题目
在边长为 的菱形 中,,将菱形 沿对角线 折成空间四边形 ,使得 。设 , 分别为棱 , 的中点,则( )
A.
B. 直线 与 所成角的余弦值为
C. 直线 与 的距离为
D. 四面体 的外接球的表面积为
参考解答
解析:
设菱形 中 与 交于点 ,取 中点 ,连接 、。
折叠前: 为等边三角形,,。
折叠后:,,则 。
由菱形性质,、,折叠后 、,故 平面 ,从而 。
对 A 项验证:
、、 分别为 、、 的中点,则 且 , 且 。
因为 ,所以 ,在 Rt 中:
故 A 项正确 ✅
对 B 项验证:
因为 ,所以直线 与 所成角即为 。
在 Rt 中:
选项 B 给出 ,故 B 项错误 ❌
对 C 项验证:
因为 , 平面 ,所以 平面 。
设 与 交于点 。由于 为等边三角形, 为中线;又 为 的中位线,故 为 中点。
作 于点 , 于点 ,则 且 ,。
因为 平面 ,,所以 平面 , 平面 ,故 。
于是 平面 ,即 为 到平面 的距离。
在等腰 中,,, 为 中点,则:
从而 。
即直线 与平面 的距离为 ,又 平面 ,故直线 与 的距离为 ,C 项正确 ✅
对 D 项验证:
,,则 、 均为直角三角形。
取 中点 ,由直角三角形性质得:
故 为四面体 的外接球球心,外接球半径 ,表面积:
选项 D 给出 ,故 D 项错误 ❌
答案: