某有机物A由C、H、O三种元素组成,在一定条件下,A、B、C、D、E之间的转化关系如下:

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  • 解题思路:(Ⅰ)欲证PC⊥AB,取AB中点D,连接PD,CD,可先证AB⊥平面PCD,欲证AB⊥平面PCD,根据直线与平面垂直的判定定理可知只需证AB与平面PCD内两相交直线垂直,而PD⊥AB,CD⊥AB,又PD∩CD=D,满足定理条件;

    (Ⅱ)取AP中点E.连接BE,CE,根据二面角平面角的定义可知∠BEC是二面角B-AP-C的平面角,在△BCE中求出此角即可;

    (Ⅲ)过C作CH⊥PD,垂足为H,易知CH的长即为点C到平面APB的距离,在Rt△PCD中利用勾股定理等知识求出CH即可.

    (Ⅰ)取AB中点D,连接PD,CD.

    ∵AP=BP,∴PD⊥AB.

    ∵AC=BC,∴CD⊥AB.

    ∵PD∩CD=D,∴AB⊥平面PCD.

    ∵PC⊂平面PCD,∴PC⊥AB.

    (Ⅱ)∵AC=BC,AP=BP,∴△APC≌△BPC.

    又PC⊥AC,∴PC⊥BC.

    又∠ACB=90°,即AC⊥BC,且AC∩PC=C,∴BC⊥平面PAC.

    取AP中点E.连接BE,CE.

    ∵AB=BP,∴BE⊥AP.

    ∵EC是BE在平面PAC内的射影,∴CE⊥AP.

    ∴∠BEC是二面角B-AP-C的平面角.

    在△BCE中,BC=2,BE=

    3

    2AB=

    6,CE=

    2

    cos∠BEC=

    3

    3.∴二面角B-AP-C的大小arccos

    3

    3.

    (Ⅲ)由(Ⅰ)知AB⊥平面PCD,∴平面APB⊥平面PCD.

    过C作CH⊥PD,垂足为H.

    ∵平面APB∩平面PCD=PD,∴CH⊥平面APB.

    ∴CH的长即为点C到平面APB的距离.

    由(Ⅰ)知PC⊥AB,又PC⊥AC,且AB∩AC=A,∴PC⊥平面ABC.

    ∵CD⊂平面ABC,∴PC⊥CD.

    在Rt△PCD中,CD=

    1

    2AB=

    2,PD=

    3

    2PB=

    6,

    ∴PC=

    PD2−CD2=2.∴CH=

    PC•CD

    PD=

    2

    3

    3.

    ∴点C到平面APB的距离为

    2

    3

    3.

    点评:

    本题考点: 与二面角有关的立体几何综合题;点、线、面间的距离计算.

    考点点评: 本题主要考查了空间两直线的位置关系,以及二面角的度量和点到面的距离的求解,培养学生空间想象能力,属于基础题.