Question

如圖（1），在直角梯形 ABCD 中，AB∥CD，∠C=90°，CD=2AB=2，∠D=60°，E為DC中點(diǎn)，將四邊形ABCE繞直線AE旋轉(zhuǎn)90°得到四邊形AB′C′E，
如圖（2）．
（I）求證：EA⊥B′B；
（II）線段B′C′上是否存在點(diǎn)M，使得EM∥平面DB′B，若存在，確定點(diǎn)M的位 置；若不存在，請(qǐng)說(shuō)明理由；
（III）求平面CB′D與平面BB′A所成的銳二面角的大小．

Answer 1

【答案】分析：（I）通過(guò)證明EA⊥平面ABB′，然后證明EA⊥B′B；
（II）存在．當(dāng)M為B′C′的中點(diǎn)時(shí)，EM∥平面DB′B．利用直線與平面平行的判定定理證明即可；
（III）通過(guò)建立空間直角坐標(biāo)系，求出平面CB′D與平面BB′A的法向量，利用斜率的數(shù)量積求出兩個(gè)平面所成的銳二面角的大小．
解答：解：（Ⅰ）證明：∵CD=CD=2AB=2，∴CE=AB，又AB∥CD，且∠C=90°，∴四邊形ABCD為矩形．∴AB⊥EA，EA⊥AB′，又AB∩B′=A，∴EA⊥平面ABB′，
∵BB′?平面ABB′，∴EA⊥B′B；
（Ⅱ）解：存在．當(dāng)M為B′C′的中點(diǎn)時(shí)，EM∥平面DB′B．理由如下：設(shè)AE與BD交于N，連結(jié)B′N(xiāo)．
∵AB∥DE且AB=DE，
∴四邊形ABED為平行四邊形，∴N為AE的中點(diǎn)．
∵M(jìn)為B′C′中點(diǎn)，四邊形AB′C′E為矩形，∴MB′∥EN，MB′=EN．
∴四邊形MB′N(xiāo)E為平行四邊形，∴EM∥B′N(xiāo)，
又∵EM?平面DBB′，B′N(xiāo)?平面DBB′，
∴EM∥平面DB′B．
（Ⅲ）解：由（Ⅰ）知DH⊥底面AB′C′E⊥平面ABCD，建立空間直角坐標(biāo)系，E-xyz，如圖所示
則D（1，0，0），B′0，，1），E（0，0，0），C（-1，0，0）
所以=（-1，，1），=（-2，0，0）
設(shè)面DCB′的法向量為=（x，y，z），則，⇒
不妨設(shè)=（0，1，）…（10分）
設(shè)面AB′B的法向量=（0，1，0），
所以cos==
所以平面CB′D與平面BB′A所成的銳二面角的大小為60°…（12分）．
點(diǎn)評(píng)：本題考查直線與平面的垂直與平行的判定定理的應(yīng)用，二面角的求法，考查空間想象能力與計(jì)算能力．