二、填空题

7.如图，四边形ABCD为菱形，四边形CEFB为正方形，平面ABCD平面CEFB，CE=1，AED=30°，则异面直线BC与AE所成角的大小为________.

答案：45°　解题思路：因为BCAD，所以EAD就是异面直线BC与AE所成的角.

因为平面ABCD平面CEFB，且ECCB，

所以EC平面ABCD.

在RtECD中，EC=1，CD=1，故ED==.

在AED中，AED=30°，AD=1，由正弦定理可得=，即sin EAD===.

又因为EAD∈(0°，90°)，所以EAD=45°.

故异面直线BC与AE所成的角为45°.

8.给出命题：

异面直线是指空间中既不平行又不相交的直线;

两异面直线a，b，如果a平行于平面α，那么b不平行于平面α;

两异面直线a，b，如果a平面α，那么b不垂直于平面α;

两异面直线在同一平面内的射影不可能是两条平行直线.

上述命题中，真命题的序号是________.

答案：　解题思路：本题考查了空间几何体中的点、线、面之间的关系.根据异面直线的定义知：异面直线是指空间中既不平行又不相交的直线，故命题为真命题;两条异面直线可以平行于同一个平面，故命题为假命题;若bα，则ab，即a，b共面，这与a，b为异面直线矛盾，故命题为真命题;两条异面直线在同一个平面内的射影可以是：两条平行直线、两条相交直线、一点一直线，故命题为假命题.

9.如果一个棱锥的底面是正多边形，并且顶点在底面的射影是底面的中心，这样的棱锥叫做正棱锥.已知一个正六棱锥的各个顶点都在半径为3的球面上，则该正六棱锥的体积的最大值为________.

答案：16　命题立意：本题以球的内接组合体问题引出，综合考查了棱锥体积公式、利用导数工具处理函数最值的方法，同时也有效地考查了考生的运算求解能力和数学建模能力.

解题思路：设球心到底面的距离为x，则底面边长为，高为x+3，正六棱锥的体积V=×(9-x2)×6(x+3)=(-x3-3x2+9x+27)，其中0≤x<3，则V′=(-3x2-6x+9)=0，令x2+2x-3=0，解得x=1或x=-3(舍)，故Vmax=V(1)=(-1-3+9+27)=16.

10.已知三棱锥P-ABC的各顶点均在一个半径为R的球面上，球心O在AB上，PO平面ABC，=，则三棱锥与球的体积之比为________.

答案：　命题立意：本题主要考查线面垂直、三棱锥与球的体积计算方法，意在考查考生的空间想象能力与基本运算能力.

解题思路：依题意，AB=2R，又=，ACB=90°，因此AC=R，BC=R，三棱锥P-ABC的体积VP-ABC=PO·SABC=×R××R×R=R3.而球的体积V球=R3，因此VP-ABCV球=R3R3=.

三、解答题

11.

如图，四边形ABCD与A′ABB′都是正方形，点E是A′A的中点，A′A平面ABCD.

(1)求证：A′C平面BDE;

(2)求证：平面A′AC平面BDE.

解题探究：第一问通过三角形的中位线证明出线线平行，从而证明出线面平行;第二问由A′A与平面ABCD垂直得到线线垂直，再由线线垂直证明出BD与平面A′AC垂直，从而得到平面与平面垂直.

解析：(1)设AC交BD于M，连接ME.

四边形ABCD是正方形，

M为AC的中点.

又 E为A′A的中点，

ME为A′AC的中位线，

ME∥A′C.

又 ME⊂平面BDE，

A′C⊄平面BDE，

A′C∥平面BDE.

(2)∵ 四边形ABCD为正方形， BD⊥AC.

∵ A′A⊥平面ABCD，BD平面ABCD，

A′A⊥BD.

又AC∩A′A=A， BD⊥平面A′AC.

BD⊂平面BDE，

平面A′AC平面BDE.

12.

如图，在直四棱柱ABCD-A1B1C1D1中，已知DC=DD1=2AD=2AB，ADDC，ABDC.

(1)求证：D1CAC1;

(2)设E是DC上一点，试确定E的位置，使D1E平面A1BD，并说明理由.

命题立意：本题主要考查空间几何体中的平行与垂直的判定，考查考生的空间想象能力和推理论证能力.通过已知条件中的线线垂直关系和线面垂直的判定证明线面垂直，从而证明线线的垂直关系.并通过线段的长度关系，借助题目中线段的中点和三角形的中位线寻找出线线平行，证明出线面的平行关系.解决本题的关键是学会作图、转化、构造.

解析：(1)在直四棱柱ABCD-A1B1C1D1中，连接C1D， DC=DD1，

四边形DCC1D1是正方形，

DC1⊥D1C.

又ADDC，ADDD1，DC∩DD1=D，

AD⊥平面DCC1D1，

又D1C平面DCC1D1，

AD⊥D1C.

∵ AD⊂平面ADC1，DC1平面ADC1，

且AD∩DC1=D，

D1C⊥平面ADC1，

又AC1平面ADC1，

D1C⊥AC1.

(1)题图

(2)题图

(2)连接AD1，AE，D1E，设AD1∩A1D=M，BD∩AE=N，连接MN.

平面AD1E∩平面A1BD=MN，

要使D1E平面A1BD，

可使MND1E，又M是AD1的中点，

则N是AE的中点.

又易知ABN≌△EDN，

AB=DE.

即E是DC的中点.

综上所述，当E是DC的中点时，可使D1E平面A1BD.