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题型:简答题
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简答题

如图,该几何体由半圆柱体与直三棱柱构成,半圆柱体底面直径BC=4,AB=AC,∠BAC=90°,D为半圆弧的中点,若异面直线BD和AB1所成角的大小为arccos,求:

(1)该几何体的体积;

(2)直线AD与平面ACC1A1所成角的大小.

正确答案

解:连A1D,由题设知A1、D关于B1C对称,建立如图所示的空间直角坐标系,

设AA1=h,则A(0,0,0),B(0,2,0),B1(0,2,h),

D(2,2,h),=(2,0,h),=(0,2,h),

∵异面直线BD和AB1所成角的大小为arccos

∴2h2+16=3h2,∴h=4,

(1)V=+=+=16+8π.

(2)=(2,2,4),平面ACC1A1的法向量=(0,1,0),

设直线AD与平面ACC1A1所成角为θ,则sinθ=,∴θ=

故直线AD与平面ACC1A1所成角的大小为

解析

解:连A1D,由题设知A1、D关于B1C对称,建立如图所示的空间直角坐标系,

设AA1=h,则A(0,0,0),B(0,2,0),B1(0,2,h),

D(2,2,h),=(2,0,h),=(0,2,h),

∵异面直线BD和AB1所成角的大小为arccos

∴2h2+16=3h2,∴h=4,

(1)V=+=+=16+8π.

(2)=(2,2,4),平面ACC1A1的法向量=(0,1,0),

设直线AD与平面ACC1A1所成角为θ,则sinθ=,∴θ=

故直线AD与平面ACC1A1所成角的大小为

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题型: 单选题
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单选题

平面α的一个法向量=(1,-1,0),则y轴与平面α所成的角的大小为(  )

A

B

C

D

正确答案

B

解析

解:设y轴与平面α所成的角的大小为θ,

∵在y轴上的单位向量=(0,1,0),平面α的一个法向量=(1,-1,0),

∴sinθ=|cos<>|=||=

∴θ=

故选:B.

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题型:简答题
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简答题

如图,在多面体ABCDEF中,底面ABCD是边长为2的菱形,∠BAD=60°,四边形BDEF是矩形,平面BDEF⊥平面ABCD,BF=3,H是CF的中点.

(Ⅰ)求证:AC⊥平面BDEF;

(Ⅱ)求直线DH与平面BDEF所成角的正弦值;

(Ⅲ)求二面角H-BD-C的大小.

正确答案

(Ⅰ)证明:∵四边形ABCD是菱形,

∴AC⊥BD.

又∵平面BDEF⊥平面ABCD,平面BDEF∩平面ABCD=BD,

且AC⊂平面ABCD,

∴AC⊥平面BDEF;

(Ⅱ)解:设AC∩BD=O,取EF的中点N,连接ON,

∵四边形BDEF是矩形,O,N分别为BD,EF的中点,

∴ON∥ED,

∵ED⊥平面ABCD,

∴ON⊥平面ABCD,

由AC⊥BD,得OB,OC,ON两两垂直.

∴以O为原点,OB,OC,ON所在直线分别为x轴,y轴,z轴,如图建立空间直角坐标系.

∵底面ABCD是边长为2的菱形,∠BAD=60°,BF=3,

∴A(0,-,0),B(1,0,0),D(-1,0,0),E(-1,0,3),F(1,0,3),C(0,,0),H(

∵AC⊥平面BDEF,

∴平面BDEF的法向量=(0,2,0).

设直线DH与平面BDEF所成角为α,

=(),

∴sinα=|cos<>|=||=

∴直线DH与平面BDEF所成角的正弦值为

(Ⅲ)解:由(Ⅱ),得=(-),=(2,0,0).

设平面BDH的法向量为=(x,y,z),则

令z=1,得=(0,-,1)

由ED⊥平面ABCD,得平面BCD的法向量为=(0,0,-3),

则cos<>==-

由图可知二面角H-BD-C为锐角,

∴二面角H-BD-C的大小为60°.

解析

(Ⅰ)证明:∵四边形ABCD是菱形,

∴AC⊥BD.

又∵平面BDEF⊥平面ABCD,平面BDEF∩平面ABCD=BD,

且AC⊂平面ABCD,

∴AC⊥平面BDEF;

(Ⅱ)解:设AC∩BD=O,取EF的中点N,连接ON,

∵四边形BDEF是矩形,O,N分别为BD,EF的中点,

∴ON∥ED,

∵ED⊥平面ABCD,

∴ON⊥平面ABCD,

由AC⊥BD,得OB,OC,ON两两垂直.

∴以O为原点,OB,OC,ON所在直线分别为x轴,y轴,z轴,如图建立空间直角坐标系.

∵底面ABCD是边长为2的菱形,∠BAD=60°,BF=3,

∴A(0,-,0),B(1,0,0),D(-1,0,0),E(-1,0,3),F(1,0,3),C(0,,0),H(

∵AC⊥平面BDEF,

∴平面BDEF的法向量=(0,2,0).

设直线DH与平面BDEF所成角为α,

=(),

∴sinα=|cos<>|=||=

∴直线DH与平面BDEF所成角的正弦值为

(Ⅲ)解:由(Ⅱ),得=(-),=(2,0,0).

设平面BDH的法向量为=(x,y,z),则

令z=1,得=(0,-,1)

由ED⊥平面ABCD,得平面BCD的法向量为=(0,0,-3),

则cos<>==-

由图可知二面角H-BD-C为锐角,

∴二面角H-BD-C的大小为60°.

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题型:简答题
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简答题

如图,已知正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为1,E、F分别为AD1、BD的中点.

(1)求证:EF∥平面B1D1C;

(2)求二面角B1-D1C-A的大小;

(3)求三棱锥B1-ACD1的体积.

正确答案

(1)证明:连接AC,在△AD1C中,

∵F为BD的中点,∴F为AC的中点

∵E为AD1的中点,

∴EF∥D1C

∵EF⊄平面B1D1C,D1C⊂平面B1D1C

∴EF∥平面B1D1C;

(2)解:取D1C的中点M,连接AM,B1M,B1A

∵△AD1C为正三角形,M为CD1的中点

∴AM⊥D1C

同理,在正三角形B1D1C,B1M⊥D1C

∴∠AMB1为二面角B1-D1C-A的平面角

∵正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为1

∴cos∠AMB1=

∴二面角B1-D1C-A的大小为arccos

(3)解:VB1-ACD1=VABCD-A1B1C1D1-4VB1-ABC=1-4×××1×1=

解析

(1)证明:连接AC,在△AD1C中,

∵F为BD的中点,∴F为AC的中点

∵E为AD1的中点,

∴EF∥D1C

∵EF⊄平面B1D1C,D1C⊂平面B1D1C

∴EF∥平面B1D1C;

(2)解:取D1C的中点M,连接AM,B1M,B1A

∵△AD1C为正三角形,M为CD1的中点

∴AM⊥D1C

同理,在正三角形B1D1C,B1M⊥D1C

∴∠AMB1为二面角B1-D1C-A的平面角

∵正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为1

∴cos∠AMB1=

∴二面角B1-D1C-A的大小为arccos

(3)解:VB1-ACD1=VABCD-A1B1C1D1-4VB1-ABC=1-4×××1×1=

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题型:简答题
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简答题

如图,四棱锥 E-ABCD中,EA⊥平面ABCD,AB⊥AD,AB∥DC,AD=AE=CD=2AB,M是EC的中点.

(I)求证:平面BCE⊥平面DCE;

(II)求锐二面角M-BD-C平面角的余弦值.

正确答案

(I)证明:由于平面ABCD,AB⊥AD,可建立以点A为坐标原点,直线AB、AD、AE分别为x,y,z轴的空间直角坐标系.

设AB=1,则A(0,0,0),B(1,0,0),D(0,2,0),E(0,0,2),C(2,2,0),

∵M是EC的中点,∴M(1,1,1)

设平面BCE的法向量为,平面DCE的法向量为,则有:

,∴

∴可取

同理:

,∴

∴平面BCE⊥平面DCE

(II)解:由题意可知向量为平面BCD的法向量,设平面BDM的法向量为

,∴

令y3=1,则x3=2,z3=-1

,∴

∴锐二面角M-BD-C平面角的余弦值为

解析

(I)证明:由于平面ABCD,AB⊥AD,可建立以点A为坐标原点,直线AB、AD、AE分别为x,y,z轴的空间直角坐标系.

设AB=1,则A(0,0,0),B(1,0,0),D(0,2,0),E(0,0,2),C(2,2,0),

∵M是EC的中点,∴M(1,1,1)

设平面BCE的法向量为,平面DCE的法向量为,则有:

,∴

∴可取

同理:

,∴

∴平面BCE⊥平面DCE

(II)解:由题意可知向量为平面BCD的法向量,设平面BDM的法向量为

,∴

令y3=1,则x3=2,z3=-1

,∴

∴锐二面角M-BD-C平面角的余弦值为

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