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
3
,求此圆锥的体积;
(Ⅲ)如果二面角A-SB-Q的大小为arctan
6
3
,求∠AOQ的大小.
答案

证明:(I)连接OC、AQ,

因为O为AB的中点,所以OCAQ.

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=2

3

∴AB=4,AQ=2,又SA⊥SB,SA=SB=2

2

∴SO=OA=BO=2

∴V=

1
3
π•OA2•SO=
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=

6
:3.

设OA=OB=R,∠AOQ=α

∴MQ=Rsinα,OM=Rcosα,MB=R(1+cosα),∠SBA=45°

∴MP=BP

∴MP=

2
2
MB=
2
2
R(1+cosα)

∴Rsinα:

2
2
R(1+cosα)=
6
:3.

1+cosα
sinα
=
3

∴cot

α
2
=
3

解得α=60°,∠AOQ=60°.

单项选择题
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