题目内容

【题目】已知A是圆锥的顶点,BD是圆锥底面的直径,C是底面圆周上一点,AC=BD=2,BC=1,点M在线段BD上,且BM,平面ABC和平面ACD将圆锥截去部分后的几何体如图所示.

(1)求证:CM⊥AD;

(2)求AC与底面所成的角;

(3)求该几何体的体积.

【答案】(1)证明见解析(2)60°(3)

【解析】

(1)在中通过解三角形得,从而可证与平面垂直(取中点,是圆锥的高),得线线垂直;

(2)由(1)是直线与底面所成的角,在三角形中求解即可;

(3)该几何体是半个圆锥和一个三棱锥的组合体,由锥体体积公式计算.

(1)证明:∵C是底面圆周上一点,

∴BC⊥BD,

又∵,

∴∠BDC=30°,

∴∠CBD=60°,

在三角形BCM中,由余弦定理得:,

∴BC2=BM2+CM2,

∴CM⊥BD,

设O为BD的中点,连接AO,则AO⊥平面BCD,

∵CM在平面BCD内,

∴CM⊥AO,

又AO∩BD=O,

∴CM⊥平面BAD,

又AD在平面BAD内,

∴CM⊥AD;

(2)设O为BD的中点,连接CO,AO,则∠ACO为AC与底面所成的角,

由已知可得AB=AD=AC=BD=2,所以△ABD为正三角形,,

而CO=1,所以,

∴AC与底面所成的角为60°;

(3)由题设知,∠CBD=60°,

故△BCD的面积,

底面半圆的面积,

所以该几何体的体积.

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