• 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,已知直三棱柱ABC-A1B1C1中,AC=BC=2,M、N分别是棱CC1、AB的中点.求证:平面MCN⊥平面ABB1A1

正确答案

证明:在直三棱柱ABC-A1B1C1中,

CC1⊥底面ABC…(2分)

因为AB⊂平面ABC,

所以AB⊥CC1 …(5分)

又因为AC=BC=2,

N是AB中点,

所以AB⊥CN.…(7分)

由于CC1∩CN=C且CC1、CN⊂平面MCN,

所以AB⊥平面MCN  …(10分)

又因为AB⊂平面ABB1A1

所以 平面MCN⊥平面ABB1A1.…(12分)

解析

证明:在直三棱柱ABC-A1B1C1中,

CC1⊥底面ABC…(2分)

因为AB⊂平面ABC,

所以AB⊥CC1 …(5分)

又因为AC=BC=2,

N是AB中点,

所以AB⊥CN.…(7分)

由于CC1∩CN=C且CC1、CN⊂平面MCN,

所以AB⊥平面MCN  …(10分)

又因为AB⊂平面ABB1A1

所以 平面MCN⊥平面ABB1A1.…(12分)

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,四边形ABCD、ABEF都是矩形,它们所在的平面互相垂直,AD=AF=1,AB=2,点M、N分别在它们的对角线AC、BF上,且CM=BN=a(0<a<),当MN的长最小时,a的值为(  )

A

B

C

D

正确答案

B

解析

解:如图所示,作MO⊥AB垂足为O,连接ON,则

∵四边形ABCD、ABEF都是矩形,点M、N分别在它们的对角线AC、BF上,且CM=BN=a(0<a<),

∴ON⊥AB,

∴OM=,ON=

∵OM⊥ON,

∴MN==

∴a=时,MN的长最小,

故选:B.

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题型: 单选题
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单选题

(2015秋•山西校级期末)如图所示,已知PA⊥平面ABC,∠ABC=120°,PA=AB=BC=6,则PC等于(  )

A6

B4

C12

D144

正确答案

C

解析

解:连接PB,PC,

∵PA=AB=BC=6,

∴由余弦定理可得AC==6

∵PA⊥平面ABC,

∴PA⊥AC,

∴PC==12.

故选:C.

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题型:简答题
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简答题

如图,在三棱锥P-ABC中,△PAC,△ABC分别是以A、B为直角顶点的等腰直角三角形,AB=1.

(1)现给出三个条件:①;②PB⊥BC;③平面PAB⊥平面ABC.试从中任意选取一个作为已知条件,并证明:PA⊥平面ABC;

(2)在(1)的条件下,求三棱锥P-ABC的体积.

正确答案

解:(1)选取条件:①,证明如下:

在等腰直角△ABC中,∵AB=1,∴BC=1,AC=

∵PA=AC,∴PA=

在△PAB中,AB=1,PA=,PB=

∴AB2+PA2=PB2∴∠PAB=90°

∴PA⊥AC

∵AB∩AC=A,PA⊥AB

∴PA⊥平面ABC;

(2)由(1)知,PA⊥平面ABC

=

解析

解:(1)选取条件:①,证明如下:

在等腰直角△ABC中,∵AB=1,∴BC=1,AC=

∵PA=AC,∴PA=

在△PAB中,AB=1,PA=,PB=

∴AB2+PA2=PB2∴∠PAB=90°

∴PA⊥AC

∵AB∩AC=A,PA⊥AB

∴PA⊥平面ABC;

(2)由(1)知,PA⊥平面ABC

=

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题型:简答题
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简答题

如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,M,N分别为棱AB,BC的中点.

(1)试判截面MNC1A1的形状,并说明理由;

(2)证明:平面MNB1⊥平面BDD1B1

正确答案

证明:(Ⅰ)截面MNC1A1是等腰梯形,(1分)

连接AC,因为M、N分别为棱AB、BC的中点,

所以MN∥AC,MN≠AC

又ACA1C1,∴MN∥A1C1,且MN≠A1C1,是梯形,(4分)

易证Rt△AMA1≌Rt△CNC1,∴A1M=C1N∴MNC1A1是等腰梯形(6分)

(Ⅱ)正方体ABCD-A1B1C1D1中,AC⊥BD,BB1⊥平面ABCD,MN⊆平面ABCD,∴BB1⊥MN,又MN∥AC,(8分)

∴MN⊥BD,BD∩BB1=B,∴MN⊥平面BDD1B1,MN⊆平面B1MN,(10分)

∴平面MNB1⊥平面BDD1B1(12分)

解析

证明:(Ⅰ)截面MNC1A1是等腰梯形,(1分)

连接AC,因为M、N分别为棱AB、BC的中点,

所以MN∥AC,MN≠AC

又ACA1C1,∴MN∥A1C1,且MN≠A1C1,是梯形,(4分)

易证Rt△AMA1≌Rt△CNC1,∴A1M=C1N∴MNC1A1是等腰梯形(6分)

(Ⅱ)正方体ABCD-A1B1C1D1中,AC⊥BD,BB1⊥平面ABCD,MN⊆平面ABCD,∴BB1⊥MN,又MN∥AC,(8分)

∴MN⊥BD,BD∩BB1=B,∴MN⊥平面BDD1B1,MN⊆平面B1MN,(10分)

∴平面MNB1⊥平面BDD1B1(12分)

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题型:填空题
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填空题

斜三棱柱ABC-A1B1C1中,AA1=AC=BC=2,∠A1AC=∠C1CB=60°,且平面ACC1A1⊥平面BCC1B1,则A1B的长度为______

正确答案

解析

解:取CC1中点M连接A1M与BM,

∵斜三棱柱ABC-A1B1C1中,AA1=AC=BC=2,∠A1AC=∠C1CB=60°,

∴三角形A1CC1是等边三角形,四边形ACC1A1≌四边形BCC1B1

∴A1M⊥CC1

∴BM⊥CC1

∴A1M=BM=

又平面ACC1A1⊥平面BCC1B1

∴角A1MB是二面角的平面角,故其是直角

∴在直角三角形A1MB由勾股定理可算得

A1B=

故应填

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题型:简答题
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简答题

如图,四边形ABCD为平行四边形,四边形ADEF是正方形,且BD⊥平面CDE,H是BE的中点,G是AE,DF的交点.

(1)求证:GH∥平面CDE;

(2)求证:面ADEF⊥面ABCD.

正确答案

证明:(1)∵四边形ADEF是正方形,G是AE,DF的交点,

∴G是AE中点,

又H是BE的中点,

∴△EAB中,GH∥AB,---------------2分

∵ABCD为平行四边形

∴AB∥CD

∴GH∥CD,----------------------------------------------4分

又∵CD⊂平面CDE,GH⊄平面CDE

∴GH∥平面CDE-------------------7分

(2)∵BD⊥平面CDE,

∴BD⊥ED,-------------------9分

∵四边形AFED为正方形,∴ED⊥AD,------------------10分

∵AD∩BD=D,ED⊥面ABCD,------------------12分

∵ED⊂面AFED,

∴面AFED⊥面ABCD.----------------14分.

解析

证明:(1)∵四边形ADEF是正方形,G是AE,DF的交点,

∴G是AE中点,

又H是BE的中点,

∴△EAB中,GH∥AB,---------------2分

∵ABCD为平行四边形

∴AB∥CD

∴GH∥CD,----------------------------------------------4分

又∵CD⊂平面CDE,GH⊄平面CDE

∴GH∥平面CDE-------------------7分

(2)∵BD⊥平面CDE,

∴BD⊥ED,-------------------9分

∵四边形AFED为正方形,∴ED⊥AD,------------------10分

∵AD∩BD=D,ED⊥面ABCD,------------------12分

∵ED⊂面AFED,

∴面AFED⊥面ABCD.----------------14分.

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题型:简答题
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简答题

如图,正方形ADEF与梯形ABCD所在的平面互相垂直,AD⊥CD,AB∥CD,AB=AD=2,CD=4,M为CE的中点.

(Ⅰ) 求证:ED⊥BC;

(Ⅱ) 求证:平面BDE⊥平面BEC;

(Ⅲ)判断直线BM和平面ADEF的位置关系,并加以证明.

正确答案

证明:(Ⅰ)∵ADEF为正方形,

∴ED⊥AD. …(1分)

又∵平面ADEF⊥平面ABCD,且平面ADEF∩平面ABCD=AD.

又∵ED⊂平面ADEF,

∴ED⊥平面ABCD. …(2分)

又∵BC⊂平面ABCD

∴ED⊥BC.  …(3分)

(Ⅱ)在直角梯形ABCD中,AB=AD=2,CD=4,可得.…(4分)

在△BCD中,

∴BC⊥BD.…(5分)

又∵ED∩BD=D

∴BC⊥平面BDE.…(6分)

又∵BC⊂平面BCE,

∴平面BDE⊥平面BEC. …(7分)

( III)直线BM∥平面ADEF…8 分

取DE中点N,连结MN,AN.

在△EDC中,M,N分别为EC,ED的中点,

∴MN∥CD,且

∵AB∥CD,

∴MN∥AB,且MN=AB.

∴四边形ABMN为平行四边形.…11 分

∴BM∥AN.…12 分

又∵AN⊂平面ADEF,且BM⊄平面ADEF,

∴BM∥平面ADEF.…13分.

解析

证明:(Ⅰ)∵ADEF为正方形,

∴ED⊥AD. …(1分)

又∵平面ADEF⊥平面ABCD,且平面ADEF∩平面ABCD=AD.

又∵ED⊂平面ADEF,

∴ED⊥平面ABCD. …(2分)

又∵BC⊂平面ABCD

∴ED⊥BC.  …(3分)

(Ⅱ)在直角梯形ABCD中,AB=AD=2,CD=4,可得.…(4分)

在△BCD中,

∴BC⊥BD.…(5分)

又∵ED∩BD=D

∴BC⊥平面BDE.…(6分)

又∵BC⊂平面BCE,

∴平面BDE⊥平面BEC. …(7分)

( III)直线BM∥平面ADEF…8 分

取DE中点N,连结MN,AN.

在△EDC中,M,N分别为EC,ED的中点,

∴MN∥CD,且

∵AB∥CD,

∴MN∥AB,且MN=AB.

∴四边形ABMN为平行四边形.…11 分

∴BM∥AN.…12 分

又∵AN⊂平面ADEF,且BM⊄平面ADEF,

∴BM∥平面ADEF.…13分.

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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,PA⊥底面ABCD,∠BCD=120°,BC⊥AB,CD⊥AD,BC=CD=PA=a,

(Ⅰ)求证:平面PBD⊥平面PAC.

(Ⅱ)求四棱锥P-ABCD的体积V.

正确答案

解:(Ⅰ)连接AC,∵BC=CD,AB=AD,

∴AC⊥BD,

又PA⊥平面ABCD,且BD⊂平面ABCD

∴PA⊥BD           

又PA∩AC=A,

∴BD⊥平面PAC                       

又BD⊂平面BDP

∴平面PBD⊥平面PAC         

(Ⅱ)依题意得∠CBD=∠CDB=30°,

又BC⊥AB,CD⊥AD,

所以∠DBA=∠BDA=60°

又BC=CD=a,

∴△ABD是边长为a的正三角形   

=

=

解析

解:(Ⅰ)连接AC,∵BC=CD,AB=AD,

∴AC⊥BD,

又PA⊥平面ABCD,且BD⊂平面ABCD

∴PA⊥BD           

又PA∩AC=A,

∴BD⊥平面PAC                       

又BD⊂平面BDP

∴平面PBD⊥平面PAC         

(Ⅱ)依题意得∠CBD=∠CDB=30°,

又BC⊥AB,CD⊥AD,

所以∠DBA=∠BDA=60°

又BC=CD=a,

∴△ABD是边长为a的正三角形   

=

=

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题型:简答题
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简答题

如图1,矩形APCD中,AD=2AP,B为PC的中点,将△APB折沿AB折起,使得PD=PC,如图2.

(1)若E为PD中点,证明:CE∥平面APB;

(2)证明:平面APB⊥平面ABCD.

正确答案

证明:(1)取PA中点F,连接EF,BF,

因为E为PD中点,所以EF平行且等于AD,

因为BCEF平行且等于AD,

所以EFEF平行且等于BC,所以EFBC为平行四边形,

所以BF∥CE,…(4分)

因为BF⊂平面APB,CE不包含于平面APB,

所以CE∥平面APB.…(6分)

(2)取CD中点G,AB中点H,连接PG,HG,PH,

∵PC=PD,CD中点G,∴PG⊥CD,

∵△APB是等腰三角形,H是AB中点,

∴PH⊥AB,HG∥AD.∵BC∥AD,BC⊥CD,∴HG⊥CD,…(10分)

HG∩PG=G,HG⊂平面PHG,PG⊂平面PHG,

∴CD⊥平面PHG.PH⊂平面PHG,∴CD⊥PH.

∵AB⊂平面ABCD,CD⊂平面ABCD,AB和CD相交,

∴PH⊥平面ABCD.

又PH⊂平面APB,

∴平面APB⊥平面ABCD. …(12分)

解析

证明:(1)取PA中点F,连接EF,BF,

因为E为PD中点,所以EF平行且等于AD,

因为BCEF平行且等于AD,

所以EFEF平行且等于BC,所以EFBC为平行四边形,

所以BF∥CE,…(4分)

因为BF⊂平面APB,CE不包含于平面APB,

所以CE∥平面APB.…(6分)

(2)取CD中点G,AB中点H,连接PG,HG,PH,

∵PC=PD,CD中点G,∴PG⊥CD,

∵△APB是等腰三角形,H是AB中点,

∴PH⊥AB,HG∥AD.∵BC∥AD,BC⊥CD,∴HG⊥CD,…(10分)

HG∩PG=G,HG⊂平面PHG,PG⊂平面PHG,

∴CD⊥平面PHG.PH⊂平面PHG,∴CD⊥PH.

∵AB⊂平面ABCD,CD⊂平面ABCD,AB和CD相交,

∴PH⊥平面ABCD.

又PH⊂平面APB,

∴平面APB⊥平面ABCD. …(12分)

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