题目内容

【题目】【2018海南高三阶段性测试(二模)】如图,在直三棱柱中, , ,点为的中点,点为上一动点.

(I)是否存在一点,使得线段平面?若存在,指出点的位置,若不存在,请说明理由.

(II)若点为的中点且,求三棱锥的体积.

【答案】(I)见解析(II)

【解析】试题分析:

(1)存在点,且为的中点.连接, ,由三角形中位线的性质可得,结合线面平行的判定定理可得平面.

(2)由题意结合勾股定理可求得.以点为坐标原点, 为轴, 为轴, 为轴建立空间直角坐标系,可得平面的一个法向量为,平面的一个法向量为,据此计算可得二面角的正弦值为.

试题解析:

(1)存在点,且为的中点.证明如下:

如图,连接, ,点, 分别为, 的中点,

所以为的一条中位线, ,

又平面, 平面,所以平面.

(2)设,则, ,

,

由,得,解得.

由题意以点为坐标原点, 为轴, 为轴, 为轴建立如图所示的空间直角坐标系,可得, , , ,

故, , , .

设为平面的一个法向量,则

得

令,得平面的一个法向量,

同理可得平面的一个法向量为,

故二面角的余弦值为 .

故二面角的正弦值为.

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