Giáo án lớp 12 môn Hình học - Bài tập hình học không gian (tiết 1)

SỞ GD-ĐT HẢI PHÒNG TRƯỜNG THPT PHẠM NGŨ LÃO BÀI TẬP HÌNH HỌC KHÔNG GIAN Bài 1: Cho hình nón có đường cao h. Một mặt phẳng ( α) đi qua đỉnh S của hình nón tạo với mặt đáy hình nón một góc 600, đi qua hai đường sinh SA, SB của hình nón và cắt mặt đáy của hình nón theo dây cung AB, cung AB có số đo bằng 600. Tính diện tích thiết diện SAB. Bài 2: Cho hình chóp tam giác S.ABC có đáy ABC là tam giác đều cạnh a. SA = 2a và SA vuông góc với mặt phẳng (ABC). Gọi M và N lần lượt là hình chiếu vuông góc của A trên các đường thẳng SB và SC. Tính thể tích của khối chóp A.BCNM. Bài 3: Cho hình chóp SABCD có đáy là hình chữ nhật với, ,AB = a, AD = , SA = a  và SA vuông góc với mặt đáy (ABCD). Gọi M và N lần lượt là trung điểm của AD và SC; I là giao điểm của BM và AC. Chứng minh rằng mặt phẳng (SAC) vuông góc với mặt phẳng (SMB). Tính thể tích của khối tứ diện ANIB.                                                                                      Bài 4: Cho hình trụ có các đáy là hai hình tròn tâm O và O', bán kính đáy bằng chiều cao và bằng a. Trên đường tròn đáy tâm O lấy điểm A. trên đường tròn đáy tâm O' lấy điểm B sao cho AB = 2a. Tính thể tích của khối tứ diện OO'AB. Bài5: Cho hình chóp S.ABCD đáy hình thang, Góc ABC = góc BAD, BA = BC = a, AD = 2a, SA = a, SA (ABCD).H là hình chiếu của A lên SB. Chứng minh tam giác SCD vuông và tính khoảng cách từ H đến mặt phẳng (SCD) Bài 6: Cho hình cóp tam giác đều S.ABC đỉnh S,có độ dài cạnh đáy bằng a.Gọi M và N lần lượt là các trung điểm của các cạnh SB và SC.Tính theo a diện tích tam giác AMN ,biết rằng mặt phẳng (AMN) vuông góc với mặt phẳng (SBC). Bài 7: Cho hình tứ diện ABCD có cạnh AD vuông góc với mặt phẳng (ABD); AC = AD = 4cm; AB = 3cm; BC = 5cm. Tính khoảng cách từ điểm A tới mặt phẳng (ACD). Bài 8: Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có độ dài cạnh đáy AB = a, góc SAB = α. Tính thể tích hình chóp S.ABCD theo a và α. Bài 9: Hình chóp S.ABCcó SA là đường cao và đáy là tam giác ABC vuông tạiB. Cho góc BSC = 450, Gọi góc ASB = α; tìm α để góc nhị diện ( SC ) bằng 600. Bài 10: Cho hình lập phương ABCD.A1B1C1D1 cạnh a. Gọi O1 là tâm của hình vuông A1B1C1D1. Tính thể tích khối tứ diện A1B1OD. Bài 11: Cho khối lăng trụ tam giác đều ABC.A'B'C' có cạnh đáy bằng 2a, cạnh bên , Gọi D, E lần lượt là trung điểm của AB và A'B'. 1. Tính thể tích khối đa diện ABA'B'C' 2. Tính khoảng cách giữa đường thẳng AB và mặt phẳng (CEB') Bài 12: Cho khối lăng trụ đứng ABC.A’B’C’ có đáy ABC là một tam giác vuông tại A, AC = b, góc C = 600. Đường chéo BC’của mặt bên BB’C’ tạo với mặt phẳng (AA’C’C) một góc300. a. Tính độ dài đoạn AC’. b. Tính thể tích của khối lăng trụ . Bài 13: Cho hình chóp S.ABC. Đáy ABC là tam giác vuông tại B, cạnh SA vuông góc với đáy, góc ACB = 600, BC = a , SA = . Gọi M là trung điểm cạnh SB. Chứng minh mặt phẳng (SAB) vuông góc với mặt phẳng (SBC). Tính thể tích khối tứ diện MABC.   Bài 14: Cho hình chóp S.ABC đáy là tam giác ABC vuông tại A , góc ABC = 600, BC = a, SB vuông góc với mặt phẳng (ABC), SA tạo với đáy (ABC) một góc 450. Gọi E, F lần lượt là hình chiếu của B trên SA, SC. a. Tính thể tích của hình chóp S.ABC b. Chứng minh rằng A, B, C, E, F cùng thuộc một mặt cầu, xác định tâm và bán kính của mặt cầu đó.  Bài 15: Cho tứ diện ABCD. Một mặt phẳng ( α ) song song với ADvà BC cắt các cạnh AB, AC, CD, DB tương ứng tại các điểm M, N, P, Q. 1.Chứng minh rằng tứ giác MNPQ là hình bình hành. 2.Xác định vị trí của để cho diện tích của tứ giác MNPQ đạt giá trị lớn nhất. Bài 16: Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh a và SA = SB = SD = a. 1. Tính diện tích toàn phần và thể tích hình chóp S.ABCD theo a. 2. Tính cosin của góc nhị diện (SAB,SAD) Bài 17: Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình chữ nhật. Lấy M, N lần lượt trên các SB, SD sao cho:. 1. Mặt phẳng (AMN) cắt cạnh SC tại P. Tính tỷ số. 2. Tính thể tích hình chóp S.AMNP theo thể tích V của hình chóp S.ABCD. Bài 18: Cho hình chóp tam giác S.ABC, SA = x, BC = y, các cạnh còn lại đều bằng 1. 1. Tính thể tích hình chóp theo x,y. 2. Với x,y là giá trị nào thì thể tích hình chóp là lớn nhất? Bài 19: Cho 2 nửa đường thẳng Ax và By vuông góc với nhau và nhận AB = a, ( a > 0 ) là đoạn vuông góc chung. Lấy điểm M trên Ax và điểm N trên By sao cho AM = BN = 2a. Xác định tâm I và tính theo a bán kính R của mặt cầu ngoại tiếp tứ diện ABMN. Tính khoảng cách giữa 2 đường thẳng AM và BI. Bài 20: Cho hình chóp S.ABC có đáy ABC là tam giác vuông tại A, cạnh SB vuông góc với đáy (ABC). Qua B kẻ BH vuông góc với SA, BK vuông góc với SC. Chứng minh SC vuông góc với (BHK) và tính diện tích tam giác BHK biết rằng AC = a, BC = và. Bài 21: Cho tứ diện ABCD. Lấy M bất kỳ nằm trong mặt phẳng (ABD). Các mặt phẳng qua M lần lượt song song với các mặt phẳng (BCD); (CDA); (ABC) lần lượt cắt các cạnh CA, CB, CD tại A', B', C'. Xác định vị trí điểm M để biểu thức sau đạt giá trị lớn nhất: Bài 22: Cho hình chóp tam giác đều S.ABC có đường cao SO = 1 và đáy ABC có các cạnh bằng . Điểm M, N là trung điểm của cạnh AC, AB tương ứng. Tính thể tích hình chóp S.AMN và bán kính hình cầu nội tiếp hình chóp đó. Bài 23: Cho hình chóp S.ABC có đáy ABCD là hình chữ nhật với:AB = 2a, BC = a. Các cạnh bên của hình chóp bằng nhau và bằng . a) Tính thể tích của hình chóp S.ABCD. b) Gọi M, N, E, F lần lượt là trung điểm của các cạnh AB, CD, SC, SD. Chứng minh rằng SN vuông góc với mặt phẳng (MEF). c) Tính khoảng cách từ A đến mặt phẳng (SCD). Bài 24: Cho tứ diện O.ABC có cạnh OA, OB, OC đôi một vuông góc với nhau và OA = OB = OC = a. Kí hiệu K, M, N lần lượt là trung điểm của các cạnh AB, BC, CA. Gọi E là điểm đối xứng của O qua K và I là giao điểm của CE với mặt phẳng (OMN). a) Chứng minh rằng: CE vuông góc với mặt phẳng (OMN). b) Tính diện tích của tứ giác OMIN theo a. Bài 25: Cho tam giác đều ABC cạnh a. Gọi D là điểm đối xứng với A qua BC. Trên đường thẳng vuông góc với mặt phẳng (ABC) tại D lấy điểm S sao cho SD = . Chứng minh mp(SAB) vuông góc với mp(SAC). Bài 26: Cho tứ diện ABCD với tâm diện vuông đỉnh A. Xác định vị trí điểm M để : P = MA + MB + MC + MD đạt min Bài 27: Cho hình lăng trụ đứng ABC.A1B1C1có đáy ABC là tam giác đều cạnh a , AA1 = a. Tính cosin của góc giữa 2 mặt phẳng (ABC1) và (BCA1). Bài 28: Cho hình chóp SABC có đáy ABC là tam giác vuông cân với BA = BC = a , SA = a và vuông góc với đáy. Gọi M, N là trung điểm AB và AC. a) Tính cosin góc giữa 2 mặt phẳng (SAC) và (SBC) . b) Tính cosin góc giữa 2 mặt phẳng (SMN) và (SBC) . Bài 29: Cho hình thoi ABCD có tâm O , cạnh a và AC = a . Từ trung điểm H của cạnh AB dựng SH vuông góc với mặt phẳng (ABCD) với SH = a . a) Tính khoảng cách từ O đến mặt phẳng (SCD). b) Tính khoảng cách từ A đến mặt phẳng (SBC). Bài 30: Cho hình lăng trụ tứ giác đều ABCD.A'B'C'D', có chiều cao a và cạnh đấy 2a Với M là một điểm trên cạnh AB. Tìm giá trị lớn nhất của góc A'MC' Bài 31: Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình bình hành với AB = a ; AD = 2a . Tam giác SAB vuông cân tại A . M điểm trên cạnh AD ( M khác A và B ) . Mặt phẳng ( α )  qua M và song song với mặt phẳng (SAB) cắt BC ; SC ; SD lần lượt tại N; P; Q . a) Chứng minh rằng MNPQ là hình thang vuông . b) Đặt AM = x . Tính diện tích hình thang  MNPQ theo a ; x Bài 32: Cho tứ diện đều ABCD có cạnh bằng a. Gọi O là tâm đường tròn ngoại tiếp ΔBCD . a) Chứng minh rằng  AO vuông góc với CD. b) Gọi M là trung điểm CD. Tính cosin góc giữa AC và BM. Bài 33: Cho hình lăng trụ đứng ABC.A1B1C1, đáy là tam giác đều cạnh a. Cạnh AA1 = . Gọi M,N lần lượt là  trung điểm AB và A1C1. a) Xác định thiết diện của lăng trụ với  mặt phẳng P qua MN và vuông góc với MP (BCC1B1). Thiết diện là hình gì. b) Tính diện tích thiết diện. Bài 34: Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có cạnh đáy bằng a, tâm O . Gọi M; N lần lượt là trung điểm SA và BC. Biết góc giữa MN và mặt phẳng (ABCD) là 600. a) Tính độ dài đoạn MN. b) Tính cosin của góc giữa MN và mặt phẳng (SBD). Bài 35: Trong mặt phẳng (P) , cho một hình vuông ABCD có cạnh bằng a. S là một điểm bất kì nằm trên đường thẳng At vuông góc với mặt phẳng (P) tại A. Tính theo a thể tích hình cầu ngoại tiếp chóp S.ABCD khi SA = 2a. Bài 36: Cho tứ diện ABCD có . a. Chứng minh rằng các tam giác ABC và ADC là tam giác vuông . b. Tính diện tích toàn phần của tứ diện ABCD. Bài 37: Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình vuông cạnh a. SC vuông góc với mặt phẳng (ABCD) ; SC = 2a. Hai điểm M, N lần lượt thuộc SB và SD sao cho . Mặt phẳng (AMN) cắt SC tại P .Tính thể tích hình chóp S.MANP theo a Bài 38: Cho lập phương ABCD.A'B'C'D'. Tính số đo của góc phẳng nhị diện [ B, A’C, D] Bài 39: Cho hình lăng trụ đứng ABCD.A'B'C'D' có đáy ABCD là một hình thoi cạnh a, góc BAD = 600. Gọi M là trung điểm cạnh AA' và N là trung điểm cạnh CC'. Chứng minh rằng bốn điểm B', M, D, N cùng thuộc một mặt phẳng. Hãy tính độ dài cạnh AA' theo a để tứ giác B'MDN là hình vuông . Bài 40: Cho hình chóp S.ABCD có SA (ABC), tam giác ABC vuông tại B, SA = SB = a, BC = 2a. Gọi M và N lần lượt là hình chiếu vuông góc của A trên SB và SC. Tính diện tích của tam giác AMN theo a. Bài 41: Cho hình chóp S.ABC.Đáy ABC là tam giác vuông tại B, cạnh SA vuông góc với đáy, góc ACB = 600, BC = a, SA = a. Chứng minh mặt phẳng (SAB) vuông góc với mặt phẳng (SBC). Tính thể tích khối tứ diện MABC. Bài 42: Cho hình hộp chữ nhật ABCD.A'B'C'D' với AB = a, BC = b, AA' = c. 1. Tính diện tích của tam giác ACD' theo a, b, c. 2. Giả sử M và N lần lượt là trung điểm của AB và BC. Hãy tính thể tích của tứ diện D'DMN theo a, b, c. Bài 43: Cho hình lập phương ABCD.A'B'C'D' với cạnh bằng a. Giả sử M, N, P, Q lần lượt là trung điểm của các cạnh A'D', D'C', C'C, AA'. 1. Chứng minh rằng bốn điểm M, N, P, Q cùng nằm trên một mặt phẳng . Tính chu vi của tứ giác MNPQ theo a. 2. Tính diện tích của tứ giác MNPQ theo a. Bài 44: Cho hình lập phương ABCD.A'B'C'D' với cạnh bằng a. 1. Hãy tính khoảng cách giữa hai đường thẳng AA' và BD'. 2. Chứng minh rằng đường chéo BD' vuông góc với mặt phẳng (DA'C'). Bài 45: Cho hình hộp chữ nhật ABCD.A'B'C'D' ; với AA' = a, AB = b, AC = c . Tính thể tích của tứ diện ACB'D' theo a, b, c. Bài 46: Cho tam diện ba mặt vuông Oxyz. Trên Ox, Oy, Oz lần lượt lấy các điểm A, B, C. 1. Tính diện tích tam giác ABC theo OA = a, OB = b, OC = c . 2. Giả sử A, B, C thay đổi nhưng luôn có : OA + OB + OC + AB + BC + CA = k không đổi. Hãy xác định giá trị lớn nhất của thể tích tứ diện OABC. Bài 47: Bên trong hình trụ tròn xoay có một hình vuông ABCD cạnh a nội tiếp mà hai đỉnh liên tiếp A, B nằm trên đường tròn đáy thứ nhất của hình trụ, hai đỉnh còn lại nằm trên đường tròn đáy thứ hai của hình trụ. Mặt phẳng hình vuông tạo với đáy của hình trụ một góc 450. Tính diện tích xung quanh và thể tích của hình trụ đó. Bài 48: Cho hình lập phương ABCD.A'B'C'D' cạnh a và một điểm M trên cạnh AB, AM = x, 0 < x < a. Xét mặt phẳng (P) đi qua điểm M và chứa đường chéo A'C' của hình vuông A'B'C'D'. 1. Tính diện tích thiết diện của hình lập phương cắt bởi mặt phẳng (P) . 2. Mặt phẳng (P) chia hình lập phương thành hai khối đa diện hãy tìm x để thể tích của một trong hai khối đa diện đó gấp đôi diện tích của khối đa diện kia. Bài 49: Cho hình chóp S.ABCD có đáy hình chữ nhật ABCD với AB = 2a, BC = a. Các cạnh bên của hình chóp bằng nhau và bằng . 1. Tính thể tích của hình chóp S.ABCD 2. Gọi M, N, E, F lần lượt là trung điểm của các cạnh AB, CD, SC, SD. Chứng minh rằng SN vuông góc với mặt phẳng ( MEF). 3. Tính khoảng cách từ A đến mặt phẳng (SCD). Bài 50: Cho tứ diện O.ABC có cạnh OA, OB, OC đôi một vuông góc với nhau và OA = OB = OC = a. Kí hiệu K, M, N lần lượt là trung điểm của các cạnh AB, BC, CA. Gọi E là điểm đối xứng của O qua K và I là giao điểm của CE với mặt phẳng (OMN). 1. Chứng minh CE vuông góc với mặt phẳng ( OMN). 2. Tính diện tích của tứ giác O.MIN  theo a. Bài 51: Cho lăng trụ đứng ABCD.A'B'C'D' có đáy ABCD là hình thoi cạnh a, góc nhọn BAD = 600. Biết . Tính thể tích lăng trụ trên theo a. Bài 52: Trong mặt phẳng (P) , cho một hình vuông ABCD có cạnh bằng a. S là một điểm bất kì nằm trên đường thẳng At vuông góc với mặt phẳng (P) tại A. Gọi M, N lần lượt là hai điểm di động trên các cạnh CB , CD ( M € CB, N € CD ). và đặt CM = m, CN = n. Tìm một biểu thức liên hệ giữa m và n để các mặt phẳng (SMA) và (SAN) tạo với nhau một góc 4. Bài 53: Cho hình hộp chữ nhật ABCD.A'B'C'D' có AB = a, AD = 2a, AA' = a : 1. Tính khoảng cách giữa 2 đường thẳng AD' và B'C'. 2. Gọi M là điểm chia đoạn AD theo tỉ số AM / MD = 3. Hãy tính khoảng cách từ điểm M đến mặt phẳng ( AB'C). 3. Tính thể tích tứ diện A.B'D'C'. Bài 54: Cho hình nón đỉnh S, đáy là đường tròn C bán kính a, chiều cao ; và cho hình chóp đỉnh S, đáy là một đa giác lồi ngoại tiếp C. 1. Tính bán kính mặt cầu nội tiếp hình chóp ( mặt cầu ở bên trong hình chóp, tiếp xúc với đáy và với các mặt bên của hình chóp ). 2. Biết thể tích khối chóp bằng 4 lần thể tích khối nón, hãy tính diện tích toàn phần của hình chóp. Bài 55: Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình chữ nhật . Lấy M, N lần lượt trên các cạnh SB, SD sao cho . 1. Mặt phẳng (AMN) cắt cạnh SC tại P. Tính tỷ số . 2. Tính thể tích hình chóp S.AMPN theo thể tích V của hình chóp S.ABCD. Bài 56: Cho tứ diện OABC có OA = OB = OC = a và góc AOB = góc AOC = 600, góc BOC = 900. Tính độ dài các cạnh còn lại của tứ diện và chứng minh rằng tam giác ABC vuông. Bài 57: Cho hình chóp S.ABC. Đáy ABC là tam giác vuông tại B, cạnh SA vuông góc với đáy, góc ACB = 600, BC = a, SA = . Gọi M là trung điểm của SB. Chứng minh mặt phẳng (SAB) vuông góc với mặt phẳng (SBC). Tính thể tích khối tứ diện MABC. Bài 58: Cho hình chóp tam giác S.ABCD có đáy là tam giác cân với AB = AC = a, góc BAC = α và ba cạnh bên nghiêng đều trên đáy một góc nhọn β. Hãy tính thể tích hình chóp đã cho theo a , α, β. Bài 59: Cho hình hộp đứng ABCD.A'B'C'D' có đáy là hình vuông ABCD cạnh bên AA' = h. Tính thể tích tứ diện BDD'C'. Bài 60: Cho hình chóp S.ABC có , tam giác ABC vuông tại B, SA = AB = a , BC = 2a. Gọi M , N lần lượt là hình chiếu vuông góc của A trên SB và SC. Tính diện tích của tam giác AMN theo a.    Bài 61: Cho tứ diện ABCD có AB = CD = a ; AC = BD = b và AD = BC =c ( a, b , c > 0). Xác định tâm và tính bán kính mặt cầu ngoại tiếp theo a, b, c. Bài 62: Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình vuông cạnh a. SC vuông góc với mặt phẳng (ABCD) ; SC = 2a. Hai điểm M, N lần lượt thuộc SB và SD sao cho . Mặt phẳng (AMN) cắt SC tại P .Tính thể tích hình chóp S.MANP theo a Bài 63: Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình bình hành . Biết rằng góc nhọn tạo bởi hai đường chéo AC và BD là 600, các tam giác SAC và SBD đều có cạnh bằng a. Tính thể tích hình chóp theo a.                                                                                                                     Bài 64: Tính thể tích của khối nón xoay biết khoảng cách từ tâm của đáy đến đường sinh bằng và thiết diện qua trục là một tam giác đều. Bài 65: Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình bình hành . Biết rằng góc nhọn tạo bởi hai đường chéo AC và BD là 600, các tam giác SAC và SBD đều có cạnh bằng a. Tính thể tích hình chóp theo. ------------------------ HẾT---------------------