新教材人教版高中数学必修第二册第八章 章末综合检测 (含解析)

章末综合检测（八）（时间：120分钟，满分：150分）一、选择题：本题共12小题，每小题5分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的.1.空间中有三条线段AB，BC，CD，且∠ABC＝∠BCD，那么直线AB与CD的位置关系是（  ）A.平行B.异面C.相交或平行D.平行或异面或相交均有可能解析：选D.如图可知AB，CD有相交，平行，异面三种情况，故选D.2.一个水平放置的平面图形的斜二测直观图是直角梯形（如图所示），∠ABC＝45°，AB＝AD＝1，DC⊥BC，则这个平面图形的面积为（  ）A.＋        B.2＋C.＋D.＋解析：选B.将直观图ABCD还原后为直角梯形A′BCD′，其中A′B＝2AB＝2，BC＝1＋，A′D′＝AD＝1.所以平面图形的面积S＝×（1＋1＋）×2＝2＋.3.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⊂αB.a⊂α，b∥αC.a⊥α，b⊥αD.a⊂α，b⊥α解析：选B.因为已知两条不相交的空间直线a和b，所以可以在直线a上任取一点A， 则A∉b，过A作直线c∥b，则过直线a，c必存在平面α且使得a⊂α，b∥α.4.正方体的表面积与其外接球的表面积的比为（  ）A.3∶πB.2∶πC.1∶2πD.1∶3π解析：选B.设正方体的棱长为a，则球的直径为2R＝a，所以R＝a.正方体的表面积为6a2.球的表面积为4πR2＝4π·＝3πa2，所以它们的表面积之比为6a2∶3πa2＝2∶π.5.如图，在长方体ABCDA1B1C1D1中，棱锥A1ABCD的体积与长方体的体积的比值为（  ）A.B.C.D.解析：选C.设长方体过同一顶点的棱长分别为a，b，c，则长方体的体积为V1＝abc，四棱锥A1ABCD的体积为V2＝abc，所以棱锥A1ABCD的体积与长方体的体积的比值为.6.在正方体ABCDA1B1C1D1中，点Q是棱DD1上的动点，则过A，Q，B1三点的截面图形是（  ）A.等边三角形B.矩形C.等腰梯形D.以上都有可能解析：选D.当点Q与点D1重合时，截面图形为等边三角形AB1D1，如图（1）；当点Q与点D重合时，截面图形为矩形AB1C1D，如图（2）；当点Q不与点D，D1重合时，令Q，R分别为DD1，C1D1的中点，则截面图形为等腰梯形AQRB1，如图（3）.故选D. 7.给出下列命题：①过平面外一直线有且仅有一个平面和这个平面平行；②如果一个平面经过另一个平面的斜线，那么这两个平面不可能垂直；③若直角三角形ABC在平面α内的射影仍是直角三角形，则平面ABC∥平面α.其中正确命题的个数为（  ）A.0            B.1C.2D.3解析：选A.对于①，平面外的直线有两类，其一是与平面相交的直线，其二是与平面平行的直线，显然①不正确；对于②，容易判断②是错误的；对于③，平面ABC与平面α也有可能相交，因此③不正确.故选A.8.如图，在三棱锥DABC中，若AB＝CB，AD＝CD，E是AC的中点，则下列结论中正确的是（  ）A.平面ABC⊥平面ABDB.平面ABD⊥平面BDCC.平面ABC⊥平面BDE，且平面ADC⊥平面BDED.平面ABC⊥平面ADC，且平面ADC⊥平面BDE解析：选C.因为AB＝CB，且E是AC的中点，所以BE⊥AC.同理，DE⊥AC，又DE∩BE＝E，于是AC⊥平面BDE.又AC⊂平面ABC，AC⊂平面ADC，所以平面ABC⊥平面BDE，平面ADC⊥平面BDE.故选C.9.若空间中四条两两不同的直线l1，l2，l3，l4，满足l1⊥l2，l2⊥l3，l3⊥l4，则下列结论一定正确的是（  ）A.l1⊥l4B.l1∥l4C.l1与l4既不垂直也不平行D.l1与l4的位置关系不确定解析：选D.如图，在长方体ABCDA1B1C1D1中，记l1＝DD1，l2＝DC，l3＝DA，若l4＝AA1，满足l1⊥l2，l2⊥l3，l3⊥l4，此时l1∥l4，可以排除选项A和C.若l4＝DC1，也满足条件，可以排除选项B.故选D.10.在等腰Rt△A′BC中，A′B＝BC＝1，M为A′C的中点，沿BM把它折成二面角，折后A与C的距离为1，则二面角CBMA的大小为（  ）A.30°       B.60°C.90°D.120°解析：选C.如图所示，由A′B＝BC＝1，∠A′BC＝90°，得A′C＝. 因为M为A′C的中点，所以MC＝AM＝.且CM⊥BM，AM⊥BM，所以∠CMA为二面角CBMA的平面角.因为AC＝1，MC＝AM＝，所以∠CMA＝90°.11.如图，已知六棱锥PABCDEF的底面是正六边形，PA⊥平面ABC，PA＝2AB，则下列结论正确的是（  ）A.PB⊥ADB.平面PAB⊥平面PBCC.直线BC∥平面PAED.直线PD与平面ABC所成的角为45°解析：选D.选项A，B，C显然错误.因为PA⊥平面ABC，所以∠PDA是直线PD与平面ABC所成的角.因为ABCDEF是正六边形，所以AD＝2AB.因为tan∠PDA＝＝＝1，所以直线PD与平面ABC所成的角为45°.故选D.12.已知四棱锥SABCD的所有顶点都在同一球面上，底面ABCD是正方形且和球心O在同一平面内，当此四棱锥体积取得最大值时，其表面积等于4＋4，则球O的体积等于（  ）A.πB.πC.πD.π解析：选B.由题意可知四棱锥SABCD的所有顶点都在同一个球面上，底面ABCD是正方形且和球心O在同一平面内，当体积最大时，可以判定该棱锥为正四棱锥，底面在球大圆上，可知底面正方形的对角线长度的一半为球的半径r，且四棱锥的高h＝r，进而可知此四棱锥的四个侧面均是边长为r的正三角形，底面为边长为r的正方形，所以该四棱锥的表面积为S＝4×（r）2＋（r）2＝2r2＋2r2＝（2＋2）r2＝4＋4，因此r2＝2，r＝，所以球O的体积V＝πr3＝π×2＝，故选B.二、填空题：本题共4小题，每小题5分.13.如果用半径R＝2的半圆形铁皮卷成一个圆锥筒，那么这个圆锥筒的高是     Ｗ.解析：设圆锥筒的底面半径为r，则2πr＝πR＝2π，则r＝，所以圆锥筒的高h＝＝＝3.答案：314.已知a，b表示不同的直线，α，β，γ表示不重合的平面. ①若α∩β＝a，b⊂α，a⊥b，则α⊥β；②若a⊂α，a垂直于β内任意一条直线，则α⊥β；③若α⊥β，α∩β＝a，α∩γ＝b，则a⊥b；④若a⊥α，b⊥β，a∥b，则α∥β.上述命题中，正确命题的序号是    Ｗ.解析：对①可举反例，如图，需b⊥β才能推出α⊥β；对③可举反例说明，当γ不与α，β的交线垂直时，即可知a，b不垂直；根据面面、线面垂直的定义与判定知②④正确.答案：②④15.已知直二面角αlβ，A∈α，AC⊥l，C为垂足，B∈β，BD⊥l，D为垂足.若AB＝2，AC＝BD＝1，则D到平面ABC的距离为     Ｗ.解析：如图，作DE⊥BC于点E，由αlβ为直二面角，AC⊥l，得AC⊥β，进而AC⊥DE，又BC⊥DE，BC∩AC＝C，于是DE⊥平面ABC，故DE为D到平面ABC的距离.在Rt△BCD中，利用等面积法得DE＝＝＝.答案：16.如图，在棱长均相等的正四棱锥PABCD中，O为底面正方形的中心，M，N分别为侧棱PA，PB的中点，有下列结论：①PC∥平面OMN；②平面PCD∥平面OMN；③OM⊥PA；④直线PD与直线MN所成角的大小为90°.其中正确结论的序号是     Ｗ.解析：连接AC，易得PC∥OM，所以PC∥平面OMN，结论①正确.同理PD∥ON，所以平面PCD∥平面OMN，结论②正确.由于四棱锥的棱长均相等，所以AB2＋BC2＝PA2＋PC2＝AC2，所以PC⊥PA，又PC∥OM，所以OM⊥PA，结论③正确.由于M，N分别为侧棱PA，PB的中点，所以MN∥AB.又四边形ABCD为正方形，所以AB∥CD，所以直线PD与直线MN所成的角即为直线PD与直线CD所成的角，即为∠PDC.又三角形PDC为等边三角形，所以∠PDC＝60°，故④错误.答案：①②③三、解答题：解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.17.（本小题满分10分）如图，在四棱锥PABCD中，底面ABCD是菱形，且PB＝PD. （1）求证：BD⊥PC；（2）若平面PBC与平面PAD的交线为l，求证：BC∥l.证明：（1）连接AC，交BD于点O，连接PO.因为四边形ABCD为菱形，所以BD⊥AC.又因为PB＝PD，O为BD的中点，所以BD⊥PO.因为PO∩AC＝O，所以BD⊥平面PAC，因为PC⊂平面PAC，所以BD⊥PC.（2）因为四边形ABCD为菱形，所以BC∥AD.因为BC⊄平面PAD，AD⊂平面PAD.所以BC∥平面PAD.又因为BC⊂平面PBC，平面PBC与平面PAD的交线为l.所以BC∥l.18.（本小题满分12分）如图，在三棱锥PABC中，AB⊥平面PAC，∠APC＝90°，E是AB的中点，M是CE的中点，N在PB上，且PB＝4PN.（1）求证：平面PCE⊥平面PAB；（2）求证：MN∥平面PAC.证明：（1）因为AB⊥平面PAC，所以AB⊥PC.又∠APC＝90°，所以AP⊥PC，又AB∩AP＝A，所以PC⊥平面PAB.又PC⊂平面PCE，所以平面PCE⊥平面PAB.（2）取AE的中点Q，连接QN，QM，在△AEC中，因为M是CE的中点，所以QM∥AC.又PB＝4PN，AB＝4AQ，所以QN∥AP，又QM∩QN＝Q，AC∩AP＝A， 所以平面QMN∥平面PAC.又MN⊂平面QMN，所以MN∥平面PAC.19.（本小题满分12分）如图，直三棱柱ABCA1B1C1中，D，E分别是AB，BB1的中点.（1）证明：BC1∥平面A1CD；（2）设AA1＝AC＝CB＝2，AB＝2，求三棱锥CA1DE的体积.解：（1）证明：连接AC1交A1C于点F，连接DF，则F为AC1的中点.又D是AB中点，则BC1∥DF.因为DF⊂平面A1CD，BC1⊄平面A1CD，所以BC1∥平面A1CD.（2）因为ABCA1B1C1是直三棱柱，所以AA1⊥CD.因为AC＝CB，D为AB的中点，所以CD⊥AB.又AA1∩AB＝A，所以CD⊥平面ABB1A1.由AA1＝AC＝CB＝2，AB＝2得∠ACB＝90°，CD＝，A1D＝，DE＝，A1E＝3，故A1D2＋DE2＝A1E2，即DE⊥A1D.所以V三棱锥CA1DE＝××××＝1.20.（本小题满分12分）如图，在四棱锥PABCD中，侧面PAD是正三角形，且与底面ABCD垂直，底面ABCD是边长为2的菱形，∠BAD＝60°，N是PB的中点，E为AD的中点，过A，D，N的平面交PC于点M.求证：（1）EN∥平面PDC；（2）BC⊥平面PEB；（3）平面PBC⊥平面ADMN.证明：（1）因为AD∥BC，BC⊂平面PBC， AD⊄平面PBC，所以AD∥平面PBC.又平面ADMN∩平面PBC＝MN，所以AD∥MN.又因为AD∥BC，所以MN∥BC.又因为N为PB的中点，所以M为PC的中点，所以MN＝BC.因为E为AD的中点，DE＝AD＝BC＝MN，所以DEMN，所以四边形DENM为平行四边形，所以EN∥DM.又因为EN⊄平面PDC，DM⊂平面PDC，所以EN∥平面PDC.（2）因为四边形ABCD是边长为2的菱形，且∠BAD＝60°，E为AD的中点，所以BE⊥AD.又因为PE⊥AD，PE∩BE＝E，所以AD⊥平面PEB.因为AD∥BC，所以BC⊥平面PEB.（3）由（2）知AD⊥PB.又因为PA＝AB，且N为PB的中点，所以AN⊥PB.因为AD∩AN＝A，所以PB⊥平面ADMN.又因为PB⊂平面PBC，所以平面PBC⊥平面ADMN.21.（本小题满分12分）如图（1），在直角梯形ABCD中，AD∥BC，∠BAD＝90°，AB＝BC＝AD＝a，E是AD的中点，O是AC与BE的交点，将△ABE沿BE 折起到图（2）中△A1BE的位置，得到四棱锥A1BCDE.（1）求证：CD⊥平面A1OC；（2）当平面A1BE⊥平面BCDE时，四棱锥A1BCDE的体积为36，求a的值.解：（1）证明：在题图（1）中，因为AB＝BC＝AD＝a，E是AD的中点，∠BAD＝90°，所以BE⊥AC，BC＝ED，即在题图（2）中，BE⊥A1O，BE⊥OC，从而BE⊥平面A1OC.又BCED，所以四边形BCDE是平行四边形，所以CD∥BE，所以CD⊥平面A1OC.（2）由已知，平面A1BE⊥平面BCDE，且平面A1BE∩平面BCDE＝BE，即A1O是四棱锥A1BCDE的高.由题图（1），可知A1O＝AB＝a，平行四边形BCDE的面积S＝BC·AB＝a2.从而四棱锥A1BCDE的体积V＝×S×A1O＝×a2×a＝a3.由a3＝36，得a＝6.22.（本小题满分12分）如图，在三棱柱ABCA1B1C1中，侧棱AA1⊥底面ABC，M为棱AC的中点.AB＝BC，AC＝2，AA1＝.（1）求证：B1C∥平面A1BM；（2）求证：AC1⊥平面A1BM；（3）在棱BB1上是否存在点N，使得平面AC1N⊥平面AA1C1C？如果存在，求此时的值；如果不存在，请说明理由.解：（1）证明：连接AB1交A1B于O，连接OM.如图所示.在△B1AC中，因为M，O分别为AC，AB1的中点， 所以OM∥B1C.又OM⊂平面A1BM，B1C⊄平面A1BM，所以B1C∥平面A1BM.（2）证明：因为侧棱AA1⊥底面ABC，BM⊂平面ABC，所以AA1⊥BM.因为M为棱AC的中点，AB＝BC，所以BM⊥AC.又AA1∩AC＝A，所以BM⊥平面ACC1A1，所以BM⊥AC1.因为M为棱AC的中点，AC＝2，所以AM＝1.又AA1＝，所以在Rt△ACC1和Rt△A1AM中，tan∠AC1C＝tan∠A1MA＝，所以∠AC1C＝∠A1MA，所以∠AC1C＋∠C1AC＝∠A1MA＋∠C1AC＝90°，所以A1M⊥AC1.因为BM∩A1M＝M，所以AC1⊥平面A1BM.（3）存在点N，且当点N为BB1的中点，即＝时，平面AC1N⊥平面AA1C1C.设AC1的中点为D，连接DM，DN.如图所示.因为D，M分别为AC1，AC的中点，所以DM∥CC1，且DM＝CC1.又N为BB1的中点，所以DM∥BN，且DM＝BN，所以四边形DMBN是平行四边形，所以BM∥DN.因为BM⊥平面ACC1A1，所以DN⊥平面ACC1A1.又DN⊂平面AC1N，所以平面AC1N⊥平面ACC1A1.