课时作业36直线与平面垂直的性质知识对点练知识点一直线与平面垂直的性质1.在圆柱的一个底面上任取一点(该点不在底面圆周上),过该点作另一个底面的垂线,则这条垂线与圆柱的母线所在直线的位置关系是()A.相交B.平行C.异面D.相交或平行答案B答案解析∵圆柱的母线垂直于圆柱的底面,所作的垂线也垂直于底面,由线面垂直的性质定理可知,二者平行.解析2.直线l垂直于梯形ABCD的两腰AB和CD,直线m垂直于AD和BC,则l与m的位置关系是()A.相交B.平行C.异面D.不确定答案D答案解析根据题意,l⊥平面ABCD,m可能在平面ABCD内,也可能垂直平面ABCD,所以直线l与m可能平行、相交或异面,故选D.解析3.a,b是异面直线,直线l⊥a,l⊥b,直线m⊥a,m⊥b,则l与m的位置关系是________.解析将b平移至c,且使a与c相交,则a,c确定一个平面,记作平面α.∵l⊥b,m⊥b,∴l⊥c,m⊥c,又l⊥a,m⊥a,∴l⊥平面α,m⊥平面α,∴l∥m.解析答案l∥m答案4.如图所示,已知α∩β=l,EA⊥α于A,EB⊥β于B,a⊂α,a⊥AB.求证:a∥l.证明∵EA⊥α,EB⊥β,α∩β=l,∴l⊥EA,l⊥EB.又∵EA∩EB=E,EA⊂平面EAB,EB⊂平面EAB,∴l⊥平面EAB.又a⊂α,EA⊥α,∴a⊥EA.又a⊥AB,AB∩EA=A,AB⊂平面EAB,EA⊂平面EAB,∴a⊥平面EAB,∴a∥l.答案5.如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是矩形,AB⊥平面PAD,AD=AP,E是PD的中点,M,N分别在AB,PC上,且MN⊥AB,MN⊥PC.证明:AE∥MN.证明因为AB⊥平面PAD,AE⊂平面PAD,所以AE⊥AB,又AB∥CD,所以AE⊥CD.因为AD=AP,E是PD的中点,所以AE⊥PD.又CD∩PD=D,所以AE⊥平面PCD.因为MN⊥AB,AB∥CD,所以MN⊥CD.又MN⊥PC,PC∩CD=C,所以MN⊥平面PCD,所以AE∥MN.答案知识点二平行、垂直关系的综合问题6.设a,b是互不垂直的两条异面直线,则下列命题成立的是()A.存在唯一一条直线l,使得l⊥a,且l⊥bB.存在唯一一条直线l,使得l∥a,且l⊥bC.存在唯一一个平面α,使得a⊂α,且b∥αD.存在唯一一个平面α,使得a⊂α,且b⊥α答案C答案解析过直线a上任意一点P,作b的平行线c,由a,c相交确定一个平面α.直线l只需垂直于平面α,就会与a,b都垂直,这样的直线有无数条,故A错误.根据异面两条直线所成角的定义,排除B.根据线面垂直的概念,排除D.故选C.解析7.给出下列命题:①a⊥α,b⊂α⇒a⊥b;②a⊥α,a∥b⇒b⊥α;③a⊥α,b∥α⇒a⊥b;④a⊥b,a⊥c,b⊂α,c⊂α⇒a⊥α;⑤a∥α,a⊥b⇒b⊥α;⑥a⊥α,b⊥a⇒b∥α.其中真命题的个数是()A.3B.4C.5D.6答案A答案解析因为a⊥α,所以a垂直于平面α内的任意直线,所以①正确.若两条平行线中的一条直线与一个平面垂直,则另一条直线也与这个平面垂直,所以②正确.由线面垂直,线线、线面平行的性质知,若a⊥α,b∥α,则a⊥b,所以③正确.由线面垂直的判定定理可知,④不正确.当a∥α,a⊥b时,b可能与α平行、垂直、斜交或b在α内,所以⑤不正确.当a⊥α,b⊥a时,b可能与α平行,b也可能在α内,故⑥不正确.解析课时综合练一、选择题1.△ABC所在的平面为α,直线l⊥AB,l⊥AC,直线m⊥BC,m⊥AC,则直线l,m的位置关系是()A.相交B.平行C.异面D.不确定答案B答案解析∵△ABC所在平面为α,l⊥AB,l⊥AC,AB∩AC=A,∴l⊥α,又m⊥BC,m⊥AC,BC∩AC=C,∴m⊥α,∴l∥m.解析2.在△ABC所在的平面α外有一点P,且PA=PB=PC,则P在α内的射影是△ABC的()A.垂心B.内心C.外心D.重心解析设P在平面α内的射影为O,易证△PAO≌△PBO≌△PCO⇒AO=BO=CO.解析答案C答案3.已知m,n为异面直线,m⊥平面α,n⊥平面β,直线l满足l⊥m,l⊥n,l⊄α,l⊄β,则()A.α∥β且l∥αB.α⊥β且l⊥βC.α与β相交,且交线垂直于lD.α与β相交,且交线平行于l答案D答案解析由于m,n为异面直线,m⊥平面α,n⊥平面β,则平面α与平面β必相交,但未必垂直,且交线垂直于直线m,n,又直线l满足l⊥m,l⊥n,l⊄α,l⊄β,则交线平行于l,故选D.解析4.如图,在△ABC中,∠ACB=90°,直线l过点A且垂直于平面ABC,动点P∈l,当点P逐渐远离点A时,∠PCB的大小()A.变大B.变小C.不变D.有时变大有时变小答案C答案解析∵直线l⊥平面ABC,∴l⊥BC.又∠ACB=90°,∴AC⊥BC,∴BC⊥平面APC,∴BC⊥PC,即∠PCB为直角,即∠PCB的大小与点P的位置无关,故选C.解析5.如图,设平面α∩平面β=PQ,EG⊥平面α,FH⊥平面α,垂足分别为G,H.为使PQ⊥GH,则需增加的一个条件是()A.EF⊥平面αB.EF⊥平面βC.PQ⊥GED.PQ⊥FH答案B答案解析因为EG⊥平面α,PQ⊂平面α,所以EG⊥PQ.若EF⊥平面β,则由PQ⊂平面β,得EF⊥PQ.又EG与EF为相交直线,所以PQ⊥平面EFHG,所以PQ⊥GH,故选B.解析二、填空题6.地面上有两根旗杆,底端相距a米,它们的高分别是b米和c米(bc),则它们顶端的距离为________米.答案a2+b-c2答案解析如图,由于两旗杆都与地面垂直,故两旗杆AD与BC平行,且四边形ABCD是直角梯形,设AD=c米,BC=b米,过D作DE⊥BC于E,则DE=a米,CE=(b-c)米,所以DC=a2+b-c2(米).解析7.边长为a的正方形ABCD中,E为AB的中点,F为BC的中点,将△AED,△BEF和△DCF分别沿DE,EF和DF折起使A,B,C重合于一点A′,则三棱锥A′-EFD的体积为________.解析以等腰直角三角形A′EF为底,DA′为高,易求三棱锥的体积.解析答案a324答案8.如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,点E是棱BC的中点,点F是棱CD上的动点.当CFFD=________时,D1E⊥平面AB1F.答案1答案解析连接A1B,则A1B是D1E在平面ABB1A1内的射影.∵AB1⊥A1B,AB1⊥BC,∴AB1⊥平面A1BED1.∵D1E⊂平面A1BED1,∴D1E⊥AB1.若D1E⊥平面AB1F,则D1E⊥AF.连接DE,∵AF⊥DD1,D1E∩DD1=D1,∴AF⊥平面D1ED.又DE⊂平面D1ED,解析∴DE⊥AF.∵四边形ABCD是正方形,E是BC的中点,∴当且仅当F是CD的中点时,DE⊥AF,即当点F是CD的中点时,D1E⊥平面AB1F.∴当CFFD=1时,D1E⊥平面AB1F.解析三、解答题9.如图,PA⊥平面ABD,PC⊥平面BCD,E,F分别为BC,CD上的点,且EF⊥AC.求证:CFDC=CEBC.证明∵PA⊥平面ABD,PC⊥平面BCD,∴PA⊥BD,PC⊥BD,PC⊥EF.又PA∩PC=P,∴BD⊥平面PAC.又EF⊥AC,PC∩AC=C,∴EF⊥平面PAC,∴EF∥BD,∴CFDC=CEBC.答案10.如图所示,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,M是AB上一点,N是A1C的中点,MN⊥平面A1DC.求证:(1)MN∥AD1;(2)M是AB的中点.证明(1)∵四边形ADD1A1为正方形,∴AD1⊥A1D.∵CD⊥平面ADD1A1,∴CD⊥AD1.∵A1D∩CD=D,∴AD1⊥平面A1DC.又MN⊥平面A1DC,∴MN∥AD1.(2)如图所示,设AD1与A1D的交点为O,连接ON,在△A1DC中,A1O=OD,A1N=NC.答案∴ON綊12CD綊12AB,∴ON∥AM.又MN∥OA,∴四边形AMNO为平行四边形,∴AM=ON=12AB,即M是AB的中点.答案本课结束