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题型:填空题
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填空题 · 5 分

12. 已知在正方体 中,点 是棱 的中点,则直线 与平面 所成角的正弦值为        .

正确答案

解析

为坐标原点,分别以所在直线为轴,建立如图所示的空间直角坐标系.设正方体的棱长为2,则,.

平面,则是平面的一个法向量.

设直线 与平面 所成角为,则.

考查方向

本题主要考查直线与平面所成的角,意在考查考生的空间想象能力和运算求解能力.

解题思路

1.建立空间直角坐标系,写出所需各点的坐标;2.求平面的法向量和直线的方向向量后带入公式求解即可。

易错点

1.直线与平面所成的角的公式记错,导致求成;2.利用向量法求点的坐标时出错。

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,四边形ABCD中,AB⊥AD,AD∥BC,AD=3,BC=2AB=2,E,F分别在BC,AD上,EF∥AB.现将四边形ABEF沿EF折起,使平面ABEF⊥平面EFDC.

20.若,在折叠后的线段上是否存在一点,且

使得∥平面ABEF?若存在,求出λ的值;若不存在,说明理由;

21.求三棱锥A-CDF的体积的最大值,并求此时二面角E-AC-F的余弦值.

第(1)小题正确答案及相关解析

正确答案

(1)

解析

(Ⅰ)因为平面平面,平面∩平面,

所以平面,又平面,

所以

在折起过程中,,同时

所以平面

为坐标原点,分别以所在直线为轴,建立如图所示的空间直角坐标系.

时,则各点坐标如下:, , .

可得平面的法向量

因为,所以

所以,

.

,解得.

所以线段上存在一点,且,使得∥平面ABEF.

考查方向

本题主要考查空间线面平行与垂直的判定与性质,几何体的体积,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

先根据题中给出的条件证明平面,然后建立空间直角坐标系求解即可;

易错点

1.不知道折叠前后变的量和不变的量有哪些?2.不会根据题中的条件找到建立坐标系的条件。

第(2)小题正确答案及相关解析

正确答案

(2)

解析

(Ⅱ)设,所以,

所以

所以当时,有最大值,且最大值为.

可得, , .

所以,,,.

设平面的一个法向量为,

,即.

,则,

设平面的一个法向量为,

,即

同理可得

所以

所以二面角E﹣AC﹣F的余弦值为.

考查方向

本题主要考查空间线面平行与垂直的判定与性质,几何体的体积,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

设出变量后得到函数,然后求其最大值后得到想x的值,然后按照空间向量的知识求解即可。

易错点

1.不知道折叠前后变的量和不变的量有哪些?2.不会根据题中的条件找到建立坐标系的条件。

1
题型:简答题
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简答题 · 12 分

如图,是平行四边形,平面,

. 分别为的中点.

21.求证:

22.求平面与平面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

(1)略;

解析

解:

  

   

 

     

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

先证明后即可得到答案;

易错点

找不到而无法证明答案;

第(2)小题正确答案及相关解析

正确答案

(2)

解析

的中点为,连结.

易知所以四点共面

 ,分别为的中点

       

同理 又

二面角即为平面与平面所成的锐二面角

,,

就是平面与平面所成锐二面角的一个平面角

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

先证明就是平面与平面所成锐二面角的一个平面角,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 · 15 分

如图,五面体中,平面.

18.求证:直线平面

19.求二面角的平面角的余弦值.

第(1)小题正确答案及相关解析

正确答案

解析

解:在直角梯形中,

可得:,从而可得:①,

又∵平面,∴

,所以有平面

可得:②,

由①②可得:直线平面;      -----------------------------7分

考查方向

本小题主要考查立体几何的相关知识,具体考查面面垂直,二面角的求法. 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.渗透空间向量在立体的应用。

解题思路

先证出,再证平面,可得:直线平面

易错点

在证明面面垂直时,没有严格按照定理的条件论证,重点是线面垂直,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

在直角梯形中,

可得:,从而可得:①,

又∵平面,∴

,所以有平面

可得:②,

由①②可得:直线平面;      -----------------------------7分

(Ⅱ)由(Ⅰ)知,建立如图空间直角坐标系,

由题意知各点坐标如下:

,   -----------------------9分

因此

设平面的法向量为

平面的法向量为

可取;           --------11分

可取;  -----------------------13分

于是

故二面角的平面角的余弦值为. --------------------------------15分

考查方向

本小题主要考查立体几何的相关知识,具体考查面面垂直,二面角的求法. 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.渗透空间向量在立体的应用。

解题思路

(Ⅰ)先证出,再证平面,可得:直线平面(Ⅱ)建立如图空间直角坐标系,求两个平面的法向量,求法向量的夹角,进行确定二面角的大小。

易错点

(1).在证明面面垂直时,没有严格按照定理的条件论证,重点是线面垂直,易在过程的严密性上扣分。

(2).建立合理的坐标系,正确求点坐标

1
题型:简答题
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简答题 · 20 分

如图(1),在等腰梯形中,是梯形的高

现将梯形沿折起,使,得一简单组合体

图(2)示,已知分别为的中点.

18.求证:平面

19.若直线与平面所成角的正切值为,求平面与平面所成的锐二面角大小.

第(1)小题正确答案及相关解析

正确答案

见解析

解析

(Ⅰ)证明:连,∵四边形是矩形,中点,

中点.

中,中点,故.

平面平面平面

考查方向

本题考查的知识点是用空间向量求平面间的夹角,直线与平面垂直的判定与性质,直线与平面平行的判定,线面夹角,是立体几何知识的综合考查,难度较大.

解题思路

连结AC,通过证明,利用直线与平面平行的判定定理证明

易错点

主要易错于线面角的判断出错,

第(2)小题正确答案及相关解析

正确答案

见解析

解析

(Ⅱ)依题意知 且

平面,过点,连接

在面上的射影是.

所以与平面所成的角。

所以:

所以:

,分别以所在的直线为轴建立空间直角坐标系

分别是平面与平面的法向量

平面与平面所成锐二面角的大小为.

考查方向

本题考查的知识点是用空间向量求平面间的夹角,直线与平面垂直的判定与性质,直线与平面平行的判定,线面夹角,是立体几何知识的综合考查,难度较大.

解题思路

先由线面垂直的判定定理可证得 ,可知 就是DE与平面ABFE所成的角,解 ,可得AD及DE的长,

分别以AB,AP,AD所在的直线建立空间直角坐标系,求出平面ADE与平面CDFE的法向量,代入向量夹角公式,可得答案.

易错点

主要易错于线面角的判断出错,

1
题型:简答题
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简答题 · 13 分

如图,已知在直四棱柱(侧棱垂直底面的棱柱)中,

21.求证:平面.

22.求与平面所成的角的的正弦值;

23.求二面角的正弦值.

第(1)小题正确答案及相关解析

正确答案

(1)略;

解析

为原点,所在直线分别为

轴,轴,轴建立如图所示的空间直角坐标系,

,.

,

又因为

所以,平面.

考查方向

本题主要考查立体几何中的线面的位置关系、直线与平面所成的角、二面角等知识,意在考查考生的运算求解能力。

解题思路

建立空间直角坐标系,写出所需要的各个点的坐标,然后即可证明,

易错点

在建立坐标系时坐标写错;

第(2)小题正确答案及相关解析

正确答案

(2)

解析

(Ⅱ)设为平面的一个法向量.

,则

与平面所成的角为,则,

与平面所成的角的的正弦值

考查方向

本题主要考查立体几何中的线面的位置关系、直线与平面所成的角、二面角等知识,意在考查考生的运算求解能力。

解题思路

先求平面的一个法向量,然后带入线面角的公式即可;

易错点

记错公式导致结果出错,主要是求正弦余弦弄不明白。

第(3)小题正确答案及相关解析

正确答案

(3)

解析

(Ⅲ)由(Ⅱ)知平面的一个法向量为

为平面的一个法向量,

,则

所成角为,则

所以二面角的正弦值为

考查方向

本题主要考查立体几何中的线面的位置关系、直线与平面所成的角、二面角等知识,意在考查考生的运算求解能力。

解题思路

分别求平面法向量和平面的法向量,然后带入公式即可。

易错点

1
题型:简答题
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简答题 · 12 分

如图4,已知四棱锥P—ABCD中,PA⊥平面ABCD,底面ABCD

中,∠A=90°,AB∥CD,AB=1,AD=CD=2.

22.若二面角P—CD—B为45°,求证:平面平面

23.在(Ⅰ)的条件下,求点A到平面PBC的距离.

第(1)小题正确答案及相关解析

正确答案

(1)略;

解析

Ⅰ)平面ABCD,

AB//CDABAD,∴

平面CDPD

二为面角P—CD—B的平面角,

PD的中点EPC的中点F,连结AEBFEF

,∵平面

,平面,-∵

∴四边形ABFE为平行四边形,∴平面

,∴平面平面

考查方向

本题主要考查空间线面的位置关系、二面角和点到平面的距离等知识,意在考查考生的空间想象能力和运算求解能力。

解题思路

1.先找出二为面角P—CD—B的平面角,后证明平面,即可证明面面垂直;2.利用等体积法直接求解答案即可。

易错点

不会从图形中找到二面角P—CD—B的平面角;

不知道该证明哪条直线垂直于哪个平面;

第(2)小题正确答案及相关解析

正确答案

(2)

解析

(Ⅱ)设点A到平面PBC的距离为,由

即点A到平面PBC的距离为

考查方向

本题主要考查空间线面的位置关系、二面角和点到平面的距离等知识,意在考查考生的空间想象能力和运算求解能力。

解题思路

1.先找出二为面角P—CD—B的平面角,后证明平面,即可证明面面垂直;

2.利用等体积法直接求解答案即可。

易错点

利用等体积法运算时求解算数出错。

1
题型:简答题
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简答题 · 14 分

如图,在三棱柱ABC-A1B1C1中,△ABC是边长为2的等边三角形,AA1⊥平面ABC,点E是AB的中点,CE∥平面A1BD。


21.求证:点D是CC1的中点;

22.若A1D⊥BD,求平面A1BD与平面ABC所成二面角(锐角)的余弦值。

第(1)小题正确答案及相关解析

正确答案

解析

取A1B1的中点F,连接FC1,EF,设EFA1B=G,连接CD,……1

由作图过程易得:四边形CEFC1为平行四边形,EC∥AA1

在△AA1B中,点E是AB的中点,∴点G是A1B的中点,

EG=AA1=CC1。……………………………3

又CE∥平面A1BD,CE平面EFC1C,

且平面EFC1C平面A1BD=DG,

∴DG∥CE,又∵EG∥CD

∴四边形CEGD为平行四边形,CD=EG=CC1

∴点D是CC1的中点……………………………6

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

利用题中条件,证明四边形CEFC1为平行四边形,进而由CE∥平面A1BD。证明得出

易错点

在证明线面垂直时,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

由(Ⅰ)知EF∥AA1,AA1⊥平面ABC,

∴EF⊥平面ABC

又△ABC是边长为2的等边三角形,点E是AB的中点,

∴CE⊥AB且CE=

如图,建立空间直角坐标系E-xyz,设EF=2h,…………………7

则B(1,0,0),C(0,,0),F(0,0,2h),A1(-1,0,2h),D(0,,h),

由A1D⊥BD可知:h= …………………8

z轴⊥平面ABC可得:平面ABC的一个法向量为m=(0,0,1)。…………9

设平面A1BD的法向量为=(x,y,z),

 ,得

x=,则,

∴cos<,>=

∴平面A1BD与平面ABC所成二面角(锐角)的余弦值为

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

如图,建立空间直角坐标系E-xyz,设EF=2h,找到两个面的法向量,以下按求二面的步骤就可解。

易错点

建立合理的坐标系,正确求点坐标

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题型: 单选题
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单选题 · 5 分

8.如图,在长方体中,点分别是棱,上的动点,,直线与平面所成的角为,则△的面积的最小值是

A

B

C

D10

正确答案

B

解析

设直角三棱锥C-C’PQ的高为h, CQ=x,CP=y,根据直角三棱锥的性质可知,+,而直线CC’与平面C’PQ成的角为,所以h=sin=;所以+= ,+ ,所以xy再由体积桥可知:==xy ,=xy,所以的最小值为8,选择B.

考查方向

本题主要考查直角三棱锥的重要的性质,直线与平面所成的角。

解题思路

设CQ=x,CP=y, 根据直角三棱锥的性质+,再利用线面角,求出椎体的高h,并应用均值不等式得xy,利用体积桥得=xy,进而求出最小值。

易错点

直角三棱锥的重要性质应用不熟

知识点

棱柱、棱锥、棱台的体积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

已知四棱锥P-ABCD的三视图如下图所示,E是侧棱PC上的动点.

是否不论点E在何位置,都有BD⊥AE?证明你的结论;

点E为PC的中点,求二面角D-AE-B的大小.

第(1)小题正确答案及相关解析

正确答案

略(具体过程看解析);

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,由线面垂直去证明线线垂直; 不论点E在何位置,都有BD⊥AE.

证明如下:由三视图可知,四棱锥P-ABCD的底面是边长为1的正方形,侧棱PC⊥底面ABCD,且PC=2.连结AC,∵ABCD是正方形,∴BD⊥AC.∵PC⊥底面ABCD,且BD⊂平面ABCD,

∴BD⊥PC.又∵AC∩PC=C,∴BD⊥平面PAC.∵不论点E在何位置,

都有AE⊂平面PAC.∴不论点E在何位置,都有BD⊥AE.

考查方向

本题考查了证明线线垂直,空间向量在立体几何中的应用——二面角的计算,当然也可以用传统方法,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,线面角,二面角);长度(线度、点面、线面、面面距离)

解题思路

本题考查了证明线线垂直,空间向量在立体几何中的应用,解题步骤如下:根据题设应该由线面垂直去证明线线垂直。

易错点

对线线垂直转化为线面垂直的思路受阻;

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,建好空间直角坐标系后,求出各点坐标,再求出法向量再算出夹角(亦可用传统法进行求解)。

解法1:在平面DAE内过点D作DF⊥AE于F,连结BF.

∵AD=AB=1,

∴Rt△ADE≌Rt△ABE,从而△ADF≌△ABF,∴BF⊥AE.

∴∠DFB为二面角D-AE-B的平面角(9分).在Rt△ADE中,  在△DFB中,由余弦定理得cos∠DFB,∴∠DFB=,  即二面角D-AE-B的大小为.

解法2:如图,以点C为原点,CD,CB,CP所在的直线分别为x,y,z轴建立空间直角坐标系。则D(1,0,0),A(1,1,0),B(0,1,0),E(0,0,1),

从而=(0,1,0),=(-1,0,1),=(1,0,0),=(0,-1,1).

设平面ADE和平面ABE的法向量分别为

,取

,取设二面角D-AE-B的平面角为θ,则

∴θ=即二面角D-AE-B的大小为

考查方向

本题考查了证明线线垂直,空间向量在立体几何中的应用——二面角的计算,当然也可以用传统方法,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,线面角,二面角);长度(线度、点面、线面、面面距离)

解题思路

本题考查了证明线线垂直,空间向量在立体几何中的应用,解题步骤如下:建系,求出对应两个半平面的法向量,再由法向量的方面确定其夹角与二面角的关系。

易错点

二面角与法向量夹角之间是相等还是互补的判断。

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