356. 已知平面α∥平面β,B,D∈β,AB⊥CD,且AB=2,直线AB与平面α所成的角为30°,则线段CD的长为取值范围是( )
A.[1,+∞] B.(1,) C.( ,) D.[,+∞)
解析:本题考查直线与直线所成的角,直线与平面所成的角的概念。线面垂直的判定和性质,以及空间想象能力和几何计算.
解 如图所示,过D作DA′∥AB交平面α于A′.由α∥β,故DA′=AB=2,DA′与α成30°角,由已知DC⊥AB,可得DC⊥DA′,所以DC在过DC且与DA′垂直的平面γ内,令∩α=l,在内,DC⊥l时为最短,此时DC=DA′·tan30°=.故CD≥.∴应选D.
355. 一张正方形的纸ABCD,BD是对角线,过AB、CD的中点E、F的线段交BD于O,以EF为棱,将正方形的纸折成直二面角,则∠BOD等于( )
A.120° B.150° C.135° D.90°
解析:本题考查线面垂直,面面垂直,余弦定理,以及空间与平面问题的转化能力。
如图,设正方形边长为a,由O为正方形中心,则BO=a,DO=a,连AB,因为DA⊥AE,DA⊥BE,故DA⊥面AEB,所以DA⊥AB,故ΔDAB为直角三角形,BD====a.
又在ΔBOD中,由余弦定理可得 cos∠BOD===-,所以∠BOD=120°
评析:本题为折叠问题,此类问题应该分清折叠前后的哪些量发生了变化,此外,还要注意找出空间转化为平面的途径,几何计算的准确性等。
354. 已知直线l⊥平面α,直线m平面β,有下面四个命题:
(1)α∥βl⊥m (2)α⊥βl∥m
(3)l∥mα⊥β (4)l⊥mα∥β
其中正确的两个命题是( )
A.(1)与(2) B.(3)与(4) C.(2)与(4) D.(1)与(3)
分析:本题主要考查直线与平面、平面和平面的位置关系,以及空间想象能力和逻辑推理能力.
解法一:在l⊥α,mβ的前提下,当α∥β时,有l⊥β,从而l⊥β,从而l⊥m,得(1)正确;当α⊥β时,l垂直于α、β的交线,而m不一定与该交线垂直,因此,l与m不一定平行,故(2)不正确.故应排除A、C.依题意,有两个命题正确,不可能(3),(4)都正确,否则连同(1)共有3个命题正确.故排除B,得D.
解法二:当断定(1)正确之后,根据4个选择项的安排,可转而检查(3),由l∥m,l∥α知m⊥α,从而由mα得α⊥β.即(3)正确.故选D.
解法三:不从(1)检查起,而从(2)、(3)、(4)中任一命题检查起,如首先检查(4);由l⊥α,m⊥β不能否定m是α、β的交线,因此α∥β不一定成立,故(4)是不正确的,因此可排除B、C.依据A和D的内容可知(1)必定是正确的,否则A和D也都排除,以下只要对(2)或(3)检查,只须检查一个便可以做出判断.
353. 如图9-50,点A在锐二面角a -MN-b 的棱MN上,在面a 内引射线AP,使AP与MN所成的∠PAM为45°,与面b 所成的角为30°,求二面角a -MN-b 的大小.
解析:如图答9-44,取AP上一点B,作BH⊥b 于H,连结AH,则∠BAH为射线AP与平面b 所成的角,∴ ∠BAH=30°,再作BQ⊥MN,交MN于Q,连结HQ,则HQ为BQ在平面b 内的射影.由三垂线定理的逆定理,HQ⊥MN,∴ ∠BQH为二面角a -MN-b 的平面角.
图答9-44
设BQ=a,在Rt△BAQ中,∠BQA=90°,∠BAM=45°,∴ ,在Rt△BAH中∠BHA=90°,∠BAH=30°,∴ .在Rt△BHQ中,∠BHQ=90°,BQ=a,,,∵ ∠BQH是锐角,∴ ∠BQH=45
即二面角a -MN-b 等于45°.
352. 在正方体中,求二面角的大小.
解析:如图9-43,在平面内作,交于E.连结,设正方体棱长为a,在△和△中,,,
,∴ △≌△,∵ ,∴ ,∴ 为二面角的平面角.在Rt△中,,∴ ,∴ ,在△中,
,,,
,
351. (1)已知直线a∥平面a ,a⊥平面b .求证:b ⊥a .
(2)已知三个平面a 、b 、g ,a ∥b ,a ⊥g .求证:b ⊥g .
解析:(1)如图答9-41,∵ a∥a ,∴ 在a 上任取一点,过a与A确定平面g ,设,则.∵ a⊥b ,∴ .∵ a ,∴ a ⊥b .
(2)在g 上任取P,设,在g 内作,∵ a ⊥g ,∴ PQ⊥a .∵ a ∥b ,∴ PQ⊥b ,∵ PQg ,∴ b ⊥g .
350. 如图9-46,二面角a -AB-b 的棱AB上有一点C,线段CDa ,CD=100,∠BCD=30°,点D到平面b 的距离为,则二面角a -AB-b 的度数是________.
解析:60°.作DH⊥b 于H,DE⊥AB于E,连结EH,则EH是DE在平面b 内的射影.由三垂线定理的逆定理,HE⊥AB,∴ ∠DEH为二面角a -AB-b 的平面角.在Rt△DCE中,CD=100,∠BCD=30°,∴ DE=CDsin30°=50,在Rt△DEH中,,
∴ ∠DEH=60°,即二面角a -AB-b 等于60°.
349. 立体图形A-BCD中,AB=BC=CD=DB=AC=AD,相邻两个面所成的二面角的平面角为q ,则( ).
A. B. C. D.
解析:A.任取一个二面角,如A-BC-D,取BC中点E,可证AE⊥BC,DE⊥BC,∴
∠AED是二面角A-BC-D的平面角,设AB=1,则
348. 正方体中,二面角的大小的余弦值为( ).
A.0 B. C. D.
解析:B.取BD中点O,连结、,则,,∴ 为二面角的平面角,设为q ,设正方体棱长为a,则,
∴
∴
347. 线段AB长为2a,两端点A、B分别在一个直二面角的两个面上,AB和两个面所成的角为45°和30°,那么A、B在棱上的射影间的距离为( ).
A.2a B.a C. D.
解析:B.如图答9-39,设直二面角为a -l-b ,作AC⊥l于C,BD⊥l于D,则AC⊥b ,BD⊥a ,连结AD、BC,∴ ∠ABC为AB与b 所成的角,∠BAD为AB与a 所成的角,∴
∠ABC=30°,∠BAD=45°,∵ AB=2a,∴ AC=a,.在Rt△ACD中,,∴ CD=a.
图答9-39
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