如图组合体中,三棱柱ABC-A1B1C1的侧面ABB1A1是圆柱的轴截面,C是圆柱底面圆周上不与A,B重合一个点.(1)求证:无论点C如何运动,平面A1BC⊥平面A1

发布时间:2020-07-31 22:53:40

如图组合体中,三棱柱ABC-A1B1C1的侧面ABB1A1是圆柱的轴截面,C是圆柱底面圆周上不与A,B重合一个点.
(1)求证:无论点C如何运动,平面A1BC⊥平面A1AC;
(2)当C是弧AB的中点时,求四棱锥A1-BCC1B1与圆柱的体积比.

网友回答

解:(I)因为侧面ABB1A1是圆柱的轴截面,C是圆柱底面圆周上不与A,B重合一个点,所以AC⊥BC(2分)
又圆柱母线AA1⊥平面ABC,BC属于平面ABC,所以AA1⊥BC,
又AA1∩AC=A,所以BC⊥平面A1AC,
因为BC?平面A1BC,所以平面A1BC⊥平面A1AC;(6分)

(II)设圆柱的底面半径为r,母线长度为h,
当点C是弧的中点时,三角形ABC的面积为r2,
三棱柱ABC-A1B1C1的体积为r2h,
三棱锥A1-ABC的体积为,
四棱锥A1-BCC1B1的体积为r2h-=,(10分)
圆柱的体积为πr2h,
四棱锥A1-BCC1B1与圆柱的体积比为2:3π.(12分)
解析分析:(I)欲证平面A1BC⊥平面A1AC,根据面面垂直的判定定理可知在平面A1BC内一直线与平面A1AC垂直,根据侧面ABB1A1是圆柱的轴截面,C是圆柱底面圆周上不与A,B重合一个点,则AC⊥BC,又圆柱母线AA1⊥平面ABC,BC属于平面ABC,则AA1⊥BC,又AA1∩AC=A,根据线面垂直的判定定理可知BC⊥平面A1AC,而BC属于平面A1BC,满足定理所需条件;(II)设圆柱的底面半径为r,母线长度为h,当点C是弧的中点时,求出三棱柱ABC-A1B1C1的体积,求出三棱锥A1-ABC的体积为,从而求出四棱锥A1-BCC1B1的体积,再求出圆柱的体积,即可求出四棱锥A1-BCC1B1与圆柱的体积比.

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,属于中档题.
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