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题型:简答题
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简答题

在正方体ABCD-A1B1C1D1中,点E、F分别是AB、BC的中点,求:A1C1与平面B1EF所成的角.

正确答案

 解:如图所示,连接AC,则

∵点E、F分别是AB、BC的中点,

∴EF∥AC,

∵ACC1A1是平行四边形,

∴AC∥A1C1

∴EF∥A1C1

∵EF⊂平面B1EF,A1C1⊄平面B1EF,

∴A1C1∥平面B1EF,

∴A1C1与平面B1EF所成的角为0°.

解析

 解:如图所示,连接AC,则

∵点E、F分别是AB、BC的中点,

∴EF∥AC,

∵ACC1A1是平行四边形,

∴AC∥A1C1

∴EF∥A1C1

∵EF⊂平面B1EF,A1C1⊄平面B1EF,

∴A1C1∥平面B1EF,

∴A1C1与平面B1EF所成的角为0°.

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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,底面ABCD为矩形,侧棱PA⊥底面ABCD,BC=2AB=2PA.点M在侧棱PC上,且CM=2MP.

(I)求直线AM与平面PCD所成角的正弦值;

(II)求二面角B-PC-D的大小.

正确答案

(本小题满分12分)

解:设BC=2AB=2PA=2.

(Ⅰ)过A作AN⊥PD于N,连接MN.

∵侧棱PA⊥面ABCD,

∴PA⊥CD.

又∵CD⊥AD,

∴CD⊥面PAD.

∴CD⊥AN.

∴AN⊥面PCD.

则∠AMN为直线AM与平面PCD所成的角. …(3分)

在△PAM中,AM==1.

在RT△PAD中,求得AN=.∴sin∠AMN==.…(6分)

(Ⅱ)过B作BE⊥平面PCD于E,过点B作BF⊥PC于F.

连接EF,则EF⊥PC.

∴∠BFE为二面角B-PC-D的平面角的补角. …(8分)

在RT△PBC中,求得BF=

由VP-BCD=VD-PAC,得

解得BE=.…(10分)

在RT△AEF中,求得sin∠BFE=

所以所求二面角的大小为.…(12分)

解析

(本小题满分12分)

解:设BC=2AB=2PA=2.

(Ⅰ)过A作AN⊥PD于N,连接MN.

∵侧棱PA⊥面ABCD,

∴PA⊥CD.

又∵CD⊥AD,

∴CD⊥面PAD.

∴CD⊥AN.

∴AN⊥面PCD.

则∠AMN为直线AM与平面PCD所成的角. …(3分)

在△PAM中,AM==1.

在RT△PAD中,求得AN=.∴sin∠AMN==.…(6分)

(Ⅱ)过B作BE⊥平面PCD于E,过点B作BF⊥PC于F.

连接EF,则EF⊥PC.

∴∠BFE为二面角B-PC-D的平面角的补角. …(8分)

在RT△PBC中,求得BF=

由VP-BCD=VD-PAC,得

解得BE=.…(10分)

在RT△AEF中,求得sin∠BFE=

所以所求二面角的大小为.…(12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,PB⊥底面ABC于B,∠BCA=90°,PB=BC=CA=,点E,F分别是PC,PA的中点,求二面角A-BE-F的余弦值.

正确答案

解:如图,以BP所在直线为z轴,

BC所在直线y轴,建立空间直角坐标系,

∵PB⊥平面ABC,∴PB⊥AC,

又AC⊥CB,∴AC⊥平面PBC,

∴AC⊥PC,∴EF⊥PC,

又BE⊥PC,∴PC⊥平面BEF.

所以平面BEF的一个法向量,(4分)

设平面ABE的一个法向量

,则x:y:z=1:-1:1

取x=1,则平面AEF的一个法向量(8分)

∴二面角A-BE-F的平面角的余弦值为(10分)

解析

解:如图,以BP所在直线为z轴,

BC所在直线y轴,建立空间直角坐标系,

∵PB⊥平面ABC,∴PB⊥AC,

又AC⊥CB,∴AC⊥平面PBC,

∴AC⊥PC,∴EF⊥PC,

又BE⊥PC,∴PC⊥平面BEF.

所以平面BEF的一个法向量,(4分)

设平面ABE的一个法向量

,则x:y:z=1:-1:1

取x=1,则平面AEF的一个法向量(8分)

∴二面角A-BE-F的平面角的余弦值为(10分)

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题型:填空题
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填空题

设α-MN-β是直二面角,A∈MN,AB⊂α,AC⊂β,∠BAN=∠CAN=45°,则∠BAC=______

正确答案

60°

解析

解:过B作BD⊥MN于D,作DC⊥MN,则∠BDC为α-MN-β的平面角

因为α-MN-β是直二面角,所以BD⊥DC

设AD为t

因为∠BAN=∠CAN=45°,所以BD=CD=t

所以AB=AC=BC=t

所以∠BAC=60°

故答案为:60°

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题型:简答题
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简答题

如图,在五面体P-ABCD中,底面ABCD是平行四边形,∠BAD=60°,AB=4,AD=2,PB=,PD=

(1)求证:BD⊥平面PAD;

(2)若PD与底面ABCD成60°的角,试求二面角P-BC-A的大小.

正确答案

解  (1)由已知AB=4,AD=2,∠BAD=60°,

得BD2=AD2+AB2-2AD•ABcos60°=4+16-2×2×4×=12.

∴AB2=AD2+BD2,∴△ABD是直角三角形,

∠ADB=90°,即AD⊥BD.

在△PDB中,PD=,PB=,BD=

∴PB2=PD2+BD2,故得PD⊥BD.

又PD∩AD=D,∴BD⊥平面PAD.

(2)∵BD⊥平面PAD,BD⊂平面ABCD,

∴平面PAD⊥平面ABCD.

作PE⊥AD于E,又PE⊂平面PAD,∴PE⊥平面ABCD,

∴∠PDE是PD与底面BCD所成的角,∴∠PDE=60°,

∴PE=PDsin60°==

作EF⊥BC于F,连PF,则PF⊥BC,∴∠PFE是二面角P-BC-A的平面角.

又EF=BD=,∴在Rt△PEF中,

tan∠PFE===

故二面角P-BC-A的大小为arctan

解析

解  (1)由已知AB=4,AD=2,∠BAD=60°,

得BD2=AD2+AB2-2AD•ABcos60°=4+16-2×2×4×=12.

∴AB2=AD2+BD2,∴△ABD是直角三角形,

∠ADB=90°,即AD⊥BD.

在△PDB中,PD=,PB=,BD=

∴PB2=PD2+BD2,故得PD⊥BD.

又PD∩AD=D,∴BD⊥平面PAD.

(2)∵BD⊥平面PAD,BD⊂平面ABCD,

∴平面PAD⊥平面ABCD.

作PE⊥AD于E,又PE⊂平面PAD,∴PE⊥平面ABCD,

∴∠PDE是PD与底面BCD所成的角,∴∠PDE=60°,

∴PE=PDsin60°==

作EF⊥BC于F,连PF,则PF⊥BC,∴∠PFE是二面角P-BC-A的平面角.

又EF=BD=,∴在Rt△PEF中,

tan∠PFE===

故二面角P-BC-A的大小为arctan

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