题目内容

【题目】已知正方体棱长为,如图,为上的动点,平面.下面说法正确的是( )

A.直线与平面所成角的正弦值范围为

B.点与点重合时,平面截正方体所得的截面,其面积越大,周长就越大

C.点为的中点时,若平面经过点,则平面截正方体所得截面图形是等腰梯形

D.己知为中点,当的和最小时,为的中点

【答案】AC

【解析】

以点为坐标原点,、、所在直线分别为、、轴建立空间直角坐标系,利用空间向量法可判断A选项的正误;证明出平面,分别取棱、、、、、的中点、、、、、,比较和六边形的周长和面积的大小,可判断B选项的正误;利用空间向量法找出平面与棱、的交点、,判断四边形的形状可判断C选项的正误;将矩形与矩形延展为一个平面,利用、、三点共线得知最短,利用平行线分线段成比例定理求得,可判断D选项的正误.

对于A选项,以点为坐标原点,、、所在直线分别为、、轴建立空间直角坐标系,则点、、设点,

平面,则为平面的一个法向量,且,,

,

所以,直线与平面所成角的正弦值范围为,A选项正确;

对于B选项,当与重合时,连接、、、,

在正方体中,平面,平面,,

四边形是正方形,则,,平面,

平面,,同理可证,

,平面,

易知是边长为的等边三角形,其面积为,周长为.

设、、、、、分别为棱、、、、、的中点,

易知六边形是边长为的正六边形,且平面平面,

正六边形的周长为,面积为,

则的面积小于正六边形的面积,它们的周长相等,B选项错误;

对于C选项,设平面交棱于点,点,,

平面,平面,,即,得,,

所以,点为棱的中点,同理可知,点为棱的中点,则,,

而,,且,

由空间中两点间的距离公式可得,,,

所以,四边形为等腰梯形,C选项正确;

对于D选项,将矩形与矩形延展为一个平面,如下图所示:

若最短,则、、三点共线,

,,

,所以,点不是棱的中点,D选项错误.

故选:AC.

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