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立体几何中的动态问题
一、轨迹问题
1.如图,已知正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为2,长为2的线段MN的一个端点M在棱
DD1上运动,另一端点N在正方形ABCD内运动,则MN的中点P轨迹的面积( )D A.4? B.2?
C.? D.
? 22.[2015·浙江卷] 如图, 斜线段AB与平面α所成的角为60°,B为斜足,平面α上的动点P满足∠PAB=30°,则点P的轨迹是( )C
A.直线 B.抛物线 C.椭圆 D.双曲线的一支
B图-2 3.如图,AB平面?的斜线段,A为斜足.若点P在平面?内
运动,使得△ABP的面积为定值,则动点P的轨迹是 AP?( )B
A.圆 B.椭圆 C.一条直线 D.两平行直线
图-3
4.如图,已知正方体ABCD-A1B1C1D1中,M是平面ABCD内的一个动点,且∠AD1M =45°,则动点M的轨迹是 ( )D
A.圆 B.双曲线 C.椭圆 D.抛物线 5.如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,P是底面ABCD内的动点PE⊥A1C于点E,且PA=PE,则点P的轨迹是 ( )A A.线段 B.圆弧
C.椭圆的一部分 D.抛物线的一部分 二、判断平行,垂直,夹角问题
1.已知矩形ABCD,AB=1,BC=2,将△ABD沿矩形的对角线BD所在的直线进行翻折,在翻折过程中, ( )B
A A.存在某个位置,使得直线AC与直线BD垂直.
D B.存在某个位置,使得直线AB与直线CD垂直.
C.存在某个位置,使得直线AD与直线BC垂直. D.对任意位置,三对直线“AC与BD”, E
B “AB与CD”,“AD与BC”均不垂直 2.如图,已知点E是正方形ABCD的边AD上一动点(端点除外),现将△ABE沿BE所在
C 直线翻折成△A'BE,并连结A'C,A'D.记二面角A'?BE?C的大小为?(0????).(D) A.存在?,使得BA'?面A'DE A E E
D B
C
D
AB
B.存在?,使得BA'?面A?CD C.存在?,使得EA'?面A?CD. D.存在?,使得EA'?面A'BC
B
3.(浙江2015)如图,已知?ABC,D是的中点,沿CD将?ACD折成?A?CD,
所成二面角A??CD?B的平面角为?,则 C A.?A?DB?? B.?A?DB??
(B)
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C.?A?CB?? D.?A?CB?? 三、最值问题
1.在棱长为1的正方体中,点P1,P2分别是线段AB,BD1, (不包括端点)上的动点,且线段P1P2平行于棱AD1,则四面体P1,P2AB1的体积的最大值为( )D
1111 (B) (C) (D)
84812242.已知立方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为2,线段EF,GH分别在棱AB,CC1上移动,若
(A)
11,则三棱锥H?EFG的体积最大值为 248变式:作业手册13-9.《九章算术》中,将四个面都为直角三角形的四面体称之为鳖
EF+GH=
.如图Z13-4所示,在鳖
=AC=1, 过A点分别作AE⊥PBEF,当△AEF的面积最大时,tan
A.2
2B. 2
PABC中,PA⊥平面ABC,AB⊥BC,且AP
于E,AF⊥PC于F,连接∠BPC的值是( )
图9
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C.3
3D. 3
3.如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,底面为直角三角 形,?ACB?90?,
AC=6,BC?CC1?2.P是BC1上一动点,则CP?PA1的最小值为 .26 4.(2015浙江学考)在菱形ABCD中,?BAD?60?,线段AD,BD的中点分别为E,F,现将
?ABD沿对角线BD翻折,则异面直线BE与CF所成角的取值范围是( )C ???????2?A.(,) B. (,] C. (,] D. (,) 636232335.如图,已知平面四边形ABCD,AB=BC=3,CD=1,AD=5,∠ADC=90°.沿直线AC将△
6ACD翻折成△ACD',直线AC与BD'所成角的余弦的最大值是______.【答案】6
6.(2016浙江)如图,在△ABC中,AB=BC=2,∠ABC=120°.若平面ABC外的点P和线段AC上的点D,满足PD=DA,PB=BA,则四面体PBCD的体积的最大值是 . 【解析】?ABC中,因为AB?BC?2,?ABC?120, 所以?BAD?BCA?30.
由余弦定理可得AC2?AB2?BC2?2AB?BCcosB
?22?22?2?2?2cos120?12,
所以AC?23. 设AD?x,则0?t?23,DC?23?x.
在?ABD中,由余弦定理可得BD2?AD2?AB2?2AD?ABcosA
?x2?22?2x?2cos30?x2?23x?4.
故BD?x2?23x?4. 在?PBD中,PD?AD?x,PB?BA?2.
PD2?PB2?BD2x2?22?(x2?23x?4)3??由余弦定理可得cos?BPD?,
2PD?PB2?x?22所以?BPD?30.
过P作直线BD的垂线,垂足为O.设PO?d
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11BD?d?PD?PBsin?BPD, 22121即x?23x?4?d?x?2sin30, 22则S?PBD?解得d?xx?23x?42. 111CD?BCsin?BCD?(23?x)?2sin30?(23?x). 222设PO与平面ABC所成角为?,则点P到平面ABC的距离h?dsin?. 故四面体PBCD的体积
而?BCD的面积S?11111x V?S?BcD?h?S?BcDdsin??S?BcD?d??(23?x)?233332x?23x?4?1x(23?x).
26x?23x?4x2?23x?4?(x?3)2?1,因为0?x?23,所以1?t?2.
设t?则|x?3|?t2?1. (2)当3?x?23时,有|x?3|?x?3?t2?1, 故x?3?t2?1. 1(3?t2?1)[23?(3?t2?1)]此时,V?
6t14?t214???(?t). 6t6t由(1)可知,函数V(t)在(1,2]单调递减,故V(t)?V(1)?综上,四面体PBCD的体积的最大值为
141(?1)?. 6121. 27. 如图,在长方形ABCD中,AB?2,BC?1,E为DC的中点,F为线段EC(端点除外)上一动点.现将?AFD沿AF折起,使平面ABD?平面ABC.在平面ABD内
?1?过点D作DK?AB,K为垂足.设AK?t,则t的取值范围是 .?,1?
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