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課時(shí)限時(shí)檢測(cè)(四十三) 直線、平面垂直的判定及其性質(zhì)
(時(shí)間:60分鐘 滿(mǎn)分:80分)命題報(bào)告
考查知識(shí)點(diǎn)及角度
題號(hào)及難度
基礎(chǔ)
中檔
稍難
線面垂直
3,7
10
面面垂直
8
5
線面角
6,9
二面角
4
11
綜合應(yīng)用
1,2
12
一、選擇題(每小題5分,共30分)
1.α、β、γ為不同的平面,m,n,l為不同的直線,則m⊥β的一個(gè)充分條件是( )
A.n⊥α,n⊥β,m⊥α B.α∩γ=m,α⊥γ,β⊥γ
C.α⊥γ,β⊥γ,m⊥α D.α⊥β,α∩β=
2、l,m⊥l
【解析】 由n⊥α,n⊥β知α∥β,又m⊥α,∴m⊥β,但當(dāng)m⊥β時(shí),n⊥α,n⊥β不一定成立,故選A.
【答案】 A
2.(2014·聊城堂邑中學(xué)模擬)若a,b,c是空間三條不同的直線,α,β是空間中不同的平面,則下列命題中不正確的是( )
A.若c⊥α,c⊥β,則α∥β
B.若b?α,b⊥β,則α⊥β
C.若b?α,a?α且c是a在α內(nèi)的射影,若b⊥c,則a⊥b
D.當(dāng)b?α且c?α?xí)r,若c∥α,則b∥c
【解析】 對(duì)于A,若c⊥α,c⊥β,則α∥β,根據(jù)一條直線同時(shí)垂直于兩個(gè)不同的平面,則可知結(jié)論成立.對(duì)于B,若b?α,b⊥β,則α⊥β,符合面面垂
3、直的判定定理,成立.對(duì)于C,當(dāng)b?α,a?α且c是a在α內(nèi)的射影,若b⊥c,則a⊥b符合三垂線定理,成立.對(duì)于D,當(dāng)b?α且c?α?xí)r,若c∥a,則b∥c,線面平行,不代表直線平行于平面內(nèi)的所有的直線,故錯(cuò)誤.選D.
【答案】 D
圖7-5-9
3.如圖7-5-9,PA⊥正方形ABCD,下列結(jié)論中不正確的是( )
A.PB⊥BC B.PD⊥CD
C.PD⊥BD D.PA⊥BD
【解析】 由CB⊥BA,CB⊥PA,PA∩BA=A,知CB⊥平面PAB,故CB⊥PB,即A正確;同理B正確;由條件易知D正確,故選C.
【答案】 C
4.三棱錐P—ABC的兩側(cè)面P
4、AB、PBC都是邊長(zhǎng)為2a的正三角形,AC=a,則二面角A—PB—C的大小為( )
A.90° B.30° C.45° D.60°
【解析】 如圖,取PB的中點(diǎn)為M,連接AM、CM,則AM⊥PB,CM⊥PB,∴∠AMC為二面角A—PB—C的平面角,易得AM=CM=a,則△AMC為正三角形,
∴∠AMC=60°.
【答案】 D
5.如圖7-5-10所示,四邊形ABCD中,AD∥BC,AD=AB,∠BCD=45°,∠BAD=90°.將△ADB沿BD折起,使平面ABD⊥平面BCD,構(gòu)成三棱錐A—BCD,
5、則在三棱錐A—BCD中,下列結(jié)論正確的是( )
圖7-5-10
A.平面ABD⊥平面ABC
B.平面ADC⊥平面BDC
C.平面ABC⊥平面BDC
D.平面ADC⊥平面ABC
【解析】 ∵在四邊形ABCD中,
AD∥BC,AD=AB,
∠BCD=45°,∠BAD=90°,
∴BD⊥CD.
又平面ABD⊥平面BCD,
且平面ABD∩平面BCD=BD,
故CD⊥平面ABD,則CD⊥AB.
又AD⊥AB,AD∩CD=D,
故AB⊥平面ADC,
又AB?平面ABC,
∴平面ABC⊥平面ADC.故選D.
【答案】 D
6.正方體ABCD—A1
6、B1C1D1中BB1與平面ACD1所成角的余弦值為( )
A. B.
C. D.
【解析】 設(shè)BD與AC交于點(diǎn)O,連接D1O,∵BB1∥DD1,∴DD1與平面ACD1所成的角就是BB1與平面ACD1成的角.∵AC⊥BD,AC⊥DD1,DD1∩BD=D,∴AC⊥平面DD1B,平面DD1B∩平面ACD1=OD1,
∴DD1在平面ACD1內(nèi)的射影落在OD1上,故∠DD1O為直線DD1與平面ACD1所成的角,設(shè)正方體的棱長(zhǎng)為1,則DD1=1,DO=,D1O=,
∴cos∠DD1O==,∴BB1與平面ACD1所成角的余弦值為.
【答案】 D
二、填空題(每小題5分,共15分)
7、
7.若m、n為兩條不重合的直線,α、β為兩個(gè)不重合的平面,給出下列命題:①若m、n都平行于平面α,則m、n一定不是相交直線;②若m、n都垂直于平面α,則m、n一定是平行直線;③已知α、β互相垂直,m、n互相垂直,若m⊥α,則n⊥β;④m、n在平面α內(nèi)的射影互相垂直,則m、n互相垂直.其中的假命題的序號(hào)是________.
【解析】?、亠@然錯(cuò)誤,因?yàn)槠矫姒痢纹矫姒拢矫姒羶?nèi)的所有直線都平行β,所以β內(nèi)的兩條相交直線可同時(shí)平行于α;②正確;如圖(1)所示,若α∩β=l,且n∥l,當(dāng)m⊥α?xí)r,m⊥n,但n∥β,所以③錯(cuò)誤;如圖(2)顯然當(dāng)m′⊥n′時(shí),m不垂直于n,所以④錯(cuò)誤.
圖(1)
8、 圖(2)
【答案】?、佗邰?
8.如圖所示,在四棱錐P—ABCD中,PA⊥底面ABCD,且底面各邊都相等,M是PC上的一動(dòng)點(diǎn),當(dāng)點(diǎn)M滿(mǎn)足________時(shí),平面MBD⊥平面PCD.(只要填寫(xiě)一個(gè)你認(rèn)為是正確的條件即可)
圖7-5-11
【解析】 由定理可知,BD⊥PC.
∴當(dāng)DM⊥PC時(shí),即有PC⊥平面MBD,
而PC?平面PCD,∴平面MBD⊥平面PCD.
【答案】 DM⊥PC(答案不唯一)
9.把等腰直角△ABC沿斜邊上的高AD折成直二面角B—AD—C,則BD與平面ABC所成角的正切值為_(kāi)_____.
【解析】 如圖所示,在平面ADC中,過(guò)D作DE⊥AC
9、,交AC于點(diǎn)E,連接BE,因?yàn)槎娼荁—AD—C為直二面角,BD⊥AD,所以BD⊥平面ADC,故BD⊥AC,又DE∩BD=D,因此AC⊥平面BDE,又AC?平面ABC,所以平面BDE⊥平面ABC,故∠DBE就是BD與平面ABC所成的角,在Rt△DBE中,易求tan∠DBE=.
【答案】
三、解答題(本大題共3小題,共35分)
圖7-5-12
10.(10分)(2013·江西高考改編)如圖7-5-12,直四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,AB∥CD,AD⊥AB,AB=2,AD=,E為CD上一點(diǎn),DE=1,EC=3.
證明:BE⊥平面BB1C1C;
【證明】 如圖
10、,過(guò)點(diǎn)B作CD的垂線交CD于點(diǎn)F,則
BF=AD=,EF=AB-DE=1,F(xiàn)C=2.
在Rt△BFE中,BE==.
在Rt△CFB中,BC==.
在△BEC中,因?yàn)锽E2+BC2=9=EC2,故BE⊥BC.
由BB1⊥平面ABCD,得BE⊥BB1,
又BC∩BB1=B,所以BE⊥平面BB1C1C.
圖7-5-13
11.(12分)如圖7-5-13,三棱柱ABC—A1B1C1中,側(cè)棱AA1⊥平面ABC,△ABC為等腰直角三角形,∠BAC=90°,且AB=AA1,D,E,F(xiàn)分別是B1A,CC1,BC的中點(diǎn).
(1)求證:B1F⊥平面AEF;
(2)求二面角B1
11、—AE—F的正切值.
【解】 (1)證明:等腰直角三角形ABC中,F(xiàn)為斜邊的中點(diǎn),
∴AF⊥BC,
又∵三棱柱ABC—A1B1C1是直三棱柱,
∴平面ABC⊥平面BB1C1C,
∴AF⊥平面BB1C1C,
∴AF⊥B1F.
設(shè)AB=AA1=1,∴B1F=,
EF=,B1E=,
∴B1F2+EF2=B1E2,
∴B1F⊥EF,又AF∩EF=F,
∴B1F⊥平面AEF.
(2)∵B1F⊥平面AEF,作B1M⊥AE于M,
連接FM,∴∠B1MF為所求的二面角B1—AE—F的平面角,又FM=,∴所求二面角的正切值為.
圖7-5-14
12.(13分)(2013
12、3;山東高考)如圖7-5-14,四棱錐P—ABCD中,AB⊥AC,AB⊥PA,AB∥CD,AB=2CD,E,F(xiàn),G,M,N分別為PB,AB,BC,PD,PC的中點(diǎn).
(1)求證:CE∥平面PAD;
(2)求證:平面EFG⊥平面EMN.
【解】 證法一 如圖(1),取PA的中點(diǎn)H,連接EH ,DH.
圖(1)
因?yàn)镋為PB的中點(diǎn),
所以EH∥AB,EH=AB.
又AB∥CD,CD=AB,
所以EH∥CD,EH=CD.
所以四邊形DCEH是平行四邊形.
所以CE∥DH.
又DH?平面PAD,CE?平面PAD,
所以CE∥平面PAD.
圖(2)
證法二 如圖(2)
13、,連接CF.
因?yàn)镕為AB的中點(diǎn),
所以AF=AB.
又CD=AB,所以AF=CD.
又AF∥CD,
所以四邊形AFCD為平行四邊形.所以CF∥AD.
又CF?平面PAD,所以CF∥平面PAD.
因?yàn)镋,F(xiàn)分別為PB,AB的中點(diǎn),所以EF∥PA.
又EF?平面PAD,所以EF∥平面PAD.
因?yàn)镃F∩EF=F,故平面CEF∥平面PAD.
又CE?平面CEF,所以CE∥平面PAD.
(2)證明 因?yàn)镋,F(xiàn)分別為PB,AB的中點(diǎn),
所以EF∥PA.
又AB⊥PA,所以AB⊥EF.
同理可證AB⊥FG.
又EF∩FG=F,EF?平面EFG,F(xiàn)G?平面EFG,
因此AB⊥平面EFG.
又M,N分別為PD,PC的中點(diǎn),所以MN∥DC.
又AB∥DC,所以MN∥AB,所以MN⊥平面EFG.
又MN?平面EMN,所以平面EFG⊥平面EMN.
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