解题思路:(I)欲证平面A1ACC1⊥平面B1BCC1,关键是找线面垂直,根据直线与平面垂直的判定定理可知BC⊥平面A1ACC1;
(Ⅱ)(i)根据AC2+BC2=AB2为定值可求出V1的最大值,从而得到p=
V
1
V
的最大值.
(ii)p取最大值时,OC⊥AB,于是以O为坐标原点,建立空间直角坐标系O-xyz,求出平面A1ACC1的一个法向量与平面B1OC的一个法向量,然后求出两法向量的夹角从而得到二面角的余弦值.
(Ⅰ)因为AA1⊥平面ABC,BC⊂平面ABC,所以AA1⊥BC,
因为AB是圆O直径,所以BC⊥AC,又AC∩AA1=A,所以BC⊥平面A1ACC1,
而BC⊂平面B1BCC1,所以平面A1ACC1⊥平面B1BCC1.
(Ⅱ)(i)设圆柱的底面半径为r,则AB=AA1=2r,
故三棱柱ABC-A1B1C1的体积为 V1=
1
2AC•BC•2r=AC•BC•r,
又因为AC2+BC2=AB2=4r2,
所以 AC•BC≤
AC2+BC2
2=2r2,当且仅当 AC=BC=
2r时等号成立,
从而V1≤2r3,而圆柱的体积V=πr2•2r=2πr3,
故p=
V1
V≤
2r3
2πr3=
1
π,
当且仅当 AC=BC=
2r,即OC⊥AB时等号成立,
所以p的最大值是 [1/π].
(ii)p取最大值时,OC⊥AB,
于是以O为坐标原点,
建立空间直角坐标系O-xyz,
则C(r,0,0),B(0,r,0),B1(0,r,2r),
因为BC⊥平面A1ACC1,
所以
BC=(r,−r,0)是平面A1ACC1的一个法向量,
设平面B1OC的法向量
n=(x,y,z),
由
点评:
本题考点: 与二面角有关的立体几何综合题.
考点点评: 本小题主要考查直线与直线、直线与平面、平面与平面的位置关系,以及几何体的体积、几何概型等基础知识,考查空间想象能力、运算求解能力、推理论证能力,考查数形结合思想、化归与转化思想、必然与或然思想.