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2022年高考数学甲卷-文9

  2022-12-16 17:40:37  

(5分)在长方体$ABCD-A_{1}B_{1}C_{1}D_{1}$中,已知$B_{1}D$与平面$ABCD$和平面$AA_{1}B_{1}B$所成的角均为$30^\circ$,则(  )
A.$AB=2AD$              
B.$AB$与平面$AB_{1}C_{1}D$所成的角为$30^\circ$              
C.$AC=CB_{1}$              
D.$B_{1}D$与平面$BB_{1}C_{1}C$所成的角为$45^\circ$
分析:不妨令$AA_{1}=1$,可根据直线与平面所成角的定义,确定长方体的各棱长,即可求解.
解:如图所示,连接$AB_{1}$,$BD$,不妨令$AA_{1}=1$,

在长方体$ABCD-A_{1}B_{1}C_{1}D_{1}$中,$AD\bot$面$AA_{1}B_{1}B$,$BB_{1}\bot$面$ABCD$,
所以$\angle B_{1}DB$和$\angle DB_{1}A$分别为$B_{1}D$与平面$ABCD$和平面$AA_{1}B_{1}B$所成的角,
即$\angle B_{1}DB=\angle DB_{1}A=30^\circ$,
所以在$\rm{Rt}\Delta BDB_{1}$中,$BB_{1}=AA_{1}=1$,$BD=\sqrt{3},{B}_{1}D=2$,
在$\rm{Rt}\Delta ADB_{1}$中,$DB_{1}=2$,$AD=1,A{B}_{1}=\sqrt{3}$,
所以$AB=\sqrt{2}$,$C{B}_{1}=\sqrt{2}$,$AC=\sqrt{3}$,
故选项$A$,$C$错误,
由图易知,$AB$在平面$AB_{1}C_{1}D$上的射影在$AB_{1}$上,
所以$\angle B_{1}AB$为$AB$与平面$AB_{1}C_{1}D$所成的角,
在$\rm{Rt}\Delta ABB_{1}$中,$\sin \angle {B}_{1}AB=\dfrac{B{B}_{1}}{A{B}_{1}}=\dfrac{1}{\sqrt{3}}=\dfrac{\sqrt{3}}{3}$,
故选项$B$错误,
如图,连接$B_{1}C$,

则$B_{1}D$在平面$BB_{1}C_{1}C$上的射影为$B_{1}C$,
所以$\angle DB_{1}C$为$B_{1}D$与平面$BB_{1}C_{1}C$所成的角,
在$Rt$△$DB_{1}C$中,${B}_{1}C=\sqrt{2}=DC$,所以$\angle DB_{1}C=45^\circ$,
所以选项$D$正确,
故选:$D$.
点评:本题考查了直线与平面所成角,属于中档题.

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