(2009•深圳一模)如 图所示,AB为圆O的直 径,点E、F在圆O上,AB∥EF,矩形ABCD所 在平面和圆O所在的平 面互相垂直.已知AB=2,EF=1 (1)求证:平面DAF⊥平面CBF; (2)求直线AB与平面CBF所成角的

来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/05/10 15:12:12
(2009•深圳一模)如 图所示,AB为圆O的直 径,点E、F在圆O上,AB∥EF,矩形ABCD所 在平面和圆O所在的平 面互相垂直.已知AB=2,EF=1 (1)求证:平面DAF⊥平面CBF; (2)求直线AB与平面CBF所成角的

(2009•深圳一模)如 图所示,AB为圆O的直 径,点E、F在圆O上,AB∥EF,矩形ABCD所 在平面和圆O所在的平 面互相垂直.已知AB=2,EF=1 (1)求证:平面DAF⊥平面CBF; (2)求直线AB与平面CBF所成角的
(2009•深圳一模)如 图所示,AB为圆O的直 径,点E、F在圆O上,AB∥EF,矩形ABCD所 在平面和圆O所在的平 面互相垂直.已知AB=2,EF=1 (1)求证:平面DAF⊥平面CBF; (2)求直线AB与平面CBF所成角的大 小; (3)当AD的长为何值时,二面角D-FE-B 的大小为60°?

(2009•深圳一模)如 图所示,AB为圆O的直 径,点E、F在圆O上,AB∥EF,矩形ABCD所 在平面和圆O所在的平 面互相垂直.已知AB=2,EF=1 (1)求证:平面DAF⊥平面CBF; (2)求直线AB与平面CBF所成角的
分析:(1)欲证平面DAF⊥平面CBF,先证直线与平面垂直,由题意可得:CB⊥平面ABEF,所以AF⊥CB,又在底面圆中AF⊥BF,所以AF⊥平面CBF,进一步易得平面DAF⊥平面CBF
(2)本题的设问是递进式的,第(1)问是为第(2)问作铺垫的.根据(1)的证明,有AF⊥平面CBF,所以FB为AB在平面CBF上的射影,则∠ABF为直线AB与平面CBF所成的角.
(3)二面角的度量关键在于找出它的平面角,构造平面角常用的方法就是三垂线法.由DA⊥平面ABEF可知:过点A作AM⊥EF,交EF的延长线于点M,连接DM,所以∠DMA为二面角D-FE-B的平面角,∠DMA=60°.
(1)证明:∵平面ABCD⊥平面ABEF,CB⊥AB,
平面ABCD∩平面ABEF=AB,
∴CB⊥平面ABEF.
∵AF⊂平面ABEF,∴AF⊥CB,
又∵AB为圆O的直径,∴AF⊥BF,
∴AF⊥平面CBF.
∵AF⊂平面DAF,∴平面DAF⊥平面CBF.
(2)根据(1)的证明,有AF⊥平面CBF,
∴FB为AB在平面CBF上的射影,
因此,∠ABF为直线AB与平面CBF所成的角.
∵AB∥EF,∴四边形ABEF为等腰梯形,
过点F作FH⊥AB,交AB于H.
AB=2,EF=1,则AH=(AB-EF)/2=1/2
在Rt△AFB中,根据射影定理AF2=AH•AB,得AF=1,
sin∠ABF=AF/AB=1/2 ∴∠ABF=30°,
∴直线AB与平面CBF所成角的大小为30°.
(3)过点A作AM⊥EF,交EF的延长线于点M,连接DM.
根据(1)的证明,DA⊥平面ABEF,则DM⊥EF,
∴∠DMA为二面角D-FE-B的平面角,
即∠DMA=60°.
在Rt△AFH中,∵AH=1/2,AF=1
∴FH=根号3/2
又∵四边形AMFH为矩形,∴MA=FH=根号3/2
∵AD=MA•tan∠DMA=根号3/2乘以根号3=3/2
因此,当AD的长为3/2时,二面角D-FE-B的大小为60°