题目内容

【题目】如图,在几何体中,四边形ABCD为菱形,对角线AC与BD的交点为O,四边形DCEF为梯形,EF∥DC,FD=FB.

(Ⅰ)若DC=2EF,求证:OE∥平面ADF;

(Ⅱ)求证:平面AFC⊥平面ABCD;

(Ⅲ)若AB=FB=2,AF=3,∠BCD=60°,求AF与平面ABCD所成角.

【答案】(Ⅰ)见解析;(Ⅱ)见解析;(Ⅲ) 30°.

【解析】试题分析: (Ⅰ)取AD的中点G,连接OG,FG,证明OGFE为平行四边形,可得OE∥FG,即可证明:OE∥平面ADF;

(Ⅱ)欲证:平面AFC⊥平面ABCD,即证BD⊥平面AFC;

(Ⅲ)做FH⊥AC于H,∠FAH为AF与平面ABCD所成角,即可求AF与平面ABCD所成角.

试题解析:

(Ⅰ)证明:取AD的中点G,连接OG,FG.

∵对角线AC与BD的交点为O,

∴OG∥DC,OG=DC,

∵EF∥DC,DC=2EF,∴OG∥EF,OG=EF,∴OGFE为平行四边形,

∴OE∥FG,

∵FG平面ADF,OE平面ADF,

∴OE∥平面ADF;

(Ⅱ)证明:∵四边形ABCD为菱形,

∴OC⊥BD,

∵FD=FB,O是BD的中点,

∴OF⊥BD,

∵OF∩OC=O,

∴BD⊥平面AFC,

∵BD平面ABCD,

∴平面AFC⊥平面ABCD;

(Ⅲ)解:作FH⊥AC于H.

∵平面AFC⊥平面ABCD,∴FH⊥平面ABCD,

∴∠FAH为AF与平面ABCD所成角,

由题意,△BCD为正三角形,OA=,BD=AB=2,

∵FD=FB=2,

∴△FBD为正三角形,∴OF=.

△AOF中,由余弦定理可得cos∠AOF==-,

∴∠AOF=120°,

∴∠FAH=∠FAO=30°,

∴AF与平面ABCD所成角为30°

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