解题思路:(I)连接DE,过C作CF∥DE,交圆O于F,连接EF,BF.四边形CDEF为圆内接矩形,证出CD∥EF,CD=EF,又ABCD是正方形ABCD可以证出四边形ABEF为平行四边形.得出AE∥BF,由于AE⊥平面CDE,所以BF⊥平面CDE,F为点B在平面CDE上的射影
(II)过点E作EF⊥AD于点F,作FG∥AB交BC于点G,连接GE,根据二面角平面角的定义可知∠FGE是二面角D-BC-E的平面角,在Rt△EFG中,求出此角的正切值即可.
(III)利用等体积法V C-BDE=V B-CDE,求解.
(I)证明:连接DE,过C作CF∥DE,交圆O于F,连接EF,BF.
则四边形CDEF为圆内接矩形.
∴CD∥EF,CD=EF,又ABCD是正方形ABCD,
∴CD∥AB,
∴EF∥AB,EF=AB,
∴四边形ABEF为平行四边形.∴AE∥BF
∵AE⊥平面CDE,
∴BF⊥平面CDE,F为点B在平面CDE上的射影,点F在圆O上
(II)CD⊥平面ADE,DE⊂平面ADE,
∴CD⊥DE.
∴CE为圆O的直径,即CE=9.
设正方形ABCD的边长为a,
在Rt△CDE中,DE2=CE2-CD2=81-a2,
在Rt△ADE中,DE2=AD2-AE2=a2-9,
由81-a2=a2-9,解得,a=3
5.
∴DE=
AD2-AE2=6.
过点E作EF⊥AD于点F,作FG∥AB交BC于点G,连接GE,
由于AB⊥平面ADE,EF⊂平面ADE,
∴EF⊥AB.
∵AD∩AB=A,
∴EF⊥平面ABCD.
∵BC⊂平面ABCD,
∴BC⊥EF.
∵BC⊥FG,EF∩FG=F,
∴BC⊥平面EFG.
∵EG⊂平面EFG,
∴BC⊥EG.
∴∠FGE是二面角D-BC-E的平面角.
在Rt△ADE中,AD=3
5,AE=3,DE=6,
∵AD•EF=AE•DE,
∴EF=
AE•DE
AD=
3×6
3
5=
6
5
5.
在Rt△EFG中,FG=AB=3
5,
∴tan∠EGF=
EF
FG=
2
5.
故二面角D-BC-E的平面角的正切值为[2/5].
(III)
在RT△BEF中,BE=
EF2+BF2=
点评:
本题考点: 与二面角有关的立体几何综合题;平面的基本性质及推论;点、线、面间的距离计算.
考点点评: 本题考查直线和平面位置关系,二面角求解,点面距离.考查空间想象能力、推理、计算能力.