第3课时空间向量与空间角双基达标限时20分钟1.若平面α的法向量为μ,直线l的方向向量为v,直线l与平面α的夹角为θ,则下列关系式成立的是().A.cosθ=B.cosθ=C.sinθ=D.sinθ=解析若直线与平面所成的角为θ,直线与该平面的法向量所成的角为β,则θ=90°-β.答案D2.设直线l与平面α相交,且l的方向向量为a,α的法向量为n,若〈a,n〉=,则l与α所成的角为().A.B.C.D.解析线面角的范围是[0,].答案C3.三棱锥A-BCD中,平面ABD与平面BCD的法向量分别为n1,n2,若〈n1,n2〉=,则二面角ABDC的大小为().A.B.C.或D.或解析只需搞清二面角的范围是[0,π].答案C4.如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,M是C1C的中点,O是底面ABCD的中点,P是A1B1上的任意点,则直线BM与OP所成的角为________.解析建立如图所示的空间直角坐标系,设正方体棱长为2,则O(1,1,0),P(2,x,2),B(2,2,0),M(0,2,1),OP=(1,x-1,2),BM=(-2,0,1).所以OP·BM=0,所以直线BM与OP所成角为.答案5.已知点A(1,0,0),B(0,2,0),C(0,0,3)则平面ABC与平面xOy所成锐二面角的余弦值为________.解析AB=(-1,2,0),AC=(-1,0,3).设平面ABC的法向量为n=(x,y,z).由n·AB=0,n·AC=0知令x=2,则y=1,z=.∴平面ABC的一个法向量为n=(2,1,).平面xOy的一个法向量为OC=(0,0,3).由此易求出所求二面角的余弦值.答案6.如图所示,三棱柱OAB-O1A1B1中,平面OBB1O1⊥平面OAB,∠O1OB=60°,∠AOB=90°,且OB=OO1=2,OA=,求异面直线A1B与AO1所成角的余弦值的大小.解建立如图所示的空间直角坐标系,则O(0,0,0),O1(0,1,),A(,0,0),A1(,1,),B(0,2,0),∴A1B=(-,1,-),O1A=(,-1,-).∴cos〈A1B,O1A〉===-.∴异面直线A1B与AO1所成角的余弦值为.综合提高(限时25分钟)7.在矩形ABCD中,AB=1,BC=,PA⊥平面ABCD,PA=1,则PC与平面ABCD所成角是().A.30°B.45°C.60°D.90°解析建立如图所示的空间直角坐标系,则P(0,0,1),C(1,,0),PC=(1,,-1),平面ABCD的一个法向量为n=(0,0,1),所以cos〈PC,n〉==-,所以〈PC·n〉=120°,所以斜线PC与平面ABCD的法向量所在直线所成角为60°,所以斜线PC与平面ABCD所成角为30°.答案A8.如图所示,已知点P为菱形ABCD外一点,且PA⊥面ABCD,PA=AD=AC,点F为PC中点,则二面角CBFD的正切值为().A.B.C.D.解析如图所示,连接AC,AC∩BD=O,连接OF.以O为原点,OB、OC、OF所在直线分别为x,y,z轴建立空间直角坐标系O-xyz.设PA=AD=AC=1,则BD=.所以B(,0,0),F(0,0,),C(0,,0),D(-,0,0).结合图形可知,OC=(0,,0)且OC为面BOF的一个法向量,由BC=(-,,0),FB=(,0,-),可求得面BCF的一个法向量n=(1,,).所以cos〈n,OC〉=,sin〈n,OC〉=,所以tan〈n,OC〉=.答案D9.在正方体ABCD—A1B1C1D1中,直线BC1与平面A1BD所成角的余弦值是______.解析建立如图所示的空间直角坐标系,设棱长为1,则B(1,1,0),C1(0,1,1),A1(1,0,1),D(0,0,0),BC1=(-1,0,1),A1D=(-1,0,-1),BD=(-1,-1,0),设平面A1BD的一个法向量为n=(1,x,y),设平面A1BD与BC1所成的角为θ,n⊥A1D,n⊥BD,所以n·A1D=0,n·BD=0,所以解得所以n=(1,-1,-1),则cos〈BC1,n〉==-,所以sinθ=,所以cosθ==.答案10.正△ABC与正△BCD所在平面垂直,则二面角ABDC的正弦值为________.解析取BC中点O,连接AO,DO,建立如图所示的坐标系.设BC=1,则A(0,0,),B(0,-,0),D(,0,0).所以OA=(0,0,),BA=(0,,),BD=(,,0).由于OA=(0,0,)为平面BCD的法向量.设平面ABD的法向量n=(x,y,z),则所以取x=1,则y=-,z=1,所以n=(1,-,1),所以cos〈n,OA〉=,sin〈n,OA〉=.答案11.如图,在四棱锥P-ABCD中,底面为直角梯形,AD∥BC,∠BAD=90°,PA⊥底面ABCD,且PA=AD=AB=2BC,M、N分别为PC、PB的中点.求BD与平面ADMN所成的角θ.解如图所示,建立空间直角坐标系,设BC=1,则A(0,0,0),B(2,0,0),D(0,2,0),P(0...