立体几何(3)

别妄想泡我
866次浏览
2021年02月16日 18:34
最佳经验
本文由作者推荐

芒果慕斯蛋糕-

2021年2月16日发(作者:七仙女嫁出一个打一成语)


立体几何





一.



本专题高考要求



立体几何是湖北高考 理科必考的重点内容之一,是考查学生空间想象能力的最好手段。


高考对这一部分的要求 是:



1.



会读图,会识图:能根据给出的三视图,能正确地作出几何体的直观图,并能正确地根


据 三视图标示出图中各线段的位置关系及数量关系;能根据给出的直观图,能正确地判


断出 图中各元素之间的位置关系。



2.



会作图:


能根据题中的文字叙述,


能正 确地想象出几何体,


并能作出正确的几何直观图。



3.



会用图:


能根据图中的已知元素之间的数量关系及位置关系,


根据几何性质及相关定理,


能正确地推导出未知元素之间的数量关系及位置关系。



4.



会计算:通过立体几何中求角( 线线角、线面角、面面角)


、距离(点面距离)以及表


面积及体 积的计算,考出学生的计算能力


,


以及对图行进行分解组合的能 力。



二.命题预测:



纵观


2012


、


2013< /p>


年这两年的新课标湖北理科高考,立体几何部分题量都是一大一小两


个,


2012


年湖北高考理科第


4< /p>


题是已知几何体的三视图,计算其体积,几何大题为


19


题;



2013


年湖北 高考理科第


8


题是已知几何体的三视图,比较其四部分的体积大 小,几何大题


仍为


19


题。因此,我个 人认为,


2014


年的湖北高考,立体几何部分,仍然会是两个 ,一个


大题,


一个小题。


大题不外乎证 明或判断几何体中元素之间的位置关系,


计算几何体中的角


或体 积(距离)


,探究在某条线段上或某个平面内上是否存在某个点满足某个条件(即探索< /p>


性问题)


。像


2013

< br>年高考,几何大题第二问是证明三个角之间的函数关系,在


2014


年高考


中,我认为出现这样的题型的可能性不大。立体几何小题,我个人预测 ,


2014


年高考,将


会还是以三视图 为主,但难度会有所增加。



三.考纲变化:



从公布的

< p>
2014


年湖北高考考试说明中,可以看出在立体几何这一部分中,立体几 何初


步中,点、直线、平面间位置关系的考查内容,



“


公理


1


、

< p>
2


、


3


、


4


和定理


”


调整为


“


空间图


形的公理和定理②

”


,层次依然为


“


了解

< p>
”


;新增加了


“


异面直线 所成的角、直线与平面所成的


角、二面角的概念


”


这一部分内容,其考查层次是


“


了解


”


。



我个人认为

< p>
2014


年高考立体几何新增加了空间中三种角的概念的考查内容,意在强 调


对这三种角的概念理解,


意味着在考查这三种角时,


用几何法作出角会较容易求解。


故在几


何复习中 ,要强调用几何法求这三种角。不能光用向量法求解。



四.本专题内容设计:



基于考纲和近 两年的湖北新课标高考,


本专题拟设计两个小专题,


一是针对几 何小题的


复习,主要以三视图内容为主,兼顾其它;二是针对几何大题的复习,主要以线 、面位置关


系:平行与垂直的判断与证明,角度与体积的计算,探索性问题这三个方面为 主。



针对小题的复习大概


1


课时,针对大题的复习大概


4


课时。

< p>


所选例题、练习题、训练题,力争最新,并尽量带有示范性。









第二部分:说课稿





立体几何小题


2013


年的高考,全国理科数学


19

套试卷中,几何小题有以下题型:



题型

< br>1


:已知一个几何体的三视图,求几何体的表面积或体积;或者已知一个几何体的 三视


图中的两个,






正确地选择第三个或选择直观图;


;


以这种方式考查的省份有新课标卷Ⅰ


8


题,广东卷


5


题,浙江卷

< p>
12


题,辽宁卷


13


题, 陕西卷


12


,湖北卷


8


题,重庆卷


5


题,四


川卷


3


,新课标卷Ⅱ


7


题;以这种方式考查几何知识的省份现在仍是大多数。




题型


2


:


用符号语 言给出已知线与面的位置关系,判断未知的线与面的位置关系,以这种方


式考查的省份有 新课标卷Ⅱ


4


题,广东卷


6

< p>
题,浙江卷


10


题,特别一提的浙江卷

< p>
10


题,给


出了几何新定义,

给人耳目一新的感觉。


以这种方式考查符号语言、


线面关系 的省份已经不


多了。



题型

< p>
3


:已知一个几何体,或者一个几何体的三视图,求其外接球的半径或体积 ,以这种方


式考查的省份有福建卷


12


题,辽宁卷


10


题,以这种方式考查几何知识的省份也不多了。



题型


4


:求 给定几何体中的指定元素之间的数量关系或位置关系,以这种方式考查几何知识


的有山东 卷


4


题,江苏卷


8

题,以这种方式考查几何知识的省份也不多了。



题型


5


:用运动的观点来考查几何体的图形长度、面积变化,以这种方式 考查的省份有北京


卷


14


题,安徽卷< /p>


15


题,湖南卷


7


题


.


这种题型有一定难度,要引起注意。


题型


1


:


已知一个几何体的三视图,求几何体的表面积或体积;或者已知一个几何体的三视


图中 的两个,正确地选择第三个或选择直观图;



例


1.(1)


(


2012


湖北理


4


)已知某几何体的三视图如图所示,则该集合体的体积为



A.


8



10






B.3π






C.






D.6π



3


3



解析: 选(


B


)


,由三视图可知,该几何体是 高为


2


的圆柱与同底面高也为


2


的圆柱的一半。




(2) (2013


课标全国


Ⅰ


,理


8)


某几何体的三视图如图所示,则该几 何体的体积为


(




)


.



A


.


16


+


8π











B


.


8


+


8π



C


.


16


+


16π










D


.


8


+


16π



答案:


A < /p>


解析:


由三视图可知该几何体为半圆柱上放一个长方体,


由图中数据可知圆柱底面半径


r


=


2


,


长为


4


,


在长方体中,


长为


4


,


宽为


2


,


高为


2


,


所以几何体的 体积为


π


r


2


×


4×


+


4×


2×


2


=


8π


+


16.


故选


A.





练习:



1.


(


2013


湖北理


8

< br>)


一个几何体的三视图如图


5


-


11


-


3


所示 ,该几何体从上到下由四个简


单几何体组成,其体积分别记为


V


1


,


V


2


,


V


3


,


V


4


,上面两个简单几何体均为旋转体,下面两


个简单几何体均为多面体,则有


(




)



1< /p>


2


图


5


-


11


-


3


A


.


V


1


<

< p>
V


2


<


V


4


<


V


3




B


.


V


1


<


V


3


<


V


2


<


V


4


< br>C


.


V


2


<


V


1


<


V


3


<


V


4




D


.


V


2


<


V


3


<


V


1


<


V


4





解析:由图知组成该几何体的从上 到下的简单几何体为圆台,圆柱,棱柱,棱台,其体


28


7π< /p>


28


积分别为


V


1


=


,


V


2< /p>


=


2π


,


V


3


=


8


,


V


4


=


,选

< p>
C.



3


3


3


2.


(


2013


四川


3


)


一个几何体的三视图如图


1


-


2


所示,


则该几 何体的直观图可以是


(




)




7


3



图


1


-


2



图


1


-


3


答案.


D



[


解析


]


根据三视图原理,该几何体上部为圆台,下部为圆柱.





题型


2< /p>


:用符号语言给出已知线与面的位置关系,判断未知的线与面的位置关系。



例


1.


(

< br>1


)


(


2013


新课标理Ⅱ卷


4


)


、已知


m


,


n


为异面直线 ,


m



平面



,


n



平面< /p>



。直


线


l


满足


l



m


,


l



n

< p>
,


l




,


l



,则(







)



(


A


)



/


/



且


l


/


/


< br>





















(


B


)





且


l





(

< br>C


)



与



相交,且交线垂直于


l









(


D


)



与



相交,且交线平行于


l



答案:


D


[


解析


]


本题主要考查空间线面关系的判定,若

< br>


//



,由题中条件可知


m


//


n


,与题中


m


,


n


为异面 直线矛盾,故


A


错;若


l




则有


l


//


n


,与题设条件


l



n


矛盾,故


B


错;由于


m



< /p>


,


n




,则


m


,


n


都垂直于



,



的交线,而


m


和


n< /p>


是两条异面直线,可将


m


平移至


与


n


相交,此时确定一个平面

< br>


,则



,


的交线垂直于平面



,同理也有


l




,故< /p>


l


平行


于



,



的交线,


D< /p>


正确


C


错。


< /p>


(


2


)


(


2013


浙江理


10


)


.



在空间中,

过点


A


作平面


π

< br>的垂线,


垂足为


B


,

< p>
记


B


=


f


π


(


A


)

.


设


α


,


β


是两个不同的平面,对空间任意一点


P


,


Q


1


=


f


β


[


f


α


(


P


)]


,


Q


2


=


f

< p>
α


[


f


β


(


P


)]


,恒有


PQ


1


=


PQ


2


,


则


(

< br>



)


A

.平面


α


与平面


β


垂直












B


.平面


α


与平面


β


所成的


(


锐


)


二面角为


45°


C


.平面


α


与平面


β


平行












D


.平面


α


与平面


β


所成的


(


锐


)


二面角为


60°



答案


.


A




[


解析


]


当


α


⊥


β


,且


α


∩


β


=


b


,设


f


α


(


P


)


=


A


,则


P


A


⊥


α


,

Q


1


=


f


β


[


f


α


(< /p>


P


)]


=


f


β


(


A


)


,故


AQ


1


⊥


β


;


同理设


f


β


(


P


)


=


B


,则


PB


⊥


β


,


Q

< br>2


=


f


α


[


f


β


(


P


)]


=


f


α< /p>


(


B


)


,故


BQ


2


⊥


α


,故


AQ


1


∥


PB


,


P


A


∥


BQ


2


,所


以


Q


1


和


Q


2


重合,恒有


PQ


1


=


PQ


2


,选择


A.




练习:




3.(2013


广东理


6)


设


m


,


n


是两条不同的直线,


α


,


β


是两个不同的平面.下列命题中正


确的是


(




)


.



A


.若


α


⊥


β


,


m



α

< p>
,


n



β


,则


m


⊥


n

< br>


B


.若


α

∥


β


,


m



α


,


n


< /p>


β


,则


m


∥


n



C


.若


m


⊥


n


,

< p>
m



α


,


n



β


,则

< br>α


⊥


β



D


.若


m


⊥


α


,


m


∥


n< /p>


,


n


∥


β


,则


α


⊥


β



答案:


D


解析:< /p>


选项


A


中,


m< /p>


与


n


还可能平行或异面,故不正确;



选项


B


中,


m


与


n


还可能异面 ,故不正确;



选项


C


中,


α


与


β

< br>还可能平行或相交,故不正确;



选项

< br>D


中,


∵


m

⊥


α


,


m


∥


n


,


∴


n< /p>


⊥


α


.


又


n


∥


β


,


∴


α


⊥


β


.


故选


D


.




题型


3

< br>:已知一个几何体,或者一个几何体的三视图,求其外接球的半径或体积



例


3.


(


2 013


辽宁理


10


)

< br>已知三棱柱


ABC



A


1


B


1


C


1


的


6


个顶点都在球


O


的球面上,若



A B



3


,


AC



4


,


AB< /p>



AC


,


AA< /p>


1



12


,则球


O


的半径为



A


.


3


17


1 3










B


.


2


10













C


.











D


.


3


10




2


2


答案:


C


解析:


过


C


点 作


AB


的平行线,过


B


点作


AC


的平行线,交点为


D


,同理过


C


1


作


A


1


B


1< /p>


的平行线,过


B


1


作


A


1


C


1


的平行线,


交点为


D

< br>1


,


连接


DD

< br>1


,


则


ABCD


-


A


1


B

1


C


1


D


1


恰好成为球


3


2


4


2



12


2


13



.


故选


C.


的一个内接长方体,故球 的半径


r


=


2


2


练习:



4.


棱长为


2


的正四面体的外接球半径为












。



题型< /p>


4


:求给定几何体中的指定元素之间的数量关系或位置关系


.


(略讲)



例


4(2013


山东,理


4)


已知三棱柱


ABC


-


A


1


B


1


C

< p>
1


的侧棱与底面垂直,体积为


9

< br>,底面是


4


边长为


3

< p>
的正三角形.


若


P


为底面


A


1


B


1


C


1


的中心,


则< /p>


P


A


与平面


AB C


所成角的大小为


(




)


.



A


.


5


π


π


π


π








B


.








C


.








D


.



12


3


4


6


9


,


底面正三角形的边长为

< br>3


,


可求得棱柱的高为


3


.


4


2


2

< p>
答案:


B


解析:


如图所 示,


由棱柱体积为


设


P


在平面


ABC


上射影为


O


,则可求得


AO


长为


1


,故


AP


长为

1




3




2


故


∠< /p>


P


AO


=


π


π


,即


P


A


与平面


ABC


所成的角为

.


3


3





题型


5< /p>


:用运动的观点来考查几何体的图形长度、面积变化


< p>
例


5.


(


1


)



(2013


届高考湖南理


7)


已知棱长为


1


的正方体的俯视图是一个面积为


1


的


正方形,则该正方体的正视图的面 积不可能


等于


(






)



...


A


.


1










B


.


2













C


.



答案:


C


解析:

根据三视图中正视图与俯视图等长,故正视图中的长为


2


c os


θ


,如图所示.



2-1


2+1
















D


.




2


2



故正视图的面积为


S


=

2


cos


θ


(0


≤


θ


≤


∴

1


≤


S


≤


2


,



而


π< /p>


)


,



4


2



1


2

< p>


1


<1


,故面积不可能 等于


.


2


2


(


2


)


(


20 13


届高考安徽理


15


)如图,正方体


ABCD



A


1


B


1


C


1< /p>


D


1


的棱长为


1


,


P


为


BC< /p>


的中


点,


Q


为线 段


CC


1


上的动点,过点


A


,


P


,

< br>Q


的平面截该正方


体所得的截面记为

S


。则下列命题正确的是


_________


(写


出所有正确命题的编号)


。


①当


0



CQ



②当


CQ


1


时,


S


为四边形



2


1

时,


S


为等腰梯形



2


3


1


③当


CQ



时,


S


与


C


1


D

1


的交点


R


满足

< br>C


1


R


1




4


3


3


④当



CQ



1


时,


S


为六 边形



4


⑤当


CQ



1


时,


S


的面积为


答案:


①②③⑤

< p>









解析:


如图,


设截面


S


分别与直线


CD


,


DD


1


,


CC


1


,


C


1

D


1


交于


M


,


N


,


Q


,


R


。


因为


P< /p>


为


BD


中


点


,


所


以


CM



AB



DC


,


即


M


为

< p>
定


点


,


N


为


射


线


DD

< br>1


上


的


动


点


,


且


6



2


DN



2< /p>


CQ


,


AN


< /p>


2


PQ


.


通过确 定


N


点再作出截面


S

< br>与


A


1


D


1


,


C


1


D


1


的交点


S


,


R


,


得到答案


①②③⑤。


















N



D


1



R



C


1



B


1



S



A


1



Q


D


C



M



P












(


3


)


(


2012


年北京朝阳区二模理

< p>
8


)


有一个棱长为


1


的正方体,


按任意方向正投影,


其投影


面积的最大值是(







)



A


.


1










B


.


答案:


D


解析:


根据正方体的对称性,不妨研究俯视图的情况。为表述方 便,不妨假设正方体上有点


在投影面内,根据正方体与投影面的公共点的情况,分以下三 种情形:



情形


:1

< br>:当正方体的一个面在投影面上时,俯视图是边长为


1


的 正方形,投影面积为


1


;


< p>
情形


2


:当正方体的一条棱在投影面上时,其俯视 图的形状为矩形,其宽为


1


,长最小为


1


,


最长为正方体面对角线


2


,故投影面积最大值是


2


;


情形


3


:


当正方体的一个顶点在投影面上时,


不妨设为点


A

< p>
,


则面


BCC


1


B


1


、


面


A


1


B


1

< br>C


1


D


1


、


和面


CDD


1

C


1


的投影与面


ABCD


、面


ADD


1


A


1


和面


ABB


1


A


1


的投影相互重叠,其投影面为


3


2













C


.


2
















D


.


3




2



B


1



B



C



D



D


1



,易知


A


B



C

< br>


D



、


A


B



B


1



A


1



和


A


D



D


1



A


1



均为平行四边形,其面积之

六边形


A


1


B



D



面积的


2


倍。当


AC

< br>1


垂直于投影面,即



A


1



B


< p>
D



平行于投影面时,其投影

和等于



A


1


B



D



面积的


2


倍,即

3


。



六边形面积最大,为正三角 形



A


1


综合 上述三种情形,边长为


1


的正方体正投影面积的最大值为


3


,选


D


。










练习:



6.


已知正三棱柱


ABC


-


A


′


B


′


C

< br>′


的正视图和侧视图如图所示.


设


△


ABC


,


△


A


′


B


′


C


′


的中心分


别是


O


,


O


′


, 现将此三棱柱绕直线


OO


′


旋转,射线


OA


旋转所成的角为


x


弧度


(


x


可以取到任


B


1



B


1




B



C



C


1



A


1



D


1



B




C




A


1




A



D



A



D




D


1




意一个实数


)


,对应的俯视图的面积为


S


(


x


)


,则函数


S


(


x


)


的最大值为


________


;最小正周期


为


________

< br>.





[


答案


] 8



π



3


[


解析


]


由三视图还原可知,原几何体是一个正三棱柱横放的状态,则俯视图对应的是

< p>
一个矩形,由旋转的过程可知


S


(


x


)


取得最大值时俯视图的投影是长为


4


,宽为


2


的矩形,即


π


π


S


(

< p>
x


)


max


=

< p>
8


,又每旋转


个单位又回到初始状态,故周期为< /p>


.


3


3





第三部分:




立体几何小题训练题





1.


一个长方体被一个平面截去一部 分后所剩几何体的正视图和俯视图如图所示,


则该几


何体的侧视 图可以为


(




)




解析 :


由正视图与俯视图可知,


该几何体是一个长方体被截去一个三 棱锥而形成的,


其


形状如图所示:



故该几何体的侧视图可以为


B.




2.


(


2 014


届高三武汉武昌区元月


6


)已知 以下三视图中有三个同时表示某一个三棱锥,则


不是该三棱锥的三视图是





答案:


D



3.


(


2014


届高三武汉二月调考< /p>


11


)已知某几何体的三视图如图所示,则该几何体的表面积


为










.


















3


π


答案:


+


3


2< /p>


4.


(


2014


届高三湖北部分重点中学第二次联考


6


)三棱柱的侧棱与底面垂 直,且底面是边长


为


2


的等边三角形, 其正视图


(


如图所示


)


的面积为


8


,则侧视图的面积为













A. 8








B. 4







C.


4


3







D.


3



答案:


C


5.


(


2013


辽宁理


13


)某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积


是














.



答案


16




16





解析


:


直观 图是圆柱中抽出正四棱柱。



1


1


正视图



V




2


2



4



2


2



4



16

< p>



16








6.


(


20 12


辽宁理


13


)一个几何体的三视图 如图所示,则该几何体的表面积为


__________


.





答案为:


38


解析:


由三视图可以看出该几何体为一个长方体从中间挖掉了一个圆柱,


长方体


表面积为


2×


(4×


3+3×


1+4×


1)


=


38


,圆柱的侧面积为


2π


,上下两个底面积和为


2π


,


所以该几 何体的表面积为


38+2π


-


2π


=


38


.



7.


(


2012


湖南 理


3


)某几何体的正视图和侧视图均如图所示,则该几何体的俯 视


图不可能是(




)






答案为:


D







8.


(


2013


新 课标理Ⅱ


7


)一个四面体的顶点在空间直角坐标系


O-xyz


中的坐标分别是


(


1


,


0


,


1


)


,


(


1


,


1


,


0


)


,


(


1


,


1


,


1

< br>)


,


(


0


,


0


,


0


)


,画该四面体三视图中的正视图时,以


zOx

< br>平面为


投影面,则得到正视图可以为






答案:


A


解析


:


该题考查三视图与空间坐标系综合应用,由点确定的坐标可以确定该图的直观图


如图


所示,该四面体在空间直角坐标系


O< /p>


-


xyz


的图像为下图:




则它在平面


zOx


上的投影即正视图为



,故选


A.


9.

(


2013


浙江理


12

< p>
)若某几何体的三视图


(


单位:

< br>cm)


如图


1


-


3


所示,则此几何体的体积等


于


________cm


3


.



图


1


-


3



答案


.


24


[


解析


]


此 几何体知直观图是一个直三棱柱挖去一个三棱锥而得,如图所示,则体积为


1

< p>
1


×


3×


4×

< p>
5


-


×


×


3×


4×


3


=


24.


3


2




10.(2013


广东理

< p>
5)


某四棱台的三视图如图


1

所示,则该四棱台的体积是




1


2



A


.


4












B


.










C


.









D


.


6


答案:


B


解析:

方法一:由三视图可知,原四棱台的直观图如图所示,




其中上、下底面分别是边长为


1,2


的 正方形,且


DD


1


⊥

< br>面


ABCD


,上底面面积


S


1


=


1


2


=


1


,下底面面积


S< /p>


2


=


2


2


=


4.


又


∵


DD


1


=


2


,



1


(


S


1


+


S

< br>1


S


2


+


S


2


)


h



3


1


14


=< /p>


(1


+


1



4


+


4)×


2


=


.


3


3


∴


V


台


=

< p>
方法二:由四棱台的三视图,可知原四棱台的直观图如图所示.




在四棱台


ABCD

< br>-


A


1


B


1


C


1


D


1


中,四边形


ABCD


与四边形


A


1


B


1


C


1


D


1

< br>都为正方形,


芒果慕斯蛋糕-


芒果慕斯蛋糕-


芒果慕斯蛋糕-


芒果慕斯蛋糕-


芒果慕斯蛋糕-


芒果慕斯蛋糕-


芒果慕斯蛋糕-


芒果慕斯蛋糕-