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题型:简答题
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简答题 · 12 分

如图,在梯形中,,,,平面平面,四边形是矩形,,点在线段上.

(1)求证:平面;

(2)当为何值时,∥平面?证明你的结论;

(3)求二面角的平面角的余弦值.

正确答案

见解析

解析

(1)在梯形中,

边形是等腰梯形,且

 又平面平面,交线为平面.

(2)

时,平面,由(1)知,以点C

为原点,所在直线为坐标轴,建立空间直角坐标系,则

平面平面

共面,也等价于存在实数

使, 设.

, 从而要使得:

成立,需,解得 ,

时,平面.

(3)过,垂足为. 令

,  

得,,,

  ,

二面角的大小就是向量与向量所夹的角. ,

即二面角的平面角的余弦值为.

知识点

直线、平面垂直的综合应用
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题型:简答题
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简答题 · 14 分

如图,侧棱垂直底面的三棱柱ABC﹣A1B1C1中,AB⊥AC,AA1+AB+AC=3,AB=AC=t(t>0)。

(1)当AA1=AB=AC时,求证:A1C⊥平面ABC1

(2)若二面角A﹣BC1﹣C的平面角的余弦值为,试求实数t的值。

正确答案

见解析。

解析

(1)证明:∵AA1⊥面ABC,∴AA1⊥AC,AA1⊥AB。

又∵AB⊥AC,∴分别以AB,AC,AA1所在直线为x,y,z轴建立空间直角坐标系,则A(0,0,0),C1(0,1,1),B(1,0,0),C(0,1,0),A1(0,0,1),

又∵AC1∩AB=A

∴A1C⊥平面ABC1

(2)解:

分别以AB,AC,AA1所在直线为x,y,z轴建立空间直角坐标系。

则A(0,0,0),C1(0,t,3﹣2t),B(t,0,0),C(0,t,0),A1(0,0,3﹣2t),

设平面ABC1的法向量=(x,y,z),

,令z=t,则=(0,2t﹣3,t)

同理可求平面BCC1的法向量=(1,1,0)。

设二面角A﹣BC1﹣C的平面角为θ,

则有|cosθ|=||==

化简得5t2﹣16t+12=0,解得t=2(舍去)或t=

所以当t=时,二面角A﹣BC1﹣C的平面角的余弦值为

知识点

直线、平面垂直的综合应用
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题型:简答题
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简答题 · 14 分

如图,设是直角梯形两腰的中点,,现将沿折起,使二面角,此时点在平面内的射影恰为点

(1)证明:平面

(2)证明:平面平面

正确答案

见解析

解析

(1)在折起后的图中,取中点,连结,由题意,为矩形。

 为中点,中点,

,且

又∵中点,

∴四边形为平行四边形。

又∵平面平面

平面

(2)   在折起后的图中,∵

平面,且即为二面角的平面角。

平面,∴

又∵中点,∴在等腰中,有

,∴

平面平面,∴

,∴

,∴平面

平面,∴平面平面

知识点

直线与平面平行的判定与性质直线、平面垂直的综合应用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,在棱长为1的正方体ABCD-A1B1C1D1中,点E是棱AB上的动点。

(1)求证:DA1⊥ED1

(2)若直线DA1与平面CED1成角为45o,求的值;

(3)写出点E到直线D1C距离的最大值及此时点E的位置(结论不要求证明)。

正确答案

见解析

解析

以D为坐标原点,建立如图所示的坐标系,则D(0,0,0),A(1,0,0),

B(1,1,0),C(0,1,0),D1(0,1,2),A1(1,0,1),设E(1,m,0)(0≤m≤1)

(1)证明:

所以DA1⊥ED1.-------------------------------------------------------------4分

(2)设平面CED1的一个法向量为,则

,而

所以取z=1,得y=1,x=1-m,   得.

因为直线DA1与平面CED1成角为45o,所以

所以,所以,解得m=.-----11分

(3)点E到直线D1C距离的最大值为,此时点E在A点处.------14分

知识点

直线、平面垂直的综合应用
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题型:简答题
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简答题 · 12 分

如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,∠ACB=90°,2AC=AA1=BC=2。

(1)若D为AA1中点,求证:平面B1CD⊥平面B1C1D;

(2)当AD的长等于多少时?二面角B1-DC-C1的大小为60°。

正确答案

见解析

解析

解析:(1)如图所示,以C为原点,CA、CB、CC1所在直线为x,y,z轴建立空间直角坐标系,

则C(0,0,0),A(1,0,0),B1(0,2,2),C1(0,0,2),D(1,0,1),

,得CD⊥C1B1

,得CD⊥DC1

又DC1∩C1B1=C1,∴CD⊥平面B1C1D,平面B1CD⊥平面B1C1D,……6分

(2)设AD=a,则D点坐标为(1,0,a),

设平面B1CD的法向量为m=(x,y,z),则由

令z=-1,得m=(a,1,-1)。

又平面C1DC的法向量为n=(0,1,0),则由

,故, …………12分

知识点

直线、平面垂直的综合应用
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题型:简答题
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简答题 · 14 分

在如图所示的几何体中,四边形为平行四边形,平面

//////.

(1)若是线段的中点,求证://平面

(2)若,求二面角的余弦值。

正确答案

见解析。

解析

(1)∵

∽△

由于,因此

连接,由于

在平行四边形中,是线段的中点,

,且

因此,,

所以四边形为平行四边形,∴

平面平面,∴平面

(2)解:∵,∴,

平面,∴两两垂直。

分别以所在直线为轴、轴、

轴建立如图所示的空间直角坐标系

,又,∴,

.设平面的法向量,则

 ,∴ ,取,得

所以 。

设平面的法向量,则

 ,∴ ,取,得

所以 。

所以

故二面角的余弦值为 。

知识点

直线、平面垂直的综合应用
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题型:填空题
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填空题 · 5 分

如图,圆柱的高为2,底面半径为3,AE、DF是圆柱的两条母线,B、C是下底面圆周

上的两点,已知四边形ABCD是正方形。

(1)求证:BC⊥BE;

(2)求正方形ABCD的边长;

(3)求直线AE与平面ABF所成角的正弦值。

正确答案

见解析。

解析

(1)∵AE是圆柱的母线∴AE⊥底而BEFC,

面RFC  ∴AE⊥BC

又∵ABCD是正方形,∴AB⊥BC

又AE⌒AB=A∴BC⊥面ABE

面ABE,∴BC⊥BE

(2)∵四边形AEFD为矩形,且ABCD是正方形∴EF=BC,EF∥BC

∵BC⊥BE ∴四边形EFBC为矩形

∴BF为圆柱下底面的直径

设正方形ABCD的边长为x,则AB=EF=AB=x

在直角MEB中AE=2.AB=x,且

在直角ABEF中BF=6.EF=x,且

解得,即正方形ABCD的边长为

(3)解法一:

过E作EH⊥BF于H,连结AH。

∵AE是圆柱的母线∴AE⊥底面BEFC,

又∵底面BEFC,

∴AE⊥BF

∴BF⊥平面AEH

平面ABF

∴平面AEH⊥平面ABF

∴AH就是AE在平面ABF上的射影

∴∠EAH就是直线AE与平面ABF所成角

在Rt△BEF中,

在Rt△AEH中,

所以直线EF与平面ABF所成角的正弦值为

解法二:

如图以F为原点建立空间直角坐标系,

则A(,0,2),B(,4,0),E(,0,0)。

设面ABF的法向量为,则令x=1.则

,设直线AE与平面ABF所成角的大小为θ,则

所以直线EF与平面ABF所成角的正弦值为

解法三:如图以E为原点建立空间直角坐标系,

则 A (O,0, 2) ,B (4,  0,  0) ,F (O,,O)。

设面ABF的法向量为,则

令y=1.则

设直线EA与平面ABF所成角的大小为θ,则

所以直线EF与平面ABF所成角的正弦值为

知识点

直线、平面垂直的综合应用
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题型: 单选题
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单选题 · 5 分

与正方体ABCD﹣A1B1C1D1的三条棱AB、CC1、A1D1所在直线的距离相等的点(  )

A有且只有1个

B有且只有2个

C有且只有3个

D有无数个

正确答案

D

解析

知识点

直线、平面垂直的综合应用
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题型: 单选题
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单选题 · 5 分

在区间[-]内随机取两个数分别记为a,b,则使得函数 有零点的概率为                                                        (     )

A

B

C

D

正确答案

B

解析

知识点

直线、平面垂直的综合应用
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题型:填空题
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填空题 · 5 分

在棱长为4的正方体中,分别为棱上的动点,点为正方形的中心. 则空间四边形在该正方体各个面上的正投影所构成的图形中,面积的最大值为     .

正确答案

12

解析

考察在面CDD1C1上的投影,点A的投影为D,点G的投影为棱CC1的中点,当点E运动到A1时,其投影为D1,当点F运动到C1时投影仍为C1,此时该投影构成的图形面积最大。

知识点

直线、平面垂直的综合应用
下一知识点 : 线面角和二面角的求法
百度题库 > 高考 > 理科数学 > 直线、平面垂直的综合应用

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