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如图所示,已知三棱柱ABC-A1B1C1的各棱长均为2,侧棱B1B与底面ABC所...

如图所示,已知三棱柱ABC-A1B1C1的各棱长均为2,侧棱B1B与底面ABC所成的角为,且侧面ABB1A1垂直于底面ABC.
(1)证明AB⊥CB1;
(2)求三棱锥B1-ABC的体积;
(3)求二面角C-AB1-B的大小.

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(1)在平面ABB1A1内,过B1作B1D⊥AB于D,由侧面ABB1A1⊥平面ABC,知B1D⊥平面ABC,故∠B1BA是B1B与底面ABC所成的角,由此能够证明AB⊥CB1. (2)由B1D⊥平面ABC,知B1D是三棱锥B1-ABC的高,由B1B=2,∠B1BA=60°,得B1D=2sin60°=.由此能求出三棱锥B1-ABC的体积. (3)由△ABC是正三角形,CD⊥AB,CD⊥B1D,知CD⊥平面ABB1.在平面ABB1中作DE⊥AB1于E,连接CE,则CE⊥AB1,故∠CED为二面角C-AB1-B的平面角,由此能求出二面角C-AB1-B的大小. 【解析】 (1)在平面ABB1A1内,过B1作B1D⊥AB于D, ∵侧面ABB1A1⊥平面ABC,∴B1D⊥平面ABC, ∴∠B1BA是B1B与底面ABC所成的角, ∴∠B1BA=60°,(2分) ∵三棱柱的各棱长均为2. ∴△ABB1是正三角形, ∴D是AB的中点,连接CD. 在正△ABC中,CD⊥AB, ∴AB⊥CB1.(4分) (2)∵B1D⊥平面ABC, ∴B1D是三棱锥B1-ABC的高, ∴由B1B=2,∠B1BA=60°, 得B1D=2sin60°=.(6分) ∴=S△ABC•B1D =(××2×2)•=1.(8分) (3)∵△ABC是正三角形,CD⊥AB,CD⊥B1D, ∴CD⊥平面ABB1. 在平面ABB1中作DE⊥AB1于E,连接CE,则CE⊥AB1, ∴∠CED为二面角C-AB1-B的平面角,(10分) 在Rt△CED中,CD=2sin60°=, 连接BA1交AB1于O,则BO=, ∴DE=BO=,∴tanCED==2, ∴所求二面角C-AB1-B的大小为arctan2.(12分)
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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