本题导读
本题考查棱锥的体积公式。核心在于等积变换法、垂线法 (寻找线面角)的灵活运用。
📌【题干】
Question
(2021年上海卷)17. 如图,在长方体 中,,。
(1)若 是边 上的动点,求三棱锥 的体积;
(2)求 与平面 所成的角的大小。
🔍【思路分析】
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第一问: 观察底面 。其面积是固定的。动点 在 上移动,而 平面 。因此, 到平面 的距离始终等于长方体的高 。直接使用 即可。 第二问: - 找垂线: 在长方体中,底面是正方形()。连结 交于点 。易知 且 ,故 平面 。
- 定角度: 点 在平面 上的射影是点 ,因此 与该平面所成的角即为 。
- 算数值: 在直角 中,利用勾股定理求出相关边长,通过正弦或余弦值求角。
✍【详细解析】
Abstract
(1)求三棱锥 的体积 在长方体中,。因为 平面 ,所以 平面 。 故动点 到平面 的距离 为定值,且 。 底面 是直角三角形,其面积为: 则三棱锥的体积为:
(2)求 与平面 所成的角 连结 交于点 。 因为 是边长为 的正方形,所以 。 又因为 平面 ,且 平面 , 所以 。 又 ,故 平面 。 连结 ,则 即为直线 与平面 所成的角 。
在 中: 在 中: 在 中: 所以, 与平面 所成的角的大小为 。
✅【答案】
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(1) 三棱锥 的体积为
(2) 与平面 所成的角为
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 体积计算的“定值”思想: 遇到动点求体积,优先观察动点轨迹是否与底面平行。如果是,则高度为定值,省去复杂的动态分析。
- 找线面角的关键: “找垂线”是第一优先级。在长方体或正棱柱中,利用底面对角线的垂直关系寻找平面的法线是最常用的技巧。
- 结果表达: 结果不是特殊角时,必须使用反三角函数符号( 或 )准确表达。
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源:待补
结论推广:待补
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