空间几何体的截面与交线问题
在立体几何中,把空间问题转化为平面问题,历来是立体几何的一个基本问题.过已知不共线三点,作几何体的截面,既是转化为平面问题一个方法,也是深化理解空间点、线、面关系的一个很好的途径.
一、截面问题
角度1直接法作截面
在正方体ABCD-A1B1C1D1中,P为BB1的中点,画出过A1,C1,P三点的截面.
规律方法
若截面上的点都在几何体的棱上,且两两在同一个平面内,可借助基本事实“如果一条直线上的两个点在一个平面内,那么这条直线在这个平面内”,直接连线作截面.
角度2平行线法作截面
在正方体ABCD-A1B1C1D1中,P为BB1的中点,画出过A1,D1,P三点的截面,若AB=2,试求所画截面的面积.
变式(2025·兰州模拟)如图,正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为1,点M在棱A1D1上,A1M=2MD1,过M的平面α与平面A1BC1平行,且与正方体各面相交得到截面多边形,则该截面多边形的周长为.
规律方法
若截面与几何体的两个平行平面相交,或者截面上有一条直线与几何体的某一个面平行,可以借助于两个性质:
(1)如果一条直线平行于一个平面,经过这条直线的平面与这个平面相交,那么这条直线就和交线平行;
(2)如果两个平面平行,第三个平面和它们相交,那么两条交线平行.利用平行线法作截面.
角度3延长线法作截面
在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E,F,Q分别为AB,BC,AA1的中点,若AB=2,画出过E,F,Q的截面,并求所得截面图形的周长.
规律方法
若截面上的点中至少有两个点在几何体的一个表面上,可以借助于基本事实“如果一条直线上的两个点在一个平面内,那么这条直线在这个平面内”,利用延长线法作截面.
二、交线问题
(1)(2025·枣庄一调)在侧棱长为2的正三棱锥A-BCD中,点E为线段BC上一点,且AD⊥AE,则以A为球心,2为半径的球面与该三棱锥三个侧面交线长的和为()
A.32π4 B
C.32π2 D.
(2)(2025·南京六校联考)已知正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为32,E,F分别为BC,CD的中点,P是线段A1B上的动点,则C1P与平面D1EF的交点Q的轨迹长为()
A.2 B.6
C.10 D.13
听课记录
规律方法
处理两面交线问题的方法
一要明确两面的类型,是平面还是曲面;二要判断哪些面之间相交,交线是直线还是曲线.若截面与多面体相交,可用线面交点法找棱线与截面的交点,再作连接两交点的线段;若截面与旋转体相交,则可用面面交线法找相交的曲线段.其中曲线段的端点一定是某一母线与截面的交点,曲线段为圆锥曲线的一部分.
1.一个三棱锥的各棱长均相等,其内部有一个内切球,过一条侧棱和对边的中点作三棱锥的截面,所得截面是下列图形中的()
2.(2025·新乡第一次模拟)已知球O的半径为5,点A到球心O的距离为3,则过点A的平面α被球O所截的截面面积的最小值是()
A.9π B.12π
C.16π D.20π
3.在正方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=2,E为棱BB1的中点,则平面AED1截正方体ABCD-A1B1C1D1的截面面积为()
A.52 B.
C.4 D.9
4.已知过BD1的平面与正方体ABCD-A1B1C1D1的棱AA1,CC1分别交于点M,N,则下列关于截面BMD1N的说法中,不正确的是()
A.截面BMD1N可能是矩形
B.截面BMD1N可能是菱形
C.截面BMD1N可能是梯形
D.截面BMD1N不可能是正方形
5.一正方体的棱长为a,作一平面α与正方体一条体对角线垂直,且α与正方体每个面都有公共点,记这样得到的截面多边形的周长为l,则()
A.l∈[4a,32a] B.l=4a
C.l=32a D.以上都不正确
6.已知直四棱柱ABCD-A1B1C1D1的棱长均为2,∠BAD=60°.以D1为球心,5为半径的球面与侧面BCC1B1的交线长为()
A.π2 B.
C.2π3 D