| 6.5.1 直线与平面垂直 题目答案及解析

稿件来源:高途

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必修二

第六章 立体几何初步

6.5 垂直关系

6.5.1 直线与平面垂直

如图,已知正方体$ABCD-{{A}_{1}}{{B}_{1}}{{C}_{1}}{{D}_{1}}$,点$E$$F$$G$分别为棱$BC$$C{{C}_{1}}$$CD$的中点,下列结论正确的有$(\qquad)$

["

$AE$${{D}_{1}}F$共面

","

平面$A{{B}_{1}}{{D}_{1}}\\text{//}$平面$GFE$

","

$AE\\perp EF$

","

$BF//$平面$A{{B}_{1}}{{D}_{1}}$

"]
[["AB"]]

如下图所示:

对于$\rm A$选项,连接$B{{C}_{1}}$

在正方体$ABCD-{{A}_{1}}{{B}_{1}}{{C}_{1}}{{D}_{1}}$中,$AB\text{//}{{C}_{1}}{{D}_{1}}$$AB={{C}_{1}}{{D}_{1}}$

$\therefore $ 四边形$A B C_1 D_1$为平行四边形,则$B{{C}_{1}}\text{//}A{{D}_{1}}$

$\because E$$F$分别为$BC$$C{{C}_{1}}$的中点,则$EF\text{//}B{{C}_{1}}$,故$EF\text{//}A{{D}_{1}}$

$\therefore $ $AE$${{D}_{1}}F$共面,$\rm A$对;

对于$\rm B$选项,

$\because B{{B}_{1}}\text{//}D{{D}_{1}}$$B{{B}_{1}}=D{{D}_{1}}$

$\therefore $ ,四边形$B{{B}_{1}}{{D}_{1}}D$为平行四边形,

$BD\text{//}{{B}_{1}}{{D}_{1}}$

$\because E$$G$分别为$BC$$CD$的中点,则$EG\text{//}BD$

$\therefore $ $EG\text{//}{{B}_{1}}{{D}_{1}}$

$\because EG\not\subset $平面$A{{B}_{1}}{{D}_{1}}$$B_{1} D_{1} \subset$平面$A{{B}_{1}}{{D}_{1}}$

$\therefore $$EG\text{//}$平面$A{{B}_{1}}{{D}_{1}}$

同理可证$EF\text{//}$平面$A{{B}_{1}}{{D}_{1}}$

$\because EF\cap EG=E$$EF$$EG\subset $平面$EFG$

$\therefore $ 平面$EFG\text{//}$平面$A{{B}_{1}}{{D}_{1}}$$\rm B$对;

对于$\rm C$选项,不妨设$ABCD$的棱长为$2$,则$AE=\sqrt{A{{B}^{2}}+B{{E}^{2}}}=\sqrt{4+1}=\sqrt{5}$

$EF=\sqrt{C{{E}^{2}}+C{{F}^{2}}}=\sqrt{1+1}=\sqrt{2}$$AC=\sqrt{A{{B}^{2}}+B{{C}^{2}}}=\sqrt{4+4}=2\sqrt{2}$

$\because C{{C}_{1}}\perp $平面$ABCD$$AC\subset $平面$ABCD$,则$C{{C}_{1}}\perp AC$

$\therefore $ $AF=\sqrt{A{{C}^{2}}+C{{F}^{2}}}=\sqrt{8+1}=3$

$\therefore $ $A{{E}^{2}}+E{{F}^{2}}\ne A{{F}^{2}}$,故$AE$$EF$不垂直,$\rm C$错;

对于$\rm D$选项,假设$BF\text{//}$平面$A{{B}_{1}}{{D}_{1}}$

$\because EF\text{//}$平面$A{{B}_{1}}{{D}_{1}}$$EF\cap BF=F$$EF$$BF\subset $平面$B{{B}_{1}}{{C}_{1}}C$

$\therefore $ 平面$B{{B}_{1}}{{C}_{1}}C\text{//}$平面$A{{B}_{1}}{{D}_{1}}$

事实上,平面$B{{B}_{1}}{{C}_{1}}C$与平面$A{{B}_{1}}{{D}_{1}}$不平行,假设不成立,$\rm D$$.$

故选:$\rm AB$

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