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题型:简答题
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简答题

(本小题满分12分)如图,在三棱锥中,,平面平面

(Ⅰ)求直线与平面所成角的大小;

(Ⅱ)求二面角的大小。

正确答案

(1)连接OC。由已知,所成的角

设AB的中点为D,连接PD、CD.

因为AB=BC=CA,所以CDAB.

因为等边三角形,

不妨设PA=2,则OD=1,OP=,AB=4.

所以CD=2,OC=.

在Rttan.

故直线PC与平面ABC所成的角的大小为arctan…………………6分

(2)过D作DE于E,连接CE.       

由已知可得,CD平面PAB.

根据三垂线定理可知,CE⊥PA,

所以,.

由(1)知,DE=

在Rt△CDE中,tan

……………………………12分

[点评]本小题主要考查线面关系、直线与平面所成的角、二面角等基础知识,考查思维能力、空间想象能力,并考查应用向量知识解决数学问题的能力.

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题型:简答题
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简答题

(本小题12分)如图,四棱锥P-ABCD是底面边长为1的正方形,PD ⊥BC,PD=1,PC=.

(Ⅰ)求证:PD⊥面ABCD;

(Ⅱ)求二面角A-PB-D的大小.

正确答案

(1)略

(2)二面角A-PB-D的大小为60°.

(Ⅰ)证明:,

.……2分

,……4分

∴  PD⊥面ABCD………6分

(Ⅱ)解:连结BD,设BD交AC于点O,

过O作OE⊥PB于点E,连结AE,

∵PD⊥面ABCD, ∴,

又∵AO⊥BD, ∴AO⊥面PDB.

∴AO⊥PB,

,

,从而,

就是二面角A-PB-D的平面角.……………………8分

∵ PD⊥面ABCD,  ∴PD⊥BD,

∴在Rt△PDB中, ,

又∵,   ∴,………………10分

 ∴ .

故二面角A-PB-D的大小为60°. …………………12分

(也可用向量解)

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题型:填空题
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填空题

若正三棱柱的棱长均相等,则与侧面所成角的正切值为___.

正确答案

试题分析:设棱长为1.取中点,连接,根据正三棱柱的特点,,根据线面角的定义可知,与侧面所成角,在中,.

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题型:简答题
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简答题

D是△ABCBC边上一点,把△ACD沿AD折起,使C点所处的新位置C′在平面ABD上的射影H恰好在AB上.

(1)求证:直线CD与平面ABD和平面AHC′所成的两个角之和不可能超过90°;

(2)若∠BAC=90°,二面角C′—ADH为60°,求∠BAD的正切值.



正确答案

(2)tanBAD=

(1)证明:连结DH,∵CH⊥平面ABD,∴∠CDHCD与平面ABD所成

的角且平面CHA⊥平面ABD,过DDEAB,垂足为E,则DE⊥平面CHA.

故∠DCECD与平面CHA所成的角

∵sinDCE==sinDCH

∴∠DCE≤∠DCH,

∴∠DCE+∠CDE≤∠DCH+∠CDE=90°

(2)解:作HGAD,垂足为G,连结CG,

CGAD,故∠CGH是二面角C′—ADH的平面角

即∠CGH=60°,计算得tanBAD=

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题型:简答题
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简答题

如图,在直三棱柱中,.若的中点,求直线与平面所成的角.

正确答案

60°

试题分析:因为在直三棱柱中,.若的中点,需求直线与平面所成的角.可以建立直角坐标系,通过平面的法向量与直线所在的向量的夹角的余弦值即为直线与平面所成角的正弦值.即可得结论.另外也可以通过构建直线所成的角,通过解三角形求得结论.

试题解析:方法一:如图1以为原点,所在直线为轴,所在直线为轴,

所在直线为轴建系,则,则            2分;

设平面A1BC1的一个法向量

,取,则                   6分

AD与平面A1BC1所成的角为

=                               10分

,∴AD与平面A1BC1所成的角为             12分

方法二:由题意知四边形AA1B1B是正方形,故AB1BA1

AA1⊥平面A1B1C1AA1A1C1

A1C1A1B1,所以A1C1⊥平面AA1B1B,故A1C1AB1

从而得 AB1⊥平面A1BC1.                                                4分

AB1A1B相交于点O,则点O是线段AB1的中点.

连接AC1,由题意知△AB1C1是正三角形.

ADC1O是△AB1C1的中线知:ADC1O的交点为重心G,连接OG

AB1⊥平面A1BC1,故OGAD在平面A1BC1上的射影,

于是∠AGOAD与平面A1BC1所成的角.                                      6分

在直角△AOG中,AGADAB1AB, AOAB

所以sin∠AGO.                                           10分

故∠AGO=60°,即AD与平面A1BC1所成的角为60°.                       12分

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