1.C
2.B [·=0,·=0,⊥,,即SBSC,SASC,又SB∩SA=S,
SC⊥平面SAB,SBC为BC与平面SAB的夹角.又SBC=60°,故BC与平面SAB的夹角为60°.]
3.B
4.A [A1B1平面BCC1B1,故A1B1MN,
则·=(+)·
=·+·=0,
MP⊥MN,即PMN=90°.
也可由三垂线定理直接得MPMN.]
5.B [当直线l的方向向量ν与平面α的法向量n的夹角〈n,ν〉小于90°时,直线l与平面α所成的角与之互余.]
6.A [
如图所示,以O为原点建立空间直角坐标系.
设OD=SO=OA=OB=OC=a,
则A(a,0,0),B(0,a,0),
C(-a,0,0),P.
则=(2a,0,0),=,=(a,a,0).
设平面PAC的法向量为n,可求得n=(0,1,1),
则cos〈,n〉===.
〈,n〉=60°,直线BC与平面PAC所成的角为90°-60°=30°.]
7.
解析 不妨设正三棱柱ABC—A1B1C1的棱长为2,建立如图所示的空间直角坐标系(x轴垂直于AB),
则C(0,0,0),A(,-1,0),B1(,1,2),D,
则=,=(,1,2),设平面B1DC的法向量为n=(x,y,1),
由解得n=(-,1,1).
又=,
sin θ=|cos〈,n〉|=.
8.30°
9.
解析 在正三棱柱ABC—A1B1C1中取AC的中点O,OBAC,则OB平面ACC1A1,
BC1O就是BC1与平面AC1的夹角.
以O为坐标原点建立如图所示的空间直角坐标系,
则O(0,0,0),B,
C1,
=,=.
cos〈,〉=
===.
〈,〉=,即BC1与平面ACC1A1的夹角为.
10.解 如图,以O点为原点建立空间直角坐标系,
则B(3,0,0),D.
设P(3,0,z),则=,=(3,0,z).
BD⊥OP,·
=-+4z=0,z=.
P.∵BB′⊥平面AOB,
POB是OP与底面AOB所成的角.
tan∠POB==,
故OP与底面AOB所成角的正切值为.
11.解 由题设条件知,可建立以AD为x轴,AB为y轴,AS为z轴的空间直角坐标系(如图所示).
设AB=1,则A(0,0,0),B(0,1,0),C(1,1,0),
D,S(0,0,1).
=(0,0,1),
=(-1,-1,1).
显然是底面的法向量,它与已知向量的夹角β=90°-θ,
故有sin θ=|cos β|===,
于是cos θ==.
12.(1)证明 依题设,M在以BD为直径的球面上,
则BMPD.
因为PA底面ABCD,AB底面ABCD,
则PAAB.
又ABAD,PA∩AD=A,所以AB平面PAD,
则ABPD,又BM∩AB=B.
因此有PD平面ABM,又PD平面PCD.
所以平面ABM平面PCD.
(2)解
如图所示,建立空间直角坐标系,则A(0,0,0),
P(0,0,4),B(2,0,0),C(2,4,0),D(0,4,0),M(0,2,2),
设平面ABM的一个法向量n=(x,y,z),
由n,n
可得
令z=-1,则y=1,即n=(0,1,-1).
设所求角为α,则sin α==,
故所求的角的正弦值为.
13.
(1)证明 设PA=1,以A为原点,AB,AC,AP所在直线分别为x,y,z轴正向建立空间直角坐标系如图所示,
则P(0,0,1),C(0,1,0),B(2,0,0),M(1,0,),
N(,0,0),S(1,,0).
所以=(1,-1,),=(-,-,0).
因为·=-++0=0,
所以CMSN.
(2)解 =(-,1,0),
设a=(x,y,z)为平面CMN的一个法向量,则
即令x=2,得a=(2,1,-2).
因为|cos〈a,〉|===,所以SN与平面CMN所成的角为45°.