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题型:简答题
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简答题

(如图1)在平面四边形中,中点,,且,现沿折起使,得到立体图形(如图2),又B为平面ADC内一点,并且ABCD为正方形,设F,G,H分别为PB,EB,PC的中点.

(1)求三棱锥的体积;

(2)在线段PC上是否存在一点M,使直线与直线所成角为?若存在,求出线段的长;若不存在,请说明理由.

正确答案

(1);(2)存在,.

试题分析:本题考查空间两条直线的位置关系、异面直线所成的角、直线与平面垂直和平行等基础知识,考查用空间向量解决立体几何中的问题,考查空间想象能力、运算能力和推理论证能力.第一问,先用三角形中位线,证,所以利用线面平行的判定定理,得出平面,同理:平面,把的夹角转化为的夹角,利用面面平行,转化到平面的距离为到平面的距离,易得出距离为1,最后求转化后的;第二问,由已知建立空间直角坐标系,写出各点坐标,用反证法,先假设存在,假设,求出向量坐标,用假设成立的角度,列出夹角公式,解出,如果有解即存在,否则不存在,并可以求出的坐标及.

试题解析:(1)因为分别为的中点,所以.又平面平面,所以平面,同理:平面.

.

的夹角等于的夹角(设为

易求.     4分

∵平面平面,∴到平面的距离即到平面的距离,过的垂线,垂足为,则到平面的距离.

.

(2)因为平面,所以平面,所以.又因为四边形是正方形,所以.

如图,建立空间直角坐标系,因为

所以

假设在线段存在一点使直线与直线所成角为.

依题意可设,其中.由,则.

由因为,所以

因为直线与直线所成角为

所以,即

解得,所以.

所以在线段存在一点,使直线与直线所成角为,此时.

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简答题

已知:如图,等腰直角三角形的直角边,沿其中位线将平面折起,使平面⊥平面,得到四棱锥,设的中点分别为.

(1)求证:四点共面;

(2)求证:平面平面

(3)求异面直线所成的角.

正确答案

(1)见解析;(2)见解析;(3).

试题分析:(1)要证四点共面,只需找到一个平面,这四个点都在这个平面内,用确定平面的方法,两条平行线确定一个平面,即可证出;(2)要证明两个平面垂直,只需证明其中一个平面经过另一个平面的一条垂线即可,也就是只需证线面垂直即可,而要证线面垂直,只需证明这条直线垂直平面内的两条相交直线,这样,一步步寻找成立的条件即可;(3)求异面直线所成角,先平移两条异面直线中的一条,使它们成为相交直线,则相交直线所成角就是异面直线所成角或其补角,再放入三角形中计算即可.

试题解析:(1)由条件有的中位线,为梯形的中位线

 

四点共面        3分

(2)证明:由等腰直角三角形

   又

平面平面

平面平面        6分

(3)由条件知

延长,使,连结      8分

,故为平行四边形    10分

,又

为异面直线BE与QM所成的角(或的补角)        11分

,且三线两两互相垂直

∴由勾股定理得        12分

ACR为正三角形,异面直线所成的角大小为    13分.

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简答题

如图在正三棱锥P-ABC中,侧棱长为3,底面边长为2,E为BC的中点,

(1)求证:BC⊥PA

(2)求点C到平面PAB的距离

正确答案

(1)详见解析;(2)

试题分析:(1)解题思路证线面垂直得线线垂直,详见解析。(2)过点P做面ABC的垂线,垂足为O,因为三棱锥P-ABC为正三棱锥,则点O为底面三角形的中心。则,在直角三角形POA中求PO,PO即为三棱锥P-ABC的高,可求得三棱锥体积为。又因为三角形PAB各边长已知可求其面积,设出点C到面PAB的距离h,也可表示出三棱锥的体积,根据体积相等即,可求出h。

试题解析:证明(1)E为BC的中点,又为正三棱锥

 因为,所以BC⊥PA

(2)设点C到平面PAB的距离为

         10分

              12分

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简答题

如图,三棱锥中,

 

(Ⅰ)求证:

(Ⅱ)若的中点,求与平面所成角的正切值  

正确答案

(Ⅰ)证明略;(Ⅱ) 

试题分析:(Ⅰ)根据直线与平面垂直的判定定理,只要找到和平面中两条相交直线垂直就可以证明直线和平面垂直,那么再由平面和平面垂直的判定定理可知 ,证明中要把条件到结论叙述清楚;(Ⅱ)先根据这个条件做辅助线构造出所求的线面角,再在三角形中根据解三角形的方法求得线面角的正切值,一定要注意线面角要找准,不能乱构造

试题解析:解:(Ⅰ)因为,所以                    2分

又因为,即 

所以                   4分

,所以                       6分

(Ⅱ)取中点,连,则 

,所以,连结

就是与平面所成的角                   10分

,则

所以                          15分

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简答题

如图,在棱长为1的正方体ABCD-A1B1C1D1中,E,F,G分别为A1B1、B1C1、C1D1的中点.

(1)求异面直线AG与BF所成角的余弦值;

(2)求证:AG∥平面BEF;

(3)试在棱BB1上找一点M,使DM⊥平面BEF,并证明你的结论.

正确答案

(1)以D为坐标原点,DA,DC,DD1分别作为x轴,y轴和z轴建立空间直角坐标系,

则A(1,0,0),B(1,1,0),E(1,,1),F(,1,1),G(0,,1),

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

∴cos<>==

故异面直线AG与BF所成角的余弦值为

(2)∵=(-,0),=(-,0,1),

=(-1,,1),∴=+

与平面BEF共面,

又因为AG不在平面BEF内,

∴AG∥平面BEF.

(3)设M(1,1,m),则=(1,1,m)

=0,=0,

∴-+m=0⇒m=

所以M为棱BB1的中点时,DM⊥平面BEF.

下一知识点 : 用向量方法解决线线、线面、面面的夹角问题
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