题目内容

【题目】如图, 为圆的直径,点 在圆上, ,矩形和圆所在的平面互相垂直,已知

(Ⅰ)求证:平面平面

(Ⅱ)求直线与平面所成角的大小;

(Ⅲ)当的长为何值时,二面角的大小为

【答案】(1)证明见解析;(2;(3

【解析】试题分析:(1)利用面面垂直的性质,可得平面,再利用线面垂直的判定,证明平面,从而利用面面垂直的判定可得平面平面;(2)确定为直线与平面所成的角,过点,交,计算,即可求得直线与平面所成角的大小;(3)建立空间直角坐标系,求出平面的法向量,平面的一个法向量,利用向量的夹角公式,即可求得的长.

试题解析:(1平面平面

平面平面平面

平面

为圆的直径,平面

平面平面平面

2)根据(1)的证明,有平面

在平面内的射影,

因此, 为直线与平面所成的角,

四边形为等腰梯形,过点,交

,则

中,根据射影定理,得

直线与平面所成角的大小为30°

3

中点为,以为坐标原点, 方向分别为轴、轴、轴方向建立空间直角坐标系(如图).设,则点的坐标为,则,又

设平面的法向量为,则,即

,解得

由(1)可知平面,取平面的一个法向量为

,即,解得

因此,当的长为时,平面与平面所成的锐二面角的大小为60°.....12

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