2013-2014学年上海交大附中高三数学理总复习二空间向量与立体几何练习卷（解析版）

一、解答题

1. 难度：困难

如图所示，在多面体ABCD－A₁B₁C₁D₁中，上、下两个底面A₁B₁C₁D₁和ABCD互相平行，且都是正方形，DD₁⊥底面ABCD，AB∥A₁B₁，AB＝2A₁B₁＝2DD₁＝2a.

(1)求异面直线AB₁与DD₁所成角的余弦值；

(2)已知F是AD的中点，求证：FB₁⊥平面BCC₁B₁.

2. 难度：困难

如图，在三棱柱ABC­A₁B₁C₁中，AA₁C₁C是边长为4的正方形，平面ABC⊥平面AA₁C₁C，AB＝3，BC＝5.

(1)求证：AA₁⊥平面ABC；

(2)求二面角A₁­BC₁­B₁的余弦值；

(3)证明：在线段BC₁上存在点D，使得AD⊥A₁B，并求的值．

3. 难度：困难

如图(1)，四边形ABCD中，E是BC的中点，DB＝2，DC＝1，BC＝，AB＝AD＝.将图(1)沿直线BD折起，使得二面角A­BD­C为60°，如图(2)．

(1)求证：AE⊥平面BDC；

(2)求直线AC与平面ABD所成角的余弦值．

4. 难度：困难

如图所示，在矩形ABCD中，AB＝3，AD＝6，BD是对角线，过点A作AE⊥BD，垂足为O，交CD于E，以AE为折痕将△ADE向上折起，使点D到点P的位置，且PB＝.

(1)求证：PO⊥平面ABCE；

(2)求二面角E­AP­B的余弦值．

5. 难度：困难

如图，在四棱锥P­ABCD中，侧面PAD⊥底面ABCD，侧棱PA＝PD＝，PA⊥PD，底面ABCD为直角梯形，其中BC∥AD，AB⊥AD，AB＝BC＝1，O为AD中点．

(1)求直线PB与平面POC所成角的余弦值；

(2)求B点到平面PCD的距离；

(3)线段PD上是否存在一点Q，使得二面角Q­AC­D的余弦值为？若存在，求出的值；若不存在，请说明理由．

6. 难度：困难

如图，四边形ABEF和四边形ABCD均是直角梯形，∠FAB＝∠DAB＝90°，AF＝AB＝BC＝2，AD＝1，FA⊥CD.

(1)证明：在平面BCE上，一定存在过点C的直线l与直线DF平行；

(2)求二面角F­CD­A的余弦值．

7. 难度：困难

如图，在四棱锥P­ABCD中，PD⊥平面ABCD，四边形ABCD是菱形，AC＝2，BD＝2，E是PB上任意一点．

(1)求证：AC⊥DE；

(2)已知二面角A­PB­D的余弦值为，若E为PB的中点，求EC与平面PAB所成角的正弦值．

8. 难度：困难

如图1，A，D分别是矩形A₁BCD₁上的点，AB＝2AA₁＝2AD＝2，DC＝2DD₁，把四边形A₁ADD₁沿AD折叠，使其与平面ABCD垂直，如图2所示，连接A₁B，D₁C得几何体ABA₁­DCD₁.

(1)当点E在棱AB上移动时，证明：D₁E⊥A₁D；

(2)在棱AB上是否存在点E，使二面角D₁­EC­D的平面角为？若存在，求出AE的长；若不存在，请说明理由．