Question

如圖，在正方體ABCD-A₁B₁C₁D₁中，
（1）證明：BC₁⊥面A₁B₁CD；
（2）求直線A₁B和平面A₁B₁CD所成的角．

Answer 1

【答案】分析：（1）要證BC₁⊥面A₁B₁CD；應(yīng)通過證明A₁B₁⊥BC₁．BC₁⊥B₁C兩個(gè)關(guān)系來實(shí)現(xiàn)，兩關(guān)系容易證明．
（2）因?yàn)锽C₁⊥平面A₁B₁CD，所以A₁O為斜線A₁B在平面A₁B₁CD內(nèi)的射影，所以∠BA₁O為A₁B與平面A₁B₁CD所成的角．在RT△A₁BO中求解即可．
解答：解：（1）連接B₁C交BC₁于點(diǎn)O，連接A₁O．
在正方體ABCD-A₁B₁C₁D₁中
因?yàn)锳₁B₁⊥平面BCC₁B₁．
所以A₁B₁⊥BC₁．
又∵BC₁⊥B₁C，又BC₁∩B₁C=O
∴BC₁⊥平面A₁B₁CD 
（2）因?yàn)锽C₁⊥平面A₁B₁CD，所以A₁O為斜線A₁B在平面A₁B₁CD內(nèi)的射影，所以∠BA₁O為A₁B與平面A₁B₁CD所成的角．設(shè)正方體的棱長為a
在RT△A₁BO中，A₁B=a，BO=a，所以BO=A₁B，∠BA₁O=30°，
即直線A₁B和平面A₁B₁CD所成的角為30°．
點(diǎn)評(píng)：本題考查空間直線與平面垂直關(guān)系的判斷，線面角大小求解，考查空間想象能力、推理論證、計(jì)算、轉(zhuǎn)化能力．