8.6.2 第2课时 直线与平面垂直的性质-【优学精讲】2024-2025学年高中数学必修第二册教用课件(人教A版)
2026-01-22
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教辅
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 数学 |
| 教材版本 | 高中数学人教A版必修第二册 |
| 年级 | 高一 |
| 章节 | 8.6.2 直线与平面垂直 |
| 类型 | 课件 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | PPTX |
| 文件大小 | 1.71 MB |
| 发布时间 | 2026-01-22 |
| 更新时间 | 2026-01-22 |
| 作者 | 拾光树文化 |
| 品牌系列 | 优学精讲·高中同步 |
| 审核时间 | 2026-01-22 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/56089214.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
该高中数学课件聚焦直线与平面垂直的性质定理及线面、面面距离,通过情境导入问题链(如平行直线与线面垂直关系探究)衔接线面垂直判定,搭建从直观感知到逻辑推理的学习支架。
其亮点是分层设计(基础巩固、综合运用、拓展探究)与通性通法总结(如线线平行证明五法),结合直观想象(长方体模型)和逻辑推理(性质定理应用实例),助力学生系统掌握空间关系,教师可高效落实核心素养。
内容正文:
第2课时 直线与平面垂直的性质
新课程标准解读 核心素养
1.从相关定义和基本事实出发,借助长方体,通过直
观感知,了解空间中直线与平面的垂直关系 数学抽象
2.归纳出直线与平面垂直的性质定理 逻辑推理
3.了解直线与平面、平面与平面的距离 直观想象
目录
数学·必修第二册
目录
基础知识·重落实
01
典型例题·精研析
02
知能演练·扣课标
03
基础知识·重落实
01
课前预习 必备知识梳理
目录
目录
【问题】 (1)如果直线a垂直于一个平面α,直线b与直线a平行,
那么直线b与平面α是否垂直?猜测结果并说明理由;
(2)如果两条直线同时垂直于一个平面,那么这两条直线具有怎样
的位置关系?猜测结果并说明理由.
目录
数学·必修第二册
知识点一 直线与平面垂直的性质定理
文字语言 垂直于同一个平面的两条直线
符号语言 ⇒
图形语言
作用 ①线面垂直⇒线线平行;②作平行线
平行
a∥b
目录
数学·必修第二册
【想一想】
在长方体ABCD-A'B'C'D'中,棱AA',BB'所在直线与平面ABCD位置
关系如何?这两条直线又有什么样的位置关系?
提示:棱AA',BB'所在直线都与平面ABCD垂直;这两条直线互相
平行.
目录
数学·必修第二册
知识点二 线面距与面面距
1. 直线与平面的距离:一条直线与一个平面平行时,这条直线上
到这个平面的距离.
2. 平面与平面的距离:如果两个平面平行,那么其中一个平面内
的 到另一个平面的距离都相等.
任
意一点
任意一点
【想一想】
是不是任意的直线与平面、平面与平面间都有距离?
提示:不是.只有当直线与平面平行、平面与平面平行时才涉及距
离问题.
目录
数学·必修第二册
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. 异面
C. 平行 D. 不确定
解析: ∵l⊥AB,l⊥AC,AB∩AC=A,∴l⊥平面ABC,
同理m⊥平面ABC,∴l∥m.
目录
数学·必修第二册
2. 如图,平行四边形ADEF的边AF⊥平面ABCD,且AF=2,CD=
3,则CE=( )
A. 2 B. 3
解析: 因为四边形ADEF为平行四边形,所以AF∥DE,且
AF=DE. 因为AF⊥平面ABCD,所以DE⊥平面ABCD,所以
DE⊥DC. 因为AF=2,所以DE=2.又CD=3,所以CE=
= = .故选D.
C. D.
目录
数学·必修第二册
3. 正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为1,则直线B1C1到平面ABCD的距
离是 .
解析:由正方体的性质可知,B1C1∥平面ABCD,所以直线
B1C1到平面ABCD的距离即为B1到平面ABCD的距离,由正方体
的性质知B1到平面ABCD的距离为1,即直线B1C1到平面ABCD
的距离为1.
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目录
数学·必修第二册
典型例题·精研析
02
课堂互动 关键能力提升
目录
目录
题型一 线面垂直有关性质的理解
【例1】 已知直线m,n和平面α,若n⊥α,则“m⊂α”是
“n⊥m”的( )
A. 充分不必要条件
B. 必要不充分条件
C. 充要条件
D. 既不充分也不必要条件
目录
数学·必修第二册
解析: 若n⊥α,m⊂α,则n⊥m,故充分性成立,若n⊥m,
n⊥α,则m⊂α或m∥α,故必要性不成立,故“m⊂α”是
“n⊥m”的充分不必要条件.故选A.
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数学·必修第二册
通性通法
1. 线面垂直的性质定理揭示了“垂直”与“平行”这两种特殊位置关
系之间的转化.
2. 常用的线面垂直的性质还有:①a⊥α,b∥a⇒b⊥α;②a⊥α,
a⊥β⇒α∥β.
目录
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【跟踪训练】
(多选)如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,M是AB上一点,N是
A1C的中点,MN⊥平面A1DC,则下列选项正确的是( )
A. AD1与平面A1DC相交
B. AD1⊥平面A1DC
C. AD1与MN异面
D. AD1∥MN
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数学·必修第二册
解析: 因为AD1∩A1D=O,则点O∈平面A1DC且点A∉平面A1DC,A正确;因为AD1⊥A1D,AD1⊥CD,且CD∩A1D=D,所以AD1⊥平面A1DC,B正确;又因MN⊥平面A1DC,则AD1∥MN即D正确,C错误.故选A、B、D.
目录
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题型二 直线与平面垂直的性质的应用
【例2】 在正方体ABCD-A1B1C1D1中,点E,F分别在A1D,AC
上,EF⊥A1D,EF⊥AC,求证:EF∥BD1.
证明:如图所示,连接A1C1,C1D,B1D1,BD.
∵AC∥A1C1,EF⊥AC,∴EF⊥A1C1.
又EF⊥A1D,A1D∩A1C1=A1,
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∴EF⊥平面A1C1D, ①
∵BB1⊥平面A1B1C1D1,A1C1⊂平面A1B1C1D1,∴BB1⊥A1C1.
∵四边形A1B1C1D1为正方形,
∴A1C1⊥B1D1,
又B1D1∩BB1=B1,∴A1C1⊥平面BB1D1D,
而BD1⊂平面BB1D1D,∴A1C1⊥BD1.同理DC1⊥BD1.
又DC1∩A1C1=C1,∴BD1⊥平面A1C1D, ②
由①②可知EF∥BD1.
目录
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通性通法
证明线线平行常用的方法
(1)利用线线平行定义:证共面且无公共点;
(2)利用三线平行基本事实:证两线同时平行于第三条直线;
(3)利用线面平行的性质定理:把证线线平行转化为证线面平行;
(4)利用线面垂直的性质定理:把证线线平行转化为证线面垂直;
(5)利用面面平行的性质定理:把证线线平行转化为证面面平行.
目录
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【跟踪训练】
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.
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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,CD,PD⊂平面PCD,所以AE⊥平面PCD.
因为MN⊥AB,AB∥CD,所以MN⊥CD.
又因为MN⊥PC,PC∩CD=C,PC,CD⊂平面PCD,
所以MN⊥平面PCD,所以AE∥MN.
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题型三 空间中的距离问题
【例3】 如图,在棱长为a的正方体ABCD-A1B1C1D1中求出下列
距离:
(1)点A到平面BB1D1D的距离;
解:连接AC(图略),易证AC⊥平面BB1D1D,
所以点A到平面BB1D1D的距离为面对角线AC的 ,即 a.
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(2)点C到平面BDC1的距离.
解:设点C到平面BDC1的距离为h,三棱锥C-BDC1的体积为V,
在△BDC1中,BD=DC1=BC1= a,则△BDC1的面积为
×( a)2= a2,
由等体积法可得V= × ×a×a×a= × a2×h,
解得h= a.所以点C到平面BDC1的距离为 a.
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通性通法
求点到平面的距离的两种方法
(1)构造法:根据定义构造垂直于平面的直线,确定垂足位置,将
所求线段化归到三角形中求解;
(2)等积变换法:将所求距离看作某个几何体(多为棱锥)的高,
利用体积相等建立方程求解.
无论是求直线与平面的距离还是求平面与平面的距离,最终都
转化为点到平面的距离.
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【跟踪训练】
(2024·济南月考)如图,在底面是直角梯形的四棱锥P-ABCD中,
侧棱PA⊥底面ABCD,∠ABC=90°,PA=AB=BC=2,
AD∥BC,求AD到平面PBC的距离.
解:因为AD∥BC,AD⊄平面PBC,BC⊂平面PBC,所以AD∥平面PBC,
所以AD到平面PBC的距离等于点A到平面PBC的距离,
目录
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因为侧棱PA⊥底面ABCD,所以PA⊥AB,PA⊥BC,因为∠ABC=
90°,即AB⊥BC,
因为PA∩AB=A,所以BC⊥平面PAB,所以BC⊥PB,
因为PA=AB=BC=2,所以PB=2 ,
设点A到平面PBC的距离为d,则由V三棱锥P-ABC=V三棱锥A-PBC得
PA·S△ABC= d·S△PBC,
所以 ×2× ×2×2= d× ×2 ×2,得d= ,所以AD到平面
PBC的距离为 .
目录
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1. 在空间中,到一圆周上各点距离相等的点的集合表示的图形是( )
A. 一个点 B. 一条直线
C. 一个平面 D. 一个球面
解析: 过圆的圆心作此圆所在平面的垂线,则垂线上的点到圆
周的各点距离相等,所以到一圆周上各点距离相等的点的集合是一
条直线.故选B.
目录
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2. 已知m和n是两条不同的直线,α和β是两个不重合的平面,那么下
面给出的条件中,一定能推出m⊥β的是( )
A. α∥β,且m⊂α B. m∥n,且n⊥β
C. m⊥n,且n⊂β D. m⊥n,且n∥β
解析: A中,由α∥β,且m⊂α,知m∥β,不符合题意;B中,
由n⊥β,知n垂直于平面β内的任意直线,再由m∥n,知m也垂
直于β内的任意直线,所以m⊥β,符合题意;C、D中,m⊂β或
m∥β或m与β相交,不符合题意.故选B.
目录
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3. 在四棱台ABCD-A1B1C1D1中,若点A1到平面ABCD的距离为4,则
平面ABCD到平面A1B1C1D1的距离为 .
解析:平面ABCD∥平面A1B1C1D1且点A1到平面ABCD的距离为
4,所以所求距离为4.
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目录
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证明:因为PA⊥平面ABCD,CD⊂平面ABCD,所以PA⊥CD,
又CD⊥AD,PA∩AD=A,PA,AD⊂平面PAD,所以CD⊥平
面PAD.
因为AE⊂平面PAD,所以CD⊥AE.
又因为AE⊥PD,CD∩PD=D,CD,PD⊂平面PCD,所以
AE⊥平面PCD.
因为l⊥平面PCD,所以l∥AE.
4. 如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥平面ABCD,且四边形ABCD是矩形,AE⊥PD于点E,l⊥平面PCD. 求证:l∥AE.
目录
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知能演练·扣课标
03
课后巩固 核心素养落地
目录
目录
1. 已知平面α与两条直线l,m,l⊥α,则“m∥l”是“m⊥α”的
( )
A. 充分不必要条件
B. 必要不充分条件
C. 充要条件
D. 既不充分也不必要条件
解析: 根据线面垂直的性质定理可知,“m∥l”是“m⊥α”
的充要条件.
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2. 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∥α
B. α⊥β,且l⊥β
C. α与β相交,且交线垂直于l
D. α与β相交,且交线平行于l
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,则交线平行于l,故选D.
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3. 已知正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为 ,平面AB1D1到平面
BC1D的距离为( )
A. B.
解析: 因为两平面平行,所以原问题等价于求解点C1到平面
AB1D1的距离h,由等体积法可得 = ,
即h× × ×22× sin 60°= × × × × ,解得h=
,即平面AB1D1到平面BC1D的距离为 .
C. D.
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4. 已知Rt△EFG的直角顶点E在平面α内,斜边FG∥α,且FG=6
cm,EF,EG与平面α分别成30°和45°角,则FG到平面α的距离
是( )
A. cm B. cm
解析: 如图所示,过F,G分别作FA⊥α,GB⊥α,A,B分别为垂足,连接AE,EB,在Rt△FAE中,FE=2FA,在Rt△GBE中,EG= BG. 设FG到平面α的距离为d,则d=FA=GB. 在Rt△FEG中,EF2+EG2=36,即4d2+2d2=36,d2=6,所以d= cm.
C. 2 cm D. 2 cm
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5. (多选)(2024·潮州月考)如图,PA⊥矩形ABCD所在的平面,
则下列结论中正确的是( )
A. PB⊥BC
B. PD⊥CD
C. PD⊥BD
D. PA⊥BD
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解析: ∵PA⊥矩形ABCD,BD⊂矩形ABCD,∴PA⊥BD,故D正确;若PD⊥BD,则BD⊥平面PAD,又BA⊥平面PAD,则过平面外一点有两条直线与平面垂直,故PD⊥BD不正确,故C不正确;∵PA⊥矩形ABCD,∴PA⊥CD,AD⊥CD,∴CD⊥平面PAD,∴PD⊥CD,故B正确;∵PA⊥矩形ABCD,∴PA⊥BC,又在矩形ABCD中,AB⊥BC,又PA∩AB=A,∴CB⊥平面PAB,∴PB⊥BC,故A正确.故选A、B、D.
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6. (多选)如图,ABCD是矩形,沿对角线BD将△ABD折起到
△A'BD,且A'在平面BCD上的射影O恰好在CD上,则下列结论正
确的是( )
A. A'C⊥BD B. A'D⊥BC
C. A'C⊥BC D. A'D⊥A'B
解析: ∵ABCD是矩形,且A'在平面BCD上的射影O恰好在CD上,∴A'O⊥平面BCD,又BC⊂平面BCD,∴BC⊥A'O,又BC⊥CD,且DC∩A'O=O,∴BC⊥平面A'CD,从而BC⊥A'D,BC⊥A'C. 显然,由矩形ABCD,易知A'B⊥A'D. 故B、C、D正确.
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7. 在长方体ABCD-A1B1C1D1中,E∈BD,F∈B1D1,且EF⊥AB,
则EF与AA1的位置关系是 .
解析:如图,因为AB⊥BB1,AB⊥EF,且AB不垂直于平面
BB1D1D,所以EF与BB1不相交,所以EF∥BB1,又AA1∥BB1,
所以EF∥AA1.
平行
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8. 在长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=4,AD=3,AA1=2.则直线
AB到平面A1B1C1D1的距离为 ;平面ADD1A1与平面BCC1B1
之间的距离为 .
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解析:如图,在长方体中,因为AB∥平面A1B1C1D1,点A到平面A1B1C1D1的距离就是AB到平面A1B1C1D1的距离,因为AA1⊥平面A1B1C1D1,所以所求距离为AA1=2;AB⊥平面ADD1A1,AB⊥平面BCC1B1,所以平面ADD1A1∥平面BCC1B1,所以所求距离为AB=4.
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9. 一条与平面α相交的线段,其长度为10 cm,两端点到平面α的距离
分别是2 cm,3 cm,则这条线段与平面α所成角的大小是 .
解析:如图,作出AC⊥α,BD⊥α,则AC∥BD,
AC,BD确定的平面与平面α交于CD,且CD与AB
相交于O,AB=10,AC=3,BD=2,则AO=
6,BO=4,∴∠AOC=∠BOD=30°.
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证明:因为PA⊥平面ABC,
所以PA⊥BC.
又因为△ABC为直角三角形,所以
BC⊥AC,PA∩AC=A,
所以BC⊥平面PAC.
10. 斜边为AB的Rt△ABC,PA⊥平面ABC. AE⊥PB,AF⊥PC,
E,F分别为垂足,如图.
(1)求证:EF⊥PB;
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又因为AF⊂平面PAC,所以BC⊥AF.
又AF⊥PC,且PC∩BC=C,
所以AF⊥平面PBC.
又PB⊂平面PBC,所以AF⊥BP.
又AE⊥PB,且AE∩AF=A,
所以PB⊥平面AEF.
又EF⊂平面AEF,所以EF⊥PB.
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(2)若直线l⊥平面AEF,求证:PB∥l.
证明:由(1)知,PB⊥平面AEF,
而l⊥平面AEF,所以PB∥l.
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11. 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α
B. EF⊥平面β
C. PQ⊥GE
D. PQ⊥FH
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解析: 因为EG⊥平面α,FH⊥平面α,所以E,F,H,G四
点共面.又PQ⊂平面α,所以EG⊥PQ. 若EF⊥平面β,则由
PQ⊂平面β,得EF⊥PQ. 又EG∩EF=E,所以PQ⊥平面
EFHG,所以PQ⊥GH,故选B.
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12. (多选)如图,等边三角形ABC的边长为1,BC边上的高为
AD,沿AD把△ABC折起来,则( )
A. 在折起的过程中始终有AD⊥平面DB'C
B. 三棱锥A-DB'C的体积的最大值为
C. 当∠B'DC=60°时,点A到B'C的距离为
D. 当∠B'DC=90°时,点C到平面ADB'的距离为
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解析: 因为AD⊥DC,AD⊥DB',且DC∩DB'=D,DC,DB'⊂平面DB'C,所以AD⊥平面DB'C,故A正确;当DB'⊥DC时,△DB'C的面积最大,此时三棱锥A-DB'C的体积也最大,最大值为 × × × × = ,故B正确;当∠B'DC=60°时,△DB'C是等边三角形,设B'C的中点为E,连接AE,则AE⊥B'C,即AE为点A到B'C的距离,AE= = ,故C正确;当∠B'DC=90°时,CD⊥DB',CD⊥AD,故CD⊥平面ADB',则CD就是点C到平面ADB'的距离,CD= ,故D不正确.
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13. 如图,在四棱锥P-ABCD中,已知底面ABCD是矩形,AB=2,AD=a,PD⊥平面ABCD,若边AB上存在点M,使得PM⊥CM,则实数a的取值范围是 .
(0,1]
解析:连接DM,如图,因为PD⊥平面ABCD,所以PD⊥CM. 又PM⊥CM,且PD∩PM=P,所以CM⊥平面PDM,所以CM⊥DM,所以以DC为直径的圆与AB有交点,所以0<a≤1.
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14. 如图,已知AB为圆柱OO1底面圆O的直径,C为 的中点,点
P为圆柱上底面圆O1上一点,PA⊥平面ABC,PA=AB,过点A
作AE⊥PC,交PC于点E.
(1)求证:AE⊥PB;
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数学·必修第二册
解:证明:因为AB为圆柱OO1底面圆O的直径,C为 的中点,所以BC⊥AC,
因为PA⊥平面ABC,BC⊂平面ABC,所以PA⊥BC,
又因为PA∩AC=A,所以BC⊥平面PAC,
因为AE⊂平面PAC,所以BC⊥AE,
又因为AE⊥PC,且PC∩BC=C,所以AE⊥平面PBC,
因为PB⊂平面PBC,所以AE⊥PB.
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(2)若点C到平面PAB的距离为1,求圆柱OO1的表面积.
解:因为点C到平面PAB的距离为1且C为 的中点,所以PA=AB=2,所以圆柱OO1的表面积为S=2×π×12+2π×1×2=6π.
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15. (2024·杭州月考)在△ABC中,∠ACB=90°,AB=8,
∠BAC=60°,PC⊥平面ABC,PC=4,M是AB边上的一动
点,则PM的最小值为( )
A. 2 B. 7
C. D.
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解析: 如图所示,因为PC⊥平面ABC,CM⊂
平面ABC,所以PC⊥CM,则△PCM是直角三角
形,故PM2=PC2+CM2,所以当CM⊥AB时,
CM最小,此时PM也最小.由条件知AC=4,BC
=4 ,故CM的最小值为2 ,又PC=4,则
PM的最小值为 =2 .
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16. 如图,在四面体P-ABC中,PA⊥平面ABC,PA=AB=1,BC
= ,AC=2.
(1)证明:BC⊥平面PAB;
解:证明:由题知AB=1,BC= ,AC=2.
则AB2+BC2=AC2,所以AB⊥BC,
又因为PA⊥平面ABC,所以PA⊥BC,
因为PA∩AB=A,所以BC⊥平面PAB.
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(2)在线段PC上是否存在点D,使得AC⊥BD?若存在,求出
PD的值,若不存在,请说明理由.
解:在线段PC上存在点D,当PD= 时,使得AC⊥BD.
理由如下:如图,在平面ABC内,过点B
作BE⊥AC,垂足为E,在平面PAC内,
过点E作DE∥PA,交PC于点D,连接
BD,由PA⊥平面ABC,知PA⊥AC,
所以DE⊥AC,所以AC⊥平面DBE,
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又因为BD⊂平面DBE,
所以AC⊥BD,
在△ABC中,BE= = ,
所以AE= ,CE= ,
所以 = ,所以CD= ,PD= .
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