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题型:简答题
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简答题 · 12 分

如图6,已知四棱锥P-ABCD中,PA⊥平面ABCD。

(1)求PC与平面PAB所成角的正切值;

(2)求证:平面PAC⊥平面PCD.

正确答案

见解析。

解析

(1)解法一:∵PA⊥平面ABCD,BC 平面ABCD  ∴BC ⊥PA 

又∵BC⊥AB,PA∩AB=A    ∴BC⊥平面PAB

又∵BC平面PBC,∴平面PBC⊥平面PAB

在平面PAB内过点A作AE⊥PB于E,则AE⊥平面PBC,

∴AE的长为点A到与平面PAC的距离

在Rt△PAB

解法二:∵PA⊥平面ABCD,AD 平面ABCD ∴AD⊥PA  

又∵DA⊥AB,PA∩AB=A  ∴AD⊥平面PAB   

∵BC⊥AB  ∴BC∥AD  ∴BC⊥平面PAB  ∴BC⊥PB

在Rt△PAB

设点A到平面PBC的距离为h,则由,得

(2)证法一:


过点C作CE∥AB交AD于点E,

∵DA⊥AB   ∴DA⊥EC,且AE =BC =1

∵AD =2,∴E为AD的中点,∴EC为AD的垂直平分线,

∴CD=AC,∵△ABC为等腰直角三角形,∴∠BAC=450

∴∠DAC =∠ADC=450,∴∠DCA=900,即DC⊥AC,

又∵PA⊥平面ABCD,CD平面ABCD  ∴CD⊥PA

且PA∩AC=A,

∴CD⊥平面PAC,∵CD面PDC。

∴平面PAC⊥平面PCD

证法二:∵PA⊥平面ABCD,CD平面ABCD  ∴CD⊥PA,

 ,即AC⊥DC,

又∵PA⊥平面ABCD,CD平面ABCD  ∴CD⊥PA,且PA∩AC=A

∴CD⊥平面PAC,∵CD面PDC,

∴平面PAC⊥平面PCD.

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
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题型:简答题
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简答题 · 12 分

如图,四棱锥的底面为矩形,且

(1)平面PAD与平面PAB是否垂直?并说明理由;

(2)求直线PC与平面ABCD所成角的正弦值。

正确答案

见解析。

解析

(1)平面⊥平面

 ∴

∵四棱锥的底面为矩形 ∴

⊂平面⊂平面,且 ∴⊥平面

  ∴⊥平面  ∵⊂平面

平面⊥平面 

(2)如图,过点延长线的垂线,垂足为,连接

由(1)可知⊥平面

⊂平面

∴平面⊥平面

⊂平面,平面⊥平面

平面∩平面=

⊥平面

在平面内的射影。

与底面所成的角,

在直角三角形中,

在直角三角形中,

在直角三角形中,

故直线与平面所成角的正弦值

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
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题型:简答题
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简答题 · 12 分

如图,在斜三棱柱   中,,侧面与底面ABC所成的二面角为120,E、F分别是棱的中点。

(1)求与底面ABC所成的角;

(2)证明EA1∥平面.

正确答案

见解析。

解析

(1)解:过作平面平面,垂足为,连接,并延长交于,连接,于是与底面所成的角,     ………….2分

因为,所以为的平分线

又因为,所以且为的中点

因此,由三垂线定理

因为,且,所以

于是为二面角的平面角,即……….4分

由于四边形为平行四边形,得

所以,与底面所成的角度为………………………….8分

(2) 证明:设的交点为,则点P为EG的中点,连结PF。

在平行四边形中,因为F是的中点,所以

而EP平面平面,所以平面…….12分

知识点

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

如图所示,PA⊥平面ABCD,ABCD是矩形,AB = 1,,点F是PB的中点,点E在边BC上移动。

(1)若,求证:

(2)若二面角的大小为,则CE为何值时,三棱锥的体积为.

正确答案

见解析

解析

(1)证明:,为PB中点,

                           1分

⊥平面,∴     2分

是矩形,∴         3分

,而  4分

,∴       5分

,∴       6分

(2)由(1)知:   7分

为二面角的一个平面角,则=60°      8分

                                       9分

,解得           11分

时,三棱锥的体积为                     12分

知识点

棱柱、棱锥、棱台的体积直线与直线垂直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:填空题
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填空题 · 4 分

9.已知圆锥的底面半径垂直,所成的角为.则圆锥的体积为___________。

正确答案

解析

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知识点

旋转体(圆柱、圆锥、圆台)线面角和二面角的求法
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