2019年高考数学(理)考点一遍过 考点32 直线、平面垂直的判定及其性质含解析

（1）以立体几何的定义、公理和定理为出发点，认识和理解空间中线面垂直的有关性质与判定定理.理解以下判定定理：·如果一条直线与一个平面内的两条相交直线都垂直，那么该直线与此平面垂直.·如果一个平面经过另一个平面的垂线，那么这两个平面互相垂直.理解以下性质定理，并能够证明：·如果两个平面垂直，那么一个平面内垂直于它们交线的直线与另一个平面垂直.（2）能运用公理、定理和已获得的结论证明一些空间图形的位置关系的简单命题.一、直线与平面垂直1．定义如果直线l与平面α内的任意一条直线都垂直，我们就说直线l与平面α互相垂直.记作：l⊥α.图形表示如下：【注意】定义中的“任意一条直线”这一词语与“所有直线”是同义语，与“无数条直线”不是同义语．2．直线与平面垂直的判定定理b P =⇒判断直线与平面垂直【注意】在应用该定理判断一条直线和一个平面垂直时，一定要注意是这条直线和平面内的两条相交．．直线垂直，而不是任意的两条直线. 3．直线与平面垂直的性质定理文字语言4．直线与平面所成的角（1）定义：一条直线和一个平面相交，但不和这个平面垂直，这条直线叫做这个平面的斜线，斜线和平面的交点叫做斜足．过斜线上斜足以外的一点向平面引垂线，过垂足和斜足的直线叫做斜线在这个平面上的射影．平面的一条斜线和它在平面上的射影所成的锐角．．，叫做这条直线和这个平面所成的角．（2）规定：一条直线垂直于平面，我们说它们所成的角等于90；一条直线和平面平行，或在平面内，我们说它们所成的角等于0.因此，直线与平面所成的角．．．．．．．．．α．的范围是．．．．π[0,]2.5．常用结论（熟记）（1）若两条平行线中一条垂直于一个平面，则另一条也垂直于这个平面．（2）若一条直线垂直于一个平面，则这条直线垂直于这个平面内任何一条直线．（3）过空间任一点有且只有一条直线与已知平面垂直．（4）过空间任一点有且只有一个平面与已知直线垂直．二、平面与平面垂直1．定义两个平面相交，如果它们所成的二面角是直二面角，就说这两个平面互相垂直．平面α与平面β垂直，记作αβ⊥.图形表示如下：2．平面与平面垂直的判定定理3．平面与平面垂直的性质定理=l lβα⎪⎪⇒⎬⊂⎪⎪⊥⎭作用 证明直线与平面垂直4．二面角（1）二面角的定义：平面内的一条直线把平面分成两部分，这两部分通常称为半平面．从一条直线出发的两个半平面所组成的图形叫做二面角．．．． 这条直线叫做二面角的棱，这两个半平面叫做二面角的面.（2）二面角的平面角的定义：在二面角的棱上任取一点，以该点为垂足，在两个半平面内分别作垂直于棱的射线，则这两条射线构成的角叫做这个二面角的平面角. （3）二面角的范围：[0,π]. 5．常用结论（熟记）（1）两平面垂直的性质定理是把面面垂直转化为线面垂直．（2）两个相交平面同时垂直于第三个平面，它们的交线也垂直于第三个平面．（3）如果两个平面互相垂直，那么过第一个平面内的一点且垂直于第二个平面的直线在第一个平面内． 三、垂直问题的转化关系考向一 线面垂直的判定与性质线面垂直问题的常见类型及解题策略： (1)与命题真假判断有关的问题．解决此类问题的方法是结合图形进行推理，或者依据条件举出反例否定． (2)证明直线和平面垂直的常用方法： ①线面垂直的定义； ②判定定理；③垂直于平面的传递性(a b a b αα⊥⇒⊥∥,)； ④面面平行的性质(a a ααββ⊥⇒⊥,∥)； ⑤面面垂直的性质． (3)线面垂直的证明．证明线面垂直的核心是证线线垂直，而证明线线垂直则需借助线面垂直的性质．因此，判定定理与性质定理的合理转化是证明线面垂直的基本思想． (4)线面垂直的探索性问题．①对命题条件的探索常采用以下三种方法：a ．先猜后证，即先观察与尝试给出条件再证明；b ．先通过命题成立的必要条件探索出命题成立的条件，再证明其充分性；c ．把几何问题转化为代数问题，探索命题成立的条件．②对命题结论的探索常采用以下方法：首先假设结论存在，然后在这个假设下进行推理论证，如果通过推理得到了合乎情理的结论就肯定假设，如果得到了矛盾的结果就否定假设.典例1 如图所示，和都是以为直角顶点的等腰直角三角形，且，下列说法中错误的是A ．平面B ．平面C ．平面D ．平面【答案】D1．如图,在棱长为1的正方体1111ABCD A B C D -中,点E 、F 分别是棱BC 、1CC 的中点，P 是底面ABCD 上（含边界）一动点，且满足1A P EF ⊥，则线段1A P 长度的取值范围是A ．⎡⎢⎣⎦B ．32⎤⎥⎣⎦C ．⎡⎣D ．典例2 如图，在三棱柱中，各个侧面均是边长为的正方形，为线段的中点．（）求证：平面；（）求证：直线平面；（）设为线段上任意一点，在1BC D △内的平面区域（包括边界）是否存在点，使?请说明理由．【解析】（）∵三棱柱中，各个侧面均是边长为的正方形，∴，，∴平面， 又∵平面，∴，（）在1BC D △内的平面区域（包括边界）存在点，使，此时在线段上，证明如下：如图，过作，交线段于点， 由（）可知，平面，又平面，∴，由，，得平面，∵平面，∴．2．如图1所示，在Rt ABC △中，∠C =90°，D ，E 分别为AC ，AB 的中点，点F 为线段CD 上的一点，将ADE △沿DE 折起到1A DE △的位置，使A 1F ⊥CD ，如图2所示．（1）求证：1A F BE ⊥；（2）线段1A B 上是否存在点Q ，使1A C ⊥平面DEQ ？说明理由．考向二 面面垂直的判定与性质判定面面垂直的常见策略： (1)利用定义(直二面角)．(2)判定定理：可以通过直线与平面垂直来证明平面与平面垂直．(3)在运用面面垂直的性质定理时，若没有与交线垂直的直线，则一般需作辅助线，基本作法是过其中一个平面内一点作交线的垂线，这样就把面面垂直转化为线面垂直，进而转化为线线垂直．典例3 已知在梯形中，，分别为底上的点，且，，，沿将平面折起至平面，如图.（1）求证：平面平面；（2）若，求多面体的体积．典例4 如图,直三棱柱中,分别是的中点,.（1）证明:平面;（2）证明:平面平面.则四边形是平行四边形.所以//, 因为,所以.又, 所以直线平面． 因为//,所以直线平面.因为平面, 所以平面平面3．如图所示，M ，N ，P 分别是正方体1111ABCD A B C D 的棱AB ，BC ，DD 1上的点.考向三 线面角与二面角求直线与平面所成的角的方法： (1)求直线和平面所成角的步骤： ①寻找过斜线上一点与平面垂直的直线；②连接垂足和斜足得到斜线在平面上的射影，斜线与其射影所成的锐角或直角即为所求的角； ③把该角归结在某个三角形中，通过解三角形，求出该角． (2)求线面角的技巧：在上述步骤中，其中作角是关键，而确定斜线在平面内的射影是作角的关键，几何图形的特征是找射影的依据，射影一般都是一些特殊的点，比如中心、垂心、重心等． 求二面角大小的步骤：简称为“一作二证三求”．作平面角时，一定要注意顶点的选择．典例5 正三棱柱111ABC A B C -的所有棱长都相等，D 是11A C 的中点，则直线AD 与平面1B DC 所成角的正弦值为 A ．35B ．45C ．34D．5【答案】B又1B DCD D =，∴AH ⊥平面1B CD ，∴∠ADH 为所求的线面角．设棱长为2，在ACD △中由等面积法得45AH =，∴4sin 5ADH ∠==，故选B.典例6 如图，直三棱柱111ABC A B C -的底面是边长为2的正三角形，,E F 分别是1,BC CC 的中点. （1）证明：平面AEF ⊥平面11B BCC ；（2）若直线1A C 与平面11A ABB 所成的角为45°，求三棱锥F AEC -的体积.【解析】（1）因为三棱柱111ABC A B C -是直三棱柱， 所以1AE BB ⊥，又E 是正三角形ABC 的边BC 的中点， 所以AE BC ⊥，因此AE ⊥平面11B BCC ， 而AE ⊂平面AEF ，所以平面AEF ⊥平面11B BCC .（2）如图，设AB 的中点为D ，连接1,A D CD ，4．如图，四边形为矩形，四边形为直角梯形，.（1）求证:; （2）求证:平面; （3）若二面角的大小为,求直线与平面所成的角.典例7 已知ABCD 是正方形，E 是AB 的中点，将DAE △和CBE △分别沿DE 、CE 折起，使AE 与BE 重合，A 、B 两点重合后记为点P ，那么二面角P CD E --的大小为________．【答案】30设正方形ABCD的边长为2，△中，PE=1，EF=2，∴∠PFE=30°.在Rt EFP【名师点睛】（1）二面角的平面角的顶点是二面角棱上任意一点.为了解题方便，可以把其放在某一特殊位置，这要具体问题具体分析.（2）求二面角的关键是找出（或作出）平面角，再把平面角放到三角形中求解.一般采取垂线法来作平面角，即过二面角的一个半平面内且不在棱上的一点作另一个半平面的垂线，过垂足作棱的垂线，利用线面垂直可找到二面角的平面角或其补角.典例8 在中，，以的中线为折痕，将沿折起，如图所示，构成二面角,在平面内作，且．（1）求证：∥平面；（2）如果二面角的大小为，求二面角的余弦值．【解析】（1）由得，所以为等腰直角三角形，由为的中点得，以的中线为折痕翻折后仍有.因为，所以∥，又平面，平面，所以∥平面．（2）因为二面角的大小为，所以平面平面，又平面平面,，在中，，于是在中，．在中，2222111332242BG A B BE A E ''=+-=， 所以在中，13312cos 3BFG +-∠==-． 因此二面角的余弦值为63-.5．如图，在长方体1111ABCD A B C D -中，1AD AA ==1，2AB =，点E 是线段AB 的中点. （1）求证：1D E CE ⊥；（2）求二面角1D EC D --的正切值.1．下列命题中不正确的是A．如果平面α⊥平面β，且直线l∥平面α，则直线l⊥平面βB．如果平面α⊥平面β，那么平面α内一定存在直线平行于平面βC．如果平面α不垂直于平面β，那么平面α内一定不存在直线垂直于平面βD．如果平面α⊥平面γ，平面β⊥平面γ，α∩β=l，那么l⊥γ2．设a，b，c表示三条直线，α，β表示两个平面，则下列命题中不正确的是A．ccαβαβ⊥⎫⇒⊥⎬⎭∥B．a bb b cc aββ⊥⎫⎪⊂⇒⊥⎬⎪⎭是在内的射影C．b cb ccααα⎫⎪⊂⇒⎬⎪⊄⎭∥∥D．abb aαα⎫⇒⊥⎬⊥⎭∥3．如图，在三棱锥中，⊥底面，，则直线与平面所成角的大小为A ．B ．C ．D ．4．如图，三条相交于点P的线段PA，PB，PC两两垂直，P在平面ABC外，PH⊥平面ABC于H，则垂足H是△ABC 的A．外心B．内心C．垂心D．重心5．如图,A,B,C,D为空间四点,在△ABC中,AB=2,AC=BC =,等边三角形ADB以AB为轴旋转,当平面ADB⊥平面ABC时,CD=A．B．2C．D．16．如图，已知六棱锥P-ABCDEF的底面是正六边形，PA⊥平面ABC，PA＝2AB，则下列结论正确的是A．PB⊥AD B．平面PAB⊥平面PBCC．直线BC∥平面PAE D．直线PD与平面ABC所成的角为45°7．《九章算术》卷五《商功》中有如下问题：今有刍甍，下广三丈，袤四丈，上袤二丈，无广，高一丈，问积几何？问题中“刍甍”指的是底面为矩形的屋脊状的几何体，如图1，该几何体可由图2中的八边形沿，向上折起，使得与重合而成，设网格纸上每个小正方形的边长为1，则此“刍甍”中与平面所成角的正弦值为A．B．C．D．8．如图,在矩形ABCD中,AB=2,AD=3,点E为AD的中点,现分别沿BE,CE将△ABE,△DCE翻折,使得点A,D重合于点F,此时二面角E-BC-F的余弦值为（1） （2）A ．34 B ．4C ．23D ．39．已知α，β是平面，m 、n 是直线，给出下列命题： ①若m ⊥α，m ⊂β，则α⊥β；②若m ⊂α，n ⊂α，m ∥β，n ∥β，则α∥β；③如果m ⊂α，n ⊄α，m ，n 是异面直线，那么n 与α相交； ④若α∩β=m ，n ∥m ，且n ⊄α，n ⊄β，则n ∥α且n ∥β. 其中命题正确的是__________． 10．如图,三棱锥,平面平面,若,则△的形状为__________.11．在四面体中，平面，，，，，为棱上一点，且平面平面，则__________.12．如图，在三棱锥P －ABC 中，PA ⊥底面ABC ，∠BAC ＝90°，F 是AC 的中点，E 是PC 上的点，且EF ⊥BC ，则PEEC________.中，PA⊥底面ABCD，且底面各边都相等，M是PC上的一动点，当DM⊥________ 13．如图所示，在四棱锥P ABCD时，平面MBD⊥平面PCD.14．四棱锥中，，且平面是棱的中点.（1）证明:平面;（2）求三棱锥的体积.15．如图，已知四边形是正方形，平面，，，，，分别为，，的中点.（1）求证：平面； （2）求证：平面平面.16．如图，在正方体1111ABCD A B C D 中，E 为棱11C D 的中点，F 为棱BC 的中点．（1）求证：直线AE ⊥直线DA 1；（2）在线段AA 1上求一点G ，使得直线AE ⊥平面DFG ？并说明理由．17．如图，已知三棱锥P －ABC 中，∠ACB =90°，CB =4，AB =20，D 为AB 的中点，且PDB △是正三角形，PA ⊥PC ．（1）求证：平面PAC⊥平面ABC；（2）求二面角D－AP－C的正弦值；（3）若M为PB的中点，求三棱锥M－BCD的体积．18．如图,已知多面体的底面是边长为2的菱形,底面,且.（1）证明:平面平面;（2）若直线与平面所成的角为,求直线与平面所成角的正弦值.D ABC（所有棱长均相等的三棱锥），P，Q，R分别为AB，BC，CA上1．（2017浙江）如图，已知正四面体–的点，AP=PB ，2BQ CRQC RA==，分别记二面角D –PR –Q ，D –PQ –R ，D –QR –P 的平面角为αβγ,,，则A ． γαβ<<B ．αγβ<<C ．αβγ<<D ．βγα<<2．（2018江苏）在平行六面体1111ABCD A B C D -中，1111,AA AB AB B C =⊥．求证：（1）AB ∥平面11A B C ； （2）平面11ABB A ⊥平面1A BC ．3．（2018浙江）如图，已知多面体ABCA 1B 1C 1，A 1A ，B 1B ，C 1C 均垂直于平面ABC ，∠ABC =120°，A 1A =4，C 1C =1，AB =BC =B 1B =2．（Ⅰ）证明：AB 1⊥平面A 1B 1C 1；（Ⅱ）求直线AC 1与平面ABB 1所成的角的正弦值．4．（2018新课标全国Ⅰ理科）如图，四边形ABCD 为正方形，,E F 分别为,AD BC 的中点，以DF 为折痕把DFC △折起，使点C 到达点P 的位置，且PF BF ⊥. （1）证明：平面PEF ⊥平面ABFD ； （2）求DP 与平面ABFD 所成角的正弦值.5．（2017新课标全国Ⅲ理科节选）如图，四面体ABCD 中，△ABC 是正三角形，△ACD 是直角三角形， ∠ABD =∠CBD ，AB =BD ．（1）证明：平面ACD⊥平面ABC.6．（2016新课标全国Ⅱ理科节选）如图，菱形ABCD的对角线AC与BD交于点O，AB=5，AC=6，点E，F分别在AD，CD上，AE=CF=54，EF交BD于点H. 将△DEF沿EF折到△D EF'的位置，10OD'=.（1）证明：D H'⊥平面ABCD.7．（2017江苏）如图，在三棱锥A BCD-中，AB⊥AD，BC⊥BD，平面ABD⊥平面BCD，点E，F(E与A，D不重合)分别在棱AD，BD上，且EF⊥AD．求证：（1）EF∥平面ABC；（2）AD⊥AC．8．（2017山东理科）如图，几何体是圆柱的一部分，它是由矩形ABCD （及其内部）以AB 边所在直线为旋转轴旋转120︒得到的，G 是DF 的中点.（1）设P 是CE 上的一点，且AP BE ⊥，求CBP ∠的大小； （2）当3AB =，2AD =时，求二面角E AG C --的大小.1．【答案】D2．【解析】（1）由已知得AC ⊥BC 且DE ∥BC ， 所以DE ⊥AC .所以1DE A D DE CD ⊥⊥,. 又11A DCD D A D =⊂,平面1A DC CD ⊂,平面1A DC ，所以DE ⊥平面A 1DC . 因为A 1F ⊂平面A 1DC ， 所以DE ⊥A 1F. 又因为1A F CD CD DE D CD ⊥=⊂,,平面BCDE ，DE ⊂平面BCDE ，所以A 1F ⊥平面BCDE ， 又BE ⊂平面BCDE ， 所以A 1F ⊥BE .（2）线段1A B 上存在点Q ，使1A C ⊥平面DEQ . 理由如下：如图所示，分别取A 1C ，A 1B 的中点P ，Q ，连接DP ，QE ，PQ ，则PQ ∥BC . 又因为DE ∥BC ， 所以DE ∥PQ .3．【解析】（1）连接BD，则BD⊥AC.∵，∴MN∥AC，∴BD⊥MN，∵DD1⊥平面ABCD，MN⊂平面ABCD，∴DD1⊥MN，∴MN⊥平面BDD1 B1.∵无论P在DD1上如何移动，总有BP⊂平面BDD1 B1，∴总有MN⊥BP.（2）存在点P，且P为DD1的中点，使得平面APC1⊥平面A1ACC1.证明如下：由题意可得BD⊥CC1，又BD ⊥AC ，AC ∩CC 1=C ， ∴BD ⊥平面A 1ACC 1.连接1BD ，与1AC 的交点为E ，连接PE ，则PE ∥BD ， ∴PE ⊥平面A 1ACC 1. 又PE ⊂平面APC 1， ∴平面APC 1⊥平面A 1ACC 1. 4．【解析】（1）∵四边形为矩形,∴,∴,∵,∴,∴在直角中,,过作与的延长线垂直,是垂足,连接ND，∴在中,,∵平面平面,∴平面平面, ∴平面,∴是直线与平面所成的角,在中,1 sin2FNFDNDF∠===,∴.则直线与平面所成的角为.5．【解析】（1）因为1DD⊥平面ABCD，CE⊂平面ABCD，1．【答案】A【解析】对于选项A，l∥平面α，l可能在平面β内，l可能与平面β平行，l可能与平面β相交．故本题选A.2．【答案】D【解析】对于选项D，可能还有b∥α，或者b在α内，所以D不正确．3．【答案】B△【解析】由题意可知，⊥底面，所以为直线与平面所成的角，因为，所以PCA 为等腰直角三角形，所以，故选B.4．【答案】C【解析】连接并延长交于D，连接，，∴平面，则，又平面，则，又，∴平面，则，同理，故垂足H是△ABC 的垂心,选C．5．【答案】B【解析】取AB的中点E,连接DE,CE,因为△ADB是等边三角形,所以DE⊥AB．当平面ADB⊥平面ABC时，因为平面ADB∩平面ABC=AB，所以DE⊥平面ABC，可知DE⊥CE.由已知可得DE=,EC=1，在Rt△DEC中,CD==2.6．【答案】D【解析】在A中,因为AD与PB在平面内的射影AB不垂直,所以不成立;在B中,因为平面PAB⊥平面PAE,所以平面PAB⊥平面PBC也不成立,所以不正确;在C中,因为BC//AD,BC不在平面PAD内,AD在平面PAD,所以BC//平面PAD,所以直线BC∥平面PAE也不成立,所以C不成立.在D中，在直角三角形PAD中，PA=AD=2AB，所以直线PD与平面ABC所成的角为45°，所以是正确的，故选D．7．【答案】A【解析】如图，取中点，连接，过点作平面，连接，，则为直线与平面所成的角，易知，，，所以，，则.8．【答案】B【解析】如图所示,取BC的中点P,连接EP,FP,由题意得BF=CF=2,所以PF⊥BC．9．【答案】①④【解析】①是平面与平面垂直的判定定理，所以①正确；②中，m，n不一定是相交直线，不符合两个平面平行的判定定理，所以②不正确；③中，还可能n∥α，所以③不正确；④中，由于n∥m，n⊄α，m⊂α，则n∥α，同理n∥β，所以④正确．故填①④.10．【答案】直角三角形【解析】平面平面，平面平面平面，平面，，∴△为直角三角形，故答案为直角三角形.11．【答案】【解析】过A作,因为平面平面，且平面平面,平面，,又,平面 ,.12．【答案】113．【答案】PC【解析】由相关定理可知，BD⊥PC.当DM⊥PC时，则有PC⊥平面MBD.而PC⊂平面PCD，所以平面MBD⊥平面PCD.所以应填PC.14．【解析】（1）如图，取中点,连接,∵是中点,∴,且.又因为,∴.又∵,∴,∴四边形是平行四边形,∴,又,∴△是等边三角形,∴,∵平面,∴平面,∴,∴平面,∴平面.15．【解析】（1）如图，分别取的中点，的中点.连接，，，因为，分别为，的中点，所以12MH CD=∥，12NG AB=∥，因为与平行且相等，所以平行且等于，故四边形是平行四边形.所以.又因为平面，平面，所以平面.（2）因为平面，平面，所以. 因为，，所以平面.因为，分别为、的中点，所以.所以平面.因为平面，所以平面平面.16．【解析】（1）如图，连接11AD BC ,，由正方体的性质可知，111DA AD DA AB ⊥⊥,，又1ABAD A =，∴1DA ⊥平面11ABC D ， 又AE ⊂平面11ABC D ， ∴1DA AE ⊥.（2）所求G 点即为A 1点，证明如下：由（1）可知1AE DA ⊥，取CD 的中点H ，连接AH ，EH ，如图， 由DF AH DF EH AH EH H ⊥⊥=,,，可证DF ⊥平面AHE ，∵AE ⊂平面AHE ， ∴DF ⊥AE . 又1DFA D D =，∴AE ⊥平面1DFA ，即AE ⊥平面DFG .17．【解析】（1）∵D 是AB 的中点，PDB △是正三角形，AB =20，⊥；②△PDB是正三角形；③【名师点睛】本题的题设条件有三个：①△ABC是直角三角形，BC ACD是AB的中点，PD=DB=10.解答本题（1），只需证线面垂直，进而由线面垂直证明面面垂直；对于（2），首先应找出二面角的平面角，然后求其正弦值；解答第（3）小题的关键是用等体积法求解．18．【解析】（1）如图，连接,交于点, 设中点为,连接.（2）∵直线与平面所成的角为,∴,∴,∴,故为等边三角形,设的中点为,如图，连接,则,又,代入(*)得=,∴,则与平面所成角的正弦值为14hCD1．【答案】B【解析】设O为三角形ABC中心，则O到PQ距离最小，O到PR距离最大，O到RQ距离居中，而三棱锥的高相等，因此αγβ<<，所以选B ．2．【解析】（1）在平行六面体ABCD -A 1B 1C 1D 1中，AB ∥A 1B 1．因为AB ⊄平面A 1B 1C ，A 1B 1⊂平面A 1B 1C ， 所以AB ∥平面A 1B 1C ．3．【解析】（Ⅰ）由11112,4,2,,A B A A B BA A AB B B A B ===⊥⊥得111AB A B ==，所以2221111A B A B A A +=. 故111AB A B ⊥.由2BC =，112,1,BB CC ==11,BB BC CC BC ⊥⊥得11B C =由2,120AB BC ABC ==∠=︒得AC =由1CC AC ⊥，得1AC =2221111AB B C AC +=，故111AB B C ⊥.因此1AB ⊥平面111A B C .（Ⅱ）如图，过点1C 作111C D A B ⊥，交直线11A B 于点D ，连结AD .由1AB ⊥平面111A B C 得平面111A B C ⊥平面1ABB ，4．【解析】（1）由已知可得，BF ⊥PF ，BF ⊥EF ，所以BF ⊥平面PEF .又BF ⊂平面ABFD ，所以平面PEF ⊥平面ABFD .（2）在平面DEF 中，过P 作PH ⊥EF 于点H ，连接DH ，如图，由于EF 为平面ABCD 和平面PEF 的交线，PH ⊥EF ， 则PH ⊥平面ABFD ，故PH ⊥DH .则DP 与平面ABFD 所成的角为PDH ∠. 在三棱锥P -DEF 中，可以利用等体积法求PH . 因为DE ∥BF 且PF ⊥BF ，所以PF ⊥DE ， 又△PDF ≌△CDF ，所以∠FPD =∠FCD =90°， 所以PF ⊥PD ，由于DE ∩PD =D ，则PF ⊥平面PDE ， 故13F PDE PDE V PF S -=⋅△， 因为BF ∥DA 且BF ⊥平面PEF ，故DP 与平面ABFD 所成角的正弦值为4. 5．【解析】（1）由题设可得，ABD CBD △≌△，从而AD DC =. 又ACD △是直角三角形，所以=90ADC ∠︒.取AC 的中点O ，连接DO ，BO ，则DO ⊥AC ，DO =AO . 又由于ABC △是正三角形，故BO AC ⊥. 所以DOB ∠为二面角D AC B --的平面角. 在Rt AOB △中，222BO AO AB +=. 又AB BD =，所以2222BO DO BO AO AB BD 22+=+==， 故90DOB ∠=. 所以平面ACD ⊥平面ABC .6．【解析】（1）由已知得AC BD ⊥，AD CD =， 又由AE CF =得AE CFAD CD=，故AC EF ∥. 因此EF HD ⊥，从而EF D H '⊥. 由5AB =，6AC =得224DO BO ==.由EF AC ∥得14OH AE DO AD ==. 所以1OH =，==3D H DH '.于是222223110D H OH D O ''+=+==， 故D H OH '⊥. 又D H EF '⊥，而OHEF H =，所以D H ABCD '⊥平面.7．【解析】（1）在平面ABD 内，因为AB ⊥AD ，EF AD ⊥，所以EF AB ∥．【名师点睛】垂直、平行关系证明中应用转化与化归思想的常见类型：（1）证明线面、面面平行，需转化为证明线线平行；（2）证明线面垂直，需转化为证明线线垂直；（3）证明线线垂直，需转化为证明线面垂直．8．【解析】（1）因为AP BE ⊥，AB BE ⊥，AB ，AP ⊂平面ABP ，AB AP A =，所以BE ⊥平面ABP ， 又BP ⊂平面ABP ， 所以BE BP ⊥， 又120EBC ∠=︒， 因此30CBP ∠=︒（2）取EC 的中点H ，连接EH ，GH ，CH . 因为120EBC ∠=︒， 所以四边形BEHC 为菱形，。