. B. C. D.

2.[2021湖南四校联考]如图8-2-8所示,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,N为底面ABCD的中心,P为线段A1D1上的动点(不包括两个端点),M为线段AP的中点,则下列结论错误的是

 (　　)

A.CM与PN是异面直线

B.CM>PN

C.平面PAN⊥平面BDD1B1

D.过P,A,C三点的正方体的截面一定是等腰梯形

图8-2-8

答  案

第八章　立体几何

第二讲　空间点、直线、平面之间的位置关系

1.A　对于A,因为两条平行直线确定一个平面,所以梯形可以确定一个平面,A正确;对于B,过不在同一条直线上的三点有且只有一个平面,注意三点不共线,B错误;对于C,三条直线两两相交,可以确定一个平面或三个平面,C错误;对于D,若两个平面有三个公共点,则这两个平面相交或重合,D错误.故选A.

2.D　假设l与l1,l2都不相交,因为l与l1都在平面α内,于是l∥l1,同理l∥l2,于是l1∥l2,与已知矛盾,故l至少与l1,l2中的一条相交.故选D.

3.D　在空间中,若两角相等,角的一边平行且方向相同,则另一边不一定平行,故选D.

4.A　解法一　对于选项B,如图D 8-2-1所示,C,D为正方体的两个顶点,连接CD,因为AB∥CD,M,Q分别是所在棱的中点,所以MQ∥CD,所以AB∥MQ,又AB⊄平面MNQ,MQ⊂平面MNQ,所以AB∥平面MNQ.同理可证选项C,D中均有AB∥平面MNQ.选A.

图D 8-2-1

解法二　对于选项A,作出正方体的底面的对角线,记对角线的交点为O(如图D 8-2-2所示),连接OQ,则OQ∥AB,因为OQ与平面MNQ有交点,所以AB与平面MNQ有交点,即AB与平面MNQ不平行,故选A.

5.　因为AD∥BC,所以∠DAN为异面直线AN与BC所成的角,连接AC,在Rt△NAC中,因为N为CC1的中点,所以CN=1.AN==3,连接DN,在Rt△ADN中,cos∠DAN=.

图D 8-2-2

6.②③④　对于命题①,可运用长方体举反例证明其错误.如图D 8-2-3,不妨设AA'所在直线为直线m,CD所在直线为直线n,ABCD所在的平面为α,ABC'D'所在的平面为β,显然这些直线和平面满足题目条件,但α⊥β不成立.故①错误.对于命题②,设过直线n的某平面与平面α相交于直线l,则l∥n,由m⊥α知m⊥l,从而m⊥n,故②正确.对于命题③,由平面与平面平行的性质可知,③正确.对于命题④,由平行的传递性及线面角的定义可知,④正确.

图D 8-2-3

1.C　如图D 8-2-4,连接BE,因为AB∥CD,所以异面直线AE与CD所成的角等于相交直线AE与AB所成的角,即∠EAB.不妨设正方体的棱长为2,则CE=1,BC=2,由勾股定理得BE=.又由AB⊥平面BCC1B1可得AB⊥BE,所以tan∠EAB=.故选C.

图D 8-2-4

2.A　对于选项A,如图D 8-2-5,连接NC,PC.在△PAC中,M为AP的中点,N为AC的中点,CN,PM交于点A,所以CM与PN共面,故A错误.对于选项B,因为P为线段A1D1上的动点(不包括两个端点),所以AC>AP.在△MAC中,CM2=AC2+AM2-2AC·AMcos∠MAC=AC2+AP2-AC·AP·cos∠MAC.在△PAN中,PN2=AP2+AN2-2AP·ANcos∠PAN=AP2+AC2-AP·ACcos∠PAN,则CM2-PN2=(AC2-AP2)>0,所以CM>PN,故B正确.对于选项C,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,易知AC⊥平面BDD1B1,即AN⊥平面BDD1B1,又AN⊂平面PAN,所以平面PAN⊥平面BDD1B1,故C正确.对于选项D,连接A1C1,在平面A1B1C1D1内作PK∥A1C1,交C1D1于K,连接KC.在正方体中,A1C1∥AC,所以PK∥AC,PK,AC共面,所以四边形PKCA就是过P,A,C三点的正方体的截面,AA1=CC1,A1P=C1K,所以AP=CK,即梯形PKCA为等腰梯形.故D正确.故选A.

图D 8-2-5

【解题关键】　对于选项B,在△AMC和△PAN中利用余弦定理,表示出CM2和PN2,两式作差,再由AC>AP可比较CM和PN的大小;对于选项D,通过作平行线得到过点P,A,C的截面,再证明其为等腰梯形.