• 直线、平面平行的判定及其性质
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题型:简答题
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简答题

如图,已知平面ABEF⊥平面ABCD,四边形ABEF为矩形,四边形ABCD为直角梯形,∠ADC=90°,AB∥CD,AD=AF=a,AB=2CD=2a.

(Ⅰ)求证:AF∥平面BCE;

(Ⅱ)求证:AC⊥平面BCE;

(Ⅲ)求四棱锥C-ABEF的体积.

正确答案

解:

(I)因为四边形ABEF为矩形,

∴AF∥BE,BE⊂平面BCE,AF⊄平面BCE,

∴AF∥平面BCE.

(II)过C作CM⊥AB,垂足为M,∵AD⊥DC,

∴四边形ADCM为矩形.

∴AM=MB=a.

又∵AD=a,AB=2CD=2a,

∴AC2+BC2=AB2

∴AC⊥BC.

∵平面ABEF⊥平面ABCD,四边形ABEF为矩形,

∴BE⊥平面ABCD,AC⊂平面ABCD,

∴BE⊥AC.BE⊂平面BCE,BC⊂平面BCE,BE∩BC=B,

∴AC⊥平面BCE.

(III)∵平面ABCD⊥平面ABEF,平面ABCD∩平面ABEF=AB,

CM⊥AB,CM⊂平面ABCD,

∴CM⊥平面ABEF.

解析

解:

(I)因为四边形ABEF为矩形,

∴AF∥BE,BE⊂平面BCE,AF⊄平面BCE,

∴AF∥平面BCE.

(II)过C作CM⊥AB,垂足为M,∵AD⊥DC,

∴四边形ADCM为矩形.

∴AM=MB=a.

又∵AD=a,AB=2CD=2a,

∴AC2+BC2=AB2

∴AC⊥BC.

∵平面ABEF⊥平面ABCD,四边形ABEF为矩形,

∴BE⊥平面ABCD,AC⊂平面ABCD,

∴BE⊥AC.BE⊂平面BCE,BC⊂平面BCE,BE∩BC=B,

∴AC⊥平面BCE.

(III)∵平面ABCD⊥平面ABEF,平面ABCD∩平面ABEF=AB,

CM⊥AB,CM⊂平面ABCD,

∴CM⊥平面ABEF.

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简答题

在斜三棱柱ABC-A1B1C1中,BB1=BA=BC=1,∠B1BC=60°,∠ABC=90°,平面BB1C1C⊥平面ABC,M、N分别是BC的三等分点.

(1)求证:A1N∥平面AB1M;

(2)求证:AB⊥B1M;

(3)求三棱锥A-B1BC的体积V.

正确答案

解(1)连A1B交AB1与O,连OM,

则OM为△A1BN的中位线

∴OM∥A1N

∵A1N⊈平面AB1M,OM⊂平面AB1M

∴A1N∥平面AB1M.

(2)∵平面BB1C1C⊥平面ABC,而∠ABC=90°

∴AB⊥BC,AB⊂平面ABC

∴AB⊥平面BB1C

∵B1M⊂平面BB1C1C

∴AB⊥B1M.

(3)∵AB⊥平面BB1C1C

∴V=

解析

解(1)连A1B交AB1与O,连OM,

则OM为△A1BN的中位线

∴OM∥A1N

∵A1N⊈平面AB1M,OM⊂平面AB1M

∴A1N∥平面AB1M.

(2)∵平面BB1C1C⊥平面ABC,而∠ABC=90°

∴AB⊥BC,AB⊂平面ABC

∴AB⊥平面BB1C

∵B1M⊂平面BB1C1C

∴AB⊥B1M.

(3)∵AB⊥平面BB1C1C

∴V=

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简答题

如图,在三棱锥P-ABC中,PA⊥平面ABC,AB=AC,∠BAC为直角,D,E分别为BC,AC的中点,AB=2PA=4.

(1)在BC上是否存在一点F,使AD∥平面PEF?请说明理由;

(2)对于(1)中的点F,求三棱锥F-PDE的高.

正确答案

解:(1)取CD中点F,连接EF、PE,则AD∥平面PEF,证明如下

∵△ACD中,E、F分别是AC、CD的中点,∴EF∥AD

∵EF⊆平面PEF,AD⊈平面PEF,

∴AD∥平面PEF,即存在CD中点F,使AD∥平面PEF

(2)连接DE、DP,设F到平面PDE的距离为d

∵AB=AC=4,∠BAC为直角,∴S△ABC=AB•AC=8

又∵AD是△ABC的边BC上的中线,EF是△ACD的中位线

∴S△DEF=S△ABC=1

∵PA⊥平面ABC,AC、AD⊆平面ABC,

∴Rt△PAE中,PE==2,Rt△PAD中,PD==2

又∵DE是△ABC的中位线,∴DE=AB=2

∴△PDE中,PE2+DE2=12=PD2,可得S△PDE=PE•DE=2

由此可得三棱锥F-PDE体积V=S△DEF×PA=S△PDE×d

∴F到平面PDE的距离为:d===

解析

解:(1)取CD中点F,连接EF、PE,则AD∥平面PEF,证明如下

∵△ACD中,E、F分别是AC、CD的中点,∴EF∥AD

∵EF⊆平面PEF,AD⊈平面PEF,

∴AD∥平面PEF,即存在CD中点F,使AD∥平面PEF

(2)连接DE、DP,设F到平面PDE的距离为d

∵AB=AC=4,∠BAC为直角,∴S△ABC=AB•AC=8

又∵AD是△ABC的边BC上的中线,EF是△ACD的中位线

∴S△DEF=S△ABC=1

∵PA⊥平面ABC,AC、AD⊆平面ABC,

∴Rt△PAE中,PE==2,Rt△PAD中,PD==2

又∵DE是△ABC的中位线,∴DE=AB=2

∴△PDE中,PE2+DE2=12=PD2,可得S△PDE=PE•DE=2

由此可得三棱锥F-PDE体积V=S△DEF×PA=S△PDE×d

∴F到平面PDE的距离为:d===

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题型: 单选题
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单选题

若l、m表示互不重合的两条直线,α、β表示互不重合的两个平面,则l∥α的一个充分条件是(  )

Aα∥β,l∥β

Ba∩β=m,l⊄a,l∥m

Cl∥m,m∥α

Dα⊥β,l⊥β

正确答案

B

解析

解:对于A,α∥β,l∥β,则l∥β或者l⊂β,错误;对于B,a∩β=m,l⊄a,l∥m,由线面平行的判定定理可得:l∥m,正确;

    对于C,l∥m,m∥α,则l∥α或l⊂α,错误;对于D,α⊥β,l⊥β则l∥α或l⊂α,错误;

故选B.

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题型:简答题
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简答题

已知在四棱锥P一ABCD中,底面ABCD是矩形,PA⊥平面ABCD,

PA=AD=1,AB=2,E、F分别是AB、PD的中点.

(Ⅰ)求证:AF∥平面PEC;

(Ⅱ)求PC与平面ABCD所成角的正切值;

(Ⅲ)求二面角P-EC-D的正切值.

正确答案

解:(Ⅰ)取PC的中点O,连接OF、OE.

∴FO∥DC,且FO=DC

∴FO∥AE

又E是AB的中点.且AB=DC.

∴FO=AE.

∴四边形AEOF是平行四边形.

∴AF∥OE又OE⊂平面PEC,AF⊄平面PEC

∴AF∥平面PEC

(Ⅱ)连接AC

∵PA⊥平面ABCD,∴∠PCA是直线PC与平面ABCD所成的角

在Rt△PAC中,即直线PC与平面ABCD所成的角正切为

(Ⅲ)作AM⊥CE,交CE的延长线于M.连接PM,

由三垂线定理,得PM⊥CE

∴∠PMA是二面角P-EC-D的平面角

由△AME∽△CBE,可得

∴二面角P一EC一D的正切为

解析

解:(Ⅰ)取PC的中点O,连接OF、OE.

∴FO∥DC,且FO=DC

∴FO∥AE

又E是AB的中点.且AB=DC.

∴FO=AE.

∴四边形AEOF是平行四边形.

∴AF∥OE又OE⊂平面PEC,AF⊄平面PEC

∴AF∥平面PEC

(Ⅱ)连接AC

∵PA⊥平面ABCD,∴∠PCA是直线PC与平面ABCD所成的角

在Rt△PAC中,即直线PC与平面ABCD所成的角正切为

(Ⅲ)作AM⊥CE,交CE的延长线于M.连接PM,

由三垂线定理,得PM⊥CE

∴∠PMA是二面角P-EC-D的平面角

由△AME∽△CBE,可得

∴二面角P一EC一D的正切为

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题型: 单选题
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单选题

如图,ABCD-A1B1C1D1为正方体,则以下结论:①BD∥平面CB1D1;②AC1⊥BD;③AC1⊥平面CB1D1其中正确结论的个数是(  )

A0

B1

C2

D3

正确答案

D

解析

解:由正方体的性质得,BD∥B1D1,所以结合线面平行的判定定理可得:BD∥平面CB1D1;所以①正确.

由正方体的性质得 AC⊥BD,因为AC是AC1在底面ABCD内的射影,所以由三垂线定理可得:AC1⊥BD,所以②正确.

由正方体的性质得 BD∥B1D1,由②可得AC1⊥BD,所以AC1⊥B1D1,同理可得AC1⊥CB1,进而结合线面垂直的判定定理得到:AC1⊥平面CB1D1 ,所以③正确.

故选D.

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题型: 单选题
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单选题

已知两条直线a,b和平面α,若b⊂α,则a∥b是a∥α的(  )

A充分但不必要条件

B必要但不充分条件

C充要条件

D既不充分又不必要条件

正确答案

D

解析

解:当b⊂α是

若a∥b时,a与α的关系可能是a∥α,也可能是a⊂α,即a∥α不一定成立,故a∥b⇒a∥α为假命题;

若a∥α时,a与b的关系可能是a∥b,也可能是a与b异面,即a∥b不一定成立,故a∥α⇒a∥b也为假命题;

故a∥b是a∥α的既不充分又不必要条件

故选D

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简答题

如图,在四棱锥S-ABCD中,SA⊥平面ABCD,底ABCD为正方形,M、N分别为SB、SD的中点.求证:

(1)BD∥面AMN;

(2)CD⊥平面SAD.

正确答案

证明:(1)∵M、N分别为SB、SD的中点,

∴MN∥BD,

∵MN⊂平面AMN,

BD不包含于平面AMN,

∴BD∥面AMN.

(2)∵SA⊥平面ABCD,CD⊂平面ABCD,

∴SA⊥CD,

∵底ABCD为正方形,

∴CD⊥AD,

∵SA∩AD=A,

∴CD⊥平面SAD.

解析

证明:(1)∵M、N分别为SB、SD的中点,

∴MN∥BD,

∵MN⊂平面AMN,

BD不包含于平面AMN,

∴BD∥面AMN.

(2)∵SA⊥平面ABCD,CD⊂平面ABCD,

∴SA⊥CD,

∵底ABCD为正方形,

∴CD⊥AD,

∵SA∩AD=A,

∴CD⊥平面SAD.

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简答题

如图(1)是一个水平放置的正三棱柱ABC-A1B1C1,D是棱BC的中点,正三棱柱的正(主)视图如图(2).

(1)求正三棱柱ABC-A1B1C1的体积;

(2)证明:A1B∥平面ADC1

正确答案

证明:(1)依题意,在正三棱柱中,

AA1=3,从而AB=2,AA1⊥平面ABC,

所以正三棱柱的体积 =

(2)连接A1C,设A1C∩AC1=E,

连接DE,因为AA1C1C是正三棱柱的侧面,

所以AA1C1C是矩形,E是A1C的中点,

所以DE是△A1BC的中位线,DE∥A1B,

因为DE⊂平面ADC1,A1B⊄平面ADC1

所以A1B∥平面ADC1

解析

证明:(1)依题意,在正三棱柱中,

AA1=3,从而AB=2,AA1⊥平面ABC,

所以正三棱柱的体积 =

(2)连接A1C,设A1C∩AC1=E,

连接DE,因为AA1C1C是正三棱柱的侧面,

所以AA1C1C是矩形,E是A1C的中点,

所以DE是△A1BC的中位线,DE∥A1B,

因为DE⊂平面ADC1,A1B⊄平面ADC1

所以A1B∥平面ADC1

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题型:简答题
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简答题

如图,正方体ABCD-A1B1C1D1

(1)求证:直线BD∥平面AB1D1

(2)求证:平面BDC1∥平面AB1D1

正确答案

证明:(1)正方体ABCD-A1B1C1D1中BB1∥DD1

所以四边形BB1D1D为平行四边形                    (3分)

∴BD∥B1D1(5分)

∴BD∥平面AB1D1(7分)

(2)同理证明:BC1∥AD1(9分)

∴BC1∥平面AB1D1(11分)

∵BD∩BC1=B,B1D1∩AD1=D1(12分)

所以平面BDC1∥平面AB1D1(14分)

解析

证明:(1)正方体ABCD-A1B1C1D1中BB1∥DD1

所以四边形BB1D1D为平行四边形                    (3分)

∴BD∥B1D1(5分)

∴BD∥平面AB1D1(7分)

(2)同理证明:BC1∥AD1(9分)

∴BC1∥平面AB1D1(11分)

∵BD∩BC1=B,B1D1∩AD1=D1(12分)

所以平面BDC1∥平面AB1D1(14分)

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