2023年高考数学一轮复习《7.3空间角》精练(含答案解析)
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1、7.3空间角题组一 线线角 1(2023全国高三专题练习)已知直三棱柱的所有棱长都相等,为的中点,则与所成角的正弦值为()ABCD2(2023全国高三专题练习(理)已知正四面体ABCD,M为BC中点,N为AD中点,则直线BN与直线DM所成角的余弦值为()ABCD3(2022河南省杞县高中模拟预测(理)如图,四边形为圆台的轴截面(通过圆台上、下底面两个圆心的截面,其形状为等腰梯形),C、D分别为OB,的中点,点E为底面圆弧AB的中点,则CD与所成角的余弦值为()ABCD4(2022浙江嘉兴模拟预测)如图,在矩形中,E,F,G,H分别为边的中点,将分别沿直线翻折形成四棱锥,下列说法正确的是()A异
2、面直线所成角的取值范围是B异面直线所成角的取值范围是C异面直线所成角的取值范围是D异面直线所成角的取值范围是5(2023全国高三专题练习)如图,四边形中,现将沿折起,当二面角处于过程中,直线与所成角的余弦值取值范围是()ABCD题组二 线面角1(2023全国高三专题练习(文)如图,在四面体ABCD中,平面BCD,P为AC的中点,则直线BP与AD所成的角为()ABCD2(2022河南省杞县)如图,在三棱柱中,平面ABC,则异面直线与所成角的余弦值为()ABCD3(2022青海西宁二模(理)如图是一个正方体的平面展开图,则在正方体中,异面直线与所成的角为()ABCD4(2022全国高三专题练习)如
3、图,在三棱锥中,点OM分别是的中点,底面.(1)求证:平面;(2)求直线与平面所成角的大小.5(2022浙江湖州模拟预测)已知四棱锥中,底面为等腰梯形,是斜边为的等腰直角三角形(1)若时,求证:平面平面;(2)若时,求直线与平面所成的角的正弦值6(2023全国高三专题练习)如图,在直三棱柱中,点分别在棱和棱上,且(1)设为中点,求证:平面;(2)求直线与平面所成角的正弦值题组三 二面角1(2022北京景山学校模拟预测)如图,正三棱柱中,E,F分别是棱,上的点,平面平面,M是AB的中点(1)证明:平面BEF;(2)若,求平面BEF与平面ABC夹角的大小2(2022湖南雅礼中学二模)如图,在正方体
4、中,点在线段上,点为线段上的动点.(1)若平面,求的值;(2)当为中点时,求二面角的正切值.3(2022浙江海宁中学模拟预测)如图所示,在四边形ABCD中,现将沿BD折起,使得点A到E的位置.(1)试在BC边上确定一点F,使得;(2)若平面平面BCD,求二面角所成角的正切值.4(2022广东惠州高三阶段练习)如图,在五面体中,为边长为2的等边三角形,平面,.(1)求证:平面平面;(2)若直线与平面所成角的正切值为,求平面BDE与平面ABC所成锐二面角的余弦值.5(2022山东聊城三模)已知四边形ABCD为平行四边形,E为CD的中点,AB=4,为等边三角形,将三角形ADE沿AE折起,使点D到达点
5、P的位置,且平面平面ABCE.(1)求证:;(2)试判断在线段PB上是否存在点F,使得平面AEF与平面AEP的夹角为45.若存在,试确定点F的位置;若不存在,请说明理由.6(2022四川省泸县第二中学模拟预测(理)如图,四棱锥中,底面ABCD是正方形且平面平面ABCD,(1)若,F为AB的中点,N为BC的中点,证明四边形MENF为梯形;(2)若点E为PC的中点,试判断在线段AB上是否存在一点F?使得二面角平面角为若存在,求出的值若不存在,请说明理由7(2022贵州贵阳一中高三阶段练习(理)如图,四棱锥中,平面平面,是中点,是上一点(1)是否存在点使得平面,若存在求的长若不存在,请说明理由;(2
6、)二面角的余弦值为,求的值题组四 空间角的综合运用 1(2022浙江乐清市知临中学模拟预测)如图,正方体的棱长为a,E是棱的动点,则下列说法正确的()个若E为的中点,则直线平面三棱锥的体积为定值E为的中点时,直线与平面所成的角正切值为过点,C,E的截面的面积的范围是A1B2C3D42(2023全国高三专题练习(理)在矩形中,沿对角线将矩形折成一个大小为的二面角,若,则下列结论中正确结论的个数为()四面体外接球的表面积为点与点之间的距离为四面体的体积为异面直线与所成的角为ABCD3(2022北京首都师范大学附属中学三模)如图,在正方体中,为棱上的动点,为棱的中点,则下列选项正确的是()A直线与直
7、线相交B当为棱上的中点时,则点在平面的射影是点C存在点,使得直线与直线所成角为D三棱锥的体积为定值4(2022四川攀枝花二模(文)如图正方体,中,点、分别是、的中点,为正方形的中心,则()A直线与是异面直线B直线与是相交直线C直线与互相垂直D直线与所成角的余弦值为.5(2022江苏如皋市第一中学)(多选)在四边形中(如图1),将四边形沿对角线折成四面体(如图2所示),使得,E,F,G分别为的中点,连接为平面内一点,则()A三棱锥的体积为B直线与所成的角的余弦值为C四面体的外接球的表面积为D若,则Q点的轨迹长度为6(2022江苏常州市第一中学)(多选)如图,在菱形ABCD中,AB2,BAD60,
8、将ABD沿对角线BD翻折到PBD位置,连接PC,构成三棱锥 设二面角为,直线和直线所成角为,在翻折过程中,下列说法正确的是()APC与平面BCD所成的最大角为45B存在某个位置,使得PBCDC当时,的最大值为D存在某个位置,使得B到平面PDC的距离为7(2022福建漳州)(多选)已知正方体的棱长为,则下列命题正确的是()A点到平面的距离为B直线与平面所成角的余弦值为C若、分别是、的中点,直线平面,则D为侧面内的动点,且,则三棱锥的体积为定值8(2022山东德州)(多选)如图,菱形ABCD边长为2,BAD=60,E为边AB的中点,将ADE沿DE折起,使A到,连接,且,平面与平面的交线为l,则下列
9、结论中正确的是()A平面平面BC与平面所成角的余弦值为D二面角的余弦值为7.3空间角题组一 线线角 1(2023全国高三专题练习)已知直三棱柱的所有棱长都相等,为的中点,则与所成角的正弦值为()ABCD【答案】C【解析】取线段的中点,则,设直三棱柱的棱长为,以点为原点,、的方向分别为、的正方向建立如下图所示的空间直角坐标系,则、,所以,.所以,.故选:C.2(2023全国高三专题练习(理)已知正四面体ABCD,M为BC中点,N为AD中点,则直线BN与直线DM所成角的余弦值为()ABCD【答案】B【解析】设该正面体的棱长为,因为M为BC中点,N为AD中点,所以,因为M为BC中点,N为AD中点,所
10、以有,根据异面直线所成角的定义可知直线BN与直线DM所成角的余弦值为,故选:B3(2022河南省杞县高中模拟预测(理)如图,四边形为圆台的轴截面(通过圆台上、下底面两个圆心的截面,其形状为等腰梯形),C、D分别为OB,的中点,点E为底面圆弧AB的中点,则CD与所成角的余弦值为()ABCD【答案】A【解析】不妨设,连接,则,因为,所以,又,所以四边形为平行四边形,所以,所以,所以即为与所成的角(或其补角)作,垂足为,连接OE,HE,AE,则,所以,在等腰中,故选:A4(2022浙江嘉兴模拟预测)如图,在矩形中,E,F,G,H分别为边的中点,将分别沿直线翻折形成四棱锥,下列说法正确的是()A异面直
11、线所成角的取值范围是B异面直线所成角的取值范围是C异面直线所成角的取值范围是D异面直线所成角的取值范围是【答案】C【解析】建立如图所示空间直角坐标系,由题意得,和在平面中的投影分别在和上(如下图所示),因为,令,则,由比值可知,的x,y,z坐标比值为,所以令坐标为,因为在平面中的投影在上,所以,同理可得坐标为,则,解得,因为和的范围均为,所以,即夹角范围是,故A,B错误;同理可得,因为异面直线所成角范围是,则夹角范围是即C正确,D错误;故选:C5(2023全国高三专题练习)如图,四边形中,现将沿折起,当二面角处于过程中,直线与所成角的余弦值取值范围是()ABCD【答案】D【解析】设向量与所成角
12、为,二面角的平面角大小为,因为,所以,又,所以,,,则,所以,取中点E,连接,则,,在中,即,所以,即,又因为,所以,因为直线夹角范围为,所以直线与所成角的余弦值范围是故选:D题组二 线面角1(2023全国高三专题练习(文)如图,在四面体ABCD中,平面BCD,P为AC的中点,则直线BP与AD所成的角为()ABCD【答案】D【解析】在四面体ABCD中,平面,平面,则,而,即,又,平面,则有平面,而平面,于是得,因P为AC的中点,即,而,平面,则平面,又平面,从而得,所以直线BP与AD所成的角为.故选:D2(2022河南省杞县)如图,在三棱柱中,平面ABC,则异面直线与所成角的余弦值为()ABC
13、D【答案】B【解析】把三棱柱补成如图所示长方体,连接,CD,则,所以即为异面直线与所成角(或补角)由题意可得,所以故选:B3(2022青海西宁二模(理)如图是一个正方体的平面展开图,则在正方体中,异面直线与所成的角为()ABCD【答案】C【解析】把展开图还原成正方体如图所示,由于且相等,故异面直线与所成的角就是和所成的角,故 (或其补角)为所求,再由是等边三角形,可得.故选:C.4(2022全国高三专题练习)如图,在三棱锥中,点OM分别是的中点,底面.(1)求证:平面;(2)求直线与平面所成角的大小.【答案】(1)证明见解析(2)【解析】(1)证明:连接OB,由,O为AC的中点,得,又底面,故
14、,点M为的中点,,又,,,故平面.(2)解法一:由(1)知平面,且 ,又,面,平面,面,则点A到面的距离就是点B到面的距离.设直线与平面所成角为 ,与面所成的角的正弦值为, 故与面所成的角的大小为.解法二:设点A到面的高为h,而 ,由得,则,设直线与平面所成角为 ,与面所成的角的正弦值为,即所成的角的大小为.解法三:如图,以O为坐标原点,以OB,OC,OS分别为x,y,z轴建立空间直角坐标系,则 ,则 ,由(1)可知为平面SOM的一个法向量,设直线与平面所成角为 , ,则 , 故,即直线与平面所成角为.5(2022浙江湖州模拟预测)已知四棱锥中,底面为等腰梯形,是斜边为的等腰直角三角形(1)若
15、时,求证:平面平面;(2)若时,求直线与平面所成的角的正弦值【答案】(1)证明见解析;(2).【解析】(1)因,则有,即有,又,且,平面,于是得平面,而平面,所以平面平面.(2)在平面内,过B作直线垂直于,交直线于E,有,如图,则为二面角的平面角,平面,于是得,中,则,在中,由余弦定理得,则有,显然平面平面,在平面内过B作,则平面,以B为原点,分别以射线为x,y,z轴非负半轴建立空间直角坐标系,则,设平面的法向量,则,令,得而,设与平面所成的角为,所以与平面所成的角的正弦值为.6(2023全国高三专题练习)如图,在直三棱柱中,点分别在棱和棱上,且(1)设为中点,求证:平面;(2)求直线与平面所
16、成角的正弦值【答案】(1)证明见解析(2)【解析】(1)证明:取中点,连接、,则,且,所以且,所以四边形为平行四边形,所以又平面,平面,所以平面(2) 解:因为直三棱柱中,所以、两两垂直分别以、的方向为轴、轴、轴的正方向建立如图所示的空间直角坐标系,则,所以,设平面法向量为,则,即,令,得到平面的一个法向量设直线与平面所成的角为,则,所以直线与平面所成角的正弦值为题组三 二面角1(2022北京景山学校模拟预测)如图,正三棱柱中,E,F分别是棱,上的点,平面平面,M是AB的中点(1)证明:平面BEF;(2)若,求平面BEF与平面ABC夹角的大小【答案】(1)证明见解析(2)【解析】(1)证明:在
17、等边中,为的中点,所以,在正三棱柱中,平面平面,平面平面,平面,所以平面,过在平面内作,垂足为,平面平面,平面平面,平面,平面,平面,平面(2)解:由题设平面,平面平面,四边形是平行四边形,又且,所以, 延长,相交于点,连接,则、分别为、的中点,则平面与平面所成的角就是二面角,可知,所以平面,是二面角的平面角,又,所以,即平面与平面所成的角为;2(2022湖南雅礼中学二模)如图,在正方体中,点在线段上,点为线段上的动点.(1)若平面,求的值;(2)当为中点时,求二面角的正切值.【答案】(1);(2).【解析】(1)过作于,连接.则,而,所以.因为平面平面,平面平面,所以,所以四边形是平行四边形
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