0  370880  370888  370894  370898  370904  370906  370910  370916  370918  370924  370930  370934  370936  370940  370946  370948  370954  370958  370960  370964  370966  370970  370972  370974  370975  370976  370978  370979  370980  370982  370984  370988  370990  370994  370996  371000  371006  371008  371014  371018  371020  371024  371030  371036  371038  371044  371048  371050  371056  371060  371066  371074  447090 

1. 2009年10月,诺贝尔化学奖得主Venkatruaman Ramakrishnan、Thomas Steitz和Ada Yonath三位科学家都采用了X射线蛋白质晶体学的技术,标识出了构成核糖体的成千上万个原子。这些科学家不仅让我们知晓了核糖体的“外貌”,而且在原子层上揭示了核糖体功能的机理。对于原子的概念叙述正确的是

    A、不能再分的最小微粒     

    B、保持物质化学性质的最小微粒

    C、化学变化中不能再分的最小微粒

    D、构成物质的最小微粒

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22.(14分)

 (2009·北京东城模拟)如图17所示,四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是边长为2的正方形,PB⊥BC,PD⊥CD,且PA=2,E为PD中点.

图17

 (1)求证:PA⊥平面ABCD;

(2)求二面角E-AC-D的大小;

(3)在线段BC上是否存在点F,使得点E到平面PAF的距离为?若存在,确定点F的位置;若不存在,请说明理由.

解:(1)证明:∵底面ABCD为正方形,∴BC⊥AB,又BC⊥PB,∴BC⊥平面PAB,∴BC⊥PA.

同理CD⊥PA,

∴PA⊥平面ABCD.

 (2)建立如图18所示的空间直角坐标系A-xyz,

图18

则A(0,0,0),C(2,2,0)、E(0,1,1).

设m=(x,y,z)为平面AEC的一个法向量.

则m⊥,m⊥.

又=(0,1,1),=(2,2,0),

∴

令x=1,则y=-1,z=1,得m=(1,-1,1)

又=(0,0,2)是平面ACD的一个法向量,

设二面角E-AC-D的大小为θ,则

cosθ=cos?m,?=AP,\s\up6(→\s\up7( ==.

∴二面角E-AC-D的大小为arccos.

(3)设F(2,t,0)(0≤t≤2),n=(a,b,c)为平面PAF的一个法向量,则n⊥,n⊥.

又=(0,0,2),=(2,t,0),∴

令a=t,则b=-2,c=0,

得n=(t,-2,0).

又=(0,1,1).

∴点E到平面PAF的距离为=,

∴=,解得t=1,即F(2,1,0).

∴在线段BC上存在点F,且F为BC中点,使得点E到平面PAF的距离为.

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21.(12分)(2009·唐山二模)如图15,已知三棱柱ABC-A1B1C1的侧棱与底面所成的角为60°,AB=BC,A1A=A1C=2,AB⊥BC,侧面AA1C1C⊥底面ABC.

(1)证明:A1B⊥A1C1;

(2)求二面角A-CC1-B的大小;

(3)求经过A1、A、B、C四点的球的表面积.

图15

图16

解:取AC中点为O,由A1A=A1C,AB=BC,知A1O⊥AC,BO⊥AC,又平面AA1C1C⊥平面ABC,所以A1O⊥OB.

建立如图16所示的坐标系O-xyz,则A(0,-1,0),

B(1,0,0),A1(0,0,),C(0,1,0).

(1)∵=(1,0,-),==(0,2,0),

∴·=0,∴A1B⊥A1C1.

(2)设n=(x,y,z)为面BCC1的一个法向量.

∵=(-1,1,0),==(0,1,),

又n·=n·=0,

∴取n=(,,-1).

又m=(1,0,0)是面ACC1的法向量,

cos?m,n?===.

由点B在平面ACC1内的射影O在二面角的面ACC1内,知二面角A-CC1-B为锐角,

所以二面角A-CC1-B的大小为arccos.

(3)设球心为O1,因为O是△ABC的外心,A1O⊥平面ABC,

所以点O1在A1O上,则O1是正三角形A1AC的中心.

则球半径R=A1A=,球表面积S=4πR2=π.

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20.(12分)在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AB1⊥BC1,AB=CC1=a,BC=b.

(1)设E,F分别为AB1,BC1的中点,求证:EF∥平面ABC;

(2)求证:A1C1⊥AB;

(3)求点B1到平面ABC1的距离.

图14

解:(1)∵E,F分别为AB1,BC1的中点,∴EF∥A1C1.

∵A1C1∥AC,

∴EF∥AC,∴EF∥平面ABC.

(2)∵AB=CC1,∴AB=BB1.

又三棱柱为直三棱柱,

∴四边形ABB1A1为正方形,

连结A1B,则A1B⊥AB1.

又∵AB1⊥BC1,∴AB1⊥平面A1BC1,∴AB1⊥A1C1.

又A1C1⊥AA1,∴A1C1⊥平面A1ABB1,∴A1C1⊥AB.

(3)∵A1B1∥AB,∴A1B1∥平面ABC1,

∴A1到平面ABC1的距离等于B1到平面ABC1的距离,过A1作A1G⊥AC1于G.

∵AB⊥平面ACC1A1,∴AB⊥A1G,

从而A1G⊥平面ABC1,故A1G即为所求的距离,

求得A1G=.

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19.(12分)(2009·湖北联考)如图13,长方体AC1中,AB=2,BC=AA1=1.E、F、G分别为棱DD1、D1C1、BC的中点.

(1)试在底面A1B1C1D1上找一点H,使EH∥平面FGB1;

(2)求四面体EFGB1的体积.

图13

解:(1)取A1D1的中点P,D1P的中点H,连接DP、EH,则DP∥B1G,EH∥DP,∴EH∥B1G,又B1G⊂平面FGB1,∴EH∥平面FGB1.

即H在A1D1上,且HD1=A1D1时,EH∥平面FGB1.

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18.(12分)如图11,在△ABC中,AC=BC=1,∠ACB=90°,点D在斜边AB上,∠BCD=α(0<α<).把△BCD沿CD折起到△B′CD的位置,使平面B′CD⊥平面ACD.

图11

 (1)求点B′到平面ACD的距离(用α表示);

(2)当AD⊥B′C时,求三棱锥B′-ACD的体积.

解:(1)作B′E⊥CD于E.

∵平面B′CD⊥平面ACD,

∴B′E⊥平面ACD.

∴B′E的长为点B′到平面ACD的距离.

B′E=B′C·sinα=sinα.

图12

 (2)∵B′E⊥平面ACD,

∴CE为B′C在平面ACD内的射影.

又AD⊥B′C,∴AD⊥CD(CE).

∵AC=BC=1,∠ACB=90°,

∴D为AB中点,且α=.

∴S△ACD=·AC·BC=,B′E=sin=.

∴VB′-ACD=··=.

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17.(12分)(2010·石家庄质检)如图10,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E、F分别为A1B1、A1D1的中点,G、H分别为BC、B1D1的中点.

图10

 (1)指出直线GH与平面EFDB的位置关系,并加以证明;

(2)求异面直线GH与DF所成角的大小.

解:(1)连结EH,易知EH=BG且EH∥BG,

所以四边形EHGB为平行四边形,所以GH∥BE,所以GH∥平面EFDB.

(2)取BD中点M,连结MF,易知MF∥BE,所以MF∥GH,

所以∠DFM为异面直线GH与DF所成的角,

设正方体棱长为2,

可得,MF=,DF=,MD=,

在三角形MDF中,由余弦定理可得cos∠MFD=,

∴异面直线GH与DF所成的角的大小为arccos.

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16.(2010·东北三校一模)如图8,将∠B=,边长为1的菱形ABCD沿对角线AC折成大小等于θ的二面角B-AC-D,若θ∈[,],M、N分别为AC、BD的中点,则下面的四种说法:

图8

①AC⊥MN;

②DM与平面ABC所成的角是θ;

③线段MN的最大值是,最小值是;

④当θ=时,BC与AD所成的角等于.

其中正确的说法有__________(填上所有正确说法的序号).

解析:如图9(1),AC⊥BM,AC⊥MD⇒AC⊥平面BMD,所以AC⊥MN,①正确;因为θ∈[,],且线与面所成角的范围为[0,],所以DM与平面ABC所成的角不一定是θ,②错;BM=DM=,MN⊥BD,∠BMD=θ,所以MN=BM·cos=·cos,所以线段MN的最大值是,最小值是,③正确;当θ=时,过C作CE∥AD,连接DE(如图9(2)),且DE∥AC,则∠BCE(或补角)即为两直线的夹角,BM⊥DM,BM=DM=,BD2=,又DE∥AC,则DE⊥平面BDM,∴DE⊥BD,BE2=+1=,cosBCE==-≠0,所以④错.

图9

答案:①③

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15.如图7,∠BAD=90°的等腰直角三角形ABD与正三角形CBD所在平面成60°的二面角,则AB与平面BCD所成角的大小为________.

图7

解析:作AE⊥BD,连结CE,则CE⊥BD,∠AEC=60°.

作AO⊥EC,则AO⊥面BCD,

连结BO,∠ABO即为AB与面BCD所成的角.

设AB=a,则AE=a,AO=AEsin60°=a×=a.∴sin∠ABO==.

∴∠ABO=arcsin.

答案:arcsin

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14.设球O的半径为R,A、B、C为球面上三点,A与B、A与C的球面距离为,B与C的球面距离为,则球O在二面角B-OA-C内的这部分球面的面积是__________.

解析:如图6所示.

图6

∵A与B,A与C的球面距离都为,

∴OA⊥OB,OA⊥OC.

从而∠BOC为二面角B-OA-C的平面角.

又∵B与C的球面距离为,

∴∠BOC=.

这样球O在二面角B-OA-C的部分球面的面积等于×4πR2=R2.

答案:R2

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