19.(本题满分 12 分)如图,圆锥的顶点为 $P$ ,底面的一条直径为 $A B, C$ 为半圆弧 $A B$
的中点,$E$ 为劣弧 $C B$ 的中点.已知 $P O=2, O A=1$ ,求三棱锥 $P-A O C$ 的体积,并求异面直线 $P A$ 与 $O E$ 所成角的大小.
2015_上海卷 (2015·文)
19.(本题满分 12 分)如图,圆锥的顶点为 $P$ ,底面的一条直径为 $A B, C$ 为半圆弧 $A B$
的中点,$E$ 为劣弧 $C B$ 的中点.已知 $P O=2, O A=1$ ,求三棱锥 $P-A O C$ 的体积,并求异面直线 $P A$ 与 $O E$ 所成角的大小.
【答案】 $\arccos \frac{\sqrt{10}}{10}$
【解析】因为 $P O=2, O A=1$ ,
所以三棱锥 $P-A O C$ 的体积 $V=\frac{1}{3} S_{\triangle A O C} \cdot O P=\frac{1}{3} \times \frac{1}{2} \times A O \times C O \times O P=\frac{1}{3} \times \frac{1}{2} \times 1 \times 1 \times 2=\frac{1}{3}$ .
因为 $O E / / A C$ ,所以异面直线 $P A$ 与 $O E$ 所成的角就是 $P A$ 与 $A C$ 的夹角.
在 $\triangle A C P$ 中,$A C=\sqrt{2}, A P=C P=\sqrt{5}$ ,
过 $P$ 作 $P H \perp A C$ ,则 $A H=\frac{\sqrt{2}}{2}$ ,
在 Rt $\triangle A H P$ 中, $\cos \angle P A H=\frac{A H}{A P}=\frac{\sqrt{10}}{10}$ ,
所以异面直线 $P A$ 与 $O E$ 所成角的大小 $\arccos \frac{\sqrt{10}}{10}$ .
【考点定位】圆锥的性质,异面直线的夹角.