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如图.已知四棱台ABCD-A1B1C1D1的侧棱A1A垂直于底面ABCD.底面ABCD是边长为2的正方形.四边形A1B1C1D1是边长为1的正方形.DD1=2.(I)求证:平面A1ACC1⊥平面B1B

编辑:chaxungu时间:2026-04-27 15:31:54分类:高中数学题库

如图,已知四棱台ABCD-A1B1C1D1的侧棱A1A垂直于底面ABCD.底面ABCD是边长为2的正方形,四边形A1B1C1D1是边长为1的正方形,DD1=2.
(I)求证:平面A1ACC1⊥平面B1BDD1;
(II)求侧棱DD1与底面ABCD所成的角;
(III)求四棱台ABCD-A1B1C1D1的体积.在线课程(Ⅰ)证明:∵AA1⊥平面 ABCD,∴AA1⊥BD.
∵底面ABCD是正方形,∴AC⊥BD.
∵AA1与AC是平面A1ACC1内的两条相交直线,
∴BD⊥平面A1ACC1
∵BD?平面B1BDD1,
∴平面A1ACC1⊥平面B1BDD1. …(4分)
(Ⅱ)解:过D1作D1H⊥AD于H,则D1H∥A1A.
∵AA1⊥平面 ABCD,∴D1H⊥平面ABCD.
∴∠D1DH为侧棱DD1与底面ABCD所成的角.
在Rt△D1DH中,DH=2-1=1,DD1=2,∴,∴∠D1DH=60°. …(8分)
(Ⅲ) 解:在Rt△D1DH中,求得,而A1A=D1H,
所以. …(12分)
分析:(Ⅰ)证明平面A1ACC1⊥平面B1BDD1,只需证明线面垂直,即证BD⊥平面A1ACC1;
(Ⅱ)过D1作D1H⊥AD于H,则D1H∥A1A,可得∠D1DH为侧棱DD1与底面ABCD所成的角,进而在Rt△D1DH中可求;
(Ⅲ)在Rt△D1DH中,求得,而A1A=D1H,从而可求四棱台ABCD-A1B1C1D1的体积.
点评:本题考查面面垂直,考查面面角,考查棱台的体积,解题的关键是利用线面垂直证明面面垂直,正确作出面面角,属于中档题.