Bài tập, câu hỏi tổng hợp dạng câu 35 đề thi THPT quốc gia, có đáp án. Chúc các em thi tốt, đạt kết quả cao.
DẠNG TỐN 35 : GĨC TRONG KHƠNG GIAN Câu 1: [Mức độ 1] Cho hình chóp S ABC , có cạnh bên SA ABC Góc đường thẳng SC đáy góc đây? A SAC C SCA B SCA 180 SCA D CSA Lời giải Chọn C Hình chiếu vng góc SC lên ABC AC , cho nên: SC, ABC SC, AC SCA Câu 2: [Mức độ 1] Cho hình chóp S ABC , có cạnh bên SA ABC Góc đường thẳng SB đáy góc đây? A SAB C SBA B SBA 180 SBA D BSA Lời giải Chọn C Hình chiếu vng góc SB lên ABC AB , cho nên: SB, ABC SB, AB SBA Câu 3: [Mức độ 1] Cho hình chóp S ABC có đáy tam giác vng B , cạnh bên SA ABC Góc đường thẳng SC mặt phẳng SAB góc đây? TÀI LIỆU ƠN THI THPT QUỐC GIA Trang A SCA B SBC C BSC Lời giải D SCB Chọn C BC AB BC SAB Ta có BC SA Khi hình chiếu vng góc SC lên SAB SB , cho nên: SC, SAB SC, SB BSC Câu 4: [Mức độ 1] Cho hình lập phương ABCD ABC D Xác định góc đường thẳng AC mặt phẳng ABCD A ACA C ACA 180 ACA B AAC D AAC 180 AAC Lời giải Chọn A Hình chiếu vng góc AC lên ABCD AC , cho nên: AC, ABCD AC, AC ACA Câu 5: [Mức độ 1] Cho hình lập phương ABCD ABC D Xác định góc đường thẳng AC mặt phẳng ABCD A ACA Trang B AAC TÀI LIỆU ÔN THI THPT QUỐC GIA C ACA 180 ACA D AAC 180 AAC Lời giải Chọn A Hình chiếu vng góc AC lên ABCD AC , cho nên: AC, ABCD AC, AC ACA Câu 6: [Mức độ 2] Cho hình chóp tam giác có cạnh đáy chiều cao Tính góc tạo cạnh bên mặt đáy A 30 B 60 C 45 Lời giải D 90 Chọn B Gọi độ dài cạnh đáy a Gọi H tâm đáy SH ABC Hình chiếu vng góc SA lên ABC AH nên SA, ABC SA, AH SAH 2a a AM 3 SH a Trong tam giác vuông SAH ta có: tan SAH SAH 600 AH a 3 Gọi M trung điểm AH Câu 7: [Mức độ 2] Cho hình lăng trụ ABC ABC có AB AA Góc tạo đường thẳng AC ABC A 60 B 30 C 75 Lời giải D 45 Chọn B TÀI LIỆU ÔN THI THPT QUỐC GIA Trang Hình chiếu vng góc AC lên đáy ABC AC , AC, ABC AC, AC CAC Trong tam giác vng ACC ta có: tan CAC Câu 8: CC CAC 300 AC [Mức độ 2] Cho khối chóp S ABC có SA vng góc với mặt phẳng ABC SA a Đáy ABC thỏa mãn AB a Tìm số đo góc đường thẳng SB mặt phẳng ABC A 60 B 30 C 45 Lời giải D 90 Chọn B Hình chiếu vng góc SB lên đáy ABC AB , nên SB, ABC SB, AB SBA SA a SBA 30 AB a 3 [Mức độ 2] Cho hình chóp tứ giác S ABCD có tất cạnh a Góc đường thẳng SA mặt phẳng ABCD bằng: Trong tam giác vng SBA ta có: tan SBA Câu 9: A 30 C 45 Trang B 60 D , với cot Lời giải TÀI LIỆU ÔN THI THPT QUỐC GIA Chọn C Gọi O giao điểm AC BD SO ABCD Hình chiếu vng góc SA lên ABCD OA , nên: SA, ABCD SA, OA SAO Ta có AO 1 a AC AB BC a a2 2 2 a OA cos SAO SAO 450 SA a Câu 10: [Mức độ 2] Cho hình hộp chữ nhật ABCD ABC D có AB AD AA 2 (tham khảo hình vẽ bên dưới) Góc đường thẳng CA mặt phẳng ABCD A 30 B 45 C 60 Lời giải D 90 Chọn B TÀI LIỆU ƠN THI THPT QUỐC GIA Trang Hình chiếu vng góc AC lên đáy ABCD AC , cho nên: AC, ABCD AC, AC ACA Áp dụng định lý Pytago cho tam giác vng ABC ta có: AC AB BC 22 22 AC 2 AA 2 ACA 45 AC 2 Vậy góc đường thẳng AC đáy 45 Câu 11: [Mức độ 2] Cho hình lập phương ABCD ABC D Tính tan đường thẳng AC mặt đáy 1 A B C D Lời giải Chọn B Giả sử cạnh hình lập phương Trong tam giác vuông ACA có: tan ACA Hình chiếu vng góc AC lên đáy ABCD AC , cho nên: AC, ABCD AC, AC ACA Áp dụng định lý Pytago cho tam giác vng ABC ta có: AC AB BC 12 12 AC AA AC Vậy tan góc đường thẳng AC đáy Câu 12: [Mức độ 2] Cho hình lập phương ABCD ABC D Tính Cos in đường thẳng AC mặt phẳng ABBA Trong tam giác vng ACA có: tan ACA A B C D Lời giải Chọn B Giả sử cạnh hình lập phương Trang TÀI LIỆU ÔN THI THPT QUỐC GIA BC AB BC ABBA hình chiếu vng góc C lên ABBA B Ta có BC AA Hình chiếu vng góc AC lên đáy ABBA AB , cho nên: AC, ABBA AC, AB BAC Áp dụng định lý Pytago cho tam giác vng ABA ta có: AB AB AA2 12 12 AB AB AC 3 Câu 13: [Mức độ 2] Cho hình lập phương ABCD ABC D Tính Cos in đường thẳng BD mặt phẳng đáy Trong tam giác vng ABC có: cos BAC A B C D Lời giải Chọn D Giả sử cạnh hình lập phương Hình chiếu vng góc BD lên đáy ABCD BD , cho nên: BD, ABCD BD, BD DBD Áp dụng định lý Pytago cho tam giác vng BCD ta có: BD BC CD 12 12 BD Áp dụng định lý Pytago cho tam giác vng BDD ta có: BD2 BD DD 12 BD TÀI LIỆU ÔN THI THPT QUỐC GIA Trang BD BD 3 Vậy tan góc đường thẳng AC đáy Trong tam giác vng ACA có: cos DBD Câu 14: [Mức độ 2] Cho hình chóp tứ giác S ABCD có cạnh đáy cạnh bên 2 Khi góc cạnh bên đáy A 30 B 45 C 60 D 90 Lời giải Chọn C Gọi O tâm đáy SO ABCD Hình chiếu vng góc SC lên đáy OC , cho nên: SC, ABCD SC, OC SCO Ta có OC 1 AC AB BC 22 2 Trong tam giác vng SCO ta có: cos SCO OC SCO 60 SC 2 Vậy góc cạnh bên đáy 60 Câu 15: [Mức độ 2] Cho hình chóp tứ giác S ABCD có cạnh đáy Khi góc cạnh bên đáy A 30 B 45 C 60 Lời giải Chọn A cạnh bên D 90 Gọi O tâm đáy SO ABCD Hình chiếu vng góc SC lên đáy OC , cho nên: SC, ABCD SC, OC SCO Trang TÀI LIỆU ÔN THI THPT QUỐC GIA Ta có OC 1 AC AB BC 66 2 Trong tam giác vuông SCO ta có: cos SCO OC SCO 30 SC Vậy góc cạnh bên đáy 30 Câu 16: [Mức độ 2] Cho hình chóp tứ giác S ABCD có cạnh đáy cạnh bên Khi góc đường thẳng SB mặt phẳng SAC A 30 B 45 C 60 Lời giải D 90 Chọn C Gọi O tâm đáy SO ABCD BO AC Ta có BO SAC BO SO Do hình chiếu vng góc B lên SAC O Hình chiếu vng góc SC lên đáy OC , cho nên: SB, SAC SB, SO BSO Ta có BO 1 BD AB AD 66 2 BO BSO 60 SB Vậy góc SB mặt phẳng SAC 60 Trong tam giác vuông SCO ta có: sin BSO Câu 17: [Mức độ 2] Cho lăng trụ ABC ABC có cạnh đáy a , cạnh bên a Tính góc đường thẳng AC mặt phẳng đáy A 30 B 45 C 60 D 90 Lời giải Chọn C TÀI LIỆU ÔN THI THPT QUỐC GIA Trang Hình chiếu vng góc AC lên đáy ABC AC , AC, ABC AC, AC ACA Trong tam giác vuông AAC ta có: tan ACA AA a ACA 60 AC a Vậy góc AC đáy 60 Câu 18: [Mức độ 2] Cho lăng trụ ABC ABC có cạnh đáy 2a , cạnh bên a Gọi M trung điểm BC Tính góc đường thẳng AM mặt phẳng đáy A 30 B 45 C 60 D 90 Lời giải Chọn A Hình chiếu vng góc AM lên đáy ABC AM , AM , ABC AM , AM AMA 2a 3a AA a ACA 30 Trong tam giác vng AAM ta có: tan AMA AM a 3 Vậy góc AC đáy 30 Câu 19: [Mức độ 2] Cho lăng trụ ABC ABC có cạnh 2a , cạnh bên a Gọi M trung điểm AC N trung điểm BC Tính góc đường thẳng MN mặt AM đường cao tam giác cạnh 2a nên AM phẳng đáy A 30 Trang 10 B 45 C 60 D 90 TÀI LIỆU ÔN THI THPT QUỐC GIA Gọi M AC AN Gọi góc đường thẳng AN mặt phẳng ABC , sin d A, ABC AM Kẻ AH AB Ta có BC AAM BC AH AH BC AH ABC d A, ABC AH Có AH AB Trong tam giác vuông ABC ABC ta có AC AB BC AB 2a AB a Trong tam giác vng AAB có Ta có 1 1 2 AH a 2 AH AA AB a a a MN AN 2 AM AN AA2 AN a AM AC 3 AH 60 AM [Mức độ 3] Cho hình chóp S ABCD , có đáy ABCD hình thang vng A B , AB BC a, AD 2a Cạnh bên SA vng góc với mặt phẳng đáy SA a Gọi góc Khi sin Câu 33: đường thẳng AC mặt phẳng SCD Khẳng định sau đúng? A cos B tan C cos D tan Lời giải Chọn C TÀI LIỆU ÔN THI THPT QUỐC GIA Trang 21 Gọi M trung điểm AD tứ giác ABCM hình vng MA MD MC , M tâm đường trịn ngoại tiếp tam giác ACD AC DC Kẻ AH SC CD AC CD SAC CD AH Ta có CD SA AH SC Có AH SCD AH CD Hình chiếu vng góc AC lên mặt phẳng SCD HC cho nên: AC, SCD AC, HC HCA SCA Trong tam giác vng ABC ta có AC AB BC 2a AC a Trong tam giác vng SAC ta có: SA 1 tan cos AC cos [Mức độ 3] Cho hình chóp S ABCD , có đáy ABCD hình thang vng A B , AB BC a, AD 2a Cạnh bên SA vng góc với mặt phẳng đáy SA a Gọi góc tan tan SCA Câu 34: đường thẳng AB mặt phẳng SCD Khẳng định sau đúng? A cos B cos C cos 30 D cos Lời giải Chọn C Trang 22 TÀI LIỆU ÔN THI THPT QUỐC GIA Gọi M trung điểm AD tứ giác ABCM hình vng MA MD MC , M tâm đường trịn ngoại tiếp tam giác ACD AC DC d M , SCD d A, SCD Ta có AB, SCD CM , SCD sin MC AB Kẻ AH SC CD AC CD SAC CD AH Ta có CD SA AH SC Có AH SCD d A, SCD AH AH CD Trong tam giác vng ABC ta có AC AB BC 2a AC a Trong tam giác vuông SAC ta có: 1 1 a 2 AH 2 AH SA AC a 2a 2a AH 30 Do sin cos AB 6 Câu 35: [Mức độ 3] Cho hình lập phương ABCD ABC D Gọi M trung điểm cạnh BC Tính cos in góc đường thẳng AM mặt phẳng ACD A cos 10 B cos C cos D cos 10 Lời giải Chọn D TÀI LIỆU ÔN THI THPT QUỐC GIA Trang 23 Giả sử cạnh hình lập phương Gọi N AM CD góc đường thẳng AM mặt phẳng ACD , sin d A, ACD AN Kẻ AH AD, H AD , ta có CD AD CD AAD CD AH CD AA AH CD Có AH AAD d A, AAD AH AH A D 1 1 1 AH Trong tam giác vuông AAD ta có 2 AH AA AD 1 Ta có MN MC 1 AN 2MN AM AB BM 12 AN AD d A, ACD AH cos AN AN 10 10 Câu 36: [Mức độ 3] Cho hình lập phương ABCD ABC D Tính cos in góc đường thẳng AC mặt phẳng ACD Khi đó, sin A cos B cos C cos D cos Lời giải Chọn D Trang 24 TÀI LIỆU ÔN THI THPT QUỐC GIA Giả sử cạnh hình lập phương Gọi góc đường thẳng AC mặt phẳng ACD , sin d A, ACD AC Kẻ AH AD, H AD , ta có CD AD CD AAD CD AH CD AA AH CD AH AAD d A, AAD AH Có AH A D 1 1 1 AH Trong tam giác vng AAD ta có 2 AH AA AD 1 Ta có AC AB BC d A, ACD AH cos AC AC 2 Câu 37: [Mức độ 3] Cho hình chóp S ABCD có đáy ABCD hình vng cạnh a , tam giác SAB tam giác nằm mặt phẳng vng góc với đáy Tính cos in góc đường thẳng Khi đó, sin SB mặt phẳng SCD A cos B cos C cos D cos Lời giải Chọn A TÀI LIỆU ÔN THI THPT QUỐC GIA Trang 25 Kẻ SO AB SO ABCD đồng thời O trung điểm đoạn AB Gọi SCD sin góc d B, SCD đường thẳng SB mặt phẳng d O, SCD SB SB Gọi M trung điểm CD , kẻ OH SM CD OM CD SOM CD OH Ta có CD SO OH CD OH SCD d O, SCD OH Có OH SM Trong tam giác vng SOM ta có d O, SCD 1 SO.OM 21 OH a 2 OH SO OM SO OM OH 21 cos SB SB 7 Câu 38: [Mức độ 3] Cho hình chóp S ABCD có đáy ABCD hình vng cạnh a , tam giác SAB tam giác nằm mặt phẳng vng góc với đáy Tính góc đường thẳng SA mặt phẳng SBC Suy sin A 60 B 45 C 90 Lời giải D 30 Chọn A Trang 26 TÀI LIỆU ÔN THI THPT QUỐC GIA Kẻ SO AB SO ABCD đồng thời O trung điểm đoạn AB Gọi góc đường thẳng SA mặt phẳng SBC sin d A, SBC SA Kẻ OH SB, H SB 2d O, SBC SA BC AB BC SAB BC OH Ta có BC SO OH SM OH SBC d O, SBC OH Có OH BC Trong tam giác vng SOM ta có 1 SO.OB OH a 2 2 OH SO OB SO OB 2OH 60 SA Câu 39: [Mức độ 4] Cho hình chóp S ABCD có đáy ABCD hình vuông cạnh a , tam giác SAB tam giác nằm mặt phẳng vng góc với đáy Gọi M điểm thỏa mãn Suy sin DM 3MC Gọi góc đường thẳng SM mặt phẳng SBC Khẳng định sau đúng? A sin 87 58 B sin 15 40 C sin D sin 87 116 Lời giải Chọn A TÀI LIỆU ÔN THI THPT QUỐC GIA Trang 27 Kẻ SO AB SO ABCD đồng thời O trung điểm đoạn AB Từ giả thiết DM 3MC M điểm thuộc đoạn CD CM CD Gọi góc đường thẳng SM mặt phẳng SBC N OM BC sin Ta có d M , SBC SM d M , SBC d O, SBC MN CM 1 d M , SBC d O, SBC ON BO 2 Kẻ OH SB, H SB BC AB BC SAB BC OH Ta có BC SO OH SM OH SBC d O, SBC OH Có OH BC Trong tam giác vng SOM ta có 1 SO.OB OH a 2 2 OH SO OB SO OB d M , SBC d O, SBC a Vì CM đường trung bình tam giác BON nên 1 a2 17 2 OM ON BO BN 4a a 2 4 29 SM SO OM d M , SBC 87 SM 58 Câu 40: [Mức độ 3] Cho hình chóp S ABCD có tất cạnh Tính cos in góc đường thẳng SA mặt phẳng SCD sin Trang 28 TÀI LIỆU ÔN THI THPT QUỐC GIA A B Lời giải C D Chọn B Giả sử tất cạnh hình chóp S ABCD Gọi O tâm cua đáy SO ABCD Gọi SCD sin góc d A, SCD đường thẳng SA mặt phẳng 2d O, SCD SA SA Gọi N trung điểm CD kẻ OH SN , H SN Ta có CD SON CD OH OH CD OH SCD d O, SCD OH Có OH SN Lại có SO SA2 OA2 1 ON AD 2 2 Trong tam giác vuông SON ta có 2.OH cos SA SA 3 [Mức độ 4] Cho hình chóp S ABCD có tất cạnh Gọi M , N Vậy sin Câu 41: 2d O, SCD 1 SO.ON OH 2 2 OH SO ON SO ON trung điểm SA CD Tính cos in góc đường thẳng MN mặt phẳng SCD A B Lời giải C D Chọn B TÀI LIỆU ÔN THI THPT QUỐC GIA Trang 29 Giả sử tất cạnh hình chóp S ABCD Gọi O tâm cua đáy SO ABCD Gọi góc đường thẳng MN mặt phẳng SCD sin d M , SCD MN Vì MO đường trung bình tam giác SAC nên MO / / SC MO / / SCD d M , SCD d O, SCD Ta có CD SON CD OH OH CD OH SCD d O, SCD OH Có OH SN Lại có SO SA2 OA2 1 ON AD 2 2 Trong tam giác vuông SON ta có Ta có AN AD DN 1 SO.ON OH 2 OH SO ON SO ON MN đường trung tuyến SAN nên MN SN AN SA2 3 MN 4 OH cos MN 3 [Mức độ 3] Cho tứ diện S ABC có tất cạnh Gọi M , N trung Vậy sin Câu 42: điểm SA BC Tính cos in góc đường thẳng MN mặt phẳng SBC A B C D 69 Lời giải Chọn D Trang 30 TÀI LIỆU ÔN THI THPT QUỐC GIA Giả sử tất cạnh hình chóp Gọi O tâm đáy SO ABC Gọi góc đường thẳng MN mặt phẳng SBC , sin Ta có Và d M , SCD d A, SCD d A, SCD d O, SCD d M , SCD MN MS 1 d M , SCD d A, SCD (1) AS 2 AN d A, SCD 3d O, SCD (2) ON Từ (1) (2) suy d M , SCD d O, SCD Kẻ OH SN Ta có BC SAN BC OH OH BC OH SCD d O, SCD OH OH SN Trong tam giác vuông SON ta có 1 2 OH SO ON 2 3 1 3 Trong SO SA OA ON AN 3 OH 2 Ta có MN SN SM 4 OH 69 cos MN 9 Câu 43: [Mức độ 4] Cho tứ diện S ABC có đáy ABC tam giác vng cân B , tam giác SAB SBC tam giác vng A C Góc đường thẳng SA mặt phẳng sin TÀI LIỆU ÔN THI THPT QUỐC GIA Trang 31 ABC 45 Gọi H hình chiếu vng góc S lên ABC M trung điểm đoạn SA Tính góc đường thẳng HM mặt phẳng SBC A 45 B 60 C 30 Lời giải D 90 Chọn C Khơng tính tổng quát, giả sử AB BC Gọi H hình chiếu vng góc S lên mặt phẳng ABC SH ABC Ta có BA HA BA SAH BA AH (1) BA SH BC SC BC SHC BC HC (2) BC SH Từ (1) (2) từ giả thiết ABC vuông cân B ABCH hình vng Ta có SA, ABC SA, HA SAH 45 AH cos 45 Gọi d giao tuyến hai mặt phẳng SAH SBC , d đường thẳng qua S SH AH tan 45 SA song song với AH Gọi I HM d I HM SBC Khi gọi sin d H , SBC HI góc đường thẳng d H , SBC SA HM Trang 32 d H , SBC SA SBC Kẻ HK SC , K SC HK SCD d H , SCD HK Do sin mặt phẳng SH HC SH HC 2 30 TÀI LIỆU ÔN THI THPT QUỐC GIA Câu 44: [Mức độ 4] Cho tứ diện S ABC có đáy ABC tam giác vng cân B , tam giác SAB SBC tam giác vng A C Góc đường thẳng SA mặt phẳng ABC 45 Gọi H hình chiếu vng góc S lên ABC M trung điểm đoạn AB Tính cos in góc đường thẳng HM mặt phẳng SBC A 10 10 B 10 C 10 10 D 15 Lời giải Chọn A Khơng tính tổng qt, giả sử AB BC Gọi H hình chiếu vng góc S lên mặt phẳng ABC SH ABC Ta có BA HA BA SAH BA AH (1) BA SH BC SC BC SHC BC HC (2) BC SH Từ (1) (2) từ giả thiết ABC vuông cân B ABCH hình vng Ta có SA, ABC SA, HA SAH 45 AH cos 45 Gọi E HM BC E HM SBC SH AH tan 45 SA Khi gọi sin d H , SBC HE góc đường thẳng HM mặt phẳng SBC TÀI LIỆU ƠN THI THPT QUỐC GIA Trang 33 Kẻ HK SC , K SC HK SCD d H , SCD HK Ta có SH HC 2 ME MB 1 HE 2ME HM AH AM HE HC d H , SBC 10 10 cos HE 10 10 [Mức độ 4] Cho hình chóp S ABCD có đáy ABCD hình vng, hình chiếu S lên mặt Do sin Câu 45: SH HC phẳng ABCD điểm H cho HA HB Góc đường thẳng SB đáy 450 Tính cos in góc đường thẳng SD mặt phẳng SBC A 14 B 21 7 Lời giải C D 133 14 Chọn D Khơng tính tổng qt, giả sử đáy ABCD hình vng cạnh Từ giả thiết HA HB H điểm thuộc đoạn AB HB HA HB 2, HA Gọi góc đường thẳng SD mặt phẳng SBC , sin d D, SBC SD Gọi E HD BC Ta có d D, SBC DE DE CD 3 d D, SBC d H , SBC HE HB 2 d H , SBC HE Kẻ HK SB, K SB Ta có BC SAB BC HK Trang 34 TÀI LIỆU ÔN THI THPT QUỐC GIA HK SB Có HK SBC d H , SBC HK HK BC Góc đường thẳng SB ABCD góc SBH 450 Trong tam giác vng BHK có HK BH sin 45 2 2 Ta có SH BH tan 45 HD AD AH 32 12 10 SD SH HD 14 Câu 46: d D, SBC HK 133 cos SD SD 14 14 [Mức độ 2] Cho hình chóp S ABC có đáy ABC tam giác cạnh a , cạnh SA ABC Do đó, sin SA 2a , gọi M trung điểm SC Tính cos in góc góc đường thẳng BM ABC A cos 14 B cos C cos 21 D cos Lời giải Chọn C Gọi H trung điểm AC MH ABC Vì hình chiếu vng góc BM lên ABC BH , cho nên: BM , ABC BM , BH MBH a2 a Ta có BH AB AH a 2 2 MH đường trung bình SAC nên MH SA a Trong tam giác vng MBH ta có: tan tan MBH MH 21 tan cos BH cos TÀI LIỆU ÔN THI THPT QUỐC GIA Trang 35