格物学 第八章 立体几何初步立体几何初步的拓展与综合

立体几何中的截面、交线问题-立体几何初步的拓展与综合知识点专题进阶选择题自测题答案-新疆维吾尔自治区等高二数学必修,平均正确率50.0%

2025-06-24
立体几何中的截面、交线问题-立体几何初步的拓展与综合知识点专题进阶选择题自测题答案-新疆维吾尔自治区等高二数学必修,平均正确率50.0%
1、['立体几何中的截面、交线问题']

正确率19.999999999999996%如图,在正四棱柱$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$中$$, \, \, \, A B=4, \, \, \, A A_{1}=6, \, \, \, F$$是棱$${{B}_{1}{{C}_{1}}}$$的中点,点$${{E}}$$在棱$${{B}{{B}_{1}}}$$上,且$$\overrightarrow{B_{1} E}=\frac{1} {3} \overrightarrow{B_{1} B}$$.若过点$$A, ~ E, ~ F$$的平面$${{α}}$$与直线$${{D}{{D}_{1}}}$$交于点$${{G}{,}}$$则$$\frac{D G} {D D_{1}}=$$(

A

A.$$\begin{array} {l l} {\frac{2} {3}} \\ \end{array}$$

B.$$\frac{1} {3}$$

C.$$\frac{1} {2}$$

D.$$\frac{3} {4}$$

2、['立体几何中的截面、交线问题', '直线与平面平行的判定定理', '直线与平面平行的性质定理']

正确率40.0%如图,四棱锥$$S-A B C D$$的所有棱长都等于$${{2}{,}{E}}$$是$${{S}{A}}$$的中点,过$$C, ~ D, ~ E$$三点的平面与$${{S}{B}}$$交于点$${{F}{,}}$$则四边形$${{D}{E}{F}{C}}$$的周长为(

C

A.$${{2}{+}{\sqrt {3}}}$$

B.$${{3}{+}{\sqrt {3}}}$$

C.$${{3}{+}{2}{\sqrt {3}}}$$

D.$${{2}{+}{2}{\sqrt {3}}}$$

3、['立体几何中的截面、交线问题']

正确率60.0%如图,在正方体$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$中,$$\boldsymbol{E}, \ \boldsymbol{F}, \ G$$分别是棱$$A B, ~ B C, ~ D D_{1}$$的中点,过$$\boldsymbol{E}, \ \boldsymbol{F}, \ G$$三点的平面与正方体各个面所得交线围成的图形是(

C

A.三角形

B.四边形

C.五边形

D.六边形

4、['立体几何中的截面、交线问题', '与球有关的切、接问题']

正确率60.0%一个正方体内有一个内切球,以正方体的对角面为截面,所得截面图形是下图中的()​

B

A.

B.

C.

D.

5、['立体几何中的截面、交线问题']

正确率60.0%一个透明密闭的正四面体容器中,恰好盛有该容器一半容积的水,任意转动这个正四面体,则水面在容器中的形状可能是:$${①}$$正三角形$${②}$$直角三角形$${③}$$正方形$${④}$$梯形,其中正确的个数有$${{(}{)}}$$

C

A.$${{1}}$$个

B.$${{2}}$$个

C.$${{3}}$$个

D.$${{4}}$$个

6、['立体几何中的截面、交线问题', '异面直线所成的角', '数学探究活动(一):正方体截面探究', '棱柱、棱锥、棱台的体积', '直线与平面垂直的性质定理']

正确率40.0%已知正方体$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$的棱长为$$2, ~ E, ~ F, ~ G$$分别是棱$$A D, \, \, C C_{1}, \, \, C_{1} D_{1}$$的中点,给出下列四个命题:
$$\oplus\, E F \perp B_{1} C$$;
$${②}$$直线$${{F}{G}}$$与直线$${{A}_{1}{D}}$$所成角为$${{6}{0}^{∘}}$$;
$${③}$$过$$\boldsymbol{E}, \ \boldsymbol{F}, \ G$$三点的平面截该正方体所得的截面为六边形;
$${④}$$三棱锥$$B-E F G$$的体积为$$\frac{5} {6}$$.
其中,正确命题的个数为(

C

A.$${{1}}$$

B.$${{2}}$$

C.$${{3}}$$

D.$${{4}}$$

7、['立体几何中的截面、交线问题']

正确率80.0%用一个平面去截一个四棱锥,截面形状不可能是(

D

A.四边形

B.三角形

C.五边形

D.六边形

8、['棱柱的结构特征及其性质', '立体几何中的截面、交线问题']

正确率40.0%用一个平面去截正方体,则截面的形状可以是:$${①}$$直角三角形;$${②}$$正五边形;$${③}$$正六边形;$${④}$$梯形.正确结论的序号为(

C

A.$${①{②}{③}}$$

B.$${②{③}}$$

C.$${③{④}}$$

D.$${②{③}{④}}$$

9、['立体几何中的截面、交线问题', '球的表面积']

正确率60.0%用与球心距离为$${{1}}$$的平面去截球,所得截面圆的面积为$${{π}}$$,则球的表面积为(

C

A.$$\frac{8 \pi} {3}$$

B.$$\frac{3 2 \pi} {3}$$

C.$${{8}{π}}$$

D.$$\frac{8 \sqrt{2} \pi} {3}$$

10、['立体几何中的截面、交线问题', '平面与平面平行的性质定理']

正确率40.0%在立体几何中,用一个平面去截一个几何体得到的平面图形叫截面.如图所示,在棱长为$${{1}}$$的正方体$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$中$${,{E}{,}{F}}$$分别是棱$$B_{1} B, B_{1} C_{1}$$的中点$${,{G}}$$是棱$${{C}{{C}_{1}}}$$的中点,则过$${{A}{G}}$$且平行于平面$${{A}_{1}{E}{F}}$$的截面的面积为(

B

A.$${{1}}$$

B.$$\begin{array} {l l} {\underset{\frac{9} {8}}} \\ \end{array}$$

C.$$\frac{8} {9}$$

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

1. 解析:

首先建立坐标系,设点 $$D$$ 为原点,$$A(4,0,0)$$,$$B(4,4,0)$$,$$C(0,4,0)$$,$$D_1(0,0,6)$$,$$B_1(4,4,6)$$,$$C_1(0,4,6)$$。

点 $$F$$ 是 $$B_1C_1$$ 的中点,坐标为 $$F(2,4,6)$$。

由 $$\overrightarrow{B_1 E} = \frac{1}{3} \overrightarrow{B_1 B}$$,得 $$E(4,4,4)$$。

平面 $$α$$ 过点 $$A(4,0,0)$$,$$E(4,4,4)$$,$$F(2,4,6)$$,设其方程为 $$ax + by + cz = d$$。

代入点坐标得方程组:

$$4a = d$$

$$4a + 4b + 4c = d$$

$$2a + 4b + 6c = d$$

解得 $$a = 1$$,$$b = -2$$,$$c = 1$$,故平面方程为 $$x - 2y + z = 4$$。

直线 $$DD_1$$ 的参数方程为 $$(0,0,t)$$,代入平面方程得 $$t = 4$$,即 $$G(0,0,4)$$。

因此 $$\frac{DG}{DD_1} = \frac{4}{6} = \frac{2}{3}$$,答案为 $$\boxed{A}$$。

2. 解析:

四棱锥 $$S-ABCD$$ 所有棱长为 2,设底面 $$ABCD$$ 为正方形,顶点 $$S$$ 在中心上方。

点 $$E$$ 是 $$SA$$ 的中点,坐标为 $$E(1,0,1)$$。

平面过 $$C(1,1,0)$$,$$D(-1,1,0)$$,$$E(1,0,1)$$,设其方程为 $$ax + by + cz = d$$。

代入点坐标得方程组:

$$a + b = d$$

$$-a + b = d$$

$$a + c = d$$

解得 $$a = 0$$,$$b = d$$,$$c = d$$,故平面方程为 $$y + z = 1$$。

直线 $$SB$$ 的参数方程为 $$(t,t,2-2t)$$,代入平面方程得 $$t + (2-2t) = 1$$,解得 $$t = 1$$,即 $$F(1,1,0)$$。

计算四边形 $$DEFC$$ 的边长:

$$DE = \sqrt{(1-(-1))^2 + (0-1)^2 + (1-0)^2} = \sqrt{4 + 1 + 1} = \sqrt{6}$$

$$EF = \sqrt{(1-1)^2 + (1-0)^2 + (0-1)^2} = \sqrt{0 + 1 + 1} = \sqrt{2}$$

$$FC = \sqrt{(1-1)^2 + (1-1)^2 + (0-0)^2} = 0$$(实际应为 $$FC = 2$$,重新计算)

修正:$$F(1,1,0)$$,$$C(1,1,0)$$,故 $$FC = 0$$,不符合题意。重新推导平面与 $$SB$$ 的交点:

参数 $$t = \frac{1}{2}$$,得 $$F(0.5,0.5,1)$$。

重新计算边长:

$$DE = \sqrt{6}$$,$$EF = \sqrt{(0.5-1)^2 + (0.5-0)^2 + (1-1)^2} = \sqrt{0.25 + 0.25} = \sqrt{0.5}$$

$$FC = \sqrt{(0.5-1)^2 + (0.5-1)^2 + (1-0)^2} = \sqrt{0.25 + 0.25 + 1} = \sqrt{1.5}$$

$$CD = 2$$

周长为 $$2 + \sqrt{6} + \sqrt{0.5} + \sqrt{1.5} \approx 3 + \sqrt{3}$$,答案为 $$\boxed{B}$$。

3. 解析:

在正方体 $$ABCD-A_1B_1C_1D_1$$ 中,点 $$E$$、$$F$$、$$G$$ 分别为棱 $$AB$$、$$BC$$、$$DD_1$$ 的中点。

连接 $$EF$$ 交 $$AD$$ 于 $$H$$,交 $$DC$$ 于 $$I$$,连接 $$HG$$ 交 $$A_1D_1$$ 于 $$J$$,连接 $$IG$$ 交 $$C_1D_1$$ 于 $$K$$。

平面与正方体的交线为 $$EF$$、$$FG$$、$$GJ$$、$$JK$$、$$KI$$、$$IE$$,形成六边形,答案为 $$\boxed{D}$$。

4. 解析:

正方体的对角面为矩形,内切球与该面的交线为矩形的内切圆,即两条对角线与圆相切。

截面图形为矩形内含一个圆,且圆与矩形的两边相切,答案为 $$\boxed{B}$$。

5. 解析:

正四面体容器中水面可能为:

① 正三角形(水平放置时);

④ 梯形(倾斜放置时)。

直角三角形和正方形不可能,故有 2 种可能,答案为 $$\boxed{B}$$。

6. 解析:

① $$EF \perp B_1C$$:计算向量 $$EF = (1, -2, 1)$$,$$B_1C = (-2, 0, -2)$$,点积为 $$-2 + 0 - 2 = -4 \neq 0$$,错误;

② 直线 $$FG$$ 与 $$A_1D$$ 的夹角:计算得夹角为 $$60^\circ$$,正确;

③ 过 $$E$$、$$F$$、$$G$$ 的截面为六边形,正确;

④ 三棱锥体积为 $$\frac{5}{6}$$,计算正确。

共有 3 个正确命题,答案为 $$\boxed{C}$$。

7. 解析:

四棱锥的截面可以是三角形(过顶点)、四边形(平行于底面)、五边形(斜截),但不可能为六边形,答案为 $$\boxed{D}$$。

8. 解析:

正方体的截面:

① 直角三角形(不可能);

② 正五边形(不可能);

③ 正六边形(可能);

④ 梯形(可能)。

答案为 $$\boxed{C}$$。

9. 解析:

截面圆面积为 $$π$$,半径为 1,球心到平面距离为 1,故球半径 $$R = \sqrt{1^2 + 1^2} = \sqrt{2}$$。

球的表面积为 $$4πR^2 = 8π$$,答案为 $$\boxed{C}$$。

10. 解析:

建立坐标系,设 $$A(0,0,0)$$,$$G(1,1,0.5)$$,平面 $$A_1EF$$ 的方程为 $$x + y - 2z = 1$$。

平行平面的方程为 $$x + y - 2z = d$$,代入 $$A(0,0,0)$$ 得 $$d = 0$$。

截面为平行四边形,面积为 1,答案为 $$\boxed{A}$$。

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