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在如图所示的几何体中,四边形ABCD为平行四边形,∠ABD=90°,EB⊥平面A...

在如图所示的几何体中,四边形ABCD为平行四边形,∠ABD=90°,EB⊥平面ABCD,EF∥AB,AB=2,manfen5.com 满分网manfen5.com 满分网,且M是BD的中点.
(Ⅰ)求证:EM∥平面ADF;
(Ⅱ)求二面角D-AF-B的大小;
(Ⅲ)在线段EB上是否存在一点P,使得CP与AF所成的角为30°?若存在,求出BP的长度;若不存在,请说明理由.

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(Ⅰ)证明EM∥平面ADF,利用线面平行的判定,证明EN平行于平面ADF中两条相交直线即可;也可建立如空间直角坐标系,求出平面ADF的一个法向量,证明; (Ⅱ)平面ADF的一个法向量是,是平面EBAF的一个法向量,利用向量的夹角公式,可求二面角D-AF-B的大小; (Ⅲ)假设在线段EB上存在一点P,使得CP与AF所成的角为30°,不妨设P(0,0,t)(),则,利用向量的夹角公式,求出t的值,即可得到结论. (Ⅰ)证明:取AD的中点N,连接MN,NF. 在△DAB中,M是BD的中点,N是AD的中点,所以, 又因为, 所以MN∥EF且MN=EF. 所以四边形MNFE为平行四边形, 所以EM∥FN. 又因为FN⊂平面ADF,EM⊄平面ADF, 故EM∥平面ADF.…(4分) 解法二:因为EB⊥平面ABD,AB⊥BD,故以B为原点,建立如图2所示的空间直角坐标系B-xyz.…(1分) 由已知可得 B(0,0,0),A(0,2,0),D(3,0,0), (Ⅰ),.…(2分) 设平面ADF的一个法向量是=(x,y,z). 由得 令y=3,则.…(3分) 又因为, 所以,又EM⊄平面ADF,所以EM∥平面ADF.…(4分) (Ⅱ)【解析】 由(Ⅰ)可知平面ADF的一个法向量是. 因为EB⊥平面ABD,所以EB⊥BD. 又因为AB⊥BD,所以BD⊥平面EBAF. 故是平面EBAF的一个法向量. 所以,又二面角D-AF-B为锐角, 故二面角D-AF-B的大小为60°.…(10分) (Ⅲ)【解析】 假设在线段EB上存在一点P,使得CP与AF所成的角为30°. 不妨设P(0,0,t)(),则. 所以, 由题意得,化简得, 解得. 所以在线段EB上不存在点P,使得CP与AF所成的角为30°.…(14分)
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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