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题型:简答题
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简答题 · 12 分

如图,在四棱锥中,平面,四边形,且,点中点.

22.求证:平面平面

23.求点到平面的距离.

第(1)小题正确答案及相关解析

正确答案

见解析

解析

试题分析:本题属于立体几何中的基本问题,题目的难度是逐渐由易到难,根据题设先证线面垂直再去证面面垂直;证明:取中点,连接.∵中点,∴.又∵,∴∴四边形为平行四边形.∵,∴平面.∴,∴.∵,∴,∴平面.∵平面,∴平面平面

考查方向

本题考查了面面垂直的证明和点到面的距离的求解,常见的问题有证明类——平行与垂直的证明;计算类——角度(线线角);长度(线度、点面、线面、面面距离)

解题思路

本题考查了面面垂直的证明和点到面的距离的求,解题步骤如下:根据题设先证线面垂直再去证面面垂直。

易错点

对面面垂直的证明的表述不严谨和运算出错

第(2)小题正确答案及相关解析

正确答案

解析

试题分析:本题属于立体几何中的基本问题,题目的难度是逐渐由易到难,由等体积法求出点到面的距离。由⑴知,

平面,即点到平面的距离为.在中,由,得,∴

∴点到平面的距离为

考查方向

本题考查了面面垂直的证明和点到面的距离的求解,常见的问题有证明类——平行与垂直的证明;计算类——角度(线线角);长度(线度、点面、线面、面面距离)

解题思路

本题考查了面面垂直的证明和点到面的距离的求,解题步骤如下:由等体积法求出点到面的距离。

易错点

对面面垂直的证明的表述不严谨和运算出错

1
题型:简答题
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简答题 · 12 分

在正三角形ABC中,E、F、P分别是AB、AC、BC边上的点,满足AE :EB=CF :FA=CP :PB=1 :2,如图(5).将△AEF沿EF折起到△A1EF的位置,使二面角A1一EF-B成直二面角,连结A1B、A1P,如图(6).

21.求证:A1E⊥平面BEP;

22.求二面角B—A1P—E的余弦值.

第(1)小题正确答案及相关解析

正确答案

(1)A1E⊥平面BEP;

解析

解:不妨设正三角形ABC 的边长为 3 .

(1)在图5中,取BE的中点D,连结DF.

∵AEEB=CFFA=12,∴AF=AD=2,而∠A=600,∴△ADF是正三角形,

又AE=DE=1,∴EF⊥AD

在图6中,A1E⊥EF,BE⊥EF,∴∠A1EB为二面角A1-EF-B的平面角.

由题设条件知此二面角为直二面角,∴A1E⊥BE

又BE∩EF=E,∴A1E⊥平面BEF,即A1E⊥平面BEP

考查方向

本题主要考查了线面垂直的判定和二面角的余弦值的计算,考查考生的空间想象能力和计算能力。

解题思路

(1)不妨设正三角形ABC 的边长为 3,取BE的中点D,连接DF,从而证明到EF⊥AD,再利用二面角A1一EF-B成直二面角推出A1E⊥BE,从而得证。

(2)由(1)构建空间直角坐标系并写出相关点的坐标,通过计算平面法向量的方法来计算二面角的余弦值。

易错点

平面翻折到空间中的不变量与改变量易出错及空间点坐标的确定。

第(2)小题正确答案及相关解析

正确答案

(2) 二面角B-A1P-E余弦值是

解析

解:

(2)建立分别以EB、EF、EA1为x轴、y轴、z轴的空间直角坐标系,则E(0,0,0),A1(0,0,1),

B(2,0,0),F(0, ,0), P (1, ,0),则,

.设平面A1BP的法向量为

平面ABP知,,即

,得

设平面A1PE向量为

平面A1PE知,,即       可得

所以二面角B-A1P-E余弦值是

考查方向

本题主要考查了线面垂直的判定和二面角的余弦值的计算,考查考生的空间想象能力和计算能力。

解题思路

(1)不妨设正三角形ABC 的边长为 3,取BE的中点D,连接DF,从而证明到EF⊥AD,再利用二面角A1一EF-B成直二面角推出A1E⊥BE,从而得证。

(2)由(1)构建空间直角坐标系并写出相关点的坐标,通过计算平面法向量的方法来计算二面角的余弦值。

易错点

平面翻折到空间中的不变量与改变量易出错及空间点坐标的确定。

1
题型:简答题
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简答题 · 12 分

平面.

18.若平面平面,求证:

19.求平面与平面PBC所成二面角的大小.

第(1)小题正确答案及相关解析

正确答案

见解析

解析

考查方向

本题考察了直线和平面平行的判定定理,考察了面与面之间的位置关系,空间向量的正交分解及其坐标表示,考察了利用空间向量证明平行,考察了用空间向量求平面间的夹角

解题思路

该题解题关键在于找到所求内容的突破点

确定线面平行判定的方式:线//面→线//线

由已知AD//BC,得到线//面

易错点

本题容易在辅助线建立过程出错,空间直角坐标系建立及其坐标表示出错,二面角的判断出错

第(2)小题正确答案及相关解析

正确答案

见解析

解析

考查方向

本题考察了直线和平面平行的判定定理,考察了面与面之间的位置关系,空间向量的正交分解及其坐标表示,考察了利用空间向量证明平行,考察了用空间向量求平面间的夹角

解题思路

该题解题关键在于找到所求内容的突破点

根据线//面→线//线

根据已知条件建立坐标系,并标记所需点的坐标

计算相应面的法向量,并求向量的夹角

判断两面角的大小确定二面角

易错点

本题容易在辅助线建立过程出错,空间直角坐标系建立及其坐标表示出错,二面角的判断出错

1
题型:简答题
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简答题 · 4 分

15.如图,正四面体的棱在平面上,为棱的中点.当正四面体

旋转时,直线与平面所成最大角的正弦值为  ▲ 

正确答案

解析

过A作于O,取BD的中点,延长AE交于G,连接AF并延长交于H,连接GO,所以∠AGO直线与平面所成的角,且EF//GH,在三角形AEF中,易解得,根据三余弦公式可得,

考查方向

考查直线与平面的位置关系考查正四体的性质

解题思路

结合正四面体的性质,利用三余弦公式可求解,

易错点

找不到解决问题的几何模型易了出错。

知识点

线面角和二面角的求法
1
题型: 单选题
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单选题 · 5 分

8.如图,已知△ABC,D是AB的 中点,沿直线CD将△ACD折成△A′CD,所成二面角A′-CD-B的平面角为α,则(      )

A∠A′DB≤α

B∠A′DB≥α

C∠A′CB≤α

D∠A′CB≥α

正确答案

B

解析

试题分析:分AC=BC和AC≠BC两种情况,作出二面角的平面角进行判断。

当AC=BC时,∠A′DB为二面角A′-CD-B的平面角,∠A′DB=α;

当AC≠BC时,∠A′DB>α,故选B.

考查方向

本题考查了二面角的平面角及其求法,属于中等题。

解题思路

作出二面角的平面角,然后进行判断即可。

易错点

注意角的关系中等号成立的条件。

知识点

线面角和二面角的求法
1
题型:简答题
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简答题 · 15 分

如图,中,的中点,.将沿折起,使点到达点.

18.求证:

19.当三棱锥的体积最大时,试问在线段上是否存在一点,使与平面所成的角的正弦值为?若存在,求出点的位置;若不存在,请说明理由.

第(1)小题正确答案及相关解析

正确答案

见证明.

解析

试题分析:本题属于立体几何的综合应用问题,属于中档题,只要掌握相关立体几何的知识,即可解决本题,解析如下:证明:因为的中点,所以,由折叠知,又,所以.

考查方向

本题考查了线面垂直、线面角等知识点。

解题思路

直接利用线面垂直的判定定理进行证明;

易错点

相关知识不熟容易处错。

第(2)小题正确答案及相关解析

正确答案

不存在.

解析

试题分析:本题属于立体几何的综合应用问题,属于中档题,只要掌握相关立体几何的知识,即可解决本题,解析如下:不存在.

证明如下:

当面时,三棱锥的体积最大.因为面,

所以.

(方法一)连结

因为,

所以,所以即为与平面所成的角,在直角三角形中,

,所以,而中,

到直线的距离为,则由,得.

因为, 所以满足条件的点不存在.

(方法二)(前面同解法一)在直角三角形中,,所以 ,易求得到直线的距离为 ,所以满足条件的点不存在

(方法三)已证得两两垂直 ,如图建立空间直角坐标系

,设,则,又平面的法向量,依题意得,

,得,化简得,,此方程无解,所以满足条件的点不存在.

考查方向

本题考查了线面垂直、线面角等知识点。

解题思路

本问题方法较多,可以直接进行证明,也可以利用向量进行证明,详见解析.

易错点

相关知识不熟容易处错。

1
题型:简答题
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简答题 · 12 分

如图,已知四棱锥P-ABCD,底面ABCD为蓌形,PA⊥平面ABCD,∠ABC=60°,E,F分别是BC,PC 的中点.

21.求证:AE⊥PD;

22.若直线PB与平面PAD所成角的正弦值为,求二面角 E-AF-C的余弦值.

第(1)小题正确答案及相关解析

正确答案

见解析

解析

证明:由四边形为菱形,,可得为正三角形.

因为E为BC的中点,所以AE⊥BC.又BC∥AD,因此AE⊥AD.

因为PA⊥平面ABCD,AE平面ABCD,所以PA⊥AE.

而PA平面PAD,AD平面PAD 且PA∩AD=A,

所以  AE⊥平面PAD,又PD平面PAD.所以 AE⊥PD.

考查方向

线线垂直;二面角的平面角的三角函数值

解题思路

第1问通过线面垂直证明线线垂直,第2问先找到二面角的平面角,然后在根据相关线段长求二面角的余弦值。

易错点

计算错误;空间直角坐标系建立错误

第(2)小题正确答案及相关解析

正确答案

见解析

解析

由21知AE,AD,AP两两垂直,以A为坐标原点,建立如图所示的空间直角坐标系,设AB=2,AP=a,则A(),B,C,D(),P(),E(),F(),

所以=,且=为平面PAD的法向量,设直线PB与平面PAD所成的角为θ,

=|>|===

解得 所以

设平面AEF的一法向量为m=(x1,y1,z1),则,因此,则m=(0,2,-1),因为BD⊥AC,BD⊥PA,PA∩AC=A,所以BD⊥平面AFC,为平面AFC的一法向量.又=

所以 =

因为二面角E-AF-C为锐角,所以所求二面角的余弦值为

考查方向

线线垂直;二面角的平面角的三角函数值

解题思路

第1问通过线面垂直证明线线垂直,第2问先找到二面角的平面角,然后在根据相关线段长求二面角的余弦值。

易错点

计算错误;空间直角坐标系建立错误

1
题型:简答题
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简答题 · 12 分

如图,三棱柱中,,,平面平面,相交于点.

21.求证:平面

22.求二面角的余弦值.

第(1)小题正确答案及相关解析

正确答案

(1)略;

解析

(Ⅰ)依题意,侧面是菱形,的中点,因为,所以,

又平面平面,且平面,平面平面

所以平面.

考查方向

本题主要考查空间点线面的位置关系和二面角等知识,意在考查考生的空间想象能力和运算求解能力。

解题思路

先证明,后根据平面平面后即可得到答案;

易错点

不会转化平面平面而无法证明答案;

第(2)小题正确答案及相关解析

正确答案

(2)

解析

(Ⅱ)由(Ⅰ)知平面,,所以,

,,所以平面,

,垂足为,连结,则,

所以为二面角的平面角.

中,,

所以,

所以,即二面角的余弦值是.

考查方向

本题主要考查空间点线面的位置关系和二面角等知识,意在考查考生的空间想象能力和运算求解能力。

解题思路

先证明为二面角的平面角,后在三角形中解出即可。

易错点

找不到二面角的平面角无法做出答案。

1
题型:简答题
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简答题 · 12 分

如图(1)所示,在直角梯形ABCD中,ADBC,∠BAD=,ABBC=1,AD=2,EAD的中点,OACBE的交点.将△ABE沿BE折起到△A1BE的位置,如图(2)所示.

22.证明:CD⊥平面A1OC

23.若平面A1BE⊥平面BCDE,求平面A1BC与平面A1CD所成锐二面角的余弦值.

第(1)小题正确答案及相关解析

正确答案

见解析

解析

证明:在图(1)中,因为ABBC=1,AD=2,EAD的中点,∠BAD=,所以BEACBECD.即在图(2)中,BEOA1BEOC,又OA1OCOOA1⊂平面A1OCOC⊂平面A1OC,从而BE⊥平面A1OC.又CDBE,所以CD⊥平面A1OC.

考查方向

空间几何体,直线与平面的角;线面平行的判定

解题思路

第1问利用面面垂直证明线面垂直,第2问先找到二面角的平面角,再利用解直角三角形性质求解。

易错点

找不到二面角,辅助线作不出来

第(2)小题正确答案及相关解析

正确答案

见解析

解析

由已知,平面A1BE⊥平面BCDE,又由22题知,BEOA1BEOC

所以∠A1OC为二面角A1BE C的平面角,所以∠A1OC=.如图,以O为原点,OBOCOA1所在直线分别为x轴,y轴,z轴建立空间直角坐标系,

因为A1BA1EBCED=1,BCED,所以B(,0,0)E(-,0,0),A1(0,0,)C(0,,0),得=(-,,0),=(0,,-)

==(-,0,0).设平面A1BC的法向量n1=(x1y1z1),平面A1CD的法向量n2=(x2y2z2),平面A1BC与平面A1CD的夹角为θ

则得取n1=(1,1,1);

得取n2=(0,1,1),从而cos θ=|cos〈n1n2〉|==,即平面A1BC与平面A1CD所成锐二面角的余弦值为.

考查方向

空间几何体,直线与平面的角;线面平行的判定

解题思路

第1问利用面面垂直证明线面垂直,第2问先找到二面角的平面角,再利用解直角三角形性质求解。

易错点

找不到二面角,辅助线作不出来

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题型:简答题
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简答题 · 15 分

如图,三棱柱中,分别为的中点,

侧面为菱形且

18.证明:直线平面

19.求二面角的余弦值.

第(1)小题正确答案及相关解析

正确答案

【见解析】

解析

解:∵,且为中点,

,∴

,∴平面

中点,则,即两两互相垂直,

为原点,分别为轴,建立空间直角坐标系如图,

5分

(Ⅰ)设平面的法向量为 ,则

,取, ∵

,又平面, ∴直线∥平面.  …… 9分

考查方向

本小题主要考查立体几何的相关知识,二面角的求法及空间向量在立体几何中的应用. 本小题对考生的空间想象能力与运算求解能力有较高要求.

解题思路

先计算必要棱长,证出平面

为原点,分别为轴,建立空间直角坐标系,利用法向量垂直已知直线,证出直线∥平面

易错点

在证明线面平行时,没有严格按照定理的三个条件去证,重点是线线平行。易在过程的严密性上扣分。

第(2)小题正确答案及相关解析

正确答案

解析

解:∵,且为中点,

,∴

,∴平面

中点,则,即两两互相垂直,

为原点,分别为轴,建立空间直角坐标系如图,

5分

(Ⅱ)设平面的法向量为

, 取

又由(Ⅰ)知平面的法向量为,设二面角

∵ 二面角为锐角,∴

∴ 二面角的余弦值为. ………… 15分

考查方向

本小题主要考查立体几何的相关知识,二面角的求法及空间向量在立体几何中的应用. 本小题对考生的空间想象能力与运算求解能力有较高要求.

解题思路

直接按步计算,先求法向量,再求法向量夹角,最后确定二面角余弦值与法向量夹角的余弦值之间的关系

易错点

建立合理的坐标系,正确求点坐标

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