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天天练28 直线与平面的平行与垂直
一、选择题
1.(2018·湖北省重点中学一联)设m,n是两条不同的直线,α,β是两个不同的平面,下列命题中正确的是( )
A.若α⊥β,m⊂α,n⊂β,则m⊥n
B.若α∥β,m⊂α,n⊂β,则m∥n
C.若m⊥n,m⊂α,n⊂β,则α⊥β
D.若m⊥α,m∥n,n∥β,则α⊥β
答案:D
解析:选项A,若α⊥β,m⊂α,n⊂β,则可能m⊥n,m∥n,若m,n异面,故A错误;选项B,若α∥β,m⊂α,n⊂β,则m∥n,或m,n异面,故B错误;选项C,若m⊥n,m⊂α,n⊂β,则α与β可能相交,平行,或垂直,故C错误;选项D,若m⊥α,m∥n,则n⊥α,再由n∥β可得α⊥β,因此D正确.故选D.
2.(2018·泉州质检)已知直线a,b,平面α,β,a⊂α,b⊂α,则“a∥β,b∥β”是“α∥β”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
答案:B
解析:因为直线a,b不一定相交,所以a∥β,b∥β不一定能够得到α∥β;而当α∥β时,a∥β,b∥β一定成立,所以“a∥β,b∥β”是“α∥β”的必要不充分条件.
3.(2018·湖北八校联考(一))如图所示,在四边形ABCD中,AD∥BC,AD=AB,∠BCD=45°,∠BAD=90°,将△ABD沿BD折起,使得平面ABD⊥平面BCD,构成四面体A-BCD,则在四面体A-BCD中,下列说法正确的是( )
A.平面ABD⊥平面ABC
B.平面ACD⊥平面BCD
C.平面ABC⊥平面BCD
D.平面ACD⊥平面ABD
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答案:D
解析:由题意可知,AD⊥AB,AD=AB,所以∠ABD=45°,故∠DBC=45°,又∠BCD=45°,所以BD⊥DC.因为平面ABD⊥平面BCD,且平面ABD∩平面BCD=BD,所以CD⊥平面ABD,所以平面ACD⊥平面ABD.
4.如图,P为平行四边形ABCD所在平面外一点,E为AD的中点,F为PC上一点,当PA∥平面EBF时,=( )
A. B.
C. D.
答案:D
解析:连接AC交BE于G,连接FG,因为PA∥平面EBF,PA⊂平面PAC,平面PAC∩平面BEF=FG,所以PA∥FG,所以=.又AD∥BC,E为AD的中点,所以==,所以=.
5.(2018·江西景德镇二模)将图1中的等腰直角三角形ABC沿斜边BC上的中线折起得到空间四面体ABCD(如图2),则在空间四面体ABCD中,AD与BC的位置关系是( )
A.相交且垂直 B.相交但不垂直
C.异面且垂直 D.异面但不垂直
答案:C
解析:在题图1中,AD⊥BC,故在题图2中,AD⊥BD,
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AD⊥DC,又因为BD∩DC=D,所以AD⊥平面BCD,又BC⊂平面BCD,D不在BC上,所以AD⊥BC,且AD与BC异面,故选C.
6.如图,在三棱锥P-ABC中,已知PA⊥底面ABC,AB⊥BC,E,F分别是线段PB,PC上的动点,则下列说法错误的是( )
A.当AE⊥PB时,△AEF一定是直角三角形
B.当AF⊥PC时,△AEF一定是直角三角形
C.当EF∥平面ABC时,△AEF一定是直角三角形
D.当PC⊥平面AEF时,△AEF一定是直角三角形
答案:B
解析:由PA⊥底面ABC,得PA⊥BC,又AB⊥BC,所以BC⊥平面PAB,BC⊥AE,又AE⊥PB,则AE⊥平面PBC,则AE⊥EF,故A正确;当EF∥平面ABC时,因为EF⊂平面PBC,平面PBC∩平面ABC=BC,所以EF∥BC,故EF⊥平面PAB,AE⊥EF,故C正确;当PC⊥平面AEF时,PC⊥AE,又BC⊥AE,则AE⊥平面PBC,AE⊥EF,故D正确.故选B.
7.(2018·银川一模)如图,在三棱柱ABC-A′B′C′中,点E、F、H、K分别为AC′、CB′、A′B′、B′C′的中点,G为△ABC的重心.从K、H、G、B′中取一点作为P,使得该棱柱恰有2条棱与平面PEF平行,则P为( )
A.K B.H
C.G D.B′
答案:C
解析:取A′C′的中点M,连接EM、MK、KF、EF,则EM綊CC′綊KF,得EFKM为平行四边形,若P=K,则AA′∥BB′∥CC′∥KF,故与平面PEF平行的棱超过2条;HB′∥MK⇒HB′∥EF,若P=H或P=B′,则平面PEF与平面EFB′A′为同一平面,与平面EFB′A′平行的棱只有AB,不满足条件,故选C.
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8.如图,在以角C为直角顶点的三角形ABC中,AC=8,BC=6,PA⊥平面ABC,F为PB上的点,在线段AB上有一点E,满足BE=λAE.若PB⊥平面CEF,则实数λ的值为( )
A. B.
C. D.
答案:C
解析:∵PB⊥平面CEF,∴PB⊥CE,又PA⊥平面ABC,CE⊂平面ABC,∴PA⊥CE,而PA∩PB=P,∴CE⊥平面PAB,∴CE⊥AB,∴λ====.
二、填空题
9.如图所示,正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为a,M,N分别为A1B和AC上的点,且A1M=AN=a,则MN与平面BB1C1C的位置关系是________.
答案:MN∥平面BB1C1C
解析:如图,连接AM并延长,交BB1的延长线于点P,连接CP,则由已知可得AA1∥BB1,所以==,又=,所以==,所以MN∥PC,故有MN∥平面BB1C1C.
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10.(2018·青岛一模)如图所示,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,且底面各边都相等,M是PC上一动点,当点M满足________时,平面MBD⊥平面PCD.(只要填写一个你认为正确的条件即可)
答案:DM⊥PC(或BM⊥PC等)(不唯一)
解析:如图,连接AC,∵四边形ABCD的各边都相等,∴四边形ABCD为菱形,∴AC⊥BD,又PA⊥平面ABCD,∴PA⊥BD,又AC∩PA=A,∴BD⊥平面PAC,∴BD⊥PC.∴当DM⊥PC(或BM⊥PC等)时,有PC⊥平面MBD,而PC⊂平面PCD,∴平面MBD⊥平面PCD.
11.(2018·益阳一模)如图,PA⊥圆O所在的平面,AB是圆O的直径,C是圆O上一点,E,F分别是点A在PB,PC上的射影,给出下列结论:
①AF⊥PB;②EF⊥PB;③AF⊥BC;④AE⊥平面PBC.
其中正确结论的序号是________.
答案:①②③
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解析:①由于PA⊥平面ABC,因此PA⊥BC,又AC⊥BC,因此BC⊥平面PAC,所以BC⊥AF,由于PC⊥AF,因此AF⊥平面PBC,所以AF⊥PB;②因为AE⊥PB,AF⊥PB,所以PB⊥平面AEF,因此EF⊥PB;③在①中已证明AF⊥BC;④若AE⊥平面PBC,由①知AF⊥平面PBC,由此可得出AF∥AE,这与AF,AE有公共点A矛盾,故AE⊥平面PBC不成立.故正确的结论为①②③.
三、解答题
12.(2017·江苏卷,15)如图,在三棱锥ABCD中,AB⊥AD,BC⊥BD,平面ABD⊥平面BCD,点E,F(E与A,D不重合)分别在棱AD,BD上,且EF⊥AD.
求证:(1)EF∥平面ABC;
(2)AD⊥AC.
证明:(1)在平面ABD内,因为AB⊥AD,EF⊥AD,所以EF∥AB.
又因为EF⊄平面ABC,AB⊂平面ABC,所以EF∥平面ABC.
(2)因为平面ABD⊥平面BCD,平面ABD∩平面BCD=BD,BC⊂平面BCD,BC⊥BD,所以BC⊥平面ABD.
因为AD⊂平面ABD,所以BC⊥AD.
又AB⊥AD,BC∩AB=B,AB⊂平面ABC,BC⊂平面ABC,所以AD⊥平面ABC.
又因为AC⊂平面ABC,所以AD⊥AC.
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