2019-2021年高考数学（理）真题汇编——专题05 立体几何（选择题、填空题）（教师版）

1、专题05 立体几何(选择题、填空题)1.【2021浙江高考真题】某几何体的三视图如图所示，则该几何体的体积是( )A.B.3C.D.【答案】A【分析】根据三视图可得如图所示的几何体，根据棱柱的体积公式可求其体积.【解析】几何体为如图所示的四棱柱，其高为1，底面为等腰梯形，该等腰梯形的上底为，下底为，腰长为1，故梯形的高为，故，故选：A.2.【2021北京高考真题】某四面体的三视图如图所示，该四面体的表面积为( )A.B.4C.D.2【答案】A【分析】根据三视图可得如图所示的几何体(三棱锥)，根据三视图中的数据可计算该几何体的表面积.【解析】根据三视图可得如图所示的几何体正三棱锥，其侧面为等腰直

2、角三角形，底面等边三角形，由三视图可得该正三棱锥的侧棱长为1，故其表面积为，故选：A.3.【2021浙江高考真题】如图已知正方体，M，N分别是，的中点，则( )A.直线与直线垂直，直线平面B.直线与直线平行，直线平面C.直线与直线相交，直线平面D.直线与直线异面，直线平面【答案】A【分析】由正方体间的垂直、平行关系，可证平面，即可得出结论.【解析】连，在正方体中，M是的中点，所以为中点，又N是的中点，所以，平面平面，所以平面.因为不垂直，所以不垂直则不垂直平面，所以选项B，D不正确；在正方体中，平面，所以，所以平面，平面，所以，且直线是异面直线，所以选项B错误，选项A正确.故选：A.【点评】关

3、键点点睛：熟练掌握正方体中的垂直、平行关系是解题的关键，如两条棱平行或垂直，同一个面对角线互相垂直，正方体的对角线与面的对角线是相交但不垂直或异面垂直关系.4.【2021全国高考真题(理)】已如A，B，C是半径为1的球O的球面上的三个点，且，则三棱锥的体积为( )A.B.C.D.【答案】A【分析】由题可得为等腰直角三角形，得出外接圆的半径，则可求得到平面的距离，进而求得体积.【解析】，为等腰直角三角形，则外接圆的半径为，又球的半径为1，设到平面的距离为，则，所以.故选：A.【点评】关键点睛：本题考查球内几何体问题，解题的关键是正确利用截面圆半径、球半径、球心到截面距离的勾股关系求解.5.【20

4、21全国高考真题(理)】在正方体中，P为的中点，则直线与所成的角为( )A.B.C.D.【答案】D【分析】平移直线至，将直线与所成的角转化为与所成的角，解三角形即可.【解析】如图，连接，因为，所以或其补角为直线与所成的角，因为平面，所以，又，所以平面，所以，设正方体棱长为2，则，所以.故选：D6.【2021全国高考真题】已知圆锥的底面半径为，其侧面展开图为一个半圆，则该圆锥的母线长为( )A.B.C.D.【答案】B【分析】设圆锥的母线长为，根据圆锥底面圆的周长等于扇形的弧长可求得的值，即为所求.【解析】设圆锥的母线长为，由于圆锥底面圆的周长等于扇形的弧长，则，解得.故选：B.7.【2021北京

5、高考真题】定义：24小时内降水在平地上积水厚度()来判断降雨程度.其中小雨()，中雨()，大雨()，暴雨()，小明用一个圆锥形容器接了24小时的雨水，如图，则这天降雨属于哪个等级( )A.小雨B.中雨C.大雨D.暴雨【答案】B【分析】计算出圆锥体积，除以圆面的面积即可得降雨量，即可得解.【解析】由题意，一个半径为的圆面内的降雨充满一个底面半径为，高为的圆锥，所以积水厚度，属于中雨.故选：B.8.【2021全国高考真题】在正三棱柱中，点满足，其中，则( )A.当时，的周长为定值B.当时，三棱锥的体积为定值C.当时，有且仅有一个点，使得D.当时，有且仅有一个点，使得平面【答案】BD【分析】对于A，

6、由于等价向量关系，联系到一个三角形内，进而确定点的坐标；对于B，将点的运动轨迹考虑到一个三角形内，确定路线，进而考虑体积是否为定值；对于C，考虑借助向量的平移将点轨迹确定，进而考虑建立合适的直角坐标系来求解点的个数；对于D，考虑借助向量的平移将点轨迹确定，进而考虑建立合适的直角坐标系来求解点的个数.【解析】易知，点在矩形内部(含边界).对于A，当时，即此时线段，周长不是定值，故A错误；对于B，当时，故此时点轨迹为线段，而，平面，则有到平面的距离为定值，所以其体积为定值，故B正确.对于C，当时，取，中点分别为，则，所以点轨迹为线段，不妨建系解决，建立空间直角坐标系如图，则，所以或.故均满足，故C

7、错误；对于D，当时，取，中点为.，所以点轨迹为线段.设，因为，所以，所以，此时与重合，故D正确.故选：BD.【点评】本题主要考查向量的等价替换，关键之处在于所求点的坐标放在三角形内.9.【2021全国高考真题(理)】以图为正视图，在图中选两个分别作为侧视图和俯视图，组成某三棱锥的三视图，则所选侧视图和俯视图的编号依次为_(写出符合要求的一组答案即可).【答案】(答案不唯一)【分析】由题意结合所给的图形确定一组三视图的组合即可.【解析】选择侧视图为，俯视图为，如图所示，长方体中，分别为棱的中点，则正视图，侧视图，俯视图对应的几何体为三棱锥.故答案为：.【点评】三视图问题解决的关键之处是由三视图确

8、定直观图的形状以及直观图中线面的位置关系和数量关系.10.【2020年高考全国卷理数】埃及胡夫金字塔是古代世界建筑奇迹之一，它的形状可视为一个正四棱锥.以该四棱锥的高为边长的正方形面积等于该四棱锥一个侧面三角形的面积，则其侧面三角形底边上的高与底面正方形的边长的比值为A. B.C.D.【答案】C【解析】如图，设，则，由题意得，即，化简得，解得(负值舍去).故选C.【点晴】本题主要考查正四棱锥的概念及其有关计算，考查学生的数学计算能力，是一道容易题.11.【2020年高考全国卷理数】如图是一个多面体的三视图，这个多面体某条棱的一个端点在正视图中对应的点为，在俯视图中对应的点为，则该端点在侧视图中

9、对应的点为A.B.C.D.【答案】A【解析】根据三视图，画出多面体立体图形，上的点在正视图中都对应点M，直线上的点在俯视图中对应的点为N，在正视图中对应，在俯视图中对应的点是，线段，上的所有点在侧试图中都对应，点在侧视图中对应的点为.故选A.【点评】本题主要考查了根据三视图判断点的位置，解题关键是掌握三视图的基础知识和根据三视图能还原立体图形的方法，考查了分析能力和空间想象，属于基础题.12.【2020年高考全国II卷理数】已知ABC是面积为的等边三角形，且其顶点都在球O的球面上.若球O的表面积为16，则O到平面ABC的距离为A.B.C.1D.【答案】C【解析】设球的半径为，则，解得：.设外接

10、圆半径为，边长为， 是面积为的等边三角形，解得：，球心到平面的距离.故选：C.【点评】本题考查球的相关问题的求解，涉及到球的表面积公式和三角形面积公式的应用；解题关键是明确球的性质，即球心和三角形外接圆圆心的连线必垂直于三角形所在平面.13.【2020年高考全国卷理数】如图为某几何体的三视图，则该几何体的表面积是A.6+4B.4+4C.6+2D.4+2【答案】C【解析】根据三视图特征，在正方体中截取出符合题意的立体图形根据立体图形可得：根据勾股定理可得：是边长为的等边三角形根据三角形面积公式可得：该几何体的表面积是：.故选：C.【点评】本题主要考查了根据三视图求立体图形的表面积问题，解题关键是

11、掌握根据三视图画出立体图形，考查了分析能力和空间想象能力，属于基础题.14.【2020年高考全国卷理数】已知为球的球面上的三个点，为的外接圆，若的面积为，则球的表面积为A. B. C. D.【答案】A【解析】设圆半径为，球的半径为，依题意，得，为等边三角形，由正弦定理可得，根据球的截面性质平面，球的表面积.故选：A.【点评】本题考查球的表面积，应用球的截面性质是解题的关键，考查计算求解能力，属于基础题.15.【2020年高考天津】若棱长为的正方体的顶点都在同一球面上，则该球的表面积为A. B. C. D.【答案】C【解析】这个球是正方体的外接球，其半径等于正方体的体对角线的一半，即，所以，这个

12、球的表面积为.故选：C.【点评】本题考查正方体的外接球的表面积的求法，求出外接球的半径是本题的解题关键，属于基础题.求多面体的外接球的面积和体积问题，常用方法有：(1)三条棱两两互相垂直时，可恢复为长方体，利用长方体的体对角线为外接球的直径，求出球的半径；(2)直棱柱的外接球可利用棱柱的上下底面平行，借助球的对称性，球心为上下底面外接圆的圆心连线的中点，再根据勾股定理求球的半径；(3)如果设计几何体有两个面相交，可过两个面的外心分别作两个面的垂线，垂线的交点为几何体的球心.16.【2020年高考北京】某三棱柱的底面为正三角形，其三视图如图所示，该三棱柱的表面积为A.B.C.D.【答案】D【解析

13、】由题意可得，三棱柱的上下底面为边长为2的等边三角形，侧面为三个边长为2的正方形，则其表面积为：.故选：D.【点评】(1)以三视图为载体考查几何体的表面积，关键是能够对给出的三视图进行恰当的分析，从三视图中发现几何体中各元素间的位置关系及数量关系.(2)多面体表面积是各个面的面积之和；组合体的表面积应注意重合部分的处理.(3)圆柱、圆锥、圆台的侧面是曲面，计算侧面积时需要将这个曲面展为平面图形计算，而表面积是侧面积与底面圆的面积之和.17.【2020年高考浙江】某几何体的三视图(单位：cm)如图所示，则该几何体的体积(单位：cm3)是A.B.C.3D.6【答案】A【解析】由三视图可知，该几何体

14、是上半部分是三棱锥，下半部分是三棱柱，且三棱锥的一个侧面垂直于底面，且棱锥的高为1，棱柱的底面为等腰直角三角形，棱柱的高为2，所以几何体的体积为.故选：A【点评】本小题主要考查根据三视图计算几何体的体积，属于基础题.18.【2020年高考浙江】已知空间中不过同一点的三条直线l，m，n.“l ，m，n共面”是“l ，m，n两两相交”的A.充分不必要条件B.必要不充分条件C.充分必要条件D.既不充分也不必要条件【答案】B【解析】依题意是空间不过同一点的三条直线，当在同一平面时，可能，故不能得出两两相交.当两两相交时，设，根据公理可知确定一个平面，而，根据公理可知，直线即，所以在同一平面.综上所述，

15、“在同一平面”是“两两相交”的必要不充分条件.故选：B【点评】本小题主要考查充分、必要条件的判断，考查公理和公理的运用，属于中档题.19.【2020年新高考全国卷】日晷是中国古代用来测定时间的仪器，利用与晷面垂直的晷针投射到晷面的影子来测定时间.把地球看成一个球(球心记为O)，地球上一点A的纬度是指OA与地球赤道所在平面所成角，点A处的水平面是指过点A且与OA垂直的平面.在点A处放置一个日晷，若晷面与赤道所在平面平行，点A处的纬度为北纬40，则晷针与点A处的水平面所成角为A.20B.40C.50D.90【答案】B【解析】画出截面图如下图所示，其中是赤道所在平面的截线；是点处的水平面的截线，依题

16、意可知；是晷针所在直线.是晷面的截线，依题意依题意，晷面和赤道平面平行，晷针与晷面垂直，根据平面平行的性质定理可得可知、根据线面垂直的定义可得.由于，所以，由于，所以，也即晷针与点处的水平面所成角为.故选：B.【点评】本小题主要考查中国古代数学文化，考查球体有关计算，涉及平面平行，线面垂直的性质，属于中档题.20.【2019年高考全国卷理数】已知三棱锥PABC的四个顶点在球O的球面上，PA=PB=PC，ABC是边长为2的正三角形，E，F分别是PA，AB的中点，CEF=90，则球O的体积为A.B.C.D.【答案】D【解析】解法一：为边长为2的等边三角形，为正三棱锥，又，分别为，的中点，又，平面，

17、平面，为正方体的一部分，即，故选D.解法二：设，分别为的中点，且，为边长为2的等边三角形，又，中，由余弦定理可得，作于，为的中点，又，两两垂直，故选D.【名师点睛】本题主要考查学生的空间想象能力，补体法解决外接球问题.可通过线面垂直定理，得到三棱两两互相垂直关系，快速得到侧棱长，进而补体成正方体解决.21.【2019年高考全国卷理数】设，为两个平面，则的充要条件是A.内有无数条直线与平行B.内有两条相交直线与平行 C.，平行于同一条直线D.，垂直于同一平面【答案】B【解析】由面面平行的判定定理知：内两条相交直线都与平行是的充分条件，由面面平行性质定理知，若，则内任意一条直线都与平行，所以内两条

18、相交直线都与平行是的必要条件，故选B.【名师点睛】本题考查了空间两个平面的判定与性质及充要条件，渗透直观想象、逻辑推理素养，利用面面平行的判定定理与性质定理即可作出判断.面面平行的判定问题要紧扣面面平行判定定理，最容易犯的错误为定理记不住，凭主观臆断，如：“若，则”此类的错误.22.【2019年高考全国卷理数】如图，点N为正方形ABCD的中心，ECD为正三角形，平面ECD平面ABCD，M是线段ED的中点，则A.BM=EN，且直线BM，EN 是相交直线B.BMEN，且直线BM，EN 是相交直线C.BM=EN，且直线BM，EN 是异面直线D.BMEN，且直线BM，EN 是异面直线【答案】B【解析】

19、如图所示，作于，连接，BD，易得直线BM，EN 是三角形EBD的中线，是相交直线.过作于，连接，平面平面，平面，平面，平面，与均为直角三角形.设正方形边长为2，易知，故选B.【名师点睛】本题考查空间想象能力和计算能力，解答本题的关键是构造直角三角形.解答本题时，先利用垂直关系，再结合勾股定理进而解决问题.23.【2019年高考浙江卷】祖暅是我国南北朝时代的伟大科学家，他提出的“幂势既同，则积不容异”称为祖暅原理，利用该原理可以得到柱体的体积公式V柱体=Sh，其中S是柱体的底面积，h是柱体的高.若某柱体的三视图如图所示(单位：cm)，则该柱体的体积(单位：cm3)是A.158B.162C.182

20、D.324【答案】B【解析】由三视图得该棱柱的高为6，底面可以看作是由两个直角梯形组合而成的，其中一个上底为4，下底为6，高为3，另一个的上底为2，下底为6，高为3，则该棱柱的体积为.故选B.【名师点睛】本题首先根据三视图，还原得到几何体棱柱，根据题目给定的数据，计算几何体的体积，常规题目.难度不大，注重了基础知识、视图用图能力、基本计算能力的考查.易错点有二，一是不能正确还原几何体；二是计算体积有误.为避免出错，应注重多观察、细心算.24.【2019年高考浙江卷】设三棱锥VABC的底面是正三角形，侧棱长均相等，P是棱VA上的点(不含端点).记直线PB与直线AC所成的角为，直线PB与平面ABC

21、所成的角为，二面角PACB的平面角为，则A.，B.， C.， D.， 【答案】B【解析】如图，为中点，连接VG，在底面的投影为，则在底面的投影在线段上，过作垂直于于E，连接PE，BD，易得，过作交于，连接BF，过作，交于，则，结合PFB，BDH，PDB均为直角三角形，可得，即；在RtPED中，即，综上所述，答案为B.【名师点睛】本题以三棱锥为载体，综合考查异面直线所成的角、直线与平面所成的角、二面角的概念，以及各种角的计算.解答的基本方法是通过明确各种角，应用三角函数知识求解，而后比较大小.而充分利用图形特征，则可事倍功半.常规解法下易出现的错误有，不能正确作图得出各种角，未能想到利用“特殊位

22、置法”，寻求简便解法.25.【2020年高考全国卷理数】设有下列四个命题：p1：两两相交且不过同一点的三条直线必在同一平面内.p2：过空间中任意三点有且仅有一个平面.p3：若空间两条直线不相交，则这两条直线平行.p4：若直线l平面，直线m平面，则ml.则下述命题中所有真命题的序号是_.【答案】【解析】对于命题，可设与相交，这两条直线确定的平面为；若与相交，则交点在平面内，同理，与的交点也在平面内，所以，即，命题为真命题；对于命题，若三点共线，则过这三个点的平面有无数个，命题为假命题；对于命题，空间中两条直线相交、平行或异面，命题为假命题；对于命题，若直线平面，则垂直于平面内所有直线，直线平面，

23、直线直线，命题为真命题.综上可知，为真命题，为假命题，为真命题，为假命题，为真命题，为真命题.故答案为：.【点评】本题考查复合命题的真假，同时也考查了空间中线面关系有关命题真假的判断，考查推理能力，属于中等题.26.【2020年高考全国卷理数】已知圆锥的底面半径为1，母线长为3，则该圆锥内半径最大的球的体积为_. 【答案】【解析】易知半径最大球为圆锥的内切球，球与圆锥内切时的轴截面如图所示，其中，且点M为BC边上的中点，设内切圆的圆心为，由于，故，设内切圆半径为，则：，解得：，其体积：.故答案为：.【点评】与球有关的组合体问题，一种是内切，一种是外接.解题时要认真分析图形，明确切点和接点的位置

24、，确定有关元素间的数量关系，并作出合适的截面图，如球内切于正方体，切点为正方体各个面的中心，正方体的棱长等于球的直径；球外接于正方体，正方体的顶点均在球面上，正方体的体对角线长等于球的直径.27.【2020年高考浙江】已知圆锥的侧面积(单位：cm2)为，且它的侧面展开图是一个半圆，则这个圆锥的底面半径(单位：cm)是_.【答案】【解析】设圆锥底面半径为，母线长为，则，解得.故答案为：【点评】本小题主要考查圆锥侧面展开图有关计算，属于基础题.28.【2020年高考江苏】如图，六角螺帽毛坯是由一个正六棱柱挖去一个圆柱所构成的.已知螺帽的底面正六边形边长为2 cm，高为2 cm，内孔半轻为0.5 c

25、m，则此六角螺帽毛坯的体积是 cm.【答案】【解析】正六棱柱体积为，圆柱体积为，所求几何体体积为.故答案为： 【点评】本题考查正六棱柱体积、圆柱体积，考查基本分析求解能力，属基础题.29.【2020年新高考全国卷】已知直四棱柱ABCDA1B1C1D1的棱长均为2，BAD=60.以为球心，为半径的球面与侧面BCC1B1的交线长为_.【答案】.【解析】如图：取的中点为，的中点为，的中点为，因为60，直四棱柱的棱长均为2，所以为等边三角形，所以，又四棱柱为直四棱柱，所以平面，所以，因为，所以侧面，设为侧面与球面的交线上的点，则，因为球的半径为，所以，所以侧面与球面的交线上的点到的距离为，因为，所以侧

26、面与球面的交线是扇形的弧，因为，所以，所以根据弧长公式可得.故答案为：.【点评】本题考查了直棱柱的结构特征，考查了直线与平面垂直的判定，考查了立体几何中的轨迹问题，考查了扇形中的弧长公式，属于中档题.30.【2019年高考全国卷理数】学生到工厂劳动实践，利用3D打印技术制作模型.如图，该模型为长方体挖去四棱锥OEFGH后所得的几何体，其中O为长方体的中心，E，F，G，H分别为所在棱的中点，3D打印所用原料密度为0.9 g/cm3，不考虑打印损耗，制作该模型所需原料的质量为_g.【答案】118.8【解析】由题意得，四棱锥OEFGH的高为3cm， .又长方体的体积为，所以该模型体积为，其质量为.【

27、名师点睛】本题考查几何体的体积问题，理解题中信息联系几何体的体积和质量关系，从而利用公式求解.根据题意可知模型的体积为长方体体积与四棱锥体积之差进而求得模型的体积，再求出模型的质量即可.31.【2019年高考北京卷理数】某几何体是由一个正方体去掉一个四棱柱所得，其三视图如图所示.如果网格纸上小正方形的边长为1，那么该几何体的体积为_.【答案】40【解析】如图所示，在棱长为4的正方体中，三视图对应的几何体为正方体去掉棱柱之后余下的几何体，则几何体的体积.【名师点睛】本题首先根据三视图，还原得到几何体，再根据题目给定的数据，计算几何体的体积.属于中等题.(1)求解以三视图为载体的空间几何体的体积的

28、关键是由三视图确定直观图的形状以及直观图中线面的位置关系和数量关系，利用相应体积公式求解；(2)若所给几何体的体积不能直接利用公式得出，则常用等积法、分割法、补形法等方法进行求解.32.【2019年高考北京卷理数】已知l，m是平面外的两条不同直线.给出下列三个论断：lm；m；l.以其中的两个论断作为条件，余下的一个论断作为结论，写出一个正确的命题：_.【答案】如果l，m，则lm.【解析】将所给论断，分别作为条件、结论，得到如下三个命题：(1)如果l，m，则lm，正确；(2)如果l，lm，则m，不正确，有可能m在平面内；(3)如果lm，m，则l，不正确，有可能l与斜交、l.故答案为：如果l，m，则lm.【名师点睛】本题主要考查空间线面的位置关系、命题、逻辑推理能力及空间想象能力.将所给论断，分别作为条件、结论加以分析即