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      新高考数学二轮复习题型突破小题提升练易混易错6翻折问题中混淆变量与不变量(2份,原卷版+解析版)

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      • 2026-07-03 03:32:42
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      新高考数学二轮复习题型突破小题提升练易混易错6翻折问题中混淆变量与不变量(2份,原卷版+解析版)

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      这是一份新高考数学二轮复习题型突破小题提升练易混易错6翻折问题中混淆变量与不变量(2份,原卷版+解析版),共9页。
      【2024连云港模拟】
      1.在矩形ABCD中,,,点E在CD上,现将沿AE折起,使面面ABC,当E从D运动到C,求点D在面ABC上的射影K的轨迹长度为( )
      A.B.C.D.
      【答案】D
      【分析】在原平面矩形中,连接,由面面ABC知,故点的轨迹是以为直径的圆上一段弧,根据的位置求出此弧的长度.
      【详解】
      由题意,将沿折起,使平面平面,在平面内过点作垂足为在平面上的射影,连接,由翻折的特征知,
      则,故点的轨迹是以为直径的圆上一段弧,根据长方形知圆半径是,
      如图当与重合时,,所以,
      取为的中点,得到是正三角形.
      故,
      其所对的弧长为;
      故选:D.
      【2025上湖北武汉阶段练习】
      2.已知矩形的长为4,宽为3,将沿对角线翻折,得到三棱锥,则三棱锥的外接球的体积为( )
      A.B.C.D.
      【答案】A
      【分析】连接相交于点,根据为矩形得点为三棱锥的外接球的球心,求出半径可得答案.
      【详解】连接相交于点,则点为的中点,
      因为为矩形,所以,
      所以点为三棱锥的外接球的球心,
      则则三棱锥的外接球的体积为.
      故选:A.
      【2025上四川成都开学考试】
      3.如图,在矩形纸片中,,将矩形纸片翻折,使点恰好落在对角线交点处,折痕为,点在边上,则的长为( )
      A.B.C.D.
      【答案】C
      【分析】根据折叠的性质得到,,根据等腰三角形的性质得到,再利用勾股定理得到结论.
      【详解】由折叠可得,,,又为中点,
      所以为等腰三角形,
      所以,
      因为,
      所以,
      在矩形纸片中,,
      由勾股定理求得:,
      设,则,
      在直角中,,
      解得: ,
      即的长为.
      故选:C.
      【2024安徽安庆模拟】
      4.如图,已知正方形ABCD的边长为2,N点在边AD上且,将沿BD翻折到的位置,使得. 空间四点,B,C,D的外接球为球O,过N点作球O的截面,则截球O所得截面面积的最小值为( )
      A.B.C.D.
      【答案】A
      【分析】先找出BD的中点O为四面体的外接球球心,再分析当截面时截面面积最小,求出截面面积即可.
      【详解】如图,取BD的中点为O,
      由正方形ABCD的边长为2,则,
      因此O为四面体的外接球球心,外接球半径,
      设球心到平面的距离为d,截面圆的半径为r,
      则有,即,
      当截面时,d最大,此时截面面积最小,且,
      在中,,,,
      由余弦定理可得,,
      此时,
      所以截面面积最小值为.
      故选:A
      【2024安徽合肥模拟】
      5.在中,,过点作,垂足为点,将沿直线翻折,使点与点间的距离为3,此时四面体的四个顶点都在球的球面上,则球的表面积为( )
      A.B.C.D.
      【答案】D
      【分析】如图,根据余弦定理求出BC,根据正弦定理求出的外接圆半径,结合球的性质和勾股定理求出球的半径,利用球的表面积公式计算即可.
      【详解】如图,
      将沿直线翻折,得到满足题意的几何体为三棱锥,
      因为,过点作,则
      在中,,,
      由余弦定理,得,所以,
      设的外接圆圆心为D,半径为r,则,
      由正弦定理,得,解得,即,
      易知平面,又AM是球O的弦,,,
      所以,
      得球的半径为,
      所以球的表面积为.
      故选:D.
      【2024陕西西安模拟预测】
      6.如图,在矩形中,为边上的点,且,将沿所在直线翻折到的位置,使,则四棱锥的体积为( )
      A.B.
      C.D.
      【答案】A
      【分析】根据翻折不变性,勾股定理及线面垂直的判定定理推出平面,由棱锥的体积公式即可得解.
      【详解】如图,过作,垂足为,连接,由翻折不变性可知:,,
      在中,,且,
      所以,
      所以在中,,所以.
      又因为,平面,平面,所以平面,
      则四棱锥的体积.
      故选:A.
      【易错指导】在翻折过程中,注意和中各线段长度及相应的垂直关系没有变,如不变.由这些不变的关系确定为二面角的平面角是解题的突破口
      【2024上浙江台州阶段练习】
      7.如图,将正方形纸片沿对角线翻折,若E,F分别为的中点,O为原正方形的中心,使得折纸后的二面角的大小为,则此时的值为( )

      A.B.C.D.
      【答案】A
      【分析】利用空间向量数量积与夹角关系计算即可.
      【详解】

      如图所示,易知,
      所以结合已知有,
      易知,
      设正方形边长为2,所以,
      .
      故选:A
      【2025】河南省部分学校质量检测】
      8.设A,B是曲线上关于坐标原点对称的两点,将平面直角坐标系沿x轴折叠,使得上,下两半部分所成二面角为,则的最小值为( )
      A.2B.C.D.4
      【答案】C
      【分析】先设,,再根据二面角得出,最后应用,应用数量积化简结合基本不等式计算求最小值.
      【详解】
      设,,
      在平面直角坐标系中,过作轴于点,过作轴于点,
      则,,,,
      折叠后即有,
      因为,
      所以,
      当且仅当时,等号成立,
      所以的最小值为.
      故选:C.
      【原创】
      9.直线与椭圆相交于A,B两点,若将x轴下方半平面沿着x轴翻折,使之与上半平面成直二面角,则的取值范围是( )
      A.B.C.D.
      【答案】C
      【分析】判断直线与椭圆的交点的位置,然后求解|AB|的取值范围即可.
      【详解】由可知,椭圆的短轴长,长轴长,
      又直线与椭圆相交于A,B两点,
      所以的最大值为,
      将x轴下方半平面沿着x轴翻折,使之与上半平面成直二面角,此时的最大值仍然是长轴长,而短轴两个端点间的距离为,由于A,B不能在短轴端点处,
      所以,
      故选:C
      【易错指导】能翻折成符合题意的直二面角,需要注意隐蔽条件,过原点的直线不能经过椭圆的短轴的端点,注意不变的极端最值
      【原创】
      10.如图,在直角梯形中,,,将沿翻折成,使二面角为,则三棱锥外接球的表面积为( )
      A.B.C.D.
      【答案】A
      【分析】外接球的球心为,半径为为中点,为中点,由二面角的定义可得为二面角的平面角,所以有,作于,由题意可求得,进而可得,即可得答案.
      【详解】如图,设外接球的球心为,半径为为的中点,为的中点,
      连接,因为,所以,
      又,所以,
      由,得,
      所以,所以,则,
      所以为二面角的平面角,则.
      作于,因为,都在平面内,
      所以平面,又平面,所以,
      又,都在平面内,则平面,
      易知平面,所以,则有,
      即,
      由题意可得,

      设,则,得,从而得,
      故三棱锥外接球的表面积为.
      故选:A
      【2024安徽合肥模拟】
      11.如图,在矩形中,为的中点,将沿翻折.在翻折过程中,当二面角的平面角最大时,其正弦值为( )
      A.B.C.D.
      【答案】B
      【分析】过作的垂线,垂足为,交于,交于,设在平面内的时影为,则在直线上,过作的垂线,垂足为,则为二面角的平面角,通过辅助角公式和正弦函数的值域,解不等式可得所求正切值的最大值,进一步即可求解.
      【详解】
      在图1中,过作的垂线,垂足为,交于,交于.
      在图2中,设在平面内的射影为,则在直线上,过作的垂线,垂足为,连接,
      因为平面,平面,
      所以,
      又因为,,平面,平面,
      所以平面,
      因为平面,
      所以,
      因为,平面,平面,平面平面,
      所以为二面角的平面角.
      设.,
      由,可得.
      即有,
      令,可得,
      其中,
      解得,则,等号成立当且仅当.
      当二面角的平面角最大时,其正切值为,此时它的正弦值为.
      故选:B.
      【2024浙江绍兴二模】
      12.在边长为4的正三角形中,E,F分别是,的中点,将沿着翻折至,使得,则四棱锥的外接球的表面积是( )
      A.B.C.D.
      【答案】C
      【分析】画出图形,通过分析得出,外接球球心在过底面外接圆圆心且垂直于底面(即平行于)的直线上面,且底面外接圆半径为,设到平面的距离为,过作于点,从而,由此列出方程组求出结合球的表面积公式即可得解.
      【详解】
      依题意取的中点为,且交于点,
      注意到是的中点,三角形是等边三角形,从而是三角形的中心,
      同时有,,,面,面,
      所以面,而面,所以平面面,
      故而点在平面的投影在上面,
      注意到三角形与三角形都是边长为2的等边三角形,即三角形与三角形全等,
      从而,,面,面,
      所以面,因为面,所以,
      因为面,面,所以,
      又因为,面,面,故有面,
      所以,
      注意到点是直角三角形斜边上的中点,
      所以是四边形(或三角形)外接圆的圆心(这是因为,从而四点共圆),
      所以四棱锥的外接球的球心在与平面垂直的上,
      且底面四边形外接圆的半径为,
      设到平面的距离为,过作于点,
      所以,即,
      解得,这意味着此时点与点重合,
      四棱锥的外接球的表面积是.
      故选:C.
      【2024山东潍坊阶段练习】
      13.如图,在矩形中,,,分别为的中点,将沿直线翻折成,与不重合,连结,则在翻折过程中,与平面所成角的正切值的取值范围为( )
      A.B.C.D.
      【答案】D
      【分析】由题意可发现始终垂直平面,则只需过点作出平行的直线,找到该线与平面的交点,连接该点与即可得到与平面所成角,而后通过计算研究该角的正切值即可得.
      【详解】连接、,设其交点为,连接,由矩形中,,,
      故四边形为正方形,且,,
      又由点关于折叠而来,故,且,
      又、平面,且,
      故平面,过点作于点,
      由、,故,又平面,
      故平面,连接,则为与平面所成角,
      由平面,故,
      故与平面所成角的正切值即为,
      由,,,
      故与全等,故,

      过点作于点,则有,
      设,则,
      当点在线段上(可在点,不可在点)时,则,
      有,
      则,
      则,
      易得在上时随的增大而增大,
      故,
      当点在线段上(不在两端)时,,
      则,
      则,
      则,
      易得在上时随的增大而增大,
      此时,
      综上所述,,
      即在翻折过程中,与平面所成角的正切值的取值范围为.
      故选:D.
      【点睛】本题难点在于在翻折过程中如何找到与平面所成角,可以发现翻折过程中平面始终是固定的平面,即虽然在动,但实际上平面并不会动,只需找到点在平面上投影即可得到该角.
      【易错指导】本题难点在于在翻折过程中如何找到与平面所成角,可以发现翻折过程中平面始终是固定的平面,即虽然在动,但实际上平面并不会动,只需找到点在平面上投影即可得到该角.
      二.多选题.
      【2024湖南长沙阶段练习】
      14.如图,等边三角形的边长为4,E为边的中点,于D.将沿翻折至的位置,连接.那么在翻折过程中,下列说法当中正确的是( )
      A.
      B.四棱锥的体积的最大值是
      C.存在某个位置,使
      D.在线段上,存在点M满足,使为定值
      【答案】ABD
      【分析】对于A,由,得,,从而平面,进而;对于B,当平面平面时,四棱锥的体积最大,由此能求出四棱锥的体积的最大值;对于C,假设存在某个位置,使得,连接,,由得,从而平面,推导出,假设错误;对于D,取的中点,连接,可得,,推导出为直角三角形,由此能判断D.
      【详解】对于A:因为,即,,
      因为,,面,则平面,
      因为平面,所以,故A正确;
      对于B:当平面平面时,四棱锥的体积最大.
      由A易知为二面角的平面角,此时.
      即,,,,面,
      此时平面,即为四棱锥底面上的高,
      由题意可得,
      四棱锥的体积的最大值为:,故B正确;
      对于C:假设存在某个位置,使得,连接,由正三角形性质得,
      因为,,面,所以平面,
      由平面,所以,由A知,
      因为,,面,所以平面,
      由平面,所以,则,与题设矛盾,假设不成立,故C错误;
      对于D:由题设,点M在线段上,且,
      取的中点N,连接NB,则,,
      由底面三角形的边长为4,则,,,
      因为平面,所以面,面,所以,
      所以为直角三角形,且,,故为定值,故D正确.
      故选:ABD.
      【2024湖南师大附中模拟】
      15.在菱形中,.将菱形沿对角线折成大小为()的二面角,若折成的四面体内接于球,则下列说法正确的是( )
      A.四面体的体积的最大值是
      B.的取值范围是
      C.四面体的表面积的最大值是
      D.当时,球的体积为
      【答案】AD
      【分析】求出当时,四面体的体积最大,利用锥体的体积公式可判断A选项的正误;利用余弦定理可判断B选项的正误;利用时,四面体的表面积的最大,可判断C选项的正误;求出球的半径,利用球体的体积公式可判断D选项的正误.
      【详解】对于A,,,则为等边三角形,
      取的中点,则,同理得,为等边三角形,则,
      且,,
      于是二面角的平面角为,
      设点到平面的距离为,则,
      ,当且仅当时取等号,
      即四面体的体积的最大值是,A正确;
      对于B,由余弦定理得,
      因此,B错误;
      对于C,,由,,得≌,
      则,
      因此四面体的表面积的最大值是,C错误;
      对于D,设、分别为、的外心,则,
      在平面内过点作的垂线与过点作的垂线交于点,
      由,,平面,得平面,
      而平面,则,又,平面,
      于是平面,同理得平面,则为四面体的外接球球心,
      连接,由,,,得≌,
      因此,,而平面,平面,,
      则,即球的半径为,球的体积为,D正确.
      故选:AD.
      【易错指导】因为这里是沿菱形对角线翻折的,所以菱形对角线相互垂直在翻折过程中不变,这一点必须明确,否则就易出错
      【原创】
      16.如图,在矩形中,为的中点,将沿翻折成,若为线段的中点,则在翻折过程中,下列说法正确的是( )
      A.存在某个位置,使得B.存在某个位置,使得平面
      C.四棱锥体积的最大值为D.点在某个球面上运动
      【答案】ACD
      【分析】假设,可证平面,从而求出,即可判断A,假设平面,推出矛盾,即可判断B,当平面平面时四棱锥体积最大,求出锥体体积,即可判断C,取的中点,连接,即可得到,即可判断D.
      【详解】对于A,由题意知,若存在某个位置使得,
      则由于平面,因此平面,
      又平面,因此,由题意知,故此时,
      易知在折叠过程中,,所以存在某个位置,使得,故存在某个位置,使得,故A正确.
      对于B,若存在某个位置,使得平面,因为平面,
      所以,但在矩形中,,则、为等腰直角三角形,
      所以,显然,故不成立,
      所以不存在某个位置,使得平面,故B错误.
      对于C,当平面平面时四棱锥的体积最大,
      又为等腰直角三角形,所以此时点到平面的距离为,
      所以四棱锥体积的最大值为,故C正确.
      对于D,如图,取的中点,连接,由于为线段的中点,
      所以且,
      所以点在以点为球心,为半径的球面上,故D正确.
      故选:ACD.
      【易错指导】翻折位置的变化引起的变化,从而有范围限制;且四棱锥的底面的面积为定值,因此要使其体积最大,只需点到底面的距离最大
      【2025上重庆期中】
      17.在矩形中,,点是边的中点,将沿翻折,直至点落在边上.当翻折到的位置时,连结,,则( )

      A.四棱锥体积的最大值为
      B.存在某一翻折位置,使得
      C.为的中点,当时,二面角的余弦值为
      D.为的中点,则的长为定值
      【答案】ACD
      【分析】因为梯形面积为定值,只需分析何时高最大,就可求出四棱锥体积的最大值,判断A的真假;反证法可知B不成立;确定二面角的平面角,解三角形确定二面角的三角函数值,判断C的真假;分析折叠过程中的不变量,判断D的真假.
      【详解】对于A,当平面平面时,四棱锥的体积最大,此时四棱锥的高为点到的距离,直角梯形的面积为,四棱锥体积的最大值为,所以A正确;
      对于B,若,又,则平面,即,矛盾,所以B错误;
      对于C,取中点,连接,,如图:

      由题意,,,所以为二面角的平面角,在中,,,,所以C正确;
      对于D,取中点,连接,,,则,,
      且四边形为平行四边形,,,所以,即,,不变,由余弦定理知定值,所以D正确.
      故选:ACD
      【2025上浙江阶段练习】
      18.如图,把正方形纸片沿着(是线段的中点)翻折成平面,是原正方形的中心,则在翻折过程中,以下说法正确的是( )
      A.
      B.与所成角的最大值是
      C.若是的中点,则与平面所成角的正弦值的最大值是
      D.过做的垂线与交于点,
      【答案】ABD
      【分析】过点作的垂线,交于点,连接,利用线面垂直的判定定理及性质定理可判断;连接,过点作的平行线交于点,直线与的夹角就是直线BD与直线的夹角,设,当在平面ABCD时,,即可判断;的轨迹是圆G,当与圆G相切时,
      则与平面ABCD所成角的正弦值的最大,设正方形的边长是2,求出正弦值即可判断;与都是等腰三角形,,继而可判断.
      【详解】对于A:过点作的垂线,交于点,连接,
      则,又,平面,
      则平面,又平面,所以.故正确;
      对于B:连接,过点作的平行线交于点,则,
      直线BD与直线的夹角,就是直线与的夹角,
      设,
      当在平面ABCD时,,
      因此直线BD与直线的夹角最大值是.故正确;
      对于C选项,如图所示,的轨迹是圆G,当与圆G相切时,
      则与平面ABCD所成角的正弦值的最大,
      设正方形的边长是2,,故C错误.
      对于D:与都是等腰三角形,,
      因此.故正确.
      故选:.
      【2025上浙江期中】
      19.已知曲线C的方程为:,,,过M的直线交曲线C于A、B两点(A在B的上方),已知,,下列命题正确的是( )
      A.
      B.的最小值是2
      C.周长的最大值是
      D.若,将沿翻折,使面面,则折后
      【答案】ABC
      【分析】对于A,利用正弦定理,结合椭圆概念,即可判断;对于B,由,利用三角恒等变换可得,再由基本不等式可得的最小值;对于C,由周长,对于,利用基本不等式即可得到周长的最大值;对于D,由直曲联立可得,又,则折后,即可判断D.
      【详解】
      由已知,在中,已知,,
      由正弦定理得,
      又,即,
      所以,故A正确;


      得:,
      在中,,则,
      所以,
      故,
      当且仅当,时取到最小值是2,故B正确;
      周长,
      设,,
      又,,则

      当且仅当,即时,等号成立,
      故周长的最大值是,故C正确;
      设AB的方程是:与联立得:,
      解得:(舍去)或,则点为椭圆上顶点,,
      又在圆上,所以 ,
      又沿翻折后,平面平面, 平面平面 ,,
      则平面,又平面,则,
      所以,故D错误.
      故选:ABC.
      【点睛】关键点点睛:B选项中利用三角恒等变换弦化切,再利用基本不等式求最值;C选项先利用椭圆定义和两点间距离公式,再利用基本不等式求最值.
      三.填空题.
      20.在矩形中,是的中点,,将沿折起得到,设的中点为,若将绕旋转,则在此过程中动点形成的轨迹长度为 .
      【答案】##
      【分析】先通过始终是等腰直角三角形确定动点的轨迹是一段圆弧,再结合垂直关系证明圆弧对应的圆心角为,即可求出动点的轨迹长度.
      【详解】
      如图,设的中点为,绕旋转,此时平面平面,取中点,中点,中点,
      连接.
      ,,和是等腰直角三角形,
      且在旋转过程中保持形状大小不变,故动点的轨迹是以为圆心,为半径的一段圆弧,又面,
      面,面,同理面,又,面面,又平面平面,
      故面面,又面面,,故面,又面,,
      故动点形成的轨迹长度为.
      故答案为:.
      【点睛】本题关键点在于发现在旋转过程中始终是等腰直角三角形,进而确定动点的轨迹是一段圆弧,再结合题目中的线面关系证明
      圆弧对应的圆心角为,即可求出动点的轨迹长度.
      【2024浙江温州二模】
      21.如图,在等腰梯形中,,点是的中点.现将沿翻折到,将沿翻折到,使得二面角等于,等于,则直线与平面所成角的余弦值等于 .

      【答案】##
      【分析】根据图象可得直线与平面所成角的余弦值等于的正弦值,设,利用余弦定理求得相关线段的长度再进行计算即可.
      【详解】设,取的中点,连接,
      由题知平面平面,
      平面平面,
      又平面,
      所以平面,

      则直线与平面所成角的余弦值等于的正弦值,
      易求得,
      ,
      又,
      解得,
      ,
      则,
      所以直线与平面所成角的余弦值等于,
      故答案为:.
      【2024四川一模】
      22.如图,在矩形中,,,点为线段的中点,沿直线将翻折,点运动到点的位置.当平面平面时,三棱锥的体积为 .
      【答案】##
      【分析】取的中点,连接交于点,连接,由面面垂直的性质得到平面,再根据锥体的体积公式计算可得.
      【详解】如图,取的中点,连接交于点,连接.易知四边形为正方形,则,
      由翻折前后的不变性可知,,
      当平面平面时,又平面平面,平面,
      所以平面.
      由题意可知,,,
      所以.
      故答案为:
      【原创】
      23.已知如图1所示的矩形ABCD中,,现将△ACD沿AC向上翻折(如图2所示),在翻折过程中,当点D到点B的距离在内变化时,点D的运动轨迹形状为 ,长度等于 .
      【答案】 是以F为圆心,DF为半径的一段圆弧
      【分析】一般地,翻折前后位于折痕同侧的点、线、面之间的位置关系和数量关系不变,而位于折痕两侧的点、线、面之间的位置关系会发生变化.因此在点F固定、线段DF的长度固定的情况下,点D的轨迹是一段圆弧,其圆心为点F,半径为DF;
      将BD长度的变化范围,转化为DE长度的变化范围,这样我们就可以在△DFE中研究∠DFE的变化了,从而得到点D的运动轨迹圆弧所对应的圆心角.
      【详解】如图3所示,在矩形ABCD中,过点D作交AC于点F,交AB于点G,
      过点B作交DG的延长线于点E,则在翻折过程中,点D的运动轨迹是以F为圆心,DF为半径的一段圆弧.
      ∵,,则,∴,
      ,,则,,
      ,,,,
      则,.
      翻折后的图4中,,∠DFE为二面角的平面角.
      连接DE,∵,,,DF,平面DFE,∴AC⊥平面DFE.
      又,∴,BE⊥平面DFE.∵平面DFE,∴.
      当时,,∴此时,
      ∴三角形DEF是等边三角形,.
      当时,,
      ∵,∴,∴.
      ∴点D的运动轨迹圆弧所对应的圆心角为,长度是.
      故答案为:是以F为圆心,DF为半径的一段圆弧;
      【易错指导】一般地,翻折前后位于折痕同侧的点、线、面之间的位置关系和数量关系不变,而位于折痕两侧的点、线、面之间的位置关系会发坐变化.因此在点固定、线段的长度固定的情况下,点的轨迹是一段圆弧,其圆心为点,半径为
      24.如图所示,在平行四边形中,E为中点,,,.沿着将折起,使A到达点的位置,且平面平面.设P为内的动点,若,则P的轨迹的长度为 .
      【答案】
      【分析】先建系,分析出P的轨迹为圆,然后判断出P的轨迹的长度为弧长,找出圆心角为,利用弧长公式求出轨迹长度.
      【详解】
      建立如图示空间直角坐标系,
      则,


      ∴\
      ,
      ∵∴,

      整理化简得:
      ∴P的轨迹为圆,交于,于,

      ∴所对应的圆心角,∴弧长为.
      故答案为:.
      【点睛】立体几何中的动点轨迹问题一般有四种,即线段型,平面型,二次曲线型,球型,有两种处理方法:
      (1)很容易的看出动点符合什么样的轨迹(定义法);
      (2)要么通过计算(建系)求出具体的轨迹表达式.
      【2025上北京期中】
      25.如图,长方形中,,,为的中点,现将沿向上翻折到的位置,连接,,在翻折的过程中(从初始位置开始,直到点再次落到平面内),点到平面距离的最大值为 ,的中点的轨迹长度为 .

      【答案】
      【分析】第一空,直观想象翻折过程中点的运动轨迹,结合点面距离的定义判断得所求为,从而得解;第二空,利用平行线的传递性,将问题等价于点的轨迹长试,从而得解.
      【详解】第一空:过作交于,
      易知当平面时,点到平面距离取得最大值,

      因为在中,,,,
      所以,;
      第二空,取的中点,连接,
      则,又,
      则平行且相等,四边形是平行四边形,
      所以点F的轨迹与点的轨迹形状完全相同.
      过作的垂线,垂足为,
      则的轨迹是以为圆心,为半径的半圆弧,
      从而PD的中点F的轨迹长度为.
      故答案为:;.
      1.试题特点分析:考查立体几何的高考试题中,翻折问题是常考题型,尤其与空间距离相结合的问题问题是近几年高考的热点.翻折问题要确定翻折前后变与不变的关系以及翻折后关键点的位置.
      2.解题方法阐述:首先要确定翻折前后变与不变的关系,明确变量和不变量,对于不变的关系应在平面图形中处理,而对于变化的关系则要在立体图形中解决;其次确定翻折后关键点的位置只有分析清楚关键点的准确位置,才能以此为参照点,确定其他点、线、面的位置,进而进行有关的证明与计算.
      3.解题经验分享:第一、画好翻折前后的平面图形与立体图形,分清翻折前后图形的位置和数量关系的变与不变. 第二、正确分析翻折过程中运动变化的点.以及与其相关的其他的点、线、面的关系变化.第三、正确利用有关判定或性质定理进行推理.

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