資源簡(jiǎn)介 中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺(tái)8.6.2 直線與平面垂直班級(jí) 姓名學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解直線與平面垂直的判定定理,并會(huì)用其判斷直線與平面垂直.2.理解直線與平面所成角的概念,并能解決簡(jiǎn)單的線面角問題.3.能利用直線與平面垂直的性質(zhì)定理進(jìn)行證明.4.理解空間距離相關(guān)定義并會(huì)求相應(yīng)的距離.學(xué)習(xí)過程自學(xué)指導(dǎo) 自學(xué)檢測(cè)及課堂展示閱讀教材,完成右邊的內(nèi)容 一、直線與平面垂直的定義定義一般地,如果直線l與平面α內(nèi)的 直線都垂直,我們就說直線l與平面α互相垂直記法l⊥α有關(guān)概念直線l叫做平面α的 ,平面α叫做直線l的 .直線與平面垂直時(shí),它們唯一的公共點(diǎn)P叫做 圖示畫法畫直線與平面垂直時(shí),通常把直線畫成與表示平面的平行四邊形的一邊垂直閱讀教材,完成右邊的內(nèi)容 二、直線與平面垂直的判定定理文字語(yǔ)言如果一條直線與一個(gè)平面內(nèi)的兩條 直線垂直,那么該直線與此平面垂直圖形語(yǔ)言符號(hào)語(yǔ)言 作用判斷直線與平面垂直【即時(shí)訓(xùn)練1】(1)下列命題中,正確的序號(hào)是________.①若直線l與平面α內(nèi)的無數(shù)條直線垂直,則l⊥α;②若直線l與平面α內(nèi)的一條直線垂直,則l⊥α;③若直線l不垂直于平面α,則α內(nèi)沒有與l垂直的直線;④若直線l不垂直于平面α,則α內(nèi)也可以有無數(shù)條直線與l垂直;⑤過一點(diǎn)和已知平面垂直的直線有且只有一條.⑥若平面α內(nèi)有一條直線與直線l不垂直,則直線l與平面α不垂直.(2)在正方體ABCD A1B1C1D1中,與AD1垂直的平面是( )A.平面DD1C1C B.平面A1DB1C.平面A1B1C1D1 D.平面A1DB閱讀教材,完成右邊的內(nèi)容 三、直線與平面所成的角1.相關(guān)概念:斜線一條直線l與一個(gè)平面α相交,但不與這個(gè)平面垂直,這條直線叫做這個(gè)平面的斜線斜足斜線與平面的交點(diǎn)射影過斜線上斜足以外的一點(diǎn)P向平面α引垂線PO,過垂足O和斜足A的直線AO2.定義:平面的一條斜線和它在平面上的 所成的角,叫做這條直線和這個(gè)平面所成的角.3.直線與平面所成的角θ的取值范圍:0°≤θ≤90°.【即時(shí)訓(xùn)練2】(1)在正方體ABCD-A1B1C1D1中,①直線A1B與平面ABCD所成的角的大小為________;②直線A1B與平面ABC1D1所成的角的大小為________;③直線A1B與平面AB1C1D所成的角的大小為________.閱讀教材,完成右邊的內(nèi)容 四、直線與平面垂直的性質(zhì)定理文字語(yǔ)言垂直于同一個(gè)平面的兩條直線 符號(hào)語(yǔ)言 圖形語(yǔ)言作 用證明兩條直線平行【即時(shí)訓(xùn)練3】(多選題)在空間中,下列哪些命題是正確的( )A.平行于同一條直線的兩條直線互相平行 B.垂直于同一條直線的兩條直線互相平行C.平行于同一個(gè)平面的兩條直線互相平行 D.垂直于同一個(gè)平面的兩條直線互相平行變式2、如圖,AB為⊙O的直徑,PA垂直于⊙O所在的平面,M為圓周上任意一點(diǎn),AN⊥PM,N為垂足.(1)求證:AN⊥平面PBM;(2)若AQ⊥PB,垂足為Q,求證:NQ⊥PB.直線與平面垂直的性質(zhì) 例5、如圖,在四棱錐P-ABCD中,底面ABCD是矩形,AB⊥平面PAD,AD=AP,E是PD的中點(diǎn),M,N分別在AB,PC上,且MN⊥AB,MN⊥PC.證明:AE∥MN. INCLUDEPICTURE "D:\\2019\\同步\\數(shù)學(xué)\\人A必修第二冊(cè)(新教材)\\8-268.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "D:\\2019\\同步\\數(shù)學(xué)\\人A必修第二冊(cè)(新教材)\\8-268.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\2019\\同步\\數(shù)學(xué)\\人A必修第二冊(cè)(新教材)\\8-268.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\2019\\同步\\數(shù)學(xué)\\人A必修第二冊(cè)(新教材)\\8-268.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\2019\\同步\\數(shù)學(xué)\\人A必修第二冊(cè)(新教材)\\數(shù)學(xué) 人A 必修第二冊(cè)(新教材)最新(加雙選)\\8-268.TIF" \* MERGEFORMATINET 變式3、如圖,α∩β=l,PA⊥α,PB⊥β,垂足分別為A,B,a α,a⊥AB.求證:a∥l.直線與平面所成的角 例6、(1)如圖所示,AB是⊙O的直徑,PA⊥⊙O所在的平面,C是圓上一點(diǎn),且∠ABC=30°,PA=AB,則直線PC與平面ABC所成角的正切值為 .(2)等腰直角三角形ABC的斜邊AB在平面α內(nèi),若AC與α所成的角為30°,則斜邊上的中線CM與α所成的角為 .變式4、在正三棱柱ABC A′B′C′中,AB=1,AA′=2,求直線BC′與平面ABB′A′所成角的正弦值.空間中的距離問題 例7、如圖,在四棱錐P ABCD中,CD⊥平面PAD,AD=2PD=4,AB=6,PA=2,∠BAD=60°,點(diǎn)Q在棱AB上.(1)證明:PD⊥平面ABCD;(2)若三棱錐P ADQ的體積為2,求點(diǎn)B到平面PDQ的距離.變式5、在如圖所示的幾何體中,ABC A1B1C1為三棱柱,且AA1⊥平面ABC,AA1=AC,四邊形ABCD為平行四邊形,AD=2CD,∠ADC=60°.(1)求證:AC1⊥平面A1B1CD;(2)若CD=2,求C1到平面A1B1CD的距離.射影問題 例8、三棱錐的三條側(cè)棱兩兩相等,則頂點(diǎn)在底面的射影為底面三角形的( )A.內(nèi)心 B.重心C.外心 D.垂心變式6、(1)三棱錐P-ABC三條側(cè)棱兩兩相等,且P在面ABC上的射影是BC邊的中點(diǎn)O,則△ABC形狀為________.(2)長(zhǎng)方體ABCD-A1B1C1D1中,A在截面A1BD上的射影是△A1BD的_______心.(3)兩條異面直線在同一平面上的射影可能是________________________.課后作業(yè)一、基礎(chǔ)訓(xùn)練題1.一條直線和三角形的兩邊同時(shí)垂直,則這條直線和三角形的第三邊的位置關(guān)系是( )A.平行 B.垂直 C.相交不垂直 D.不確定2.已知m和n是兩條不同的直線,α和β是兩個(gè)不重合的平面,那么下面給出的條件中,一定能推出m⊥β的是( )A.α∥β,且m α B.m∥n,且n⊥βC.m⊥n,且n β D.m⊥n,且n∥β3.如圖,在正方體ABCD A1B1C1D1中,與直線AD1垂直的平面是( )A.平面DD1C1C B.平面A1DCB1C.平面A1B1C1D1 D.平面A1DB4.如圖,四面體PABC中,BC是Rt△ABC的斜邊,PA⊥平面ABC,PD⊥BC于D,連接AD,那么圖中共有直角三角形的個(gè)數(shù)為( )A.5 B.6C.7 D.85.在矩形ABCD中,AB=1,BC=,PA⊥平面ABCD,PA=1,則PC與平面ABCD所成的角是( )A.30° B.45°C.60° D.90°6.如圖,正三棱柱ABC-A1B1C1中,AA1=2AB,D是BB1的中點(diǎn),則AD與平面AA1C1C所成角的正弦值等于( )A. B.C. D.7.如圖甲,在正方形SG1G2G3中,E,F(xiàn)分別是邊G1G2,G2G3的中點(diǎn),D是EF的中點(diǎn),現(xiàn)沿SE,SF及EF把這個(gè)正方形折成一個(gè)幾何體(如圖乙),使G1,G2,G3三點(diǎn)重合于點(diǎn)G,下面結(jié)論成立的是( )A.SG⊥平面EFG B.SD⊥平面EFGC.GF⊥平面SEG D.GD⊥平面SEF8.(多選題)如圖,在三棱錐P ABC中,PA⊥平面ABC,AB⊥BC,PA=AB,D為PB的中點(diǎn),則下列判斷正確的是( )A.BC⊥平面PABB.AD⊥PCC.AD⊥平面PBCD.PB⊥平面ADC9.設(shè)三棱錐P ABC的頂點(diǎn)P在平面ABC上的射影是H,若∠ABC=90°,H是AC的中點(diǎn),則PA,PB,PC的關(guān)系是________.10.已知圓錐的底面半徑為1 cm,側(cè)面積為2π cm2,則母線與底面所成角的大小為________.11.如圖所示,在正方體ABCD A1B1C1D1中,O是底面ABCD的中心,M,N分別是棱DD1,D1C1的中點(diǎn),則平面AB1C,平面ACC1A1,平面OCN,平面A1C1D中,與直線OM垂直的是________.12.如圖,在直三棱柱ABC A1B1C1中,AB⊥AC,AB=AA1,AB1∩A1B=M.求證:A1B⊥平面MAC.13.如圖,ABCD是圓柱的一個(gè)軸截面,點(diǎn)E是上底面圓周上的一點(diǎn),已知AB=BC=5,AE=3.(1)求證:DE⊥平面ABE;(2)求直線BE與平面ADE所成角的正切值.14.如圖,已知PA⊥平面ABCD,且四邊形ABCD為矩形,M,N分別是AB,PC的中點(diǎn).(1)求證:MN⊥CD;(2)若∠PDA=45°,求證:MN⊥平面PCD.15.在直三棱柱ABC-A1B1C1中,△ABC為正三角形,AB=AA1,點(diǎn)D在棱BC上,且CD=3BD,點(diǎn)E,F(xiàn)分別為棱AB,BB1的中點(diǎn).(1)求證:DE⊥平面BCC1B1;(2)若AB=4,求點(diǎn)C1到平面DEF的距離.二、綜合訓(xùn)練題16.如圖,點(diǎn)A∈α,點(diǎn)B∈α,點(diǎn)P α,PB⊥α,C是α內(nèi)異于A和B的動(dòng)點(diǎn),且PC⊥AC,則動(dòng)點(diǎn)C在平面α內(nèi)所組成的集合是( )A.一條線段,但要去掉兩個(gè)點(diǎn) B.一個(gè)圓,但要去掉兩個(gè)點(diǎn)C.兩條平行直線 D.半圓,但要去掉兩個(gè)點(diǎn)17.如圖,已知△ABC是等腰三角形,且∠ACB=120°,AC=2,點(diǎn)D是AB的中點(diǎn).將△ACD沿CD折起,使得AC⊥BC,則此時(shí)直線BC與平面ACD所成角的正弦值為( )A. B.C. D.18.已知正方體ABCD A1B1C1D1中,點(diǎn)E在棱AB上運(yùn)動(dòng),點(diǎn)F在對(duì)角線BD1上運(yùn)動(dòng),設(shè)直線EF與平面ABCD所成的角為θ,直線EF與平面BDD1所成的角為β,則( )A.θ≥βB.θ≤βC.存在直線EF,使得θ=50°D.存在直線EF,使得β=50°三、能力提升題19.(多選題)如圖所示,在正方體ABCD-A1B1C1D1中,M,N分別是棱AB,CC1的中點(diǎn),△MB1P的頂點(diǎn)P在棱CC1與棱C1D1上運(yùn)動(dòng),則( )A.平面MB1P⊥ND1B.MB1⊥平面ND1A1C.△MB1P在底面ABCD上的射影圖形的面積為定值D.△MB1P在側(cè)面DD1C1C上的射影圖形是三角形20.設(shè)三棱錐P-ABC的頂點(diǎn)P在平面ABC上的射影是H,給出以下說法:①若PA⊥BC,PB⊥AC,則H是△ABC的垂心;②若PA,PB,PC兩兩互相垂直,則H是△ABC的垂心;③若點(diǎn)P到△ABC的三邊距離相等,且H在△ABC的內(nèi)部,則H是△ABC的內(nèi)心;④若PA=PB=PC,則H是△ABC的外心.其中正確的說法是________(填序號(hào)).8.6.2直線與平面垂直參考答案1、【答案】B【解析】一條直線和三角形的兩邊同時(shí)垂直,則其垂直于三角形所在平面,從而垂直第三邊.2、【答案】B 【解析】A中,由α∥β,且m α,知m∥β;B中,由n⊥β,知n垂直于平面β內(nèi)的任意直線,再由m∥n,知m也垂直于β內(nèi)的任意直線,所以m⊥β,B符合題意;C,D中,m β或m∥β或m與β相交,不符合題意.3、【答案】B【解析】由幾何體ABCD A1B1C1D1為正方體,可知AD1⊥A1B1,AD1⊥A1D,A1B1∩A1D=A1,故AD1⊥平面A1DCB1.4、【答案】D【解析】△PAB,△PAC,△ABC,△PBD,△PDC,△ABD,△ACD,△PAD.5、【答案】A【解析】∵PA⊥平面ABCD,∴∠PCA為PC與平面ABCD所成的角,tan∠PCA===.∴∠PCA=30°.6、【答案】C【解析】記P,Q分別為AC,A1C1的中點(diǎn),連接PQ,取PQ的中點(diǎn)E,連接AE,DE,B1Q,所以在正三棱柱ABC-A1B1C1中,B1Q⊥平面AA1C1C.又D是BB1的中點(diǎn),所以DE∥B1Q,所以DE⊥平面AA1C1C,故∠DAE即是AD與平面AA1C1C所成的角.設(shè)AA1=2AB=4,則AD==2,DE=B1Q==,所以sin∠DAE===,故選C.7、【答案】AC【解析】方法一:在正方形SG1G2G3中,SG1⊥G1E,SG3⊥G3F,在四面體S-EFG中,SG⊥GE,SG⊥GF,GE∩GF=G,GE,GF 平面EFG,所以SG⊥平面EFG.同理GF⊥平面SEG方法二:GF即G3F不垂直于SF,所以可以排除C;在△GSD中,設(shè)GS=a(正方形邊長(zhǎng)),則GD=a,SD=a,所以GS2≠SD2+GD2,∠SDG≠90°,從而排除B、D.8、【答案】ABC 【解析】∵PA⊥平面ABC,∴PA⊥BC.又AB⊥BC,∴BC⊥平面PAB,故A判斷正確;由BC⊥平面PAB,得BC⊥AD,BC⊥PB,∵PA=AB,D為PB的中點(diǎn),∴AD⊥PB,從而AD⊥平面PBC,故C判斷正確;∵PC 平面PBC,∴AD⊥PC,故B判斷正確;在平面PBC中,PB⊥BC,∴PB與CD不垂直,即PB不垂直于平面ADC,故D判斷不正確.9、【答案】PA=PB=PC 【解析】因?yàn)镠為AC中點(diǎn),∠ABC=90°,所以AH=BH=CH,又PH⊥平面ABC,由勾股定理知PA=PB=PC.10、【答案】 【解析】由圓錐側(cè)面積公式S=πrl=π·1·l=2π,解得l=2,設(shè)母線與底面所成角為θ,則cos θ==,所以θ=.11、【答案】平面AB1C,平面A1C1D 【解析】因?yàn)锳C⊥平面BDD1,所以AC⊥OM,同理可證B1C⊥OM,AC∩B1C=C,所以O(shè)M⊥平面AB1C;同理,OM⊥平面A1C1D.12、【證明】因?yàn)樵谥比庵鵄BC A1B1C1中,AB⊥AC,AB=AA1,A1B∩AB1=M,所以A1B⊥AM,AC⊥AA1.因?yàn)锳B∩AA1=A,所以AC⊥平面ABB1A1,所以AC⊥A1B,因?yàn)锳M∩AC=A,所以A1B⊥平面MAC.13、【解】(1)證明:ABCD是圓柱的一個(gè)軸截面,AB⊥平面ADE,因?yàn)镋D 平面ADE,所以AB⊥ED,又E在底面圓上,AD為直徑,所以AE⊥DE,又AE∩AB=A,所以DE⊥平面ABE.(2)因?yàn)锳B⊥平面ADE,所以∠AEB為直線BE與平面ADE所成角,在Rt△ABE中,AB=5,AE=3,所以tan∠AEB==.14、【證明】(1)如圖所示,取PD的中點(diǎn)E,連接AE,NE,∵N為PC的中點(diǎn),E為PD的中點(diǎn),∴NE∥CD,且NE=CD,而AM∥CD,且AM=AB=CD,∴NE∥AM,且NE=AM,∴四邊形AMNE是平行四邊形,∴MN∥AE.∵PA⊥平面ABCD,∴PA⊥CD.∵四邊形ABCD是矩形,∴AD⊥CD,又AD∩PA=A,∴CD⊥平面PAD,又AE 平面PAD,∴CD⊥AE,∵AE∥MN,∴MN⊥CD.(2)∵∠PDA=45°,∴△PAD是等腰直角三角形,又E為PD的中點(diǎn),∴AE⊥PD,∵CD⊥AE,CD∩PD=D,∴AE⊥平面PCD,又AE∥MN,∴MN⊥平面PCD.15、【解】(1)證明:方法一:取CB的中點(diǎn)為G,連接AG,因?yàn)镋為AB的中點(diǎn),點(diǎn)D在棱BC上,且CD=3BD,所以AG∥DE.因?yàn)椤鰽BC為正三角形,所以AG⊥BC,故DE⊥BC.直三棱柱ABC-A1B1C1中,BB1⊥平面ABC.又DE 平面ABC,所以BB1⊥DE,因?yàn)锽C∩BB1=B,BC 平面BCC1B1,BB1 平面BCC1B1,所以DE⊥平面BCC1B1.方法二:因?yàn)锽B1⊥平面ABC,DE 平面ABC,所以BB1⊥DE,且∠B1BC=∠B1BA=90°.設(shè)AB=4a,因?yàn)锳B=AA1,則AA1=4a,因?yàn)镃D=3BD,所以BD=a.因?yàn)辄c(diǎn)E,F(xiàn)分別為棱AB,BB1的中點(diǎn),所以BE=BF=2a,因?yàn)椤鰽BC為正三角形,所以∠ABC=60°,在△BDE中,根據(jù)余弦定理,得DE2=BD2+BE2-2BD·BE·cos 60°=a2+(2a)2-2a×2a×=3a2,在Rt△BDF中,DF2=BD2+BF2=a2+(2a)2=5a2.在Rt△BEF中,EF2=BE2+BF2=(2a)2+(2a)2=8a2.所以EF2=DE2+DF2,所以DE⊥DF.又DF∩BB1=F,DF 平面BCC1B1,BB1 平面BCC1B1,所以DE⊥平面BCC1B1.(2)因?yàn)锳B=4,所以四邊形BCC1B1是以4為邊長(zhǎng)的正方形,連接C1D,C1F,C1E,則S△C1DF=S正方形BCC1B1-(S△DBF+S△C1CD+S△C1B1F)=42-=5.由(1)知,DE⊥平面BCC1B1,易得DE=,所以三棱錐E-C1DF的體積V=S△C1DF×DE=×5×=.在Rt△DEF中,S△DEF=×DE×DF=××=.設(shè)點(diǎn)C1到平面DEF的距離為h.因?yàn)閂三棱錐E-C1DF=V三棱錐C1-DEF,所以=×S△DEF×h,所以=××h,解得h=2,即C1到平面DEF的距離為2.16、【答案】B 【解析】連接BC,AB(圖略),由于PC⊥AC,PB⊥AC,所以AC⊥平面PBC,所以AC⊥BC,說明動(dòng)點(diǎn)C在以AB為直徑的圓上,但不與點(diǎn)A,B重合.17、【答案】A 【解析】如圖,作BE⊥AD,垂足為E,連接CE.∵AD⊥CD,BD⊥CD,AD∩BD=D,∴CD⊥平面ADB.∵BE 平面ADB,∴CD⊥BE,又BE⊥AD,AD∩CD=D,∴BE⊥平面ACD,∴∠BCE為直線BC與平面ACD所成的角.由題意,可知AD=BD=,AB==2.設(shè)△ADB中,AB邊上的高為h,則h==1.由AD·BE=AB·h,得BE=,∴sin∠BCE==,故選A.18、【答案】D 【解析】過F作DD1的平行線,交BD于點(diǎn)G,連接EG,則∠FEG=θ,如圖1所示.圖1 圖2則tan θ=,顯然當(dāng)GE⊥AB時(shí),tan θ最大,此時(shí)θ=∠D1AD=45°,故C錯(cuò)誤.過E作BD的垂線,垂足為M,連接MF,取BD的中點(diǎn)O,過O作OT⊥D1B,則∠EFM=β,如圖2所示,則tan β=,顯然當(dāng)FM⊥D1B時(shí),tan β最大,此時(shí)β=∠ATO,易得tan∠ATO==,所以βmax=60°,故D正確.當(dāng)點(diǎn)E在點(diǎn)B時(shí),θ>0,β=0;當(dāng)點(diǎn)F在點(diǎn)B時(shí),θ=0,β>0,故A,B不正確.故選D.19、【答案】BC【解析】當(dāng)P,N重合時(shí),平面MB1P⊥ND1不成立,故A錯(cuò)誤;由正方體的性質(zhì)得MB1⊥A1D1,MB1⊥D1N,A1D1∩D1N=D1,所以MB1⊥平面ND1A1,故B正確;△MB1P在底面ABCD上的射影三角形的底邊是MB,點(diǎn)P在底面ABCD上的射影在DC上,所以點(diǎn)P的射影到MB的距離不變,即射影圖形的面積為定值,故C正確;當(dāng)P,C1重合時(shí),P,B1在側(cè)面DD1C1C上的射影重合,所以射影不能構(gòu)成三角形,故D錯(cuò)誤.20、【答案】①②③④【解析】①正確,因?yàn)辄c(diǎn)P在平面ABC上的射影是H,則PH⊥平面ABC,故PH⊥BC.又PA⊥BC,PA∩PH=P,所以BC⊥平面PAH,所以AH⊥BC,同理,BH⊥AC,所以H是△ABC的垂心;②正確,若PA,PB,PC兩兩互相垂直,容易推出AH⊥BC,同理BH⊥AC,可得H是△ABC的垂心;③正確,易證Rt△PHD≌Rt△PHE≌Rt△PHF(D,E,F(xiàn)為△ABC各邊的垂足),所以HD=HE=HF,且點(diǎn)H在△ABC的內(nèi)部,則H是△ABC的內(nèi)心;④正確,可得Rt△PHA≌Rt△PHB≌Rt△PHC,所以HA=HB=HC,則H是△ABC的外心.21世紀(jì)教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁(yè) (共 2 頁(yè))HYPERLINK "http://21世紀(jì)教育網(wǎng)(www.21cnjy.com)" 21世紀(jì)教育網(wǎng)(www.21cnjy.com) 展開更多...... 收起↑ 資源預(yù)覽 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫(kù)