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题型:简答题
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简答题 · 12 分

 如图,在几何体ABCDEF中,AB∥CD,AD=DC=CB=1,∠ABC=60°, 四边形ACFE为矩形,平面ACFE⊥平面ABCD,CF=1。

(1)求证:平面FBC⊥平面ACFE;

(2)点M在线段EF上运动,设平面MAB与平面FCB所成二面角的平面角为θ(θ90°),试求cosθ的取值范围。

正确答案

见解析

解析

(1)证明:在四边形ABCD中,∵AB∥CD,AD=DC=CB=1,∠ABC=60°,∴AB=2,

∴AC2=AB2+BC2-2AB·BC·cos60°=3,∴AB2=AC2+BC2,∴BC⊥AC.

∵平面ACFE⊥平面ABCD,平面ACFE∩平面ABCD=AC,BC⊂平面ABCD,∴BC⊥平面ACFE.

又因为BC⊂平面FBC, 所以 平面ACFE⊥平面FBC,        

(2)解:由(1)可建立分别以直线CA,CB,CF为x轴,y轴,z轴的如图所示的空间直角坐标系,令FM=λ(0≤λ≤),则C(0,0,0),A(,0,0),B(0,1,0),M(λ,0,1),

设n1=(x,y,z)为平面MAB的一个法向量,,得

取x=1,则n1=(1,,),

∵n2=(1,0,0)是平面FCB的一个法向量,

.

∵0≤λ≤,∴当λ=0时,cosθ有最小值

当λ=时,cosθ有最大值.

∴cosθ∈[].

知识点

平面与平面平行的判定与性质
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题型: 单选题
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单选题 · 5 分

已知三条不重合的直线m,n,l 和两个不重合的平面 ,下列命题正确的是

A若m//n,n⊂α,则m//α

B若α⊥β, α∩β=m, n⊥m ,则n⊥α

C若 l⊥n ,m⊥n,则l//m

D若l⊥α,m⊥β, 且l⊥m ,则α⊥β

正确答案

D

解析

A选项,直线可能在平面内;B选项,如果直线不在平面内,不能得到;C选项,直线可能平行,可能异面,还可能相交;故选.

知识点

平面与平面平行的判定与性质
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题型:简答题
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简答题 · 12 分

如图,正三棱柱ABC-A1B1C1的所有棱长都为2,D为CC1中点。

(1)求证:AB1⊥面A1BD;

(2)求二面角A-A1D-B的正弦值;

正确答案

见解析

解析

解析:

解法一:(1)取中点,连结

为正三角形,

正三棱柱中,平面平面

平面

连结,在正方形中,分别为

的中点,

,在正方形中,平面

(2)设交于点,在平面中,作,连结,由(Ⅰ)得平面为二面角的平面角。

中,由等面积法可求得,又

,所以二面角的大小

知识点

平面与平面平行的判定与性质
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题型:填空题
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填空题 · 5 分

已知正三棱锥ABC,点P,A,B,C都在半径为的求面上,若PA,PB,PC两两互相垂直,则球心到截面ABC的距离为________。

正确答案

解析

因为在正三棱锥ABC中,PA,PB,PC两两互相垂直,所以可以把该正三棱锥看作为一个正方体的一部分,(如图所示),此正方体内接于球,正方体的体对角线为球的直径,球心为正方体对角线的中点。

球心到截面ABC的距离为球的半径减去正三棱锥ABC在面ABC上的

高。已知球的半径为,所以正方体的棱长为2,可求得正三棱锥ABC在面ABC上的高为,所以球心到截面ABC的距离为

知识点

平面与平面平行的判定与性质
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题型:简答题
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简答题 · 12 分

如图,将边长为2的正方形沿对角线对折,使得平面平面,点中点,点满足:,且

(1)求证:平面

(2)求二面角的余弦值。

正确答案

见解析

解析

方法1:(1)在正方形中,

∵平面平面,交线是,∴平面

,∴平面,                                          

∴如图空间直角坐标系,则:

,∴

设平面的一个法向量为

,解得

平面,∴平面;                                  

(2)∵,∴平面

,∴可以取的一个法向量

,二面角是锐二面角,

∴二面角的余弦值是。                          

方法2:(1)分别取的中点是,连结

,又

∴四边形是平行四边形,∴

,∴

平面,∴平面;                         

(2)在正方形中,∴

∵平面平面,交线是,∴平面

,∴平面,                                        

∴如图空间直角坐标系,则:

,∴

设平面的一个法向量为

,解得

,∴平面

,∴可以取的一个法向量

,二面角是锐二面角,

∴二面角的余弦值是。                      

知识点

平面与平面平行的判定与性质
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