- 直线与平面垂直的判定与性质
- 共169题
19.如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥平面ABCD,AD∥BC,AD⊥CD,且AD=CD=2,BC=4
,PA=2,点M在PD上.
(Ⅰ)求证:AB⊥PC;
(Ⅱ)若二面角M-AC-D的大小为45°,求BM与平面PAC所成角的正弦值.
正确答案
(1)略;
(2)a=3;
解析
解答过程如下:
(1)取中点
,连结
,则
,所以四边形
为平行四边形,故
,又
,所以
,
故,又
,
,所以
,
故有
(2)如图建立空间直角坐标系,则
设,易得
设平面的一个法向量为
,
则
令,即
又平面的一个法向量为
,
,解得
,
即,
,
而是平面
的一个法向量,
设直线与平面
所成的角为
,则
.
故直线与平面
所成的角的正弦值为
考查方向
解题思路
1、第(1)问根据线面垂直的性质定理可证,在平面PAC中寻找两条与AB垂直的直线;
2、第(2)问可以通过建立空间直角坐标系,用向量的方法来解决;
易错点
试题分析:本题第(1)问属于空间线面垂直关系的判定,是基础知识,难度中等;第(2)问是线面角与二面角的综合问题,用向量解决时需要在计算的时候细心。
知识点
19.如图,在三棱柱中,点
在平面
内的射影
为棱
的中点,侧面
是边长为2的菱形,
.
(Ⅰ)证明:平面
;
(Ⅱ)求二面角的大小.
正确答案
(Ⅰ)略
(Ⅱ)
解析
试题分析:本题属于立体几何中的线面关系的位置关系的问题,难度不大,只要熟悉了线面关系中平行与垂直的判定和性质定理和空间坐标系求二面角的方法,即可完成。
(Ⅰ)由题意得,平面
,所以
,
因为,
平面
,
所以平面
,
所以.
因为为菱形,所以
,分
因为平面
,所以
平面
.
(Ⅱ)由(Ⅰ)讨论可知,三条直线两两垂直.以点
为原点,分别以
的方向为
轴的正方向建立空间直角坐标系
.
各点坐标分别为.
由平面
可知,
为平面
的一个法向量.
设为平面
的一个法向量,则
取
.
所以.
所以二面角的大小
.
考查方向
本题主要考查直线与直线、直线与平面及平面与平面的位置关系、空间坐标系的应用等基础知识,考查空间想象能力和推理论证能力.难度一般.
解题思路
本题主要考查直线与直线、直线与平面及平面与平面的位置关系、空间坐标系的应用等知识,
解题步骤如下:
由线线垂直推出线面垂直;
合理建系,求出法向量,进而求出二面角。
易错点
第一问在书写时易遗漏平面
这些条件;
第二问找不到合理的建系方法,因而产生错误答案。
知识点
19. 如图,在三棱柱中,已知
,
,
,
.
(1)求证:;[来源:Z|xx|k.Com]
(2)设 (
),且平面
与
所成的锐二面角的大小为
,试求
的值.
正确答案
(1)略;
(2);
解析
试题分析:本题第(1)问属于空间线面垂直关系的判定,是基础知识,难度中等;第(2)问是空间角的问题,可以用向量法进行解答。解答过程如下:
(Ⅰ)因为侧面,
侧面
,故
,在
中,
由余弦定理得:
,
所以,
故
,所以
,而
,
平面
.
(2)由(Ⅰ)可知,两两垂直.以
为原点,
所在直线为
轴建立空间直角坐标系.
则.
所以,所以
,
则,
. 设平面
的法向量为
,
则,
,
令,则
,
是平面
的一个法
向量.
平面
,
是平面
的一个法向量,
.
两边平方并化简得,所以
或
(舍去).
考查方向
解题思路
1、第(1)问根据线面垂直的性质定理可证,在平面ABC中寻找两条与C1B垂直的直线即可;
2、第(2)问可以通过建立空间直角坐标系,用用向量的方法进行解答。
易错点
在解决第二问时不能很好地分析而导致空间坐标系建立不正确而导致错误的出现。
知识点
14.在三棱柱中,侧棱
平面
1,底面
是边长为2的正三角形,则此三棱柱的体积为______________________________.
正确答案
解析
本题主要考查了三棱柱的体积的求解,解题步骤如下:
考查方向
本题主要考查了三棱柱的体积/几何体的体积计算是高考中的热点,主要涉及有三视图求体积、顶点转换法求三棱锥的体积,属于中档题。
易错点
不能将三棱柱正确的分割为几个可以求体积的几何体。
知识点
17.如图,在四棱锥
中,
底面
,底面
为梯形,
,
,且
.
(Ⅰ)若点为
上一点且
,
证明:平面
;
(Ⅱ)求二面角的大小;
(Ⅲ)在线段上是否存在一点
,使得
?
若存在,求出的长;若不存在,说明理由
正确答案
见解析
解析
(Ⅰ)过点作
,交
于
,连接
,
因为,所以
.
又,
,所以
.
所以为平行四边形, 所以
.
又平面
,
平面
,
所以
平面
.
(Ⅱ)因为梯形中,
,
,所以
.
因为平面
,所以
,
如图,以为原点,
所在直线为
轴建立空间直角坐标系,
所以.
设平面的一个法向量为
,平面
的一个法向量为
,
因为
所以,即
,
取得到
,
同理可得,
所以,
因为二面角为锐角,
所以二面角为
.
(Ⅲ)假设存在点,设
,
所以,
所以,解得
,
所以存在点,且
考查方向
本题主要考察了立体几何中的线面平行,二面角和存在性问题,属于中档题,是高考的热点,解决此类题的关键:一是熟悉定理进行证明线面平行;二是向量法解决二面角的问题。
易错点
1、本题易在证明线面平行时,条件不全面。
2、本题可能在算法向量时易错,导致题目结果出错。
知识点
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