• 直线、平面平行的判定及其性质
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题型:填空题
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填空题

如图所示,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,已知BC=AA1=1,AB=2,P是A1B1的中点,则直线PB与平面BB1D1D所成角的大小为______

正确答案

解析

解:过点P作PH⊥B1D1,交B1D1与点H,连接BH,

由长方体ABCD-A1B1C1D1的结构特征可得:BB1⊥PH,

又因为PH⊥B1D1,B1D1∩BB1=B1

所以PH⊥平面BB1D1D,

所以∠PBH为直线PB与平面BB1D1D所成的角.

因为AA1=1,AB=2,P是A1B1的中点,

所以BP=

又因为PH⊥B1D1,并且BC=1,AB=2,P是A1B1的中点,

所以PH=

所以在△BPH中,sin∠PBH=

故答案为:

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题型:填空题
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填空题

如图,在底面是矩形的四棱锥P-ABCD中,PA⊥平面ABCD,PA=AB=2,BC=4,E是PD的中点,

(1)求直线BC与平面EAC所成角的正弦值;

(2)求B点到平面EAC的距离.

正确答案

解析

解:(1)根据已知条件知,AB,AD,AP三直线两两垂直,分别以这三直线为x,y,z轴建立空间直角坐标系,则:

A(0,0,0),B(2,0,0),C(2,4,0),D(0,4,0),P(0,0,2),E(0,2,1);

设平面EAC的法向量为,则

,取y1=1,则

,设直线BC与平面EAC所成角为θ,则:

sinθ=|cos|=

∴直线BC与平面EAC所成角的正弦值为

(2)过B作BO⊥平面EAC,垂足为O,设O(x,y,z),则:

∴-2(2-2k)+k-2(-2k)=0;

∴B点到平面EAC的距离为

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题型: 单选题
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单选题

△ABC的顶点在平面α内,A、C在α的同一侧,AB、BC与α所成的角分别是30°和45°.若AB=3,BC=,AC=5,则AC与α所成的角为(  )

A60°

B45°

C30°

D15°

正确答案

C

解析

解:如图,D是A在面内的射影,

E是C在面内的射影过A作AF⊥BC于F,

则面ADEC与面α垂直,故AC在面内的射影即DE,

直线AC与面α的夹角即AC与DE所成的锐角由作图知,∠CAF的大小即即线面角的大小,

由已知及作图,AB=3,BC=4,∠ABD=30°,∠CBE=45°

∴AD=,CE=4,

由作图知CF=,又AC=5,

在直角三角形AFC中,sin∠CAF==

∴∠CAF=30°,即AC与面α所成的角是30°.

故应选C.

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题型:简答题
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简答题

如图,四边形ABCD是正方形,点E为边AD的中点,点F在边DC上,且DF=DC.将△ABE折起到三角形PBE的位置,且平面PBE⊥平面BCDE.

(1)证明:平面PBE⊥平面PEF;

(2)求直线PF与平面BCDE所成的角的正切值.

正确答案

(1)证明:∵点E为边AD的中点,点F在边DC上,且DF=DC,∴∠BEF=90°,∴EF⊥BE,

∵平面PBE⊥平面BCDE,且平面PBE∩平面BCDE=BE,

∴EF⊥平面PBE,

∵EF⊂平面PEF,

∴平面PBE⊥平面PEF.

(2)解:在△PBE中作PO⊥BE,垂足为O,则

∵平面PBE⊥平面BCDE,且平面PBE∩平面BCDE=BE,

∴PO⊥平面PBE,

连接OF,则∠PFO为直线PF与平面BCDE所成的角.

设AB=4,由(1)得PB=4,PE=2,BE=2,PO=,OE=AO=

∵OE⊥EF,∴EF=,OE=

∴OF=

∴tan∠PFO==

解析

(1)证明:∵点E为边AD的中点,点F在边DC上,且DF=DC,∴∠BEF=90°,∴EF⊥BE,

∵平面PBE⊥平面BCDE,且平面PBE∩平面BCDE=BE,

∴EF⊥平面PBE,

∵EF⊂平面PEF,

∴平面PBE⊥平面PEF.

(2)解:在△PBE中作PO⊥BE,垂足为O,则

∵平面PBE⊥平面BCDE,且平面PBE∩平面BCDE=BE,

∴PO⊥平面PBE,

连接OF,则∠PFO为直线PF与平面BCDE所成的角.

设AB=4,由(1)得PB=4,PE=2,BE=2,PO=,OE=AO=

∵OE⊥EF,∴EF=,OE=

∴OF=

∴tan∠PFO==

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题型:简答题
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简答题

如图,边长为2的正方形ABCD所在平面为α,PA⊥平面α,PA=2,M、N分别是AD、BC的中点,MQ⊥PD于Q.

(1)求证平面PMN⊥平面PAD;

(2)求PM与平面PCD所成的角的正弦值.

正确答案

解:(1)正方体ABCD中,

∵M、N分别是AD、BC的中点,

∴MN⊥AD

又∵PA⊥平面α,MN⊂α,

∴PA⊥MN,

∴MN⊥平面PAD

又MN⊂平面PAD,平面PMN⊥平面PAD…(5分)

(2)由上可知:MN⊥平面PAD,则CD⊥平面PAD

∴MQ⊥CD,又因为MQ⊥PD,MQ⊥面PCD

∠MPQ是PM与平面PCD所成的角.…(8分)

PA=2,AD=2,则AM=1,PM=

PD=2,MQ=…(12分)

解析

解:(1)正方体ABCD中,

∵M、N分别是AD、BC的中点,

∴MN⊥AD

又∵PA⊥平面α,MN⊂α,

∴PA⊥MN,

∴MN⊥平面PAD

又MN⊂平面PAD,平面PMN⊥平面PAD…(5分)

(2)由上可知:MN⊥平面PAD,则CD⊥平面PAD

∴MQ⊥CD,又因为MQ⊥PD,MQ⊥面PCD

∠MPQ是PM与平面PCD所成的角.…(8分)

PA=2,AD=2,则AM=1,PM=

PD=2,MQ=…(12分)

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题型:简答题
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简答题

正方形ABCD中,E为AB中点,F为BC中点,将△AED、△BEF及△DCF分别沿DE、EF、DF折起,使A、B、C点重合于P点.

(1)求证:PD⊥EF;

(2)求PD与平面DEF所成角的余弦值的大小.

正确答案

证明:(1)∵DP⊥PF,DP⊥PE

∴DP⊥平面PEF

∴PD⊥EF 

(2)取EF中点G,连DG,作PH⊥DG于H

∵E、F为中点

∴△ADE≌△CDF,故DE=DF,从而DG⊥EF

同理:EF⊥PG

又PG∩DG=G

∴EF⊥平面PDG,故EF⊥PH,从而PH⊥平面DEF

∴PD与平面DEF所成角为∠PDG

设正方形ABCD边长为2,则

PD=2,DE=DF=,EF=,DG=

在Rt△PDG中,

解析

证明:(1)∵DP⊥PF,DP⊥PE

∴DP⊥平面PEF

∴PD⊥EF 

(2)取EF中点G,连DG,作PH⊥DG于H

∵E、F为中点

∴△ADE≌△CDF,故DE=DF,从而DG⊥EF

同理:EF⊥PG

又PG∩DG=G

∴EF⊥平面PDG,故EF⊥PH,从而PH⊥平面DEF

∴PD与平面DEF所成角为∠PDG

设正方形ABCD边长为2,则

PD=2,DE=DF=,EF=,DG=

在Rt△PDG中,

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题型:简答题
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简答题

已知四棱锥P-ABCD的底面为菱形,且∠ABC=60°,AB=PC=2,AP=BP=

(1)求证:平面PAB⊥平面ABCD

(2)求PD与平面PAB所成角正切值.

正确答案

(1)证明:如图所示,取AB中点E,连PE、CE.

则PE是等腰△PAB的底边上的中线,∴PE⊥AB.

∵PE=1,CE=,PC=2,即PE2+CE2=PC2

由勾股定理的逆定理可得,PE⊥CE.

又∵AB⊂平面ABCD,CE⊂平面ABCD,且AB∩CE=E,

∴PE⊥平面ABCD.

而PE⊂平面PAB,

∴平面PAB⊥平面ABCD.

(2)解:以AB中点E为坐标原点,EC所在直线为x轴,EB所在直线为y轴,EP所在直线为z轴,建立如图所示的空间直角坐标系.

则A(0,-1,0),C(,0,0),D(,-2,0),P(0,0,1),

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

∴PD与平面PAB所成角的正弦值为=

∴PD与平面PAB所成角正切值为

解析

(1)证明:如图所示,取AB中点E,连PE、CE.

则PE是等腰△PAB的底边上的中线,∴PE⊥AB.

∵PE=1,CE=,PC=2,即PE2+CE2=PC2

由勾股定理的逆定理可得,PE⊥CE.

又∵AB⊂平面ABCD,CE⊂平面ABCD,且AB∩CE=E,

∴PE⊥平面ABCD.

而PE⊂平面PAB,

∴平面PAB⊥平面ABCD.

(2)解:以AB中点E为坐标原点,EC所在直线为x轴,EB所在直线为y轴,EP所在直线为z轴,建立如图所示的空间直角坐标系.

则A(0,-1,0),C(,0,0),D(,-2,0),P(0,0,1),

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

∴PD与平面PAB所成角的正弦值为=

∴PD与平面PAB所成角正切值为

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题型: 单选题
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单选题

(文)如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,CC1与平面A1BD所成的角为α,则cosα的值是(  )

A

B

C

D

正确答案

A

解析

解:∵AA1∥CC1,CC1与平面A1BD所成的角为α,

∴AA1与平面A1BD所成的角为α,

设正方体的棱长为a,则由等体积可得A到平面A1BD的距离为a,

如图所示,AO′=a,∠AA′O′=α,

∴sinα===,cosα=

故选:B.

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题型:填空题
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填空题

若平面α∥平面β,点A,C∈α,点B,D∈β,且AB=48,CD=25,又CD在平面β内的射影长为7,则AB和平面β所成角的度数是______

正确答案

30°

解析

解:由题意,因为CD=25,CD在β内的射影长为7,所以两平面距离为24,

设AB和平面β所成角的度数为θ

∴sinθ=

∴θ=30°

故答案为:30°

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题型:简答题
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简答题

在正四面体ABCD中,E为AD的中点,连接CE,求CE和平面BCD所成角的正弦值.

正确答案

解:设正四面体ABCD的边长为a,高为AO,

则O为底面正三角形BCD的外心,过E作EF∥AO,交OD于F,

易得EF⊥平面BCD,

则设∠ECF=α,即为CE与平面BCD所成角,

在Rt△ABO中,则BO=a=,AO==a,EF=AO=a,

∴sinα===

解析

解:设正四面体ABCD的边长为a,高为AO,

则O为底面正三角形BCD的外心,过E作EF∥AO,交OD于F,

易得EF⊥平面BCD,

则设∠ECF=α,即为CE与平面BCD所成角,

在Rt△ABO中,则BO=a=,AO==a,EF=AO=a,

∴sinα===

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