- 直线、平面垂直的判定与性质
- 共668题
如图4,直三棱柱ABC-AB
C
的底面是边长为2的正三角形,E,F分别是BC,CC
的中点.
20.证明:平面AEF⊥平面BBCC
;
21.若直线AC与平面A
ABB
所成的角为45
,求三棱锥F-AEC的体积。
正确答案
如图,因为三棱柱是直三棱柱,
所以,又E是正三角形
的边BC的中点,所以
因此
,而
,
所以.
解析
见答案
考查方向
解题思路
先证明,
得到
,由面面垂直的判断定理得到
.
易错点
不会证明进而由面面垂直的判断定理得到
.
正确答案
.
解析
设AB的中点为D,连接,因为
是正三角形,所以
,又三棱柱
是直三棱柱,所以
,因此CD
平面
,于是
是直线
与平面
所成的角,
由题设知,
所以,,
在中,
,所以
,
故三棱锥F-AEC的体积.
考查方向
解题思路
设AB的中点为D,证明是直线
与平面
所成的角,
由题设知,求出棱锥的高与底面面积即可求解几何体的体积。.
易错点
找不到直线与平面所成的角;
如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AB=BC=AAl=2,∠ABC=120°,点 P在线段AC1上,且AP=2PCl,M为线段AC的中点.
20.证明:BM//平面B1CP;
21.求直线AB1与平面B1CP所成角的余弦值。
正确答案
见解析
解析
考查方向
解题思路
利用线面平行判定定理证明线面平行,再利用射影定理确定角度,再求出角度。
易错点
建立空间直角坐标系的坐标问题。
正确答案
见解析
解析
考查方向
解题思路
利用线面平行判定定理证明线面平行,再利用射影定理确定角度,再求出角度。
易错点
建立空间直角坐标系的坐标问题。
如图,在四棱锥中,
平面
,
,四边形
中
,
,且
,点
为
中点.
22.求证:平面平面
;
23.求点到平面
的距离.
正确答案
见解析
解析
试题分析:本题属于立体几何中的基本问题,题目的难度是逐渐由易到难,根据题设先证线面垂直再去证面面垂直;证明:取中点
,连接
.∵
是
中点,∴
.又∵
,∴
,
∴四边形
为平行四边形.∵
,∴
平面
.∴
,∴
.∵
,∴
,∴
平面
.∵
平面
,∴平面
平面
.
考查方向
解题思路
本题考查了面面垂直的证明和点到面的距离的求,解题步骤如下:根据题设先证线面垂直再去证面面垂直。
易错点
对面面垂直的证明的表述不严谨和运算出错;
正确答案
解析
试题分析:本题属于立体几何中的基本问题,题目的难度是逐渐由易到难,由等体积法求出点到面的距离。由⑴知,.
∴平面
,即点
到平面
的距离为
.在
中,由
,得
,∴
.
∴点到平面
的距离为
.
考查方向
解题思路
本题考查了面面垂直的证明和点到面的距离的求,解题步骤如下:由等体积法求出点到面的距离。
易错点
对面面垂直的证明的表述不严谨和运算出错;
在正三角形ABC中,E、F、P分别是AB、AC、BC边上的点,满足AE :EB=CF :FA=CP :PB=1 :2,如图(5).将△AEF沿EF折起到△A1EF的位置,使二面角A1一EF-B成直二面角,连结A1B、A1P,如图(6).
21.求证:A1E⊥平面BEP;
22.求二面角B—A1P—E的余弦值.
正确答案
(1)A1E⊥平面BEP;
解析
解:不妨设正三角形ABC 的边长为 3 .
(1)在图5中,取BE的中点D,连结DF.
∵AEEB=CF
FA=1
2,∴AF=AD=2,而∠A=600,∴△ADF是正三角形,
又AE=DE=1,∴EF⊥AD
在图6中,A1E⊥EF,BE⊥EF,∴∠A1EB为二面角A1-EF-B的平面角.
由题设条件知此二面角为直二面角,∴A1E⊥BE
又BE∩EF=E,∴A1E⊥平面BEF,即A1E⊥平面BEP
考查方向
解题思路
(1)不妨设正三角形ABC 的边长为 3,取BE的中点D,连接DF,从而证明到EF⊥AD,再利用二面角A1一EF-B成直二面角推出A1E⊥BE,从而得证。
(2)由(1)构建空间直角坐标系并写出相关点的坐标,通过计算平面法向量的方法来计算二面角的余弦值。
易错点
平面翻折到空间中的不变量与改变量易出错及空间点坐标的确定。
正确答案
(2) 二面角B-A1P-E余弦值是
解析
解:
(2)建立分别以EB、EF、EA1为x轴、y轴、z轴的空间直角坐标系,则E(0,0,0),A1(0,0,1),
B(2,0,0),F(0, ,0), P (1,
,0),则
,
.设平面A1BP的法向量为
,
由平面ABP知,
,即
令,得
,
.
设平面A1PE向量为.
由平面A1PE知,
,即 可得
.
所以二面角B-A1P-E余弦值是
考查方向
解题思路
(1)不妨设正三角形ABC 的边长为 3,取BE的中点D,连接DF,从而证明到EF⊥AD,再利用二面角A1一EF-B成直二面角推出A1E⊥BE,从而得证。
(2)由(1)构建空间直角坐标系并写出相关点的坐标,通过计算平面法向量的方法来计算二面角的余弦值。
易错点
平面翻折到空间中的不变量与改变量易出错及空间点坐标的确定。
10.设为不同的平面,
为不同的直线,则
的一个充分条件为( ).
正确答案
解析
对于选项A,根据面面垂直的判定定理可知,缺少条件m⊂α,故不正确;
对于选项B,因为α与β可能平行,也可能相交,所以m与β不一定垂直,故不正确;[来源:学科网ZXXK]
对于选项C,因为α与β可能平行,也可能相交,所以m与β不一定垂直,故不正确;
对于选项D,由n⊥α,n⊥β,可得α∥β,而m⊥α,则m⊥β,故正确,故选D.
考查方向
解题思路
逐个判断各个选项的正误即可。
易错点
1.不理解的一个充分条件和
之间的关系;
2.对于空间点线面的位置关系理解单一导致出错。
知识点
7.由棱锥和棱柱组成的几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为( )
正确答案
解析
由三视图可以看出该几何体是由三棱柱和三棱锥组成。所以几何体的体积为,
考查方向
解题思路
有三视图画出直观图根据直观图表示的几何体求体积。
易错点
在观察时候将底面的高看错。
知识点
如图,三棱柱ABC—A1B1C1 的侧棱AA1底面ABC,
,E是棱CC1的中点,F是AB的中点,AC=BC=1,AA1=2。
22.求证:CF//平面AB1E;
23.求点C到平面AB1E的距离。
正确答案
见解析
解析
证明:取AB中点M,连MF,ME,∵E为CC1中点,F为AB中点,∴MF∥B1B,MF=1/2B1B,EC∥B1B,EC=1/2B1B,∴MF∥EC,且MF=EC,∴MFCE为平行四边形,∴CF∥EM,∵CF⊄平面AB1E,EM⊂平面AB1E,∴CF∥平面AB1E.
考查方向
解题思路
取AB中点M,连MF,ME,易证四边形MFCE是平行四边形,利用线面平行的判定定理即可证得CF∥平面AB1E;
易错点
本题易错点是∵CF⊄平面AB1E,EM⊂平面AB1E。
正确答案
点C到平面AB1E的距离为
解析
解:∵AA1⊥底面ABC,∴侧面AC1⊥底面ABC,又∠ACB=90°,BC垂直于交线AC,∴BC⊥侧面AC1.∵AC=BC=1,AA1=2,∴S△ACE=,∴VO−AB1E=VB1−ACE=VB−ACE=
所以C到平面AB1E的距离为
。
考查方向
解题思路
依题意,可证得BC⊥侧面AC1,利用等体积转换,即可求出三棱锥C-AB1E的体积.进而求高。
易错点
本题易错点是∵CF⊄平面AB1E,EM⊂平面AB1E。
如图,在三棱锥P—ABC中,平面PAB⊥平面ABC,PA⊥PB,M,N分别为AB,PA的中点.
17.求证:PB∥平面MNC;
18.若AC=BC,求证:PA⊥平面MNC.
正确答案
见解析
解析
证:(1)因为M,N分别为AB,PA的中点,
所以MN∥PB.
因为MN平面MNC,PB平面MNC,
所以PB∥平面MNC.
考查方向
解题思路
本题考查线面平行的判定,面面垂直的性质和线面垂直,解题步骤如下:
(1)根据中位线定理可得MN∥PB,故而PB∥平面MNC.
(2)由三线合一可得CM⊥AB,再有面面垂直得出CM⊥平面PAB,故CM⊥PA,由AP⊥PB,MN∥PB可得PA⊥MN,故而PA⊥平面MNC.
易错点
线面平行和线面垂直判定定理记不熟,不会灵活运用
正确答案
见解析
解析
证: (2)因为PA⊥PB,MN∥PB,所以PA⊥MN.
因为AC=BC,AM=BM,所以CM⊥AB.
因为平面PAB⊥平面ABC,CM平面ABC,平面PAB∩平面ABC=AB,
所以CM⊥平面PAB.
因为PA平面PAB,所以CM⊥PA.
因为PA⊥MN,MN平面MNC,CM平面MNC,MN∩CM=M,
所以PA⊥平面MNC.
考查方向
解题思路
本题考查线面平行的判定,面面垂直的性质和线面垂直,解题步骤如下:
(1)根据中位线定理可得MN∥PB,故而PB∥平面MNC.
(2)由三线合一可得CM⊥AB,再有面面垂直得出CM⊥平面PAB,故CM⊥PA,由AP⊥PB,MN∥PB可得PA⊥MN,故而PA⊥平面MNC.
易错点
线面平行和线面垂直判定定理记不熟,不会灵活运用
如图,三棱柱中,
,
,平面
平面
,
与
相交于点
.
21.求证:平面
;
22.求二面角的余弦值.
正确答案
(1)略;
解析
(Ⅰ)依题意,侧面是菱形,
是
的中点,因为
,所以
,
又平面平面
,且
平面
,平面
平面
所以平面
.
考查方向
解题思路
先证明,后根据平面
平面
后即可得到答案;
易错点
不会转化平面平面
而无法证明答案;
正确答案
(2)
解析
(Ⅱ)由(Ⅰ)知平面
,
面
,所以
,
又,
,所以
平面
,
过作
,垂足为
,连结
,则
,
所以为二面角
的平面角.
在中,
,
所以,
所以,即二面角
的余弦值是
.
考查方向
解题思路
先证明为二面角
的平面角,后在三角形中解出即可。
易错点
找不到二面角的平面角无法做出答案。
如图,在三棱柱-
中,
BAC=
,AB=AC=2,
A=4,
在底面ABC的射影为BC的中点,D为
的中点.
17.证明:D
平面
;
18.求二面角
-BD-
的平面角的余弦值
正确答案
详见解析;
解析
试题分析:由条件设E为BC的中点,可证得AE⊥平面,再证明
,即可证得;
考查方向
解题思路
由线面垂直的判定定理,两平行线中的一条垂直于一个平面,另一条也垂
直于这个平面,得出结论;的余弦值.
易错点
注意二面角的取值范围,分清是锐角还是钝角.
正确答案
.
解析
作,且
,可证明
为二面角
的平面角,再由余弦定理可求得
,从而求解.
设E为BC的中点,由题意可得,
∴,∵AB=AC,∴
,故
,
由D,E分别为,BC的中点,得DE∥
且DE=
,从而DE∥
,
∴四边形为平行四边形,故
,又∵AE⊥平面
,
∴;(2)作
,且
,连接
,由AE=EB=
,
,得
,由
,
,得
,由
,得
,因此
为二面角
的平面角,
由=
,
=4,
,得BD=3
,
,
由余弦定理得,.
考查方向
解题思路
作出二面角的平面角,在三角形中利用余弦定理求出二面角
的余弦值.
易错点
注意二面角的取值范围,分清是锐角还是钝角.
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