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题型: 单选题
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单选题

在下列四个正方体中,能得出AB⊥CD的是(  )

A

B

C

D

正确答案

A

解析

解:对于A,作出过AB的对角面如图,

可得直线CD与这个对角面垂直,根据线面垂直的性质,AB⊥CD成立;

对于B,作出过AB的等边三角形截面如图,

将CD平移至内侧面,可得CD与AB所成角等于60°;

对于C、D,将CD平移至经过B点的侧棱处,可得AB、CD所成角都是锐角.

故选A.

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题型:简答题
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简答题

已知三棱柱ABC-A1B1C1的三视图如图所示,其中主视图AA1B1B和左视图B1BCC1均为矩形,在俯视图△A1B1C1中,A1C1=3,A1B1=5,

(1)在三棱柱ABC-A1B1C1中,求证:BC⊥AC1

(2)在三棱柱ABC-A1B1C1中,若D是底边AB的中点,求证:AC1∥平面CDB1

(3)若三棱柱的高为5,求三视图中左视图的面积.

正确答案

解:(1)因为主视图和左视图均为矩形、所以该三棱柱为直三棱柱,

在俯视图△A1B1C1中,A1C1=3,A1B1=5,

由余弦定理可得B1C1=4,

∴∠A1C1B1=∠ACB=90°,

∴BC⊥AC

又∵BC⊥CC1,CC1∩A1C1=C1,∴BC⊥平面ACC1A1

∵AC1⊂平面ACC1A1,∴BC⊥AC1

(2)连BC1交B1C于M,则M为BC1的中点,连DM,则DM∥AC1

∵DM⊂平面DCB1,AC1⊄平面DCB1

∴AC1∥平面CDB1

(3)左视图中BC的长等于底面△ABC中顶点C到边AB的距离d,

∴左视图的面积

解析

解:(1)因为主视图和左视图均为矩形、所以该三棱柱为直三棱柱,

在俯视图△A1B1C1中,A1C1=3,A1B1=5,

由余弦定理可得B1C1=4,

∴∠A1C1B1=∠ACB=90°,

∴BC⊥AC

又∵BC⊥CC1,CC1∩A1C1=C1,∴BC⊥平面ACC1A1

∵AC1⊂平面ACC1A1,∴BC⊥AC1

(2)连BC1交B1C于M,则M为BC1的中点,连DM,则DM∥AC1

∵DM⊂平面DCB1,AC1⊄平面DCB1

∴AC1∥平面CDB1

(3)左视图中BC的长等于底面△ABC中顶点C到边AB的距离d,

∴左视图的面积

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题型:简答题
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简答题

一个四棱锥的三视图和直观图如图所示,E为侧棱PD的中点.

(1)求证:PB∥平面AEC;

(2)若F为侧棱PA上的一点,且,则λ为何值时,PA⊥平面BDF?并求此时几何体F-BDC的体积.

正确答案

解:(1)由图形可知该四棱锥的底面ABCD是菱形,

且有一角为60°,边长为2,锥体高度为1.

设AC,BD和交点为O,连OE,OE为△DPB的中位线,OE∥PB,EO⊂面EAC,PB⊄面EAC内,

∴PB∥面AEC.

(2)过O作OF⊥PA垂足为F

在Rt△POA中,PO=1,AO=,PA=2,PO2=PF•PA,2PF=1

在底面菱形中BD⊥AC,又因为PO⊥面ABCD,

所以BD⊥PO,

∴BD⊥面APO,PA⊂面APO

∴PA⊥BD,PA⊥OF,OF∩BD=O

所以PA⊥平面BDF

∴当λ=时,PA⊥平面BDF

时,在△POA中过F作FH∥PO,则FH⊥面BCD,FH=

解析

解:(1)由图形可知该四棱锥的底面ABCD是菱形,

且有一角为60°,边长为2,锥体高度为1.

设AC,BD和交点为O,连OE,OE为△DPB的中位线,OE∥PB,EO⊂面EAC,PB⊄面EAC内,

∴PB∥面AEC.

(2)过O作OF⊥PA垂足为F

在Rt△POA中,PO=1,AO=,PA=2,PO2=PF•PA,2PF=1

在底面菱形中BD⊥AC,又因为PO⊥面ABCD,

所以BD⊥PO,

∴BD⊥面APO,PA⊂面APO

∴PA⊥BD,PA⊥OF,OF∩BD=O

所以PA⊥平面BDF

∴当λ=时,PA⊥平面BDF

时,在△POA中过F作FH∥PO,则FH⊥面BCD,FH=

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题型:简答题
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简答题

如图,在四棱锥P-ABCD中,AB∥CD,CD=2AB,AB⊥平面PAD,E为PC的中点.

(1)求证:BE∥平面PAD;

(2)若AD⊥PB,求证:PA⊥平面ABCD.

正确答案

证明:(1)取PD中点F,连接EF,AF.

因为E是PC的中点,F是PD的中点,

所以EF∥CD,且CD=2EF.

又因为AB∥CD,CD=2AB,

所以EFAB,即四边形ABEF是平行四边形.

所以BE∥AF.…(5分)

又AF⊂平面PAD,BE⊄平面PAD,

所以BE∥平面PAD.…(8分)

(2)因为AB⊥平面PAD,PA,AD⊂平面PAD,

所以Ab⊥AD,AB⊥PA…(10分)

因为AD⊥AB,AD⊥PB,AB∩PB=B,

所以AD⊥平面PAB.…(12分)

又PA⊂平面PAB,

所以AD⊥PA,

因为AB∩AD=A,

所以PA⊥面ABCD.…(14分)

解析

证明:(1)取PD中点F,连接EF,AF.

因为E是PC的中点,F是PD的中点,

所以EF∥CD,且CD=2EF.

又因为AB∥CD,CD=2AB,

所以EFAB,即四边形ABEF是平行四边形.

所以BE∥AF.…(5分)

又AF⊂平面PAD,BE⊄平面PAD,

所以BE∥平面PAD.…(8分)

(2)因为AB⊥平面PAD,PA,AD⊂平面PAD,

所以Ab⊥AD,AB⊥PA…(10分)

因为AD⊥AB,AD⊥PB,AB∩PB=B,

所以AD⊥平面PAB.…(12分)

又PA⊂平面PAB,

所以AD⊥PA,

因为AB∩AD=A,

所以PA⊥面ABCD.…(14分)

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题型:简答题
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简答题

如图1,直角梯形ABCD中,AD∥BC,∠ABC=90°,AD=AB=BC,E是底边BC上的一点,且EC=3BE.现将△CDE沿DE折起到△C1DE的位置,得到如图2所示的四棱锥C1-ABED,且C1A=AB.

(1)求证:C1A⊥平面ABED;

(2)若M是棱C1E的中点,求直线BM与平面C1DE所成角的正弦值.

正确答案

解:(1)设AD=AB==1,则C1A=1,C1D=

∴C1A⊥AD,…(2分)

又∵BE=,C1E=

∴AE2=AB2+BE2=

∴C1A⊥AE …(4分)

又AD∩AE=E

∴C1A⊥平面ABED; …(5分)

(2)由(1)知:C1A⊥平面ABED;且AB⊥AD,分别以AB,AD,AC1为x,y,z轴的正半轴建立空间直角坐标系,如图,…(6分)

则B(1,0,0),C1(0,0,1),E(1,,0),D(0,1,0),

∵M是C1E的中点,

∴M(),

=(),…(8分)

设平面C1DE的法向量为=(x,y,z),=(0,1,-1),

 即,令y=2,得=(1,2,2)…(10分)

设直线BM与平面C1DE所成角为θ,则sinθ=||=

∴直线BM与平面C1DE所成角的正弦值为.…(12分)

解析

解:(1)设AD=AB==1,则C1A=1,C1D=

∴C1A⊥AD,…(2分)

又∵BE=,C1E=

∴AE2=AB2+BE2=

∴C1A⊥AE …(4分)

又AD∩AE=E

∴C1A⊥平面ABED; …(5分)

(2)由(1)知:C1A⊥平面ABED;且AB⊥AD,分别以AB,AD,AC1为x,y,z轴的正半轴建立空间直角坐标系,如图,…(6分)

则B(1,0,0),C1(0,0,1),E(1,,0),D(0,1,0),

∵M是C1E的中点,

∴M(),

=(),…(8分)

设平面C1DE的法向量为=(x,y,z),=(0,1,-1),

 即,令y=2,得=(1,2,2)…(10分)

设直线BM与平面C1DE所成角为θ,则sinθ=||=

∴直线BM与平面C1DE所成角的正弦值为.…(12分)

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