题目内容

如图,正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为1,P为BC的中点,Q为线段CC1上的动点,过点A,P,Q的平面截该正方体所得的截面记为S.则下列命题正确的是
 
(写出所有正确命题的编号).
①当CQ=1时,S的面积为
6
2
.
②当
3
4
<CQ<1时,S为六边形
③当CQ=
3
4
时,S与m的交点R满足C1R1=
1
3

④当CQ=
1
2
时,S为等腰梯形
⑤当0<CQ<
1
2
时,S为四边形.
考点:命题的真假判断与应用
专题:空间位置关系与距离
分析:①,当CQ=1时,点Q与点C1重合,如图知,截面S为菱形,易求其面积为
6
2
,可判断①;
取AD的中点M,在DD1上取点N,使得DN=CQ,则MN∥PQ;作AT∥MN,交直线DD1于点T,则A、P、Q、T四点共面;
②,当
3
4
<CQ<1时,
3
4
<DN<1⇒DT=2DN∈(
3
2
,2),T在DD1的延长线上,设TQ与C1D1交于点E,AT与A1D1交于点F,则S为五边形APQEF,可判断②;
③,当CQ=
3
4
时,则DN=
3
4
⇒DT=2DN=
3
2
⇒D1T=
1
2
;由D1R:TD1=BC:DT可求得D1R=
3
2
,继而可得C1R=
1
3
,可判断③;
④,当CQ=
1
2
时,则DN=
1
2
,易知点T与D1重合,从而知S为等腰梯形APQD1,可判断④;
⑤,当0<CQ<
1
2
时,则0<DN<
1
2
⇒DT=2DN<1⇒S为四边形APQT,可判断⑤;.
解答: 解:对于①,当CQ=1时,点Q与点C1重合,此时过点A,P,Q的平面与A1D1相交于R,且点R为A1D1的中点,

此时,截面APQR为菱形,该菱形的两条对角线分别为:AQ=
3
,PR=
2
,
所以S=
1
2
×
3
×
2
=
6
2
,故①正确;
取AD的中点M,在DD1上取点N,使得DN=CQ,则MN∥PQ;作AT∥MN,交直线DD1于点T,则A、P、Q、T四点共面;

对于②,当
3
4
<CQ<1时,
3
4
<DN<1⇒DT=2DN∈(
3
2
,2),T在DD1的延长线上,设TQ与C1D1交于点E,AT与A1D1交于点F,则S为五边形APQEF,故②错误;
对于③,当CQ=
3
4
时,则DN=
3
4
⇒DT=2DN=
3
2
⇒D1T=
1
2
;由D1R:TD1=BC:DT⇒D1R=
3
2
⇒C1R=
1
3
,故③正确;
对于④,当CQ=
1
2
时,则DN=
1
2
⇒DT=2DN=1⇒点T与D1重合⇒S为等腰梯形APQD1,故④正确;
对于⑤,当0<CQ<
1
2
时,则0<DN<
1
2
⇒DT=2DN<1⇒S为四边形APQT,故⑤正确;
综上,命题正确的是:①③④⑤.
故答案为:①③④⑤.
点评:本题考查多面体与截面的问题,要求学生掌握作截面的方法,要充分利用面面平行、线面平行的性质定理确定截面,再利用相似性质进行具体的计算,属于难题.
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