如图,圆柱OO1内有一个三棱柱ABC-A1B1C1,三棱柱的底面为圆柱底面的内接三角形,且AB是圆O直径.
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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),

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.