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1、第七章 第五節(jié) 直線、平面垂直的判定及性質(zhì)
一、選擇題
1.給出以下命題,其中錯誤的是 ( )
A.如果一條直線垂直于一個平面內(nèi)的無數(shù)條直線,則這條直線垂直于這個平面
B.垂直于同一平面的兩條直線互相平行
C.垂直于同一直線的兩個平面互相平行
D.兩條平行直線中的一條垂直于一個平面,則另一條也垂直于這個平面
解析:一條直線可以垂直于一個平面內(nèi)的無數(shù)條平行直線,但這條直線不垂直這個平面.
答案:A
2.設l,m是兩條不同的直線,α是一個平面,則下列命題正確的是 ( )
A.若l⊥
2、m,m?α,則l⊥α
B.若l⊥α,l∥m,則m⊥α
C.若l∥α,m?α,則l∥m
D.若l∥α,m∥α,則l∥m
解析:根據(jù)定理:兩條平行線中的一條垂直于一個平面,另一條也垂直于這個平面可知B正確.
答案:B
3.若m、n是兩條不同的直線,α、β、γ是三個不同的平面,則下列命題中的真命題是( )
A.若m?β,α⊥β,則m⊥α
B.若α∩γ=m,β∩γ=n,m∥n,則α∥β
C.若m⊥β,m∥α,則α⊥β
D.若α⊥γ,α⊥β,則β⊥γ
解析:對于A,由m?β,α⊥β顯然不能得知m⊥α;對于B,由條件也不能確定α∥β;對于C,由m∥α得,在平面α上必存在直線l∥m.
3、又m⊥β,因此l⊥β,且l?α,故α⊥β;對于D,垂直于同一平面的兩個平面不一定垂直,因此D也不正確.
答案:C
4.(2020·皖南八校聯(lián)考)已知α,β,γ是三個不同的平面,命題“α∥β,且α⊥γ?β⊥γ”是真命題,如果把α,β,γ中的任意兩個換成直線,另一個保持不變,在所得的所有新命題中,真命題有 ( )
A.0個 B.1個
C.2個 D.3個
解析:若α,β?lián)Q為直線a,b,則命題化為“a∥b,且a⊥γ?b⊥γ”,此命題為真命題
4、;若α,γ換為直線a,b,則命題化為“a∥β,且a⊥b?b⊥β”,此命題為假命題;若β,γ換為直線a,b,則命題化為“a∥α,且b⊥α?a⊥b”,此命題為真命題,故選C.
答案:C
5.(2020·宿遷模擬)已知兩條直線m,n,兩個平面α,β,給出下面四個命題:
①m∥n,m⊥α?n⊥α;
②α∥β,m?α,n?β?m∥n;
③m∥n,m∥α?n∥α;
④α∥β,m∥n,m⊥α?n⊥β.
其中正確命題的序號是 ( )
A.①③ B.②④
C.①④ D.②③
解析:對于①,由于兩條平行線
5、中的一條直線與一個平面垂直,則另一條直線也與該平面垂直,因此①是正確的;對于②,分別位于兩個平行平面內(nèi)的兩條直線必沒有公共點,但它們不一定平行,因此②是錯誤的;對于③,直線n可能位于平面α內(nèi),此時結論顯然不成立,因此③是錯誤的;對于④,由m⊥α且α∥β得m⊥β,又m∥n,故n⊥β,因此④是正確的.
答案:C
6.如圖,四邊形ABCD中,AB=AD=CD=1,BD=,BD⊥CD.將四邊形ABCD沿對角線BD折成四面體A′-BCD,使平面A′BD⊥平面BCD,則下列結論正確的是
6、
( )
A.A′C⊥BD
B.∠BA′C=90°
C.CA′與平面A′BD所成的角為30°
D.四面體A′-BCD的體積為
解析:取BD的中點O,∵A′B=A′D,∴A′O⊥BD,又平面A′BD⊥平面BCD,平面A′BD∩平面BCD=BD,∴A′O⊥平面BCD,∵CD⊥BD,∴OC不垂直于BD.假設A′C⊥BD,∵OC為A′C在平面BCD內(nèi)的射影,∴OC⊥BD,矛盾,∴A′C不垂直于BD,A錯誤;∵CD⊥BD,平面A′BD⊥平面BCD,∴CD⊥平面A′BD,A′C在平面A′BD內(nèi)的射影為A′D,∵A′B=A′D=1,BD=,∴A′B⊥A′D,A′B⊥A′C,B正確
7、;∠CA′D為直線CA′與平面A′BD所成的角,∠CA′D=45°,C錯誤;VA′-BCD=S△A′BD·CD=,D錯誤.
答案:B
二、填空題
7.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”)
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
8.正四棱錐S-ABCD的底面邊長為2,高為2,E是邊BC的中點,動點P在表面上運動,并且總保持PE⊥AC,則動點P的軌跡的周長為________.
8、
解析:如圖,取CD的中點F、SC的中點G,連接EF,EG,F(xiàn)G,設EF交AC于點H,
易知AC⊥EF,
又GH∥SO,
∴GH⊥平面ABCD.
∴AC⊥GH.又GH∩EF=H,
∴AC⊥平面EFG.
故點P的軌跡是△EFG,其周長為+.
答案:+
9.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上的一動點,當點M滿足__________時,平面MBD⊥平面PCD.(只要填寫個你認為是正確的條件即可)
解析:由PA⊥BD,AC⊥BD可得BD⊥平面PAC,所以BD⊥PC.
所以當DM⊥PC(或BM⊥PC)時,即有PC⊥平面MBD,而PC?平
9、面PCD,∴平面MBD⊥平面PCD.
答案:DM⊥PC(或BM⊥PC等)
三、解答題
10.三棱柱ABC-A1B1C1中,AA1⊥平面ABC,AC=BC=AA1=2,∠ACB=90°,E為BB1的中點,∠A1DE=90°,求證:CD⊥平面A1ABB1.
證明:∵AC=BC=2,∠ACB=90°,
∴AB=2.
設AD=x,則BD=2-x,
∴A1D2=4+x2,DE2=1+(2-x)2,
A1E2=(2)2+1.
∵∠A1DE=90°,
∴A1D2+DE2=A1E2.∴x=.
∴D為AB的中點.∴CD⊥AB.
又AA1⊥CD且AA1∩AB=A,
∴CD⊥平面A1ABB
10、1.
11.如圖,三棱錐A-BCD中,∠BCD=90°,BC=CD=1,AB⊥平面BCD,∠ADB=60°,E,F(xiàn)分別是AC,AD上的動點,且==λ(0<λ<1).
(1)求證:不論λ為何值,總有平面BEF⊥平面ABC;
(2)當λ為何值時,平面BEF⊥平面ACD.
解:(1)∵AB⊥平面BCD,∴AB⊥CD.
∵CD⊥BC,且AB∩BC=B,∴CD⊥平面ABC.
又∵==λ(0<λ<1),
∴不論λ為何值,恒有EF∥CD.
∴EF⊥平面ABC,EF?平面BEF.
∴不論λ為何值恒有平面BEF⊥平面ABC.
(2)由(1)知,BE⊥EF,∵平面BEF⊥平面ACD,
∴BE
11、⊥平面ACD.∴BE⊥AC.
∵BC=CD=1,∠BCD=90°,∠ADB=60°,
∴BD=,AB=tan 60°=.
∴AC==.
由AB2=AE·AC,得AE=.
∴λ==.
12. (2020·鄭州模擬)如圖,直角三角形BCD所在的平面垂直于正三角形ABC所在的平面,其中DC⊥CB,PA⊥平面ABC,DC=BC=2PA,E、F分別為DB、CB的中點.
(1)證明:AE⊥BC;
(2)求直線PF與平面BCD所成的角.
解:(1)證明:連接EF,AF.
因為E、F分別是BD、BC的中點,所以EF∥DC.
又DC⊥BC,所以EF⊥BC.
因為△ABC為等邊三角形,所以BC⊥AF.EF∩AF=F
所以BC⊥平面AEF,又AE?平面AEF,故BC⊥AE.
(2)連接PE.因為平面BCD⊥平面ABC,
DC⊥BC,AF⊥BC,
所以DC⊥平面ABC,AF⊥平面BCD.
因為PA⊥平面ABC,PA=DC,
所以PA綊DC.
又因為EF綊DC,
所以EF綊PA,故四邊形APEF為矩形.
所以PE綊AF.
所以PE⊥平面BCD.
則∠PFE即為直線PF與平面BCD所成的角.
在Rt△PEF中,因為PE=AF=BC,
EF=DC=BC,所以tan∠PFE==,
故∠PFE=60°,
即直線PF與平面BCD所成的角為60°