问题
解答题
圆锥的轴截面为等腰直角三角形SAB,Q为底面圆周上一点. (Ⅰ)如果BQ的中点为C,OH⊥SC,求证:OH⊥平面SBQ; (Ⅱ)如果∠AOQ=60°,QB=2
(Ⅲ)如果二面角A-SB-Q的大小为arctan
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答案
证明:(I)连接OC、AQ,
因为O为AB的中点,所以OC∥AQ.
因为AB为圆的直径,所以∠AQB=90°,OC⊥BQ.
因为SO⊥平面ABQ,所以SO⊥BQ,所以QB⊥平面SOC,OH⊥BQ.又OH⊥SC,SC∩BQ=C,所以OH⊥平面SBQ.
(II)∵∠AOQ=60°
∴∠OBQ=∠OQB=30°
∵BQ=23
∴AB=4,AQ=2,又SA⊥SB,SA=SB=22
∴SO=OA=BO=2
∴V=
π•OA2•SO=1 3
.8π 3
(III)作QM⊥AB于点M,∵平面SAB⊥平面ABQ且平面SAB∩平面ABQ=AB
∴QM⊥平面SAB.
再作MP⊥SB于点P,连QP
∴QP⊥SB
∴∠MPQ为二面角A-SB-Q的平面角
∴∠MPQ=arctan
.6 3
∴MQ:MP=
:3.6
设OA=OB=R,∠AOQ=α
∴MQ=Rsinα,OM=Rcosα,MB=R(1+cosα),∠SBA=45°
∴MP=BP
∴MP=
MB=2 2
R(1+cosα)2 2
∴Rsinα:
R(1+cosα)=2 2
:3.6
∴
=1+cosα sinα 3
∴cot
=α 2 3
解得α=60°,∠AOQ=60°.