解题思路:(I)分别取AD、AF的中点G、H,连接GH、MG、NH.利用三角形中位线定理结合棱柱的性质,可以证出HN与MG平行且相等,所以MNHG是平行四边形,得到MN∥GH,最后根据线面平行的判定定理,得出MN∥平面ADF;
(II)分别过点M、N作ML⊥AB,NK⊥AB,垂足分别是L、K.由面面垂直的性质定理,可得NK⊥平面ABCD,利用含有60°的直角三角形,算出S△ABM,利用含有45°的直角三角形,算出NK的长,从而得到四面体AMNB的体积关于实数a的二次函数表达式,结合二次函数的性质,不难得到当四面体AMNB的体积最大时,实数a的值.
(I)分别取AD、AF的中点G、H,连接GH、MG、NH
∵△ACD中,MG是中位线,∴MG∥CD且MG=[1/2]CD
同理可得:HN∥AB且HN=[1/2]AB
∵AB∥CD且AB=CD,
∴HN∥MG且HN=MG,可得四边形MNHG是平行四边形
∴MN∥GH
∵GH⊆平面ADF,MN⊈平面ADF,
∴MN∥平面ADF;
(II)分别过点M、N作ML⊥AB,NK⊥AB,垂足分别是L、K
∵平面ABCD⊥平面ABEF,平面ABCD∩平面ABEF=AB,NK⊆平面ABEF,NK⊥AB
∴NK⊥平面ABCD
∵Rt△AML中,∠MAL=∠ABC=60°,AM=a,∴ML=asin60°=
3
2a
∵Rt△NKB中,∠NBK=45°,NB=2
2-a,∴NK=2-
2
2a
因此,四面体AMNB的体积为
V=[1/3]S△ABM•NK=[1/3]([1/2]×2×
3
2a)(2-
2
2a)=
3
3a-
6
12a2=-
6
12(a-
2)2+
6
6(0≤a≤2)
∴当且仅当a=
2时,四面体AMNB的体积最大值为
6
6.
所以,当四面体AMNB的体积最大时,实数a的值为
2.
点评:
本题考点: 直线与平面平行的判定;棱柱、棱锥、棱台的体积.
考点点评: 本题主要考查线面平行的判定,面面垂直的性质,空间几何体体积的计算和二次函数的最值等知识,考查空间想象能力和计算能力,属于中档题.