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竞赛试题选讲之六:立体几何
一、选择题部分
1. (2006吉林预赛°,则这样的直线l的条数为 ( C )
A. 1 B. 2 C. 3 D. 大于3
2.(2006陕西赛区预赛)如图2,在正方体中,P为棱AB上一点,过点P在空间作直线l,使l与平面ABCD和平面AB均成角,则这样的直线l的条数为(B)
A. 1 B .2 C. 3 D .4
3.(集训试题)设O是正三棱锥P-ABC底面是三角形ABC的中心,过O的动平面与PC交于S,与PA、PB的延长线分别交于Q、R,则和式 ( )
A.有最大值而无最小值 B.有最小值而无最大值
C.既有最大值又有最小值,两者不等
D.是一个与面QPS无关的常数
解:设正三棱锥P-ABC中,各侧棱两两夹角为α,PC与面PAB所成角为β,则vS-PQR=S△PQR·h=PQ·PRsinα)·PS·sinβ。另一方面,记O到各面的距离为d,则vS-PQR=vO-PQR+vO-PRS+vO-PQS,S△PQR·d=△PRS·d+S△PRS·d+△PQS·d=PQ·PRsinα+PS·PRsinα+PQ·PS·sinα,故有:PQ·PR·PS·sinβ=d(PQ·PR+PR·PS+PQ·PS),即=常数。故选D。
4.(2006年江苏)过空间一定点的直线中,与长方体的12条棱所在直线成等角的直线共有(C)
A.0条 B.1条 C.4条 D.无数多条
5.(2006天津)已知为四面体的侧面内的一个动点,且点与顶点的距离等于点到底面的距离,那么在侧面内,动点的轨迹是某曲线的一部分,则该曲线一定是 ( D )
A.圆或椭圆 B.椭圆或双曲线
C.双曲线或抛物线 D.抛物线或椭圆
6.(2006年南昌市)四棱锥的底面是单位正方形(按反时针方向排列),侧棱垂直于底面,且=,记,则=(C)
A. B. C. D.
7.(2005年浙江)正方体的截平面不可能是: (1) 钝角三角形 (2) 直角三角形 (3) 菱 形 (4) 正五边形 (5) 正六边形; 下述选项正确的是(B)
A.(1)(2)(5) B.(1)(2)(4) C.(2)(3)(4) D.(3)(4)(5)
【解】 正方体的截平面可以是锐角三角形、等腰三角形、等边三角形,但不可能是钝角三角形,直角三角形(证明略);对四边形来讲,可以是梯形(等腰梯形)、平行四边形、菱形,矩形、但不可能是直角梯形(证明略);对五边形来讲,可以是任意五边形,不可能是正五边形(证明略);对六边形来讲,可以是六边形(正六边形)。
选 【 B 】
8.(2005全国)如图,为正方体。任作平面与对角线垂直,使得 与正方体的每个面都有公共点,记这样得到的截面多边形的面积为S,周长为.则( )
A.S为定值,不为定值 B.S不为定值,为定值
C.S与均为定值 D.S与均不为定值
解:将正方体切去两个正三棱锥后,得到一个以平行平面为上、下底面的几何体V,V的每个侧面都是等腰直角三角形,截面多边形W的每一条边分别与V的底面上的一条边平行,将V的侧面沿棱剪开,展平在一张平面上,得到一个
,而多边形W的周界展开后便成为一条与平行的线段(如图中),显然,故为定值.
当位于中点时,多边形W为正六边形,而当移至处时,W为正三角形,易知周长为定值的正六边形与正三角形面积分别为与,故S不为定值。选B.
9.(2006浙江省)在正2006边形中,与所有边均不平行的对角线的条数为(C)
A.2006 B. C. D..
解: 正2n边形,对角线共有 条.
计算与一边平行的对角线条数,因,与平行的对角线的端点只能取自2n-4个点,平行线共n-2条。故与某一边平行的对角线共n(n-2)条。由此可得与任何边都不平行的对角线共有n(2n-3)-n(n-2)=n(n-1)条。 因此正确选项是 C.
10.(2005四川)如图,一个立方体,它的每个角都截去一个三棱锥,变成一个新的立体图形。那么在新图形顶点之间的连线中,位于原立方体内部的有120条.
解:据题意新的立体图形中共有24个顶点,每两点连一条线,
共,其中所有的棱都在原立方体的表面,
有36条.原立方体的每个面上有8个点,除去棱以外,还可以
连条,6个面共120条都在原立方体的表面,除此
之外的直线都在原立方体的内部.
二、填空题部分
1.(2006年南昌市)棱长为1的正四面体在水平面上的正投影面积为,则的最大值为__.
2.(2006天津)在一个棱长为5的正方体封闭的盒内,有一个半径等于1的
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