(本小题满分 12 分) 如图 2.在直棱柱 ABC -…——2013 高考数学第 17 题答案解析

2013_退役省自主命题 (2013·文)

2013 全国 第 17 题 解答题 区分题
2013_退役省自主命题 (2013·文)

17.(本小题满分 12 分)
如图 2.在直棱柱 $\mathrm{ABC}-\mathrm{A}_{1} \mathrm{~B}_{1} \mathrm{C}_{1}$ 中,$\angle \mathrm{BAC}=90^{\circ}, \mathrm{AB}=\mathrm{AC}=\sqrt{2}, \mathrm{AA}_{1}=3, \mathrm{D}$ 是 BC 的中点,点 E 在菱 $\mathrm{BB}_{1}$ 上运动。
(I)证明: $\mathrm{AD} \perp \mathrm{C}_{1} \mathrm{E}$;
(II)当异面直线 $\mathrm{AC}, \mathrm{C}_{1} \mathrm{E}$ 所成的角为 $60^{\circ}$ 时,求三棱锥 $\mathrm{C}_{1}-\mathrm{A}_{1} \mathrm{~B}_{1} \mathrm{E}$ 的体积

参考答案

(1) 因为直棱柱,所以 $B_{1} B \perp$ 平面 ABC,所以 $B_{1} B \perp A D$,因为 $\mathrm{AB}=\mathrm{AC}$,所以 $\mathrm{AD} \perp B C$,因为 $B C \cap B B_{1}=B$,所以 $A D \perp$ 平面 $B B_{1} C_{1} C$,所以 $\mathrm{AD} \perp \mathrm{C}_{1} \mathrm{E}$; (2) 因为 $C A / / C_{1} A_{1}$,所以 $\angle E C_{1} A_{1}=60^{0}$,故 $A_{1} E=\sqrt{6}$, 图2 $A_{1} B_{1}=\sqrt{2}$,所以 $B_{1} E=2$,所以 $V_{C-A B E}=\frac{1}{3} \cdot S_{\triangle A B_{1} E} \cdot A_{1} C_{1}=\frac{1}{3} \cdot \frac{1}{2} \cdot 2 \cdot \sqrt{2} \cdot \sqrt{2}=\frac{2}{3}$.

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完整解析 · 逐步详解

【答案】①因为直棱柱,所以 $B_{1} B \perp$ 平面 ABC,所以
$B_{1} B \perp A D$,因为 $\mathrm{AB}=\mathrm{AC}$,所以 $\mathrm{AD} \perp B C$,因为
$B C \cap B B_{1}=B$,所以 $A D \perp$ 平面 $B B_{1} C_{1} C$,所以 $\mathrm{AD} \perp \mathrm{C}_{1} \mathrm{E}$;
②因为 $C A / / C_{1} A_{1}$,所以 $\angle E C_{1} A_{1}=60^{0}$,故 $A_{1} E=\sqrt{6}$,


图2

$A_{1} B_{1}=\sqrt{2}$,所以 $B_{1} E=2$,所以 $V_{C-A B E}=\frac{1}{3} \cdot S_{\triangle A B_{1} E} \cdot A_{1} C_{1}=\frac{1}{3} \cdot \frac{1}{2} \cdot 2 \cdot \sqrt{2} \cdot \sqrt{2}=\frac{2}{3}$.
【解析】(1)先证明线面垂直,再证明线线垂直;③利用勾股定理确定 $A_{1} B_{1}=\sqrt{2}$,进而利用体积公式求出三棱锥的体积.

【考点定位】本题考查线面垂直的判定、线面垂直的性质、锥体的体积公式,考查学生的基本运算能力以及空间想象能力。


图3

✅ 来源:2013年 · 全国 · 2013_退役省自主命题 (2013·文) · 第 17 题 · 本题已通过全部自动发布校验

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