Chương 5: Hình học không gian phần 3
Gửi bởi: Thành Đạt 22 tháng 11 2020 lúc 14:57:50 | Được cập nhật: 1 giờ trước (17:25:46) Kiểu file: PDF | Lượt xem: 177 | Lượt Download: 0 | File size: 1.187799 Mb
Nội dung tài liệu
Tải xuống
Link tài liệu:
Các tài liệu liên quan
- Các đề luyện thi TNTHPT môn Toán
- Chuyên đề sự đồng biến và nghịch biến
- Chuyên đề cực trị của hàm số
- Test công thức
- 300 câu trắc nghiệm chương Đạo hàm theo chủ đề
- 520 bài tập trắc nghiệm đạo hàm
- Đề luyện tập Chuyên đề 1 - Ứng dụng của đạo hàm để khảo sát và vẽ đồ thị của hàm số
- Đề luyện tập Chuyên đề 2 - Khối đa diện
- Đề luyện tập Chuyên đề 3 - Hàm số lũy thừa, hàm số mũ và hàm lôgarit
- ĐỀ 44-TỔNG HỢP (ĐẾN NGUYÊN HÀM-MẶT CẦU)
Có thể bạn quan tâm
Thông tin tài liệu
CHƯƠNG 05. (tiếp theo)
BÀI TOÁN VẬN DỤNG CAO
HÌNH HỌC KHÔNG GIAN
ĐỀ ÔN TẬP CHƯƠNG 5
ĐỀ SỐ 1
Bài 1: Cho lăng trụ ABC.A ' B ' C ' có đáy là tam giác đều cạnh a. Hình chiếu vuông góc của điểm A '
lên mặt phẳng ABC trùng với trọng tâm tam giác ABC. Biết khoảng cách giữa hai đường thẳng
AA ' và BC bằng
A.
a3 3
12
a 3
. Khi đó thể tích của khối lăng trụ là:
4
a3 3
a3 3
B.
C.
6
3
D.
a3 3
24
Lời giải
C'
Gọi M là trung điểm BC, dựng MH vuông
góc với AA '. Suy ra MH d BC , A ' A
a2
Đặt AH x, ta có: A ' A x 2
3
a
Từ A ' A.MH A ' G. AM x .
3
2
3
a a 3 a 3
.
Vậy V .
3 4
12
a 3
4
B'
A'
H
C
M
B
A
Chọn A.
Bài 2: Cho tứ diện ABCD với BC a, các cạnh còn lại đều bằng
a 3
và là góc tạo bởi hai mặt
2
phẳng ABC và BCD . Gọi I , J lần lượt là trung điểm các cạnh BC, AD. Giả sử hình cầu đường
kính IJ tiếp xúc với CD. Giá trị cos là:
A . 3 2 3
B. 2 3 3
C.
2 3
3
D.
2 3
3
Lời giải
Gọi O là trung điểm IJ và F là điểm tiếp xúc giữa hình cầu đường kính IJ và đường thẳng CD. Hình
cầu đường kính IJ tiếp xúc với CD khi và chỉ khi khoảng cách từ O đến CD bằng nửa độ dài IJ.
Ta có AI DI
a 2
.
2
a
2
Vì FC và CI là hai tiếp tuyến xuất phát từ một điểm nên FC=CI= .
Tương tự, ta có DJ DF
a 3 a
2
2
Tam giác ADI cân có IJ là đường trung tuyến nên tam giác IDJ vuông tại J.
a
3 1
JD 2
6 2
Suy ra: sin sin JID
2
DI
2
a 2
2
Do vậy, cos =2 3 3.
Chọn B.
Bài 3: Cho hình chóp SABC với SA vuông góc với mặt phẳng ABC và BC a 3, BAC 600. Gọi
H , K lần lượt là hình chiếu của A lên SB và SC. Mặt cầu đi qua các điểm A, B, C, H , K có bán kính
bằng:
A. a
B. 2a
C. 3a
D.Không đủ dữ kiện để tính
Lời giải
Gọi AD là đường kính của đường tròn ABC .
Suy ra, AC DC CD SAC hay AK DK .
S
S
K
K
H
A
H
C
A
600
3
600
C
2
D
B
B
Tương tự, AH HD. Suy ra mặt cầu qua các điểm A, B, C, H , K có đường kính AD
BC
2a.
sin 600
Chọn A.
Bài 4: Cho hình chóp S.ABC có đáy là tam giác đều cạnh a, góc giữa SC và mặt phẳng ABC là
450. Hình chiếu của S lên mặt phẳng ABC là điểm H thuộc AB sao cho HA 2HB. Biết
a 7
. Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng SA và BC:
3
a 210
a 210
a 210
A.
B.
C.
30
20
45
CH
D.
Lời giải
+ D là đỉnh của hình bình hành ABCD thì: d SA, BC d B, SAD 1,5d H , SAD .
a 210
15
+ Kẻ HE vuông góc AD, E thuộc AD. Kẻ HI vuông SE, I thuộc AE thì d H , SAD HI .
+ Tính HI
Chọn A.
a 210
.
30
Bài 5: Cho hình chóp S.ABC có đường thẳng SA vuông góc với mặt phẳng ABC , tam giác ABC
là tam giác đều cạnh bằng a, SB 2a. Tính theo a khoảng cách từ trọng tâm G của tam giác ABC
đến mặt phẳng SBC .
A.
a 15
15
B.
a 17
15
C.
a 19
15
D.
a 23
15
Lời giải
Gọi M là trung điểm của BC, ta có
Kẻ đường cao AN của tam giác SAM,
vì AN BC, AN SM nên AN SBC .
S
Khoảng cách từ A đến SBC là
d A; SBC AN .
1
1
1
1
4
5
2 2 2
2
2
2
AN
AS
AM
3a 3a
3a
a 15
AN
.
5
Kẻ GH / / AN ; H SM ; vì AN SBC nên GH SBC .
N
Ta có:
A
Khoảng cách từ G đến SBC là d G; SBC GH .
Ta có:
G
GH MG 1
1
a 15
GH AN
.
AN AM 3
3
15
C
H
M
B
a 15
.
Vậy khoảng cách từ G đến SBC là d G; SBC
15
Chọn A.
Bài 6: Cho hình chóp S.ABC có SA vuông góc với mặt phẳng ABC , SA AC 5a, AB a,
BAC 1200. Tính theo a khoảng cách từ A đến mặt phẳng SBC .
A.
5 381
a
127
B.
5 382
a
127
Lời giải
S
H
A
C
M
B
Kẻ AM BC , AH SN , M BC , H SM .
C.
5 385
a
127
D.
5 387
a
127
Ta có AM BC, BC SA nên BC SAM , suy ra AH BC. Vậy ta có AH SBC , khoảng cách
từ A đến mặt phẳng SBC là d A, SBC AH .
Áp dụng định lý cô sin trong tam giác ABC ta có:
BC 2 AB2 AC 2 2 AB.AC.cos1200 31a2 BC a 31.
1
5 3a 2
0
.
Diện tích tam giác ABC là S ABC AB. AC.sin120
2
4
2S
1
5 93
a.
Mặt khác S ABC AM .BC AM ABC
2
BC
62
1
1
1
127
5 381
AH
a.
Ta có
2
2
2
2
AH
AM
AS
75a
127
5 381
a.
Khoảng cách từ A đến mặt phẳng SBC là d A, SBC
127
Chọn A.
Bài 7: Cho hình chóp tam giác S.ABC có đường thẳng SA vuông góc mặt phẳng ABC , AB 2a,
AC 3a, BC 4a. Góc giữa mặt phẳng SBC và mặt phẳng ABC bằng 600. Tính theo a thể tích
của khối chóp S.ABC.
A.
45 5a 3
32
B.
45 3a 3
32
C.
45 7 a 3
32
D.
45 11a 3
32
Lời giải
Xét tam giác ABC, áp dụng định lý cô sin:
BC 2 AB 2 AC 2 16a 2 4a 2 9a 2 11
cos B
.
2.BC. AB
2.4a.2a
16
0
0
Với 0 B 180 , suy ra:
S
2
3 15
11
sin B 1 cos B 1
.
16
16
2
Ta kẻ đường cao AH của tam giác ABC,
AH
3a
C
AH AB.sin B
AB
A
3 15 3 15a
2a
2a.
4a
16
8
H
Do đó diện tích tam giác ABC là:
B
1
1 3 15a
3 15a 2
S ABC AH .BC .
.4a
.
2
2
8
4
Vì BC AH , BC SA BC SAH , BC SH nên góc SHA là góc giữa 2 mặt phẳng SBC và
ta có: sin B
ABC bằng
600.
Xét tam giác SAH ta có: tan 600
SA
3 15a
9 5a
SA AH .tan 600
. 3
AH
8
8
1 3 15a 2 9 5a 45 3a 3
.
.
3
4
8
32
1
3
Vậy thể tích khối chóp S.ABC là: V S ABC .SA .
Chọn B.
Bài 8: Cho hình chóp S. ABC, có đáy ABC là tam giác đều cạnh a. Các mặt bên SAB , SAC ,
SBC lần lượt tạo với đáy các góc lần lượt là
300 , 450 ,600. Tính thể tích V của khối chóp SABC. Biết
rằng hình chiếu vuông góc của S trên mặt phẳng ABC nằm bên trong tam giác ABC.
A.V
a3 3
B. V
4 3
a3 3
2 4 3
C. V
a3 3
4 4 3
D. V
a3 3
8 4 3
Lời giải
Gọi H là hình chiếu vuông góc của S trên mặt phẳng ABC .
Kẻ HD AB, D AB , HE AC E AC , HF BC E BC .
S
B
C
F
H
D
E
A
Khi đó ta có: HD
Ta có S ABC
SH
SH
SH
SH
SH 3 ; HE
SH ; HF
0
0
0
tan 30
tan 45
tan 60
3
a2 3
1
1
a2 3
3a
suy ra: SH 1 3
a
SH
.
4
2
4
3
2 4 3
1
3a
a2 3
a3 3
.
.
3 2 4 3
4
8 4 3
Vậy V .
Chọn D.
Bài 9: Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có đáy là hình vuông ABCD cạnh a, góc giữa mặt bên và
phẳng đáy là thỏa mãn cos = . Mặt phẳng P qua AC và vuông góc với mặt phẳng SAD chia
1
3
khối chóp S.ABCD thành hai khối đa diện. Tỉ lệ thể tích hai khối đa diện là gần nhất với giá trị nào
trong các giá trị sau:
A . 0,11
B. 0,13
C. 0,7
D. 0,9
Lời giải
S. ABCD là hình chóp tứ giác đều SO ABCD .
Gọi N là trung điểm CD
S
CD SN , CD ON
SCD , ABCD SNO
SCD ABCD CD
AC BD
AC SBD
Kẻ CM SD. Ta có:
AC SO
M
AC SD SD ACM ACM SAD
nên mặt phẳng P là ACM .
+ Xét tam giác SON vuông tại N có:
ON
SN
cos SNO
A
D
3a
.
2
2
B
2
3a a
SO SN ON a 2.
2 2
+ Xét tam giác SOD vuông tại O có:
2
2
SD SO OD
2
2
N
O
C
2
a 2
a 10
a 2 `
.
2
2
1
2
2
1
2
Ta có: SSCD CM .SD SN .CD CM
SN .CD 3a 10
.
SD
10
2
3a 10
a 10
Xét tam giác MCD vuông tại M có: DM CD CM a
.
10
10
2
2
2
a 10
V
V
1 DM DA DC 1 10
1
1
.
.
VMACD VSABCD
Ta có: M . ACD MACD .
VSABCD 2VSACD 2 DS DA DC 2 a 10 10
10
2
Mặt phẳng P chia khối chóp S.ABCD thành hai khối M . ACD và
S . ABCM VSABCD VMACD VSABCM VSABCM
Do đó:
9
VSABCD
10
VMACD 1
0,11
VSABCM 9
Chọn A.
Bài 10: Thể tích hình cầu ngoại tiếp tứ diện ABCD, có cạnh AB
a 3
và các cạnh còn lại đều
2
bằng a.
A.
13 13 3
a
162
Lời giải
B.
13 13 3
a
216
C.
13 13 3
a
648
D.
13
a3
162
Gọi I trung điểm cạnh CD.
A
AI CD
a 3
Theo đề bài ta có
, AI BI
AB 1
2
BI CD
ABI là mặt phẳng trung trực cạnh CD.
Gọi M là giao điểm của BI với mặt cầu S
ngoại tiếp tứ diện ABCD.
Suy ra đường tròn lớn của S là đường tròn ABM .
D
Mặt phẳng BCD cắt S theo đường tròn BCD
qua M , hơn nữa BM là đường kính
BM
B
I
a
2a
0
sin 60
3
M
C
Từ 1 ABI đều. Suy ra ABM 600.
AM AB 2 BM 2 2 AB.BM .cos600 a
13
AM
a 13
R
0
12
2sin 60
6
4
13 13 3
V R3
a
3
162
Chọn A.
Bài 11: Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh a. Mặt bên SAB là tam giác
đều và vuông góc với đáy. Gọi M là điểm thuộc cạnh SC sao cho SM 2MC. Tính thể tích hình
chóp M .ABC.
A.
a3 3
6
B.
a3 3
36
C.
a3 3
18
D.
a3 3
24
Lời giải
Ta có: SAB ABCD ;
SAB ABCD AB ;
SH SAB
S
SH AB (là đường cao SAB đều )
Suy ra: SH ABCD
Tính : SH
a 3
( vì ABC đều cạnh a )
2
M
B
S ABCD a 2
H
N
3
1
1
a 3
Tính: VS . ABCD Bh S ABCD .SH
3
3
6
3
1
1
a 3
VMABC VSABC VSABCD
.
3
6
36
A
C
D
Chọn B.
Bài 12: Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh a, cạnh bên SA a, hình chiếu
vuông góc của đỉnh S trên mặt phẳng ABCD là điểm H thuộc đoạn AC , SA AH
là đường cao của tam giác SAC. Tính thể tích khối tứ diện SMBC theo a.
AC
. Gọi CM
4
A.
a 3 14
48
B.
a 3 14
24
C.
a 3 14
16
D.
a 3 14
8
Lời giải
Gọi O là tâm của hình vuông ABCD. Ta có:
AM AH
AH . AC
AM
AC
SA
SA
MC AC 2 AM 2
S
a 2
.a 2
a
4
a
2
a 2
2
M
2
a 7
a
2
2
1
1 a a 7 a2 7
S SMC SM .MC . .
.
2
2 2 7
8
1
1 a 2 a 2 7 a 3 14
VSMBC BO.S SMC
.
3
3 2
8
48
A
D
O
C
B
Chọn A.
Bài 13: (Hình học không gian) Cho tứ diện ABCD và M , N , P lần lượt thuộc BC, BD, AC sao cho
BC 4BM , BD 2BN , AC 3 AP. Mặt phẳng MNP cắt AD tại Q. Tính tỷ số thể tích hai phần khối
tứ diện ABCD bị chia bởi mặt phẳng MNP .
A.
2
3
B.
7
13
C.
5
13
D.
1
3
Lời giải
A
Gọi I MN CD, Q PI AD,
kẻ DH / / BC H IM , DK / / AC K IP .
ID DH BM 1
.
P
IC CM CM 3
Q
IK DK ID 1
DK 1
2
DK
IP CP IC 3
2 AP 3
3
APQ DKQ.
AQ AP 2
AQ 3
Suy ra
B
DQ DK 3
AD 5
N
M
VANPQ AP AQ 1
.
;
Đặt V VABCD . Ta có:
VANCD AC AD 5
VANCD VDACN DN 1
1
C
VANPQ V
VABCD VDABC DB 2
10
VCDMP CM CP 1
1
1
1
1
.
VCDMP V VV . ABMP VDABMP V VCDMP V
VCDBA CB CA 2
2
2
2
4
V
7
7
VABMNQP VANPQ VN . ABMP V ABMNQP
20
VCDMNQP 13
7
Vậy mặt phẳng MNP chia khối chóp thành hai phần với tỉ lệ thể tích .
13
NMB NDH
K
I
H
D
Chọn B.
Bài 14: Cho hình chóp S.ABCD có SA vuông góc với đáy, SA a 6. Đáy ABCD là hình thang
vuông tại A và B, AB BC
1
AD a. Gọi E là trung điểm AD. Tính bán kính mặt cầu ngoại tiếp
2
hình chóp S.ECD.
A. R
a 2
2
B. R a 6
114
a
6
C. R
D. R
a 26
2
Lời giải
S
x
R
K
I
R
E
A
D
a
H
a
B
C
Gọi H là trung điểm của CD và d là đường thẳng đi qua H và vuông góc với đáy. Gọi I và R là tâm
và bán kính mặt cầu ngoại tiếp S.CDE. Suy ra I thuộc D. Đặt IH x. Trong mp ASIH kẻ đường
thẳng đi qua I và song song với AH cắt AS tại K.
Ta có: ID 2 IH 2 HD 2 x 2
a2
.
2
IS 2 IK 2 KS 2 AH 2 KS 2 AC 2 CH 2 KS 2 2a 2
a2
a 6x
2
2
2
a2
a2
2 6a
2a 2 a 6 x x
.
2
2
3
114a
.
Vậy bán kính mặt cầu bằng R
6
Suy ra: x 2
Chọn C.
Bài 15: Cho bát diện đều, tính tỷ số giữa thể tích khối cầu nội tiếp và thể tích khối cầu ngoại tiếp
hình bát diện đều đó.
A.
1
2
B.
1
2 2
C.
1
3
D.
1
3 3
Lời giải
Gọi cạnh bát diện đều là a; bát diện đều có các mặt chéo là hình vuông; khi đó độ dài các đường
chéo AC BD SS ' a 2.
Mặt cầu nội tiếp và ngoại tiếp đều có tâm O, khi đó bán kính mặt cầu ngoại tiếp là
R OA
AC a 2
.
2
2
Bán kính mặt cầu nội tiếp là khoảng cách từ O đến các mặt bên. Hình trên có
r OH
SO.OM
SO2 OM 2
a 6
.
6
3
Có
2
r
1
1
r 1
khi đó tỷ số thể tích khối cầu nội tiếp cho khối cầu ngoại tiếp là:
.
R
3
R 3 3 3
Chọn D.
Bài 16: Cho hình lăng trụ tam giác đều ABC.A ' B ' C ', có cạnh đáy bằng a và cạnh bên bằng a 2 .
Lấy M, N lần lượt trên cạnh AB ', A ' C sao cho
A.
a3 6
108
B.
2a 3 6
27
AM A ' N 1
. Tính thể tích V của khối BMNC ' C.
AB ' A ' C 3
3a 3 6
a3 6
C.
D.
108
27
Lời giải
Gọi G, K lần lượt tâm các hình chữ
nhật ABB ' A ' và AA ' C ' C.
Ta có:
A'
C'
AM 1
AM 2
AB ' 3
AG 3
(Do G trung điểm AB’)
Xét tam giác ABA ' có AG là trung
N
AM 2
. Suy ra M là trọng
AG 3
tâm tam giác ABA '. Do đó BM đi q
tuyến và
ua trung điểm I của AA’.
A' N 1
A' N 2
Ta có:
A'C 3
A' K 3
(Do K là trung điểm A’C)
Xét tam giác AA' C ' có A ' K là trung tuyến
A' N 2
. Suy ra N là trọng tâm của tam giác
A' K 3
C ' N đi qua trung điểm I của AA’.
B'
K
I
M
G
C
A
H
B
và
AA' C '. Do đó
IM IN 1
.
IB IC ' 3
V
IM IN IC 1
.
.
Gọi V1 ,V2 lần lượt là thể tích các khối chóp IMNC; IBCC '. Ta có: 1
V2 IB IC ' IC 9
8
Mà V1 V V2 V V2 .
9
Hạ AH vuông góc với BC tại H thuộc BC. Ta được AH vuông góc với mặt phẳng BB ' C ' C . AA '
Từ M là trọng tâm tam giác ABA ' và N trọng tâm của tam giác AA' C '. Suy ra:
song song với mặt phẳng BB ' C ' C nên khoảng cách từ I đến mặt phẳng BB ' C ' C bằng khoảng
cách từ A đến BB ' C ' C và bằng AH.