(2014•韶关二模)如图正方形ADEF与梯形ABCD所在的平面互相垂直,AD⊥CD,AB∥CD,

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  • 解题思路:(I)取DE中点N,连接MN,AN,由三角形中位线定理,结合已知中AB∥CD,AB=AD=2,CD=4,易得四边形ABMN为平行四边形,所以BM∥AN,再由线面平面的判定定理,可得BM∥平面ADEF;

    (II)由已知中正方形ADEF与梯形ABCD所在的平面互相垂直,易得ED⊥平面ABCD,进而ED⊥BC,由勾股定理,我们易判断出△BCD中,BC⊥BD,由线面垂直的判定定理可得BC⊥平面BDE,再由面面垂直的判定定理,即可得到平面BDE⊥平面BEC;

    (III)以D为原点,DA,DC,DE所在直线为x,y,z轴,建立空间直角坐标系,分别求出平面BEC与平面ADEF的法向量,代入向量夹角公式,即可求出平面BEC与平面ADEF所成锐二面角的余弦值.

    证明:

    (I)取DE中点N,连接MN,AN

    在△EDC中,M、N分别为EC,ED的中点,所以MN∥CD,且MN=[1/2]CD.

    由已知AB∥CD,AB=[1/2]CD,所以MN∥AB,且MN=AB.

    所以四边形ABMN为平行四边形,所以BM∥AN

    又因为AN⊂平面ADEF,

    且BM⊄平面ADEF,

    所以BM∥平面ADEF.(4分)

    (II)在正方形ADEF中,ED⊥AD,

    又因为平面ADEF⊥平面ABCD,

    且平面ADEF∩平面ABCD=AD,

    所以ED⊥平面ABCD,所以ED⊥BC.

    在直角梯形ABCD中,

    AB=AD=2,CD=4,可得BC=2

    2

    在△BCD中,BD=BC=2

    2,CD=4,

    所以BC⊥BD.

    所以BC⊥平面BDE,又因为BC⊂平面BCE,

    所以平面BDE⊥平面BEC.(9分)

    (III)由(2)知ED⊥平面ABCD,且AD⊥CD.

    以D为原点,DA,DC,DE所在直线为x,y,z轴,建立空间直角坐标系.

    B(2,2,0),C(0,4,0),E(0,0,2),平面ADEF的一个法向量为

    m=(0,1,0).

    n=(x,y,z)为平面BEC的一个法向量,因为

    BC=(−2,2,0),

    CE=(0,−4,2)

    −2x+2y=0

    −4y+2z=0

    令x=1,得y=1,z=2

    所以

    n=(1,1,2)为平面BEC的一个法向量

    设平面BEC与平面ADEF所成锐二面角为θ

    则cosθ=

    m•

    n

    |

    m|•|

    n|=

    6

    6

    所以平面BEC与平面ADEF所成锐二面角为余弦值为

    6

    6

    点评:

    本题考点: 二面角的平面角及求法;直线与平面平行的判定;平面与平面垂直的判定.

    考点点评: 本题考查的知识点是二面角的平面角及求法,直线与平面平行的判定,平面与平面垂直的判定,熟练掌握空间直线与平面不同位置关系(平行和垂直)的判定定理、性质定理、定义及几何特征是解答本题的关键.