(本題滿分12分,第Ⅰ小題4分,第Ⅱ小題5分,第Ⅲ小題3分)

如圖,是直角梯形,∠=90°,,=1,=2,又=1,∠=120°,,直線與直線所成的角為60°.

(Ⅰ)求證:平面⊥平面;

(Ⅱ)求二面角的大小;

(Ⅲ)求三棱錐的體積.

(Ⅰ)略 (Ⅱ)   (Ⅲ)


解析:

解法一:

(Ⅰ)∵

,又∵…(4分)

(Ⅱ)取的中點(diǎn),則,連結(jié),

,∴,從而

,交的延長(zhǎng)線于,連結(jié),則由三垂線定理知,,

從而為二面角的平面角

直線與直線所成的角為    ∴

中,由余弦定理得

中,

中,

中,

故二面角的平面角大小為…(9分)

(Ⅲ)由(Ⅱ)知,為正方形

……(12分)

解法二:(Ⅰ)同解法一…(4分)

(Ⅱ)在平面內(nèi),過,建立空間直角坐標(biāo)系(如圖)

由題意有,設(shè)

由直線與直線所成的解為,得

,即,解得

,設(shè)平面的一個(gè)法向量為,

,取,得

平面的法向量取為,設(shè)所成的角為,則

顯然,二面角的平面角為銳角,故二面角的平面角大小為

(Ⅲ)取平面的法向量取為,則點(diǎn)A到平面的距離

,∴…(12分)

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如圖,在棱長(zhǎng)為1的正方體中,是棱的中點(diǎn),

(1)求證:;

(2)求與平面所成角大小(用反三角函數(shù)表示).

 

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