(12分)如图,三棱柱 A B C - A _ 1 B _…——2014 高考数学第 19 题答案解析

2014_新课标I卷

2014 全国 第 19 题 解答题 区分题
2014_新课标I卷

19.(12分)如图,三棱柱 $\mathsf { A B C } - \mathsf { A } _ { 1 } \mathsf { B } _ { 1 } \mathsf { C } _ { 1 }$ 中,侧面 $\mathsf { B B } _ { 1 } \mathsf { C } _ { 1 } \mathsf { C }$ 为菱形, $\mathsf { B } _ { 1 } \mathsf { C }$ 的中点为O,且AO⊥平面 ${ \mathsf { B B } } _ { 1 } { \mathsf { C } } _ { 1 } { \mathsf { C } }$

(1)证明: ${ \mathsf { B } } _ { 1 } { \mathsf { C } } \bot { \mathsf { A } } { \mathsf { B } } $

(2)若 $\cdot \mathsf { A C \bot A B _ { 1 } } , \angle \mathsf { C B B _ { 1 } } \mathsf { = } 6 0 ^ { \circ }$ ,BC=1,求三棱柱 $\mathsf { A B C } - \mathsf { A } _ { 1 } \mathsf { B } _ { 1 } \mathsf { C } _ { 1 }$ 的高

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【考点】LF:棱柱、棱锥、棱台的体积;LW:直线与平面垂直

【专题】15:综合题;5F:空间位置关系与距离

【分析】(1)连接 $\mathsf { B C } _ { 1 }$ ,则O为 $\mathtt { B } _ { 1 } \mathtt { C } .$ 与 $\mathsf { B C } _ { 1 }$ 的交点,证明 $\mathsf { B } _ { 1 } \mathsf { C } \bot$ 平面ABO,可得 $\mathtt { B } _ { 1 } \mathtt { C } \bot$ AB;

(2)作OD⊥BC,垂足为D,连接AD,作OH⊥AD,垂足为H,证明 $\triangle C B \mathsf { B } _ { 1 }$ 为等边三角形,求出 $\mathsf { B } _ { 1 }$ 到平面ABC的距离,即可求三棱柱 $\mathsf { A B C } - \mathsf { A } _ { 1 } \mathsf { B } _ { 1 } \mathsf { C } _ { 1 }$ 的高.

【解答】(1)证明:连接 $\mathsf { B C } _ { 1 }$ ,则O为 $\mathtt { B } _ { 1 } \mathtt { C } .$ 与 $\mathsf { B C } _ { 1 }$ 的交点,

∵侧面 $\mathsf { B B } _ { 1 } \mathsf { C } _ { 1 } \mathsf { C }$ 为菱形,

$$ \therefore B C _ { 1 } \bot B _ { 1 } C , $$

$\because \mathsf { A O \perp }$ 平面 $\mathsf { B B } _ { 1 } \mathsf { C } _ { 1 } \mathsf { C }$

∴AO⊥B<sub>1</sub>C,

∵AO∩BC<sub>1</sub>=O,

$\therefore B _ { 1 } C \bot$ 平面ABO,

$\because A B \subset$ 平面ABO,

∴B<sub>1</sub>C⊥AB;

(2)解:作OD⊥BC,垂足为D,连接AD,作 ${ \mathsf { O H \bot A D } }$ ,垂足为H,

∵BC⊥AO,BC⊥OD,AO∩OD=O,

∴BC⊥平面AOD,

∴OH⊥BC,

∵OH⊥AD,BC∩AD=D,

$\therefore 0 H \perp$ 平面ABC,

$$ \because \angle C B B _ { 1 } = 6 0 ^ { \circ } , $$

$\therefore \triangle C B \mathsf { B } _ { 1 }$ 为等边三角形,

∵BC=1, $\therefore O D = \frac { \sqrt { 3 } } { 4 }$

$\because A C \bot A B _ { 1 }$ $\therefore O A = \frac { 1 } { 2 } B _ { 1 } C = \frac { 1 } { 2 }$

由 $0 { \mathsf { H } } { \bullet } { \mathsf { A } } { \mathsf { D } } { = } 0 { \mathsf { D } } { \bullet } 0 { \mathsf { A } }$ ,可得 $A D = \sqrt { O D ^ { 2 } + O A ^ { 2 } } = \frac { \sqrt { 7 } } { 4 } , ~ \therefore O H = \frac { \sqrt { 2 1 } } { 1 4 } ,$

$\because 0$ 为 $\mathtt { B } _ { 1 } \mathtt { C }$ 的中点,

$\therefore \mathsf { B } _ { 1 }$ 到平面ABC的距离为 $\frac { \sqrt { 2 1 } } { 7 }$

∴三棱柱 $\mathsf { A B C } - \mathsf { A } _ { 1 } \mathsf { B } _ { 1 } \mathsf { C } _ { 1 }$ 的高 $\frac { \sqrt { 2 1 } } { 7 }$

【点评】本题考查线面垂直的判定与性质,考查点到平面距离的计算,考查学生分析解决问题的能力,属于中档题

✅ 来源:2014年 · 全国 · 2014_新课标I卷 · 第 19 题 · 本题已通过全部自动发布校验

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