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1、试题题目:如图,M、N、P分别是正方体的棱AB、BC、DD1上的点.(1)若BMMA=BNN..

发布人:繁体字网(www.fantiz5.com) 发布时间:2015-11-13 07:30:00

试题原文

如图,M、N、P分别是正方体的棱AB、BC、DD1上的点.
(1)若
BM
MA
=
BN
NC
,求证:无论点P在D1D上如何移动,总有BP⊥MN;
(2)若D1P:PD=1:2,且PB⊥平面B1MN,求二面角M-B1N-B的大小.
魔方格

  试题来源:不详   试题题型:解答题   试题难度:中档   适用学段:高中   考察重点:二面角



2、试题答案:该试题的参考答案和解析内容如下:
(1)证法一:连AC、BD,则BD⊥AC,
BM
MA
=
BN
NC
,∴MNAC,∴BD⊥MN.
又∵DD1⊥平面ABCD,∴DD1⊥MN,
∴MN⊥平面BDD1
∵无论点P在DD1上如何移动,总有BP?平面BDD1
故总有MN⊥BP.
证法二:连接AC、BD,则AC⊥BD.
BM
MA
=
BN
NC
,∴MNAC,∴MN⊥BD,又PD⊥平面ABCD,
由三垂线定理得:MN⊥PB.
(2)解法一:过P作PG⊥C1C交CC1于G,连BG交B1N于O1
∵PB⊥平面B1MN,∴PB⊥B1N.
又∵PG⊥平面B1BCC1,∴BG⊥B1N,∴△BB1N≌△BCG,∴BN=CG,NC=GC1
∴BN:NC=DP:PD1=2:1.
同理BM:MA=DP:PD1=2:1.
设AB=3a,则BN=2a,∴B1N=
9a2+4a2
=
13
a

BO1=
BN?BB1
B1N
=
3a?2a
13
a
=
6a
13

连MO1,∵AB⊥平面B1BCC1,∴MO1⊥B1N,
∵∠MO1B就是二面角M-B1N-B的平面角,
tan∠MO1B=
BM
BO1
=
2a
6a
13
=
13
3

∠MO1B=arctan 
13
3

解法二:设BD与MN相交于F,连接B1F,
∵PB⊥平面MNB1,∴PB⊥B1F,PB⊥MN,
∴在对角面BB1D1D内,△PBD△BB1F,
设BB1=DD1=3,则PD=2,BD=3
2
,∴
BF
PD
=
BB1
BD
,即
BF
2
=
3
3
2
,故BF=
2

∵MN⊥PB,由三垂线定理得MN⊥BD,MNAC,MN=2BF=2
2
,BN=2,
B1F=
B1B2+BF2
=
32+22
=11

设二面角B-B1N-M的平面角为α,则cosα=
SB1BN
SB1MN
=
1
2
×2×3
1
2
×2
2
×
11
=
3
22
=
3
22
22

α=arccos
3
22
22
3、扩展分析:该试题重点查考的考点详细输入如下:

    经过对同学们试题原文答题和答案批改分析后,可以看出该题目“如图,M、N、P分别是正方体的棱AB、BC、DD1上的点.(1)若BMMA=BNN..”的主要目的是检查您对于考点“高中二面角”相关知识的理解。有关该知识点的概要说明可查看:“高中二面角”。


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