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立体几何基础题题库151-200(有详细答案)
立体几何基础题题库151-200(有详细答案)
151. .已知E、F分别是正方体ABCD—A1B1C1D1的棱BC,CC1的中点,则截面AEFD1与底面ABCD所成二面角的正弦值是 ( )
A. B.
C. D.
解析:C
如图,为所求的二面角的平面角。可利用求求出DG的长度,则所求函数值可求。
152. 与正方形各面成相等的角且过正方体三个顶点的截面的个数是________.
解析:如图中,截面ACD1和截面ACB1均符合题意要求,这样的截面共有8个;
153. 已知矩形ABCD的边AB=1,BC=a,PA⊥平面ABCD,PA=1,问
BC边上是否存在点Q,使得PQ⊥QD,并说明理由.
解析:连接AQ,因PA⊥平面ABCD,所以PQ⊥QDAQ⊥QD,即以AD为直经的圆与BC有交点.
当AD=BC=aAB=1,即a1时,在BC边上存在点Q,使得PQ⊥QD;.........5分
当0a1时,在BC边上不存在点Q,使得PQ⊥QD...
154. 如图,正三棱柱ABC—A1B1C1的底面边长的3,侧棱AA1=D是CB延长线上一点,且BD=BC.
(Ⅰ)求证:直线BC1//平面AB1D;
(Ⅱ)求二面角B1—AD—B的大小;
(Ⅲ)求三棱锥C1—ABB1的体积.
(Ⅰ)证明:CD//C1B1,又BD=BC=B1C1, ∴ 四边形BDB1C1是平行四边形, ∴BC1//DB1.
又DB1平面AB1D,BC1平面AB1D,∴直线BC1//平面AB1D....................5分
(Ⅱ)解:过B作BE⊥AD于E,连结EB1, ∵B1B⊥平面ABD,∴B1E⊥AD ,
∴∠B1EB是二面角B1—AD—B的平面角, ∵BD=BC=AB, ∴E是AD的中点,
在Rt△B1BE中,∴∠B1EB=60°。即二面角B1—AD—B的大小为60°…………10分
(Ⅲ)解法一:过A作AF⊥BC于F,∵B1B⊥平面ABC,∴平面ABC⊥平面BB1C1C,
∴AF⊥平面BB1C1C,且AF=
即三棱锥C1—ABB1的体积为…………15分
解法二:在三棱柱ABC—A1B1C1中,
即为三棱锥C1—ABB1的体积.
155. 已知空间四边形ABCD的边长都是1,又BD=,当三棱锥A—BCD的体积最大时,求二面角B—AC—D的余弦值.
解析:如图,取AC中点E,BD中点F,由题设条件知道
(1)BED即二面角B—AC—D的平面角............................3分
(2)当AF面BCD时,VA—BCD达到最大.............................6分
这时ED2=AD2-AE2=1-AE2=1-=1-
=1-,
又 BE2=ED2,
∴ cos..................................12分
A
E
B F D
C
156. 有一矩形纸片ABCD,AB=5,BC=2,E,F分别是AB,CD上的点,且BE=CF=1,把纸片沿EF折成直二面角.
(1)求BD的距离;
(2)求证AC,BD交于一点且被这点平分.
解析:将平面BF折起后所补形成长方体AEFD-A1BCD1,则BD恰好是长方体的一条对角线.
(1)解:因为AE,EF,EB两两垂直,
所以BD恰好是以AE,EF,EB为长、宽、高的长方体的对角线,
................6分
(2)证明:因为AD EF,EF BC,所以AD BC.
所以ACBD在同一平面内,
且四边形ABCD为平行四边形.
所以AC、BD交于一点且被这点平分
157.已知△BCD中,∠BCD=90°,BC=CD=1,AB⊥平面BCD,
∠ADB=60°,E、F分别是AC、AD上的动点,且
(Ⅰ)求证:不论λ为何值,总有平面BEF⊥平面ABC;
(Ⅱ)当λ为何值时,平面BEF⊥平面ACD?
证明:(Ⅰ)∵AB⊥平面BCD, ∴AB⊥CD,
∵CD⊥BC且AB∩BC=B, ∴CD⊥平面ABC.………………………………3分
又
∴不论λ为何值,恒有EF∥CD,∴EF⊥平面ABC,EF平面BEF,
∴不论λ为何值恒有平面BEF⊥平面ABC
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,BE⊥EF,又平面BEF⊥平面ACD,
∴BE⊥平面ACD,∴BE⊥AC.………………8分
∵BC=CD=1,∠BCD=90°,∠ADB=60°,
∴
由AB2=AE·AC 得
故当时,平面BEF⊥平面ACD.…………
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