(2010•江西模拟)如图,在正四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,AB=a,AA1=2a,M、N分别是棱BB1,DD1

1个回答

  • 解题思路:①先将B1C平移到A1D,根据异面直线所成角的定义可知∠MA1D是异面直线A1M与B1C所成的角(或补角),然后利用余弦定理求出此角的余弦值即可;

    ②先利用正棱柱的体积公式求出正四棱柱ABCD-A1B1C1D1的体积为V,然后利用三棱锥的体积公式求出三棱锥N-A1B1C1的体积,即可求出所求;

    ③取AA1中点P,连接B1P、NP、MP,则四边形B1MPA1为正方形,根据A1M⊥B1P,A1M⊥B1C1,满足线面垂直的判定定理可知A1M⊥平面B1NC1,而A1M⊂平面A1MC1,满足面面垂直的判定定理可知平面A1MC1⊥平面B1NC,从而求出平面A1MC1与平面B1NC1所成二面角大小.

    ①∵A1D∥B1C

    ∴∠MA1D是异面直线A1M与B1C所成的角(或补角)

    MA1=

    2a,A1D=

    5a,MD=

    3a

    cos∠MA1D=

    A1M2+A1D2−MD2

    2A1M•A1D

    =

    2a2+5a2−3a2

    2a×

    5a

    =

    10

    5

    所以异面直线A1M与B1C所成的角余弦值为

    10

    5

    ②V=2a3

    VN−A1B1C1=

    1

    3a×

    1

    2a2=

    1

    6a3,

    V1

    V=

    1

    12

    ③取AA1中点P,连接B1P、NP、MP,则四边形B1MPA1为正方形.

    ∵A1M⊥B1P,且B1C1⊥平面A1B1BA,

    ∴B1C1⊥A1M,即A1M⊥B1C1

    ∴A1M⊥平面B1PNC1

    即A1M⊥平面B1NC1

    ∵A1M⊂平面A1MC1

    所以,平面A1MC1⊥平面B1NC.

    故平面A1MC1与平面B1NC1所成二面角大小为90°.

    点评:

    本题考点: 与二面角有关的立体几何综合题;棱柱、棱锥、棱台的体积;异面直线及其所成的角.

    考点点评: 本题主要考查了异面直线所成角的度量,以及体积的求解和面面垂直的判定,同时考查了计算能力和推理能力,属于中档题.