解答题某粮仓是如图所示的多面体,多面体的棱称为粮仓的“梁”.现测得底面ABCD是矩形,AB=16米,AD=4米,腰梁AR、BF、CF、DE分别与相交的底梁所成角均为60°.
(1)求腰梁BF与DE所成角的大小;
(2)若不计粮仓表面的厚度,该粮仓可储存多少立方米粮食?
网友回答
解:(1)如下图,过点E作EK∥FB交AB于点K,
则∠DEK为异面直线DE与FB所成的角,
∵DE=FB=4,EA,EK与AB所成角都是60°,∴AK=4,∴DK=,
在三角形DEK中,∵DE2+EK2=42+42=32=DK2,∴∠DEK=90°,
∴腰梁BF与DE所成的角为90°;??
(2)如上图,过点E分别作EM⊥AB于点M,EN⊥CD于点N,连接MN,则AB⊥平面EMN,
∴平面ABCD⊥平面EMN,过点E作EO⊥MN于点O,则EO⊥平面ABCD
由题意知,AE=DE=AD=4,
AM=DN=4cos60°=2,EM=EN=,
∴O为MN中点,∴EO=,即四棱锥E-AMND的高为,
同理,再过点F作FP⊥AB于点P,FQ⊥CD于点Q,连接PQ,
原多面体被分割为两个全等的四棱锥和一个直棱柱,且MP=16-2-2=12.
∴多面体的体积V=2VE-AMND+VPQF-MNE
=.
答:该粮仓可储存立方米的粮食.解析分析:(1)根据异面直线所成角的概念,过E作EK∥FB,连接DK,则DEK为异面直线DE与FB所成的角,然后通过求解三角形即可得到两异面直线所成角;(2)要求原多面体的体积,可以把原多面体分割成我们熟悉的柱体及椎体求体积分别过E,F作两底梁的垂线,连接两垂足后分割完成,然后直接利用柱体及锥体的体积求解.点评:本题考查空间点、线、面的位置关系及学生的空间想象能力、求异面直线角的能力,考查了利用割补法求几何体的体积,属中档题.