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题型:简答题
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简答题

(2015•宜昌模拟)如图,在三棱锥P-ABC中,直线PA⊥平面ABC,且∠ABC=90°,又点Q,M,N分别是线段PB,AB,BC的中点,且点K是线段MN上的动点.

(Ⅰ)证明:直线QK∥平面PAC;

(Ⅱ)若PA=AB=BC=8,且二面角Q-AK-M的平面角的余弦值为,试求MK的长度.

正确答案

解:(Ⅰ)连结QM,∵点Q,M,N分别是线段PB,AB,BC的中点

∴QM∥PA 且MN∥AC,从而QM∥平面PAC 且MN∥平面PAC

又∵MN∩QM=M,∴平面QMN∥平面PAC   而QK⊂平面QMN

∴QK∥平面PAC                                     …(7分)

(Ⅱ)方法1:过M作MH⊥AK于H,连QH,则∠QHM即为二面角Q-AK-M的平面

角,设MK=x,且PA=PB=PC=8则,又QM=4,且

=

解得,∴MK的长度为.                   …(15分)

方法2:以B为原点,以BC、BA所在直线为x轴y轴建空间直角坐标系,

则A(0,8,0),M(0,4,0),N(4,0,0),P(0,8,8),Q (0,4,4),

设K(a,b,0),则a+b=4,=(0,-4,4),…(9分)

,则

取y=z=a则x=4+a,

,…(11分)

又平面AKM的一个法向量,设二面角Q-AK-M的平面角为θ

则|cosθ|=,解得a=1,

∴MK的长度为.                      …(15分)

解析

解:(Ⅰ)连结QM,∵点Q,M,N分别是线段PB,AB,BC的中点

∴QM∥PA 且MN∥AC,从而QM∥平面PAC 且MN∥平面PAC

又∵MN∩QM=M,∴平面QMN∥平面PAC   而QK⊂平面QMN

∴QK∥平面PAC                                     …(7分)

(Ⅱ)方法1:过M作MH⊥AK于H,连QH,则∠QHM即为二面角Q-AK-M的平面

角,设MK=x,且PA=PB=PC=8则,又QM=4,且

=

解得,∴MK的长度为.                   …(15分)

方法2:以B为原点,以BC、BA所在直线为x轴y轴建空间直角坐标系,

则A(0,8,0),M(0,4,0),N(4,0,0),P(0,8,8),Q (0,4,4),

设K(a,b,0),则a+b=4,=(0,-4,4),…(9分)

,则

取y=z=a则x=4+a,

,…(11分)

又平面AKM的一个法向量,设二面角Q-AK-M的平面角为θ

则|cosθ|=,解得a=1,

∴MK的长度为.                      …(15分)

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题型: 单选题
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单选题

三棱锥P-ABC中,PA=PB=PC=AC=1,△ABC是等腰直角三角形,∠ABC=90°.若E为PC中点,则BE与平面PAC所成的角的大小等于(  )

A30°

B45°

C60°

D90°

正确答案

B

解析

解:作PO⊥平面ABC,垂足为O

则∠POA=∠POB=∠POC=90°,

而PA=PB=PC,PO是△POA、△POB、△POC的公共边

∴△POA≌△POB≌△POC

∴AO=BO=CO,则点O为三角形ABC的外心

∵△ABC是等腰直角三角形,∠ABC=90°

∴点O为AC的中点,则BO⊥AC

而PO⊥BO,PO∩AC=O

∴BO⊥平面PAC,连接OE

∴∠BEO为BE与平面PAC所成的角

∵点O为AC的中点,E为PC中点,PA=PB=PC=AC=1,ABC是等腰直角三角形,∠ABC=90°

∴OE为中位线,且OE=,BO=

又∵∠BOE=90°

∴∠BEO=45°即BE与平面PAC所成的角的大小为45°

故选B.

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题型: 单选题
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单选题

正六棱锥底面边长为a,体积为a3,则侧棱与底面所成的角为(  )

A30°

B45°

C60°

D75°

正确答案

B

解析

解:∵正六棱锥的底面边长为a,

∴S底面积=6•=

∵体积为a3

∴棱锥的高h=a

∴侧棱长为a

∴侧棱与底面所成的角为45°

故选B.

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题型:简答题
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简答题

如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,已知AB=AC,F为BB1上一点,BF=BC=2,FB1=1,D为BC中点,E为线段AD上不同于点A、D的任意一点.

(Ⅰ)证明:EF⊥FC1

(Ⅱ)若AB=,求DF与平面FA1C1所成的角.

正确答案

解:(1)AB=AC,D为BC的中点∴AD⊥BC

∵BB1⊥平面ABC∴BB1⊥AD

∴AD⊥平面B1BCC1∴AD⊥FC1

∵BC=BF=2∴DB=1,又 FB1=1

∴Rt△DBF∽Rt△FB1C1

∴C1F⊥FD∵FD∩AD=D

∴C1F⊥平面DEF∴C1F⊥EF

(2)设点D到FA1C1的距离为h

由(1)知C1F⊥FD

用等体积法可知

设DF与平面FA1C1所成的角为θ

=

∴DF与平面FA1C1所成的角

解析

解:(1)AB=AC,D为BC的中点∴AD⊥BC

∵BB1⊥平面ABC∴BB1⊥AD

∴AD⊥平面B1BCC1∴AD⊥FC1

∵BC=BF=2∴DB=1,又 FB1=1

∴Rt△DBF∽Rt△FB1C1

∴C1F⊥FD∵FD∩AD=D

∴C1F⊥平面DEF∴C1F⊥EF

(2)设点D到FA1C1的距离为h

由(1)知C1F⊥FD

用等体积法可知

设DF与平面FA1C1所成的角为θ

=

∴DF与平面FA1C1所成的角

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题型: 单选题
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单选题

过正方形ABCD的顶点A,引PA⊥平面ABCD,若PA=AB,则平面ABP和平面CDP所成的二面角的大小是(  )

A30°

B45°

C60°

D90°

正确答案

B

解析

解:我们构造正方体ABCD-PQRS如下图示:

∴面PQCD与面PQBA所成二面角就是平面ABP与平面CDP所成二面角

PA⊥平面ABCD,所以PA⊥AB

PQ∥AB,所以PA⊥PQ

PQ∥CD,所以PD⊥PQ

所以∠APD就是面PECD与面PEBA所成二面角

由于构造的几何体是一个正方体,易得∠APD=45°

故选B

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