格物学 第八章 立体几何初步基本立体图形

多面体-基本立体图形知识点专题基础选择题自测题答案-新疆维吾尔自治区等高二数学必修,平均正确率88.0%

2025-05-19
多面体-基本立体图形知识点专题基础选择题自测题答案-新疆维吾尔自治区等高二数学必修,平均正确率88.0%
5、['多面体', '与圆有关的轨迹问题']

正确率40.0%在棱长为$${{2}}$$的正方体$${{A}{B}{C}{D}{−}{{A}_{1}}{{B}_{1}}{{C}_{1}}{{D}_{1}}}$$中,$${{E}}$$为棱$${{B}{C}}$$的中点,$${{F}}$$是侧面$${{B}_{1}{B}{C}{{C}_{1}}}$$内的动点,若$${{A}_{1}{F}{/}{/}}$$平面$${{A}{{D}_{1}}{E}}$$,则点$${{F}}$$轨迹的长度为$${{(}{)}}$$

A.$$\frac{\sqrt2} {2}$$

B.$${\sqrt {2}}$$

C.$$\frac{3 \sqrt2} {2}$$

D.$${{2}{\sqrt {2}}}$$

6、['命题及其关系', '多面体']

正确率80.0%下列命题:
①底面是正多边形的棱锥是正棱锥;
②各侧棱的长都相等的棱锥是正棱锥;
③各侧面是全等的等腰三角形的棱锥是正棱锥.
其中真命题的个数是$${{(}{)}}$$

A.$${{0}}$$

B.$${{1}}$$

C.$${{2}}$$

D.$${{3}}$$

5、在棱长为$$2$$的正方体$$ABCD-A_1B_1C_1D_1$$中,点$$E$$为棱$$BC$$的中点,$$F$$是侧面$$B_1BCC_1$$内的动点,要求$$A_1F \parallel \text{平面} AD_1E$$。我们需要求点$$F$$的轨迹长度。

步骤1:建立坐标系

设正方体的顶点坐标如下:

$$A(0,0,0)$$, $$B(2,0,0)$$, $$C(2,2,0)$$, $$D(0,2,0)$$,

$$A_1(0,0,2)$$, $$B_1(2,0,2)$$, $$C_1(2,2,2)$$, $$D_1(0,2,2)$$。

点$$E$$为$$BC$$的中点,坐标为$$E(2,1,0)$$。

步骤2:确定平面$$AD_1E$$的方程

平面$$AD_1E$$由点$$A(0,0,0)$$, $$D_1(0,2,2)$$, $$E(2,1,0)$$确定。

计算两个向量:

$$\vec{AD_1} = (0,2,2)$$,

$$\vec{AE} = (2,1,0)$$。

平面的法向量为$$\vec{n} = \vec{AD_1} \times \vec{AE} = (-2,4,-4)$$,简化得$$(1,-2,2)$$。

平面方程为$$x - 2y + 2z = 0$$。

步骤3:确定$$A_1F$$与平面平行

$$A_1F$$平行于平面$$AD_1E$$,意味着$$A_1F$$与平面的法向量垂直。

设$$F$$的坐标为$$(2,y,2)$$(因为$$F$$在侧面$$B_1BCC_1$$内,$$x=2$$,$$z \in [0,2]$$)。

向量$$\vec{A_1F} = (2,y,0)$$。

由垂直条件:$$\vec{A_1F} \cdot \vec{n} = 0$$,即$$2 \cdot 1 + y \cdot (-2) + 0 \cdot 2 = 0$$,解得$$y = 1$$。

因此,$$F$$的轨迹为直线$$(2,1,z)$$,$$z \in [0,2]$$,长度为$$2$$。

但进一步分析发现,$$F$$必须在侧面$$B_1BCC_1$$内,即$$z \in [0,2]$$,$$y \in [0,2]$$。因此,轨迹为$$y=1$$,$$z \in [0,2]$$,长度为$$2$$。

然而,题目选项中没有$$2$$,重新检查计算:

实际上,$$F$$的轨迹是$$(2,1,z)$$,$$z \in [0,2]$$,长度为$$2$$,但选项中有$$2\sqrt{2}$$(D选项),可能是题目描述有其他限制。

进一步分析,如果$$F$$在侧面$$B_1BCC_1$$内,且$$A_1F \parallel \text{平面} AD_1E$$,则$$F$$的轨迹应为$$(2,1,z)$$,长度为$$2$$,但选项不符。

可能是题目描述有误,或者轨迹为其他情况。

重新考虑几何意义:$$A_1F$$平行于平面$$AD_1E$$,意味着$$F$$在过$$A_1$$且平行于$$AD_1E$$的平面上。该平面与侧面$$B_1BCC_1$$的交线即为$$F$$的轨迹。

计算平行平面的方程:$$x - 2y + 2z = d$$,代入$$A_1(0,0,2)$$得$$d=4$$。

平面与侧面$$B_1BCC_1$$($$x=2$$)的交线为$$2 - 2y + 2z = 4$$,即$$-2y + 2z = 2$$,或$$-y + z = 1$$。

在$$y \in [0,2]$$,$$z \in [0,2]$$的范围内,交点为$$(2,0,1)$$和$$(2,1,2)$$。

轨迹为连接这两点的线段,长度为$$\sqrt{(2-2)^2 + (1-0)^2 + (2-1)^2} = \sqrt{0 + 1 + 1} = \sqrt{2}$$。

因此,正确答案为$$B$$。

6、判断关于正棱锥的命题:

命题①:底面是正多边形的棱锥不一定是正棱锥,因为侧棱可能不等长。

命题②:各侧棱的长都相等的棱锥不一定是正棱锥,因为底面可能不是正多边形。

命题③:各侧面是全等的等腰三角形的棱锥不一定是正棱锥,因为底面可能不是正多边形。

因此,三个命题均为假命题,正确答案为$$A$$。

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