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题型:简答题
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简答题

如图,四边形ABCD是边长为2的正方形,MD⊥平面ABCD,NB∥MD,且NB=1,MD=2;

(Ⅰ)求证:AM∥平面BCN;

(Ⅱ)求AN与平面MNC所成角的正弦值;

(Ⅲ)E为直线MN上一点,且平面ADE⊥平面MNC,求的值.

正确答案

(本题14分)解:(Ⅰ)证明:∵ABCD是正方形,

∴BC∥AD.∵BC⊄平面AMD,AD⊂平面AMD,

∴BC∥平面AMD.

∵NB∥MD,∵NB⊄平面AMD,MD⊂平面AMD,

∴NB∥平面AMD.

∵NB∩BC=B,NB⊂平面BCN,BC⊂平面BCN,

∴平面AMD∥平面BCN…(3分)

∵AM⊂平面AMD,

∴AM∥平面BCN…(4分)

(也可建立直角坐标系,证明AM垂直平面BCN的法向量,酌情给分)

(Ⅱ)∵MD⊥平面ABCD,ABCD是正方形,所以,可选点D为原点,DA,DC,DM所在直线分别为x,y,z轴,建立空间直角坐标系(如图)…(5分)

则A(2,0,0),M(0,0,2),C(0,2,0),N(2,2,1).∴,…(6分)

设平面MNC的法向量

,令z=2,则,…(7分)

设AN与平面MNC所成角为θ,∴.…(9分)

(Ⅲ)设E(x,y,z),,∴

又∵

∴E点的坐标为(2λ,2λ,2-λ),…(11分)

∵AD⊥面MDC,∴AD⊥MC,欲使平面ADE⊥平面MNC,只要AE⊥MC,

∴4λ-2(2-λ)=0,

所以.…(14分)

解析

(本题14分)解:(Ⅰ)证明:∵ABCD是正方形,

∴BC∥AD.∵BC⊄平面AMD,AD⊂平面AMD,

∴BC∥平面AMD.

∵NB∥MD,∵NB⊄平面AMD,MD⊂平面AMD,

∴NB∥平面AMD.

∵NB∩BC=B,NB⊂平面BCN,BC⊂平面BCN,

∴平面AMD∥平面BCN…(3分)

∵AM⊂平面AMD,

∴AM∥平面BCN…(4分)

(也可建立直角坐标系,证明AM垂直平面BCN的法向量,酌情给分)

(Ⅱ)∵MD⊥平面ABCD,ABCD是正方形,所以,可选点D为原点,DA,DC,DM所在直线分别为x,y,z轴,建立空间直角坐标系(如图)…(5分)

则A(2,0,0),M(0,0,2),C(0,2,0),N(2,2,1).∴,…(6分)

设平面MNC的法向量

,令z=2,则,…(7分)

设AN与平面MNC所成角为θ,∴.…(9分)

(Ⅲ)设E(x,y,z),,∴

又∵

∴E点的坐标为(2λ,2λ,2-λ),…(11分)

∵AD⊥面MDC,∴AD⊥MC,欲使平面ADE⊥平面MNC,只要AE⊥MC,

∴4λ-2(2-λ)=0,

所以.…(14分)

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题型: 单选题
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单选题

设直线l与平面α相交,且l的方向向量为,α的法向量为,若<>=,则l与α所成的角为(  )

A

B

C

D

正确答案

C

解析

解:∵线面角的范围是[0,],又<>=,则l与α所成的角为

故选C.

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题型:简答题
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简答题

如图,已知PA⊥平面ABC,且,等腰直角三角形ABC中,AB=BC=1,AB⊥BC,AD⊥PB于D,AE⊥PC于E.

(1)求证:PC⊥平面ADE;

(2)求直线AB与平面ADE所成角的大小.

正确答案

解:(1)证明:因为PA⊥平面ABC,

所以PA⊥BC,又AB⊥BC,且PA∩AB=A,

所以BC⊥平面PAB,从而BC⊥AD.…(3分)

又AD⊥PB,BC∩PB=B,所以AD⊥平面PBC,得PC⊥AD,

又PC⊥AE,所以PC⊥平面ADE.…(6分)

(2)在平面PBC上,过点B作BF平行于PC交ED延长线于点F,连接AF,

因为PC⊥平面ADE,

所以BF⊥平面ADE,∠BAF为直线AB和平面ADE所成的角.…(9分)

在三角形PBC中,PD=,则BD=,得BF=

在Rt△BFA中,

所以直线AB与平面ADE所成的角为30°.…(12分)

另解:过点B作BZ∥AP,则BZ⊥平面ABC,如图所示,分别以BA,BC,BZ所在直线为x轴,y轴,z轴建立空间直角坐标系.则A(1,0,0),C(0,1,0),P(1,0,),因为PC⊥平面ADE,设向量所成的角为θ,

则直线AB与平面ADE所成的角为30°.…(12分)

解析

解:(1)证明:因为PA⊥平面ABC,

所以PA⊥BC,又AB⊥BC,且PA∩AB=A,

所以BC⊥平面PAB,从而BC⊥AD.…(3分)

又AD⊥PB,BC∩PB=B,所以AD⊥平面PBC,得PC⊥AD,

又PC⊥AE,所以PC⊥平面ADE.…(6分)

(2)在平面PBC上,过点B作BF平行于PC交ED延长线于点F,连接AF,

因为PC⊥平面ADE,

所以BF⊥平面ADE,∠BAF为直线AB和平面ADE所成的角.…(9分)

在三角形PBC中,PD=,则BD=,得BF=

在Rt△BFA中,

所以直线AB与平面ADE所成的角为30°.…(12分)

另解:过点B作BZ∥AP,则BZ⊥平面ABC,如图所示,分别以BA,BC,BZ所在直线为x轴,y轴,z轴建立空间直角坐标系.则A(1,0,0),C(0,1,0),P(1,0,),因为PC⊥平面ADE,设向量所成的角为θ,

则直线AB与平面ADE所成的角为30°.…(12分)

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题型:填空题
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填空题

若O为坐标原点,,则线段AB的中点到C的距离为______

正确答案

解析

解:∵

∴设线段AB的中点为M,则==(2,,3),

可得M坐标为(2,,3),

,得点C坐标为(0,1,0),

∴||==

即线段AB的中点到C的距离为

故答案为:

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题型:填空题
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填空题

如图所示,在三棱柱ABC-A1B1C1中,AA1⊥底面ABC,AB=BC=AA1,∠ABC=90°,点E、F分别是棱AB、BB1的中点,则直线EF和BC1的夹角是______

正确答案

解析

解:如图所示,建立空间直角坐标系.

由于AB=BC=AA1,不妨取AB=2,

则E(0,1,0),F(0,0,1),C1(2,0,2).

=(0,-1,1),=(2,0,2).

===

∴异面直线EF和BC1的夹角为

故答案为:

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