0  424340  424348  424354  424358  424364  424366  424370  424376  424378  424384  424390  424394  424396  424400  424406  424408  424414  424418  424420  424424  424426  424430  424432  424434  424435  424436  424438  424439  424440  424442  424444  424448  424450  424454  424456  424460  424466  424468  424474  424478  424480  424484  424490  424496  424498  424504  424508  424510  424516  424520  424526  424534  447090 

21.(2009·东北四市模拟)如图,正四棱柱ABCDA1B1C1D1中,AA1=2AB=4,点ECC1上,且CEλCC1.

(1)λ为何值时,A1C⊥平面BED

(2)若A1C⊥平面BED,求二面角A1BDE的余弦值.

解:法一:(1)连接B1CBE于点F,连接ACBD于点G

ACBD,由垂直关系得,A1CBD

A1C⊥平面BED,则A1CBE

由垂直关系可得B1CBE

∴△BCE∽△B1BC,∴==,

CE=1,∴λ==.

(2)连接A1G,连接EGA1CH,则A1GBD.

A1C⊥平面BED

∴∠A1GE是二面角A1BDE的平面角.

A1G=3,EG=,A1E=,

∴cos∠A1GE==,

法二:(1)以D为坐标原点,射线DAx轴的正半轴,射线DCy轴的正半轴,射线DD1z轴的正半轴,建立如图所示直角坐标系Dxyz.

依题设,D(0,0,0),B(2,2,0),C(0,2,0),A1(2,0,4),

CEλCC1=4λ,∴E(0,2,4λ),

=(2,2,0),=(2,0,4),

=(-2,2,-4),=(0,2,4λ),

·=2×(-2)+2×2+0×(-4)=0,

,∴DBA1C.

A1C⊥平面BED,则A1CDE,∴

·=(-2)×0+2×2+(-4)×4λ=4-16λ=0,

λ=.

(2)设向量n=(xyz)是平面DA1B的一个法向量,

nn,∴2x+2y=0,2x+4z=0,

z=1,则x=-2,y=2,∴n=(-2,2,1)

由(1)知平面BDE的一个法向量为=(-2,2,-4)

∴cos〈n〉==.

即二面角A1BDE的余弦值为.

.

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20. (2009·西安八校联考)如图,在直三棱柱ABCA1B1C1中,ACBCCC1=2,ACBCDAB的中点.

(1)求证:AC1∥平面B1CD

(2)求二面角BB1CD的正弦值.

解:(1)证明:如图,连接BC1B1C于点E

EBC1的中点.

DAB的中点,∴在△ABC1中,AC1DE

AC1⊄平面B1CDDE⊂平面B1CD

AC1∥平面B1CD

(2)∵ACBCDAB的中点,

CDAB.又平面ABC⊥平面ABB1A1

CD⊥平面ABB1A1.

∴平面B1CD⊥平面B1BD

过点BBHB1D,垂足为H,则BH⊥平面B1CD

连接EH

B1CBEB1CEH

∴∠BEH为二面角BB1CD的平面角.

在Rt△BHE中,BE=,BH==,

则sin∠BEH==.

即二面角BB1CD的正弦值为.

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19. 如图所示,四棱锥PABCD中,ABADADDCPA⊥底面ABCDPAADDCAB=1,MPC的中点,N点在AB上且ANNB.

(1)证明:MN∥平面PAD

(2)求直线MN与平面PCB所成的角.

解:(1)证明:过MMECDPDE

连接AE.

ANNB

ANABDCEM.

EMDCAB,∴EMAN

AEMN为平行四边形,

MNAE,又AE⊂平面PADMN⊄平面PAD

MN平面PAD.

(2)过N点作NQAPBP于点QNFCBCB于点F

连接QF,过N点作NHQFQFH,连接MH.

易知QN⊥平面ABCD,∴QNBC,而NFBC

BC⊥平面QNF

BCNH,而NHQF,∴NH⊥平面PBC

∴∠NMH为直线MN与平面PCB所成的角.

通过计算可得MNAE=,QN=,NF=,

NH===,

∴sin∠NMH==,∴∠NMH=60°.

∴直线MN与平面PCB所成的角为60°.

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18. (2010·徐州模拟)如图,PA垂直于矩形ABCD所在的平面,ADPA=2,CD=2,EF分别是ABPD的中点.

(1)求证:AF∥平面PCE

(2)求证:平面PCE⊥平面PCD

(3)求四面体PEFC的体积.

解:(1)证明:设GPC的中点,连结FGEG

FPD的中点,EAB的中点,

FG CDAECD

FG  AE,∴AFGE

GE⊂平面PEC

AF平面PCE

(2)证明:∵PAAD=2,∴AFPD

又∵PA⊥平面ABCDCD⊂平面ABCD

PACD,∵ADCDPAADA

CD⊥平面PAD

AF⊂平面PAD,∴AFCD.

PDCDD,∴AF⊥平面PCD

GE⊥平面PCD

GE⊂平面PEC

∴平面PCE⊥平面PCD

(3)由(2)知,GE⊥平面PCD

所以EG为四面体PEFC的高,

GFCD,所以GFPD

EGAF=,GFCD=,

SPCFPD·GF=2.

得四面体PEFC的体积VSPCF·EG=.

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17.已知直角梯形ABCD中,ABCDABBCAB=1,BC=2,CD=1+,过AAECD,垂足为EGF分别为ADCE的中点,现将△ADE沿AE折叠,使DEEC.

(1)求证:BC⊥平面CDE

(2)求证:FG∥平面BCD

(3)求四棱锥DABCE的体积.

解:(1)证明:由已知得:

DEAEDEEC,∴DE⊥平面ABCE.

DEBC.又BCCECEDEE

BC⊥平面DCE.

(2)证明:取AB中点H,连结GHFH

GHBDFHBC

GH平面BCDFH平面BCD.

GHFHH

∴平面FHG平面BCD

FG平面BCD(由线线平行证明亦可).

(3)V=×1×2×=.

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16. (2010·泉州模拟)如图所示是一个几何体的直观图、正视图、俯视图、侧视图(其中正视图为直角梯形,俯视图为正方形,侧视图为直角三角形,尺寸如图所示).

(1)求四棱锥P-ABCD的体积;

(2)证明:BD∥平面PEC

(3)若GBC上的动点,求证:AEPG.

解:(1)由几何体的三视图可知,底面ABCD是边长为4的正方形,PA⊥平面ABCDPAEB,且PA=4,BE=2,ABADCDCB=4,

VPABCDPA×SABCD=×4×4×4=.

(2)证明:连结ACBDO点,

PC中点F,连结OF

EBPA,且EBPA

OFPA,且OFPA

EBOF,且EBOF

∴四边形EBOF为平行四边形,

EFBD.

EF⊂平面PECBD⊄平面PEC,所以BD∥平面PEC.

(3)连结BP,∵==,∠EBA=∠BAP=90°,

∴△EBA∽△BAP,∴∠PBA=∠BEA

∴∠PBA+∠BAE=∠BEA+∠BAE=90°,

PBAE.

又∵BC⊥平面APEB,∴BCAE

AE⊥平面PBG,∴AEPG.

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15.(2009·江南测试)棱长为a的正方体ABCDA1B1C1D1的8个顶点都在球O的表面上,EF分别是棱AA1DD1的中点,则直线EF被球O截得的线段长为________.

解析:因为正方体内接于球,所以2R=R=

过球心O和点EF的大圆的截面图如图所示,

则直线被球截得的线段为QR,过点OOPQR

于点P,所以,在△QPO中,QR=2QP=2

答案:

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14.母线长为1的圆锥的侧面展开图的圆心角等于π,则该圆锥的体积为________.

解析:圆锥的侧面展开图扇形的弧长,即底面圆的周长为π·1=π,于是设底面圆的半径为r

则有2πrπ,所以r=,

于是圆锥的高为h==,

故圆锥的体积为Vπ.

答案:π

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13.如图,AD⊥平面BCD,∠BCD=90°,ADBCCDa,则二面角

CABD的大小为__________.

解析:取BD的中点E,连结CE,则CE⊥面ABD,作EFAB

CFAB得∠CFE为所求.

CE=aCF=

∴sin∠CFE=

答案:60°

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12.(2009·辽宁高考)设某几何体的三视图如下(尺寸的长度单位为m).

则该几何体的体积为  m3.

解析:由三视图可知原几何体是一个三棱锥,且三棱锥的高为2,底面三角形的一边长为4,且该边上的高为3,

故所求三棱锥的体积为V=×2××3×4=4 m3

答案:4

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