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题型:简答题
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简答题 · 14 分

如图,四边形ABCD是边长为2的正方形,MD⊥平面ABCD,NB∥MD,且NB=1,MD=2;

(1)求证:AM∥平面BCN;

(2)求AN与平面MNC所成角的正弦值;

(3)E为直线MN上一点,且平面ADE⊥平面MNC,求的值。

正确答案

见解析

解析

(1)∵ABCD是正方形,

∴BC∥AD.

∵BC平面AMD,AD平面AMD,

∴BC∥平面AMD.

∵NB∥MD,

∵NB平面AMD,MD平面AMD,

∴NB∥平面AMD.

∵NBBC=B,NB平面BCN, BC平面BCN,

∴平面AMD∥平面BCN     ………………………………………………………3分

∵AM平面AMD,

∴AM∥平面BCN      ……………………………………………………………4分

(也可建立直角坐标系,证明AM垂直平面BCN的法向量,酌情给分)

(2)平面ABCD,ABCD是正方形,所以,可选点D为原点,DA,DC,DM所在直线分别为x,y,z轴,建立空间直角坐标系(如图)…………………………………………………………………5分

,.

,   ………………………………………6分

,

设平面MNC的法向量,

,令,则 … 7分

设AN与平面MNC所成角为,

.  ……9分

(3)设

E点的坐标为,  ……………………………………………………11分

面MDC,

欲使平面ADE⊥平面MNC,只要

 .  ……………………………………………………………14分

知识点

两条直线垂直的判定
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题型:简答题
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简答题 · 14 分

如图, 是正方形, 平面.

(1)求证:

(2) 求二面角的余弦值;

(3)设点是线段上一个动点,试确定点的位置,使得平面,证明你的结论.

正确答案

见解析

解析

(1)证明: 因为平面

所以.      ……………………1分

因为是正方形,

所以

所以平面,  …………………3分

从而       ……………………4分

(2)解:因为两两垂直,

所以建立空间直角坐标系如图所示. …………5分

,可知. ……………………6分

 ,

所以,                   ………………7分

设平面的法向量为,则,即

,则.                             …………………8分

因为平面,所以为平面的法向量,

所以  ………………………………………9分

因为二面角为锐角,所以二面角的余弦值为.  …………10分

(3)解:点是线段上一个动点,设.

因为平面

所以,                                     ……………11分

,解得.                        ……………13分

此时,点坐标为,符合题意.   ……………14分

知识点

两条直线垂直的判定
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题型:简答题
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简答题 · 14 分

在等腰梯形ABCD中,,N是BC的中点,将梯形ABCD绕AB旋转,得到梯形(如图)。

(1)求证:平面

(2)求证:平面

(3)求二面角的余弦值。

正确答案

见解析

解析

(1)证明:因为,N是BC的中点

所以,又

所以四边形是平行四边形,所以

又因为等腰梯形,

所以 ,所以四边形是菱形,所以

所以,即

由已知可知  平面平面

因为 平面平面

所以平面     ……………………………4分

(2)证明:因为

所以平面平面

又因为平面

所以 平面                    …………………………8分

(3)因为平面

同理平面,建立如图如示坐标系

,, , ……………………………9分

设平面的法向量为,有

                            ……………………………11分

因为平面,所以平面平面

,平面平面

所以平面

交于点O,O则为AN的中点,O

所以平面的法向量        ……………………………12分

所以                      ……………………………13分

由图形可知二面角为钝角

所以二面角的余弦值为,        ……………………………14分

知识点

两条直线垂直的判定
1
题型:简答题
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简答题 · 13 分

如图(1),等腰直角三角形的底边,点在线段上,,现将沿折起到的位置(如图(2))。

(1)求证:

(2)若,直线与平面所成的角为,求长,

正确答案

见解析

解析

(1)证明:,………………,2分

平面

;  ………………………,4分

(2)解:,所以,可由所在直线为轴建立空间直角

坐标系(如图),……………………………5分

,则,……………………7分

,……………………8分

设面的法向量

,  ……10分   ……………,10分

,      ………………………,12分

与平面所成角为

。………………………,11分

,………………………,12分

解得:,或(舍),所以,的长为,………………………,13分

知识点

两条直线垂直的判定
1
题型:简答题
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简答题 · 14 分

等边三角形ABC的边长为3,点D、E分别是边AB、AC上的点,且满足(如图1),将△ADE沿DE折起到△A1DE的位置,使二面角A1﹣DE﹣B成直二面角,连结A1B、A1C (如图2)。

(1)求证:A1D丄平面BCED;

(2)在线段BC上是否存在点P,使直线PA1与平面A1BD所成的角为600?若存在,求出PB的长;若不存在,请说明理由。

正确答案

见解析。

解析

(1)∵  正  △  ABC的边长为3,且==

∴  AD=1,AE=2,

△  ADE中,∠   DAE=60°,由余弦定理,得

DE==

∵   AD2+DE2=4=AE2,∴    AD⊥DE。

折叠后,仍有A1D⊥DE

∵     二面角A1﹣DE﹣B成直二面角,∴    平面A1DE⊥平面BCDE

又∵   平面A1DE∩平面BCDE=DE,A1D⊂平面A1DE,A1D⊥DE

∴    A1D丄平面BCED;

(2)假设在线段BC上存在点P,使直线PA1与平面A1BD所成的角为60°

如图,作PH⊥BD于点H,连接A1H、A1P

由(1)得A1D丄平面BCED,而PH⊂平面BCED

所以A1D丄PH

∵   A1D、BD是平面A1BD内的相交直线,

∴      PH⊥平面A1BD

由此可得∠   PA1H是直线PA1与平面A1BD所成的角,即∠   PA1H=60°

设PB=x(0≤x≤3),则BH=PBcos60°=,PH=PBsin60°=x

在Rt△PA1H中,∠PA1H=60°,所以A1H=

在Rt△DA1H中,A1D=1,DH=2﹣x

由A1D2+DH2=A1H2,得12+(2﹣x)2=(x)2

解之得x=,满足0≤x≤3符合题意

所以在线段BC上存在点P,使直线PA1与平面A1BD所成的角为60°,此时PB=

知识点

两条直线垂直的判定
下一知识点 : 两条直线垂直与倾斜角、斜率的关系
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