解题思路:将矩形折叠后得到三棱锥,①四面体ABCD体积最大值为两个面互相垂直求三棱锥的底面积和高计算;
②求出三棱锥的外接球半径,计算表面积;
③连接AF,CF则AF=CF,连接DE,BE,得到DE=BE,利用等腰三角形的三线合一可得;
④当二面角A-BD-C为直二面角时,以C为原点CB,CD所在直线分别为x,y轴建立坐标系,借助于向量的数量积解答;
⑤找到二面角的平面角计算即可.
①四面体ABCD体积最大值为两个面互相垂直,它的体积为[1/3×
1
2×3×4×
12
5=
24
5];所以①正确;
②三棱锥A-BCD外接球的半径为[5/2],所以三棱锥A-BCD外接球的表面积为4π×(
5
2)2=25π;②正确;
③若E、F分别为棱AC、BD的中点,连接AF,CF则AF=CF,根据等腰三角形三线合一得到EF⊥AC;
连接DE,BE,容易判断△ACD≌△ACB,得到DE=BE,所以EF⊥BD;所以③正确;
④当二面角A-BD-C为直二面角时,以C为原点CB,CD所在直线分别为x,y轴,则由向量的数量积可以得到直线AB、CD所成角的余弦值为[16/25];所以④正确.
⑤当二面角A-BD-C的大小为60°时,棱AC的长为[14/5]
在直角三角形ABD中,AB=4,AD=3,BD=5,
作AE⊥BD,CF⊥BD,则AE=CF=[12/5],DE=BF=[9/5],
同理直角三角形ABC中,则EF=BD-DE-BF=[7/5],
在平面ABD内,过F作FH∥AE,且FH=AE,连接AH,易得四边形AEFH为矩形,
则AH=EF=[7/5],AH∥EF,
FH⊥DB,又CF⊥DB,即有∠CFH为二面角C-BD-A的平面角,且为60°,
即CH=CF=[12/5],
由BD⊥平面CFH,得到BD⊥CH,
即有AH⊥CH,
则AC=
AH2+CH2
193
5故⑤错误;
故答案为:①②③④
点评:
本题考点: 棱锥的结构特征.
考点点评: 本题考查了平面与立体几何的关系,考查了三棱锥中线线关系,二面角以及三棱锥的外接球的表面积,较综合,属于中档题,