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题型:简答题
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简答题 · 14 分

如图,在长方体中,的中点,的中点。

(1)求证:平面;

(2)求证:平面;

(3)若二面角的大小为,求的长。

正确答案

见解析

解析

(1)证明:在长方体中,

因为平面,所以

因为,所以四边形为正方形,

因此,又,所以平面

,且,所以四边形为平行四边形。

上,所以平面。 ……………………4分

(2)取的中点为,连接

因为的中点,所以

因为的中点,所以,而,且

所以,且,因此四边形为平行四边形,

所以,而平面,所以平面,………………9分

(3)如图,以为坐标原点,建立空间直角坐标系,设

由(1)可知平面

所以是平面的一个法向量。

设平面的一个法向量为

所以

,则

所以

所成的角为,则

因为二面角的大小为,所以,即

解得,即的长为1,………………………………14分

知识点

直线与平面垂直的判定与性质
1
题型:简答题
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简答题 · 12 分

如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥平面ABCD,底面ABCD是菱形,AB=2,∠BAD=60°。

(1)求证:BD⊥平面PAC;

(2)若PA=AB,求PB与AC所成角的余弦值;

(3)当平面PBC与平面PDC垂直时,求PA的长。

正确答案

见解析。

解析

(1)证明:因为四边形ABCD是菱形,所以AC⊥BD。

又因为PA⊥平面ABCD,所以PA⊥BD,

所以BD⊥平面PAC,                                ………………………4分

(2)略

(3)由(2)知=(-1,,0)。

设P(0,-,t)(t>0),则=(-1,-,t)。

设平面PBC的法向量m=(x,y,z),则·m=0,·m=0。

所以令y=,则x=3,z=,所以m=。

同理,可求得平面PDC的法向量n=。

因为平面PBC⊥平面PDC,所以m·n=0,即-6+=0.解得:t=。

所以当平面PBC与平面PDC垂直时,PA=,        ……………………12分

知识点

直线与平面垂直的判定与性质
1
题型:简答题
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简答题 · 12 分

如图,在三棱锥中,平面,分别是的中点,

(1)求三棱锥的体积;

(2)若异面直线所成角的大小为,求的值.

正确答案

(1)(2)

解析

(1)由已知得,                                 ………2分

所以 ,体积                           ………5分

(2)取中点,连接,则

所以就是异面直线所成的角.                       ………7分

由已知,

.                                         ………10分

中,

所以,.                                                ………12分

(其他解法,可参照给分)

知识点

棱柱、棱锥、棱台的体积直线与平面垂直的判定与性质线面角和二面角的求法
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题型:简答题
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简答题 · 14 分

已知斜三棱柱的底面是直角三角形, ,侧棱与底面所成角为,点在底面上的射影落在上。

(1)求证:平面

(2)若,且当时,求二面角的大小

正确答案

见解析。

解析

解析:

(1)∵点在底面上的射影落在上,∴平面

平面,∴又∵

平面

(2)以为原点,为x轴,轴,过点且垂直于平面的直线为轴,

建立空间直角坐标系,则

,显然,平面

的法向量

设平面的法向量为

,即

                     

∴二面角的大小是。   

知识点

直线与平面垂直的判定与性质线面角和二面角的求法
1
题型:简答题
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简答题 · 14 分

如图所示,已知AB为圆O的直径,点D为线段AB上一点,且AD=DB,点C为圆O上一点,且BC=AC,点P在圆O所在平面上的正投影为点D,PD=DB。

(1)求证:PA⊥CD;

(2)求二面角C﹣PB﹣A的余弦值。

正确答案

见解析。

解析

:(1)

连接OC,由3AD=BD知,点D为AO的中点,

又∵AB为圆的直径,∴AC⊥BC,

AC=BC,∴∠CAB=60°,

∴△ACO为等边三角形,∴CD⊥AO。

∵点P在圆O所在平面上的正投影为点D,

∴PD⊥平面ABC,又CD⊂平面ABC,

∴PD⊥CD,PD∩AO=D,

∴CD⊥平面PAB,PA⊂平面PAB,

∴PA⊥CD。

(2)

过点D作DE⊥PB,垂足为E,连接CE,

由(1)知CD⊥平面PAB,又PB⊂平面PAB,

∴CD⊥PB,又DE∩CD=D,

∴PB⊥平面CDE,又CE⊂平面CDE,

∴CE⊥PB,

∴∠DEC为二面角C﹣PB﹣A的平面角。

由(1)可知CD=,PD=BD=3,

∴PB=3,则DE==

∴在Rt△CDE中,tan∠DEC==

∴cos∠DEC=,即二面角C﹣PB﹣A的余弦值为

知识点

直线与平面垂直的判定与性质线面角和二面角的求法
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