将正方形ABCD沿对角线AC折起,当以A、B、C、D四点为顶点的三棱锥体积最大时,异面直线AD与BC所成的角为(  )

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  • 解题思路:将正方形ABCD沿对角线AC折起,可得当三棱锥B-ACD体积最大时,BO⊥平面ADC.设B′是B折叠前的位置,连接B′B,可得

    ∠BCB′就是直线AD与BC所成角,算出△BB′C的各边长,得△BB′C是等边三角形,从而得出直线AD与BC所成角的大小.

    设O是正方形对角线AC、BD的交点,将正方形ABCD沿对角线AC折起,

    可得当BO⊥平面ADC时,点B到平面ACD的距离等于BO,

    而当BO与平面ADC不垂直时,点B到平面ACD的距离为d,且d<BO

    由此可得当三棱锥B-ACD体积最大时,BO⊥平面ADC.

    设B'是B折叠前的位置,连接B′B,

    ∵AD∥B′C,∴∠BCB′就是直线AD与BC所成角

    设正方形ABCD的边长为a

    ∵BO⊥平面ADC,OB'⊂平面ACD

    ∴BO⊥OB',

    ∵BO'=BO=[1/2]AC=

    2

    2a,

    ∴BB′=BC=B′C=a,得△BB′C是等边三角形,∠BCB′=60°

    所以直线AD与BC所成角为60°

    故选C.

    点评:

    本题考点: 异面直线及其所成的角.

    考点点评: 本题将正方形折叠,求所得锥体体积最大时异面直线所成的角,着重考查了线面垂直的性质和异面直线所成角求法等知识,属于中档题.