(理科)如圖,正三棱錐P-ABC中,底面ABC的邊長為2,正三棱錐P-ABC的體積為V=1,M為線段BC的中點,求直線PM與平面ABC所成的角(結果用反三角函數(shù)值表示).
考點:直線與平面所成的角
專題:綜合題,空間角
分析:連接AM,過點P作PH垂直于AM于H,證明∠PMH為直線PM與平面ABC所成的角(或其補角),利用正三棱錐P-ABC底面ABC的邊長為2,體積為V=1,可得PH,求出HM,即可得出結論.
解答: 解:如圖,連接AM,過點P作PH垂直于AM于H,
正三棱錐P-ABC中,
PB=PC
M為BC的中點
⇒PM⊥BC
AB=AC
M為BC的中點
⇒AM⊥BC
PM∩AM=M
⇒BC⊥平面PMA
            3分
又PH為平面PMA中的一條直線,
所以BC⊥PH
因為PH⊥AM且BC∩AM=M,
所以PH⊥平面ABC,5分
所以∠PMH為直線PM與平面ABC所成的角(或其補角)         6分
因為正三棱錐P-ABC底面ABC的邊長為2,體積為V=1
所以由V=
1
3
S△ABCPH
PH=
3V
S△ABC
=
3
3
4
×22
=
3

PH⊥平面ABC
AM為BC邊上的中線
△ABC為等邊三角形
⇒H為△ABC的重心
,
所以HM=
1
3
AM=
3
3
,9分
Rt△PHM中,tan∠PMH=
PH
HM
=
3
3
3
=3
           11分
得∠PMH=arctan3,
故直線PM與平面ABC所成的角為arctan3(或arccos
10
10
arcsin
3
10
10
)               12分
點評:本題考查線面角,考查線面垂直的證明,考查學生分析解決問題的能力,正確作出線面角是關鍵.
練習冊系列答案
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1
2
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3
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2
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