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题型:简答题
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简答题 · 14 分

如图,在四棱锥中,平面,四边形为平行四边形,,点上,

(1)证明:平面⊥平面

(2)若二面角的大小为,求的大小。

正确答案

见解析

解析

(1)证明:∵

平面,∴,又∵

平面,又∵

平面,∴  

又∵,又∵

平面   

又∵平面

∴平面⊥平面  

(2)方法一:∵平面平面

∴平面⊥平面,又∵二面角的大小为.

∴二面角的大小等于.

又∵平面,∴

为二面角的平面角,即

,∴.,∵

,即

,∴

方法二:如图,以为原点,所在射线为x,y,z轴的正半轴,建立空间直角坐标系

A-xyz,设, .

,∴平面

∴平面的一个法向量为

,∴.设,∴

.

设平面的一个法向量为,∵

,得.   

∵二面角的大小为

,解得.

,∴.    

知识点

线面角和二面角的求法
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题型:简答题
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简答题 · 12 分

如图,几何体中,四边形为菱形,
,面∥面,都垂直于面,且的中点,的中点.

(1)求证:为等腰直角三角形;

(2)求二面角的余弦值.

正确答案

见解析

解析

(1)连接,交,因为四边形为菱形,,所以

因为都垂直于面,,又面∥面,

所以四边形为平行四边形 ,则………………………………………2分

因为都垂直于面,则

…4分

所以

所以为等腰直角三角形          ………………………………………………………5分

(2)取的中点,因为分别为的中点,所以

分别为轴建立坐标系,

所以 ……………………7分

设面的法向量为

,即

,则 ……………………………………………………………………9分

设面的法向量为

,则  …………………………………………………………11分

,则二面角的余弦值为 …………12分

知识点

平面与平面平行的判定与性质直线与平面垂直的判定与性质线面角和二面角的求法
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题型:简答题
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简答题 · 14 分

如图,已知平面平面分别是棱长为1与2的正三角形,//,四边形为直角梯形,//,点的重心,中点,

(1)当时,求证://平面

(2)若直线所成角为,试求二面角的余弦值。

正确答案

见解析

解析

(1)连延长交

因为点的重心,所以

,所以,所以//

因为////,所以平面//平面

分别是棱长为1与2的正三角形,

中点,中点, //,又//

所以//,得四点共面

//平面

(2)平面平面,易得平面平面

为原点,为x轴,为y轴,为z轴建立空间直角坐标系,

,设

因为所成角为,所以

设平面的法向量,则,取

的法向量

所以二面角的余弦值

知识点

直线与平面平行的判定与性质平面与平面垂直的判定与性质线面角和二面角的求法
1
题型:简答题
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简答题 · 12 分

如图,已知

(1)在线段上找一点M,使

(2)求由面与面所成角的二面角的正切值。

正确答案

(1)M为PC的中点

(2)

解析

(1)M为PC的中点,设PD中点为N,

则MN=CD,且MN//CD,∴MN=AB,MN//AB

∴ABMN为平行四边形,∴BM//AN,

又PA=AD,∠PAD=90

∴AN⊥PD,

又CD⊥AN,

∴AN⊥面PCD,

∴BM⊥面PCD

(2)延长CB交DA于E,

∵AB=CD,

AB//CD

∴AE=AD=PA,∴PD⊥PE

又∴PE⊥CD,∴PE⊥面PCD,

∴∠CPD为二面角C-PE-D的平面角;PD=AD,CD=2AD;

∴tan∠CPD=

知识点

直线与平面垂直的判定与性质线面角和二面角的求法
1
题型:简答题
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简答题 · 12 分

18.如图,四棱锥中,平面,四边形是矩形,分别是的中点.若

(1)求证:平面

(2)求点到平面的距离;

(3)求直线平面所成角的正弦值.

正确答案

见解析。

解析

如图建立空间直角坐标系如图,则A(0,0,0),P(0,0,3),D(0,3,0),E(,0,0),F(0,),C(,3,0)

(1)取PC的中点G,连结EG,则G

   

(2)设平面PCE的法向量为

(3) 

直线FC与平面PCE所成角的正弦值为.

知识点

线面角和二面角的求法
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题型:简答题
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简答题 · 12 分

平行四边形ABCD中,AB=2,AD=,且,以BD为折线,把折起,使平面,连AC.

(1)求证:

(2)求二面角B-AC-D的大小;

(3)求四面体ABCD外接球的体积。

正确答案

见解析

解析

解析:(1)在中,

,     易得

                  …4分

(2)在四面体ABCD中,以D为原点,DB为轴,DC为轴,过D垂直于平面BDC的射线为轴,建立如图空间直角坐标系。

则D(0,0,0),B(2,0,0),C(0,2,0),A(2,0,2)

设平面ABC的法向量为,而

得:,取 。

再设平面DAC的法向量为,而

得:,取

所以,所以二面角B-AC-D的大小是      …………………8分

(3)由于均为直角三角形,故四面体ABCD的外接球球心在AD中点,

,所以球半径,得 .     …………………12分

知识点

球的体积和表面积与球体有关的内切、外接问题平面与平面垂直的判定与性质线面角和二面角的求法
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题型:简答题
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简答题 · 12 分

如图,是矩形边上的点,边的中点,,现将沿边折至位置,且平面平面.

(1)求证:平面平面

(2)求二面角的大小。

正确答案

见解析。

解析

(1) 证明:由题可知,                                                   (3分)

 (6分)

(2) 以为原点,以方向为轴,以方向为轴,以过点平面向上的法线方向为轴,建立坐标系. (7分)

, (9分)

, (11分)

综上二面角大小为. (12分)

知识点

平面与平面垂直的判定与性质线面角和二面角的求法
1
题型:简答题
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简答题 · 12 分

已知四棱锥的直观图及三视图如图所示。

(1)求四棱锥的体积;

(2)若是侧棱的中点,

求证:平面

(3)求二面角的余弦值。

正确答案

见解析。

解析

由三视图可知,四棱锥中,底面是边长为1的正方形,,且

(1)由锥体体积公式得

(2)连接,交于点,显然中点,连接,则为三角形中位线,

所以,又在平面外,平面

(3)以为坐标原点,以所在直线分别为轴建立空间直角坐标系,则

设面

同理得

,由图可知,二面角的余弦值为

另解:作BGPA于G,连接DG,易证∠BGD为所求二面角的平面角,易求cos∠BGD=.

知识点

简单空间图形的三视图棱柱、棱锥、棱台的体积直线与平面平行的判定与性质线面角和二面角的求法
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题型:简答题
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简答题 · 12 分

19.如图,在三棱柱ABC-A1B1C1中,AA1C1C是边长为4的正方形.平面ABC⊥平面AA1C1C,AB=3,BC=5.

(1)求证:AA1⊥平面ABC;

(2)求二面角A1-BC1-B1的余弦值;

(3)证明:在线段BC1上存在点D,使得AD⊥A1B,并求的值.

正确答案

解析

解析已在路上飞奔,马上就到!

知识点

直线与平面垂直的判定与性质平面与平面垂直的判定与性质线面角和二面角的求法
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题型:填空题
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填空题 · 5 分

16.在长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=2,BC=AA1=1,则D1C1与平面A1BC1所成角的正弦值为_________。

正确答案

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解析

解析已在路上飞奔,马上就到!

知识点

线面角和二面角的求法
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