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1、
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2、 1
一、填空題
1.給定空間中的直線l及平面α,條件“直線l與平面α內(nèi)無數(shù)條直線都垂直”是“直線l與平面α垂直”的________條件.
解析:若直線l⊥平面α,由定義,l垂直α內(nèi)任意直線,所以l與α內(nèi)無數(shù)條直線都垂直.
若l與α內(nèi)無數(shù)條相互平行的直線垂直,則不能得出l與平面α垂直.
所以“直線l與平面α內(nèi)無數(shù)條直線都垂直”是“直線l與平面α垂直”的必要不充分條件.
3、
答案:必要不充分
2.已知直線l,m,n,平面α,m?α,n?α,則“l(fā)⊥α”是“l(fā)⊥m且l⊥n”的________條件.(填“充分不必要”“必要不充分”“充要”“既不充分也不必要”之一)
解析:若l⊥α,則l垂直于平面α內(nèi)的任意直線,故l⊥m且l⊥n,但若l⊥m且l⊥n,不能得出l⊥α.
答案:充分不必要
3.設(shè)m、n是兩條不同的直線,α、β是兩個(gè)不同的平面,給出下列四個(gè)命題:
①若m⊥n,m⊥α,n?α,則n∥α;
②若m∥α,α⊥β,則m⊥β;
③若m⊥β,α⊥β,則m∥α或m?α;
④若m⊥n,m⊥α,n⊥β,則α⊥β.
則其中正確命題的序號為________.
4、解析:②中可能有m∥β,故②不正確.
答案:①③④
4.已知平面α,β,γ,直線l,m滿足α⊥γ,γ∩α=m,γ∩β=l,l⊥m,那么:①m⊥β;②l⊥α;③β⊥γ;④α⊥β.由上述條件可推出的結(jié)論有________(填序號).
解析:由條件知α⊥γ,γ∩α=m,l?γ,l⊥m,則根據(jù)面面垂直的性質(zhì)定理有l(wèi)⊥α,即②成立;又l?β,根據(jù)面面垂直的判定定理有α⊥β,即④成立.
答案:②④
5.如圖所示,PA⊥圓O所在的平面,AB是圓O的直徑,C是圓O上的一點(diǎn),E、F分別是點(diǎn)A在PB、PC上的正投影,給出下列結(jié)論:
①AF⊥PB;②EF⊥PB;③AF⊥BC;④AE⊥平面PBC.
其中
5、正確結(jié)論的序號是________.
解析:由題意知PA⊥平面ABC,∴PA⊥BC,
又AC⊥BC,PA∩AC=A,∴BC⊥平面PAC.
∴BC⊥AF.∵AF⊥PC,BC∩PC=C,
∴AF⊥平面PBC,∴AF⊥PB,AF⊥BC.
又AE⊥PB,AE∩AF=A,∴PB⊥平面AEF.
∴PB⊥EF.故①②③正確,④錯(cuò).
答案:①②③
6.正方體ABCD-A1B1C1D1中,點(diǎn)P在側(cè)面BCC1B1及其邊界上運(yùn)動(dòng)并且總保持AP⊥BD1,則動(dòng)點(diǎn)P的軌跡是________.
解析:∵BD1⊥平面AB1C,當(dāng)P點(diǎn)在線段B1C上時(shí),AP?平面AB1C,∴AP⊥BD1.
答案:線段B1C
6、7.下列五個(gè)正方體圖形中,l是正方體的一條對角線,點(diǎn)M,N,P分別為其所在棱的中點(diǎn),能得出l⊥面MNP的圖形的序號是________(寫出所有符合要求的圖形序號).
解析:為了得到本題答案,必須對5個(gè)圖形逐一進(jìn)行判別.對于給定的正方體,l位置固定,截面MNP變動(dòng),l與面MNP是否垂直,可從正、反兩方面進(jìn)行判斷.在MN,NP,MP三條線中,若有一條不垂直l,則可判定l與面MNP不垂直;若有兩條與l都垂直,則可斷定l⊥面MNP;若有l(wèi)的垂面∥面MNP,也可得l⊥面MNP.
答案:①④⑤
8.如圖,平面ABC⊥平面BDC,∠BAC=∠BDC=90°,且AB=AC=a,則AD=_______
7、_.
解析:取BC中點(diǎn)E,連結(jié)ED、AE,
∵AB=AC,∴AE⊥BC.
∵平面ABC⊥平面BDC,
∴AE⊥平面BCD.
∴AE⊥ED.
在Rt△ABC和Rt△BCD中,
AE=ED=BC=a,
∴AD==a.
答案:a
9.將正方形ABCD沿對角線BD折起,使平面ABD⊥平面CBD,E是CD的中點(diǎn),則異面直線AE、BC所成角的正切值為________.
解析:如圖所示,取BD中點(diǎn)O,連結(jié)AO、OE,
則AO⊥BD.
∵平面ABD⊥平面CBD,∴AO⊥平面BCD,
又OE∥BC,
∴∠AEO即為AE、BC所成的角.
設(shè)正方形的邊長為2,則OE=1,AO=,
8、
∴tan ∠AEO=.
答案:
二、解答題
10.四面體ABCD中,AC=BD,E、F分別是AD、BC的中點(diǎn),且EF=AC,∠BDC=90°.求證:BD⊥平面ACD.
證明:如圖所示,取CD的中點(diǎn)G,連結(jié)EG、FG.
∵E、F分別為AD、BC的中點(diǎn),
∴EG綊AC,F(xiàn)G綊BD.
又AC=BD,∴EG=FG=AC.
在△EFG中,EG2+FG2=AC2=EF2.∴EG⊥FG.∴BD⊥AC.
又∠BDC=90°,即BD⊥CD,AC∩CD=C,
∴BD⊥平面ACD.
11.在菱形ABCD中,∠A=60°,線段AB的中點(diǎn)是E,現(xiàn)將△ADE沿DE折起到△FDE的位置,使平面
9、FDE和平面EBCD垂直,線段FC的中點(diǎn)是G.
(1)證明:直線BG∥平面FDE;
(2)判斷平面FEC和平面EBCD是否垂直,并證明你的結(jié)論.
解析:(1)證明:如圖,延長DE、CB相交于H,連結(jié)HF.
∵菱形ABCD,且E為AB中點(diǎn),
∴BE∥CD,BE=CD,
∴B為HC的中點(diǎn).
∵G為線段FC的中點(diǎn),
∴BG∥HF.
∵BG?平面FDE,HF?平面FDE,
∴直線BG∥平面FDE.
(2)垂直.
證明:由菱形ABCD及∠A=60°,得△ABD是正三角形.
∵E為AB中點(diǎn),∴AE⊥DE,∴FE⊥DE.
∵平面FDE和平面EBCD垂直,且這兩個(gè)平面的交線是DE,
10、FE在平面FDE內(nèi),
∴FE⊥平面EBCD,
∵FE?平面FEC,
∴平面FEC和平面EBCD垂直.
12.如圖,在四棱錐P-ABCD中,底面ABCD為菱形,∠BAD=60°,Q為AD的中點(diǎn).
(1)若PA=PD,求證:平面PQB⊥平面PAD;
(2)點(diǎn)M在線段PC上,PM=tPC,試確定實(shí)數(shù)t的值,使得PA∥平面MQB.
解析:(1)證明:連結(jié)BD,四邊形ABCD為菱形.
∵AD=AB,∠BAD=60°,
∴△ABD為正三角形,又Q為AD的中點(diǎn),
∴AD⊥BQ.
∵PA=PD,Q為AD的中點(diǎn),
∴AD⊥PQ,又BQ∩PQ=Q,
∴AD⊥平面PQB,而AD?平面PAD,
∴平面PQB⊥平面PAD.
(2)當(dāng)t=時(shí),PA∥平面MQB.
連結(jié)AC交BQ于N,交BD于O,則O為BD的中點(diǎn).
又∵BQ為△ABD邊AD上的中線,
∴N為正三角形ABD的中心,令菱形ABCD的邊長為a,則AN=a,AC=a.
∵PA∥平面MQB,PA?平面PAC,平面PAC∩平面MQB=MN,∴PA∥MN,===,即PM=PC,t=.