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题型:简答题
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简答题

在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为菱形,且∠ABC=120°,AB=1,侧棱PA与底面所成角为45°,设AC与BD交于点O,M为PA 的中点,OM⊥平面ABCD.

(1)求证:BD⊥平面PAC;

(2)设E是PB的中点,求三棱锥E-PAD的体积;

(3)求平面PAD与平面PBC所成锐二面角的余弦.

正确答案

解:(1)证明:∵OM是△APC的中位线,∴OM∥PC,∵OM⊥面ABCD,∵PC⊥面ABCD,PC⊥BD.

又底面ABCD为菱形,∴AC⊥BD.而OM 和 AC是平面PAC内的两条相交直线,∴BD⊥平面PAC.

(2)△ABC中,有余弦定理求得AC=,∵侧棱PA与底面所成角为45°,∴PC=

三棱锥E-PAD的体积 VE-PAD=VB-PAD= VP-BAD=×S△ABD•PC

=sin60°) =. 

(3)∵PC⊥面ABCD,作CF⊥AD,交 AD延长线于F,则PF⊥AD.过点P作AD的平行线l,

则l是平面PAD与平面PBC所成锐二面角的棱,且l⊥PC,l⊥PF,

故∠CPF为平面PAD与平面PBC所成锐二面角的平面角.

CF=DCsin60°=,Rt△PCF中,tan∠CPF===

∴cos∠CPF=

解析

解:(1)证明:∵OM是△APC的中位线,∴OM∥PC,∵OM⊥面ABCD,∵PC⊥面ABCD,PC⊥BD.

又底面ABCD为菱形,∴AC⊥BD.而OM 和 AC是平面PAC内的两条相交直线,∴BD⊥平面PAC.

(2)△ABC中,有余弦定理求得AC=,∵侧棱PA与底面所成角为45°,∴PC=

三棱锥E-PAD的体积 VE-PAD=VB-PAD= VP-BAD=×S△ABD•PC

=sin60°) =. 

(3)∵PC⊥面ABCD,作CF⊥AD,交 AD延长线于F,则PF⊥AD.过点P作AD的平行线l,

则l是平面PAD与平面PBC所成锐二面角的棱,且l⊥PC,l⊥PF,

故∠CPF为平面PAD与平面PBC所成锐二面角的平面角.

CF=DCsin60°=,Rt△PCF中,tan∠CPF===

∴cos∠CPF=

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题型:简答题
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简答题

如图,四棱锥P-ABCD的底面ABCD为矩形,且PA=AD=1,AB=2,∠PAB=120°,∠PBC=90°.

(Ⅰ)求证:DA⊥平面PAB;

(Ⅱ)求三棱锥D-PAC的体积.

正确答案

解:(Ⅰ)∵四边形ABCD为矩形,∴DA⊥AB,且DA∥BC,…(1分)

∵∠PBC=90°,得BC⊥PB,∴DA⊥PB…(3分)

又∵AB∩PB=B,AB、PB⊂平面PAB

∴DA⊥平面PAB,…(5分)

(Ⅱ)∵PA=1,AB=2,∠PAB=120°,

∴根据正弦定理,得△PAB的面积为S△PAB=×1×2×sin120°=,…(7分)

由(1)DA⊥平面PAB,且AD∥BC.可得BC⊥平面PAB,

∴BC是三棱锥C-PAB的高线,…(9分)

因此,可得VC-PAB=S△PAB•BC=××1=,…(10分)

∵VD-PAC=VP-DAC=VP-ABC=VC-PAB…(12分)

∴三棱锥D-PAC的体积VD-PAC=VC-PAB=…(13分)

解析

解:(Ⅰ)∵四边形ABCD为矩形,∴DA⊥AB,且DA∥BC,…(1分)

∵∠PBC=90°,得BC⊥PB,∴DA⊥PB…(3分)

又∵AB∩PB=B,AB、PB⊂平面PAB

∴DA⊥平面PAB,…(5分)

(Ⅱ)∵PA=1,AB=2,∠PAB=120°,

∴根据正弦定理,得△PAB的面积为S△PAB=×1×2×sin120°=,…(7分)

由(1)DA⊥平面PAB,且AD∥BC.可得BC⊥平面PAB,

∴BC是三棱锥C-PAB的高线,…(9分)

因此,可得VC-PAB=S△PAB•BC=××1=,…(10分)

∵VD-PAC=VP-DAC=VP-ABC=VC-PAB…(12分)

∴三棱锥D-PAC的体积VD-PAC=VC-PAB=…(13分)

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题型:简答题
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简答题

如图,三棱锥P-ABC中,PA⊥底面ABC,△ABC为等边三角形,D,E分别是BC,CA的中点.

(Ⅰ)证明:BE⊥平面PAC;

(Ⅱ)若PA=AB=2,求三棱锥P-ABC的体积.

(Ⅲ)在BC上是否存在一点F,使AD∥平面PEF?并说明理由.

正确答案

解:(Ⅰ)证明:由 PA⊥底面ABC,PA⊂平面PAC,

可得平面PAC⊥⊥平面ABC.

由于E是CA的中点,△ABC为等边三角形,∴BE⊥AC.

再由BE⊂平面ABC,平面 ABC∩平面PAC=AC,∴BE⊥平面PAC.

(Ⅱ)若PA=AB=2,则三棱锥P-ABC的体积 V=•S△ABC•PA=AB•AC•sinA)PA=)×2=

(Ⅲ)在BC上是存在一点F,且F为CD的中点,使AD∥平面PEF.

证明:∵E、F分别为AC、CD的中点,∴EF∥AD.

由于 EF⊂平面PEF,AD⊄平面PEF,∴AD∥平面PEF.

解析

解:(Ⅰ)证明:由 PA⊥底面ABC,PA⊂平面PAC,

可得平面PAC⊥⊥平面ABC.

由于E是CA的中点,△ABC为等边三角形,∴BE⊥AC.

再由BE⊂平面ABC,平面 ABC∩平面PAC=AC,∴BE⊥平面PAC.

(Ⅱ)若PA=AB=2,则三棱锥P-ABC的体积 V=•S△ABC•PA=AB•AC•sinA)PA=)×2=

(Ⅲ)在BC上是存在一点F,且F为CD的中点,使AD∥平面PEF.

证明:∵E、F分别为AC、CD的中点,∴EF∥AD.

由于 EF⊂平面PEF,AD⊄平面PEF,∴AD∥平面PEF.

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题型: 单选题
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单选题

已知直线m、n和平面α、β,若α⊥β,α∩β=m,n⊂α,要使n⊥β,则应增加的条件是(  )

Am∥n

Bn⊥m

Cn∥α

Dn⊥α

正确答案

B

解析

解:由直线与平面垂直的性质定理可知,要使n⊥β,

只需在已知直线m、n和平面α、β,若α⊥β,α∩β=m,n⊂α,则应增加的条件n⊥m,

故选B.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,正方体ABCD-A1B1C1D1中,求证:

(1)BD1⊥平面ACB1

(2)平面A1BD∥平面B1CD1

(3)平面AA1C⊥平面B1D1DB.

正确答案

证明:(1)由正方体可得:AC⊥BD,B1B⊥BD,BD∩B1B=B,

∴AC⊥平面BDD1B1

∴AC⊥BD1

同理可证:AB1⊥BD1

又AC∩AB1=A,∴BD1⊥平面AB1C.

(2)∵BD∥B1D1,BD⊄平面B1CD1,B1D1⊂平面B1CD1

∴BD∥平面B1CD1

同理可证:A1B∥平面B1CD1

而BD∩A1B=B,∴平面A1BD∥平面B1CD1

(3)由(1)可知:AC⊥平面BDD1B1

而AC⊂平面ACC1A1

∴平面AA1CC1⊥平面B1D1DB.

解析

证明:(1)由正方体可得:AC⊥BD,B1B⊥BD,BD∩B1B=B,

∴AC⊥平面BDD1B1

∴AC⊥BD1

同理可证:AB1⊥BD1

又AC∩AB1=A,∴BD1⊥平面AB1C.

(2)∵BD∥B1D1,BD⊄平面B1CD1,B1D1⊂平面B1CD1

∴BD∥平面B1CD1

同理可证:A1B∥平面B1CD1

而BD∩A1B=B,∴平面A1BD∥平面B1CD1

(3)由(1)可知:AC⊥平面BDD1B1

而AC⊂平面ACC1A1

∴平面AA1CC1⊥平面B1D1DB.

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