以下是逍遙右腦為大家整理的關(guān)于《全國高考高三理科數(shù)學(xué)立體幾何期中綜合測試題》的文章，供大家學(xué)習(xí)參考！
一、選擇題
1 ．（2018年高考新課標1（理））如圖,有一個水平放置的透明無蓋的正方體容器,容器高8cm,將一個球放在容器口,再向容器內(nèi)注水,當(dāng)球面恰好接觸水面時測得水深為6cm,如果不計容器的厚度,則球的體積為
（ �。�
A． B． C． D．
【答案】A
2 ．（2018年普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試廣東省數(shù)學(xué)（理）卷（純WORD版））設(shè) 是兩條不同的直線, 是兩個不同的平面,下列命題中正確的是 （ �。�
A．若 , , ,則 B．若 , , ,則
C．若 , , ,則 D．若 , , ,則
【答案】D
3 ．（2018年上海市春季高考數(shù)學(xué)試卷(含答案)）若兩個球的表面積之比為 ,則這兩個球的體積之比為 （ �。�
A． B． C． D．
【答案】C
4 ．（2018年普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試大綱版數(shù)學(xué)（理）WORD版含答案（已校對））已知正四棱柱 中 ,則 與平面 所成角的正弦值等于 （ �。�
A． B． C． D．
【答案】A [來源:www.12999.Com]
5 ．（2018年高考新課標1（理））某幾何體的三視圖如圖所示,則該幾何體的體積為
（ ）
A． B． C． D．
【答案】A
6 ．（2018年高考湖北卷（理））一個幾何體的三視圖如圖所示,該幾何體從上到下由四個簡單幾何體組成,其體積分別記為 , , , ,上面兩個簡單幾何體均為旋轉(zhuǎn)體,下面兩個簡單幾何體均為多面體,則有 （ �。�
A． B． C． D．
【答案】C
7 ．（2018年高考湖南卷（理））已知棱長為1的正方體的俯視圖是一個面積為1的正方形,則該正方體的正視圖的面積不可能等于 （ ）
A． B． C． D．
【答案】C
8 ．（2018年普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試廣東省數(shù)學(xué)（理）卷（純WORD版））某四棱臺的三視圖如圖所 示,則該四棱臺的體積是
（ �。�
A． B． C． D．
【答案】B
9 ．（2018年普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試新課標Ⅱ卷數(shù)學(xué)（理）（純WORD版含答案））已知 為異面直線, 平面 , 平面 .直線 滿足 ,則 （ ）
A． ,且 B． ,且
C． 與 相交,且交線垂直于 D． 與 相交,且交線平行于
【答案】D
10．（2 013年普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試山東數(shù)學(xué)（理）試題（含答案） ）已知三棱柱 的側(cè)棱與底面垂直,體積為 ,底面是邊長為 的正三角形.若 為底面 的中心,則 與平面 所成角的大小為 （ ）
A． B． C． D．
【答案】B
11．（2018年普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試重慶數(shù)學(xué)（理）試題（含答案））某幾何體的三視圖如題 圖所示,則該幾何體的體積為 （ �。�
A． B． C． D．
【答案】C
12．（2018年普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試遼寧數(shù)學(xué)（理）試題（WORD版））已知三棱柱 的6個頂點都在球 的球面上,若 , , ,則球 的半徑為 （ �。�
A． B． C． D．
【答案】C
13．（2018年高考江西卷（理））如圖,正方體的底面與正四面體的底面在同一平面 上,且 ,正 方體的六個面所在的平面與直線CE,EF相交的平面?zhèn)�數(shù)分別記為 ,那么
（ ）
A．8 B．9 C．10 D．11
【答案】A
14．（2018年普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試新課標Ⅱ卷數(shù)學(xué)（理）（純WORD版含答案））一個四面體的頂點在空間直角坐標系 中的坐標分別是 ,畫該四面體三視圖中的正視圖時,以 平面為投影面,則得到正視圖可以為
（ �。�
A． B． C． D．
【答案】A
15．（2018年普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試安徽數(shù)學(xué)（理）試題（純WORD版））在下列命題中,不是公理的是 （ ）
A．平行于同一個平面的兩個平面相互平行
B．過不在同一條直線上的三點,有且只有一個平面
C．如果一條直線上的兩點在一個平面內(nèi),那么這條直線上所有的點都在此平面內(nèi)
D．如果兩個不重合的平面有一個公共點, 那么他們有且只有一條過該點的公共直線
【答案】A
16．（20
013年普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試浙江數(shù)學(xué)（理）試題（純WORD版））在空間中,過點 作平面 的垂線,垂足為 ,記 .設(shè) 是兩個不同的平面,對空間任意一點 , ,恒有 ,則 （ �。�
A．平面 與平面 垂直 B．平面 與平面 所成的(銳)二面角為
C．平面 與平面 平行 D．平面 與平面 所成的(銳)二面角為
【答案】A
17．（2018年高考四川卷（理））一個幾何體的三視圖如圖所 示,則該幾何體的直觀圖可以是
【答案】D
二、填空題
18．（2018年高考上海卷（理））在 平面上,將兩個半圓弧 和 、兩條直線 和 圍成的封閉圖形記為D,如圖中陰影部分.記D繞y軸旋轉(zhuǎn)一周而成的幾何體為 ,過 作 的水平截面,所得截面面積為 ,試利用祖?原理、一個平放的圓柱和一個長方體,得出 的體積值為__________
【答案】 .
19．（2018年高考陜西卷（理））某幾何體的三視圖如圖所示, 則其體積為___ _____.
【答案】
20．（2018年普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試大綱版數(shù)學(xué)（理）WORD版含答案（已校對））已知圓 和圓 是球 的大圓和小圓,其公共弦長等于球 的半徑, ,且圓 與圓 所在的平面所成的一個二面角為 ,則球 的表面積等于______.
【答案】
21．（2018年高考北京卷（理））如圖,在棱長為2的正方體ABCD-A1B1C1D1中,E為BC的中點,點P在線段D1E上,點P到直線CC1的距離的最小值為__________.
【答案】
22．（2018年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一招生考試江蘇卷（數(shù)學(xué)）（已校對純WORD版含附加題））如圖,在三棱柱 中, 分別是 的中點,設(shè)三棱錐 的體積為 ,三棱柱 的體積為 ,則 ____________.
【答案】
23．（2018年普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試浙江數(shù)學(xué)（理）試題（純WORD版））若某幾何體的三視圖(單位:cm)如圖所示,則此幾何體的體積等于________ .
【答案】24
24．（2018年普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試安徽數(shù)學(xué)（理）試題（純WORD版））如圖,正方體 的棱長為1,P為BC的中點,Q為線段 上的動點,過點A,P,Q的平面截該正方體所得的截面記為S.則下列命題正確的是__①②③⑤___(寫出所有正確命題的編號).[
①當(dāng) 時,S為四邊形;②當(dāng) 時,S為等腰梯形;③當(dāng) 時,S與 的交點R滿足 ;④當(dāng) 時,S為六邊形;⑤當(dāng) 時,S的面積為 .
【答案】①②③⑤
25．（2018年普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試遼寧數(shù)學(xué)（理）試題（WORD版））某幾何體的三視圖如圖所示,則該幾何體的體積是____________.
【答案】
26．（2018年普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試福建數(shù)學(xué)（理）試題（純WORD版））已知某一多面體內(nèi)接于一個簡單組合體,如果該組合體的正視圖.測試圖.俯視圖均如圖所示,且圖中的四邊形是邊長為2的正方形,則該球的表面積是_______________
【答案】
27．（2018年上海市春季高考數(shù)學(xué)試卷(含答案)）在如圖所示的正方體 中,異面直線 與 所成角的大小為_______
【答案】
三、解答題
28．（2018年普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試遼寧數(shù)學(xué)（理）試題（WORD版））如圖,AB是圓的直徑,PA垂直圓所在的平面,C是圓上的點.
(I)求證:
(II)
【答案】
29．（2018年普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試重慶數(shù)學(xué)（理）試題（含答案））如圖,四棱錐 中, , , 為 的中點, .
(1)求 的長; (2)求二面角 的正弦值.
【答案】
1．（2018年普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試安徽數(shù)學(xué)（理）試題（純WORD版））如圖,圓錐頂點為 .底面圓心為 ,其母線與底面所成的角為22.5°. 和 是底面圓 上的兩條平行的弦,軸 與平面 所成的角為60°.
(Ⅰ)證明:平面 與平面 的交線平行于底面; (Ⅱ)求 .
【答案】解: (Ⅰ)
.
所以, .
(Ⅱ) .
.
.
法二:
1．（2018年普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一 考試浙江
數(shù)學(xué)（理）試題（純WORD版））如圖,在四面體 中, 平面 , . 是 的中點, 是 的中點,點 在線段 上,且 .
(1)證明: 平面 ;(2)若二面角 的大小為 ,求 的大小.
【答案】解:證明(Ⅰ)方法一:如圖6,取 的中點 ,且 是 中點,所以 .因為 是 中點,所以 ;又因為(Ⅰ) 且 ,所以 ,所以面 面 ,且 面 ,所以 面 ;
方法二:如圖7所示,取 中點 ,且 是 中點,所以 ;取 的三等分點 ,使 ,且 ,所以 ,所以 ,且 ,所以 面 ;
(Ⅱ)如圖8所示,由已知得到面 面 ,過 作 于 ,所以 ,過 作 于 ,連接 ,所以 就是 的二面角;由已知得到 ,設(shè) ,所以
,
在 中, ,所以在 中, ,所以在 中
;
2．（2018年上海市春季高考數(shù)學(xué)試卷(含答案)）如圖,在正三棱錐 中, ,異面直線 與 所成角的大小為 ,求該三棱柱的體積.
【答案】[解]因為 .
所以 為異面直線 與 .所成的角,即 = .
在Rt 中, ,
從而 ,
因此該三棱柱的體積為 .
3．（2018年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一招生考試江蘇卷（數(shù)學(xué)）（已校對純WORD版含附加題））本小題滿分14分.
如圖,在三棱錐 中,平面 平面 , , ,過 作 ,垂足為 ,點 分別是棱 的中點.
求證:(1)平面 平面 ; (2) .
【答案】證明:(1)∵ , ∴F分別是SB的中點
∵E.F分別是SA.SB的中點 ∴EF∥AB
又∵EF 平面ABC, AB 平面ABC ∴EF∥平面ABC
同理:FG∥平面ABC
又∵EF FG=F, EF.FG 平面ABC∴平面 平面
(2)∵平面 平面
平面 平面 =BC
AF 平面SAB
AF⊥SB
∴AF⊥平面SBC 又∵BC 平面SBC ∴AF⊥BC
又∵ , AB AF=A, AB.AF 平面SAB ∴BC⊥平面SAB又∵SA 平面SAB∴BC⊥SA
4．（2018年高考上海卷（理））如圖,在長方體ABCD-A1B1C1D1中,AB=2,AD=1,A1A=1,證明直線BC1平行于平面DA1C,并求直線BC1到平面D1AC的距離.
【答案】因為ABCD-A1B1C1D1為長方體,故 ,
故ABC1D1為平行四邊形,故 ,顯然B不在平面D1AC上,于是直線BC1平行于平面DA1C;
直線BC1到平面D1AC的距離即為點B到平面D1AC的距離設(shè)為
考慮三棱錐ABCD1的體積,以ABC為底面,可得
而 中, ,故
所以, ,即直線BC1到平面D1AC的距離為 .
5．（2018年高考湖北卷（理））如圖, 是圓 的直徑,點 是圓 上異于 的點,直線 平面 , , 分別是 , 的中點.
(I)記平面 與平面 的交線為 ,試判斷直線 與平面 的位置關(guān)系,并加以證明;
(II)設(shè)(I)中的直線 與圓 的另一個交點為 ,且點 滿足 .記直線 與平面 所成的角為 ,異面直線 與 所成的角為 ,二面角 的大小為 ,求證: .
(II)連接DF,用幾何方法很快就可以得到求證.(這一題用幾何方法較快,向量的方法很麻煩,特別是用向量不能方便的表示角的正弦.個人認為此題與新課程中對立體幾何的處理方向有很大的偏差.)
6．（2018年普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試廣東省數(shù)學(xué)（理）卷（純WORD版））如圖1,在等腰直角三角形 中, , , 分別是 上的點, , 為 的中點.將 沿 折起,得到如圖2所示的四棱錐 ,其中 .
(Ⅰ) 證明: 平面 ; (Ⅱ) 求二面角 的平面角的余弦值.
【答案】(Ⅰ) 在圖1中,易得
連結(jié) ,在 中,由余弦定理可得
由翻折不變性可知 ,
所以 ,所以 ,
理可證 , 又 ,所以 平面 .
(Ⅱ) 傳統(tǒng)法:過 作 交 的延長線于 ,連結(jié) ,
因為 平面 ,所以 ,
所以 為二面角 的平面角.
結(jié)合圖1可知, 為 中點,故 ,從而
所以 ,所以二面角 的平面角的余弦值為 .
向量法:以 點為原點,建立空間直角坐標系 如圖所示,
則 , ,
所以 ,
設(shè) 為平面 的法向量,則
,即 ,解
得 ,令 ,得
由(Ⅰ) 知, 為平面 的一個法向量,
所以 ,即二面角 的平面角的余弦值為 .
7．（2018年普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試天津數(shù)學(xué)（理）試題（含答案））如圖, 四棱柱ABCD-A1B1C1D1中, 側(cè)棱A1A⊥底面ABCD, AB//DC, AB⊥AD, AD = CD = 1, AA1 = AB = 2, E為棱AA1的中點.
(Ⅰ) 證明B1C1⊥CE;
(Ⅱ) 求二面角B1-CE-C1的正弦值.
(Ⅲ) 設(shè)點M在線段C1E上, 且直線AM與平面ADD1A1所成角的正弦值為 , 求線段AM的長.
【答案】
8．（2018年高考新課標1（理））如圖,三棱柱ABC-A1B1C1中,CA=CB,AB=A A1,∠BA A1=60°.
(Ⅰ)證明AB⊥A1C;
(Ⅱ)若平面ABC⊥平面AA1B1B,AB=CB=2,求直線A1C 與平面BB1C1C所成角的正弦值.
【答案】(Ⅰ)取AB中點E,連結(jié)CE, , ,
∵AB= , = ,∴ 是正三角形,
∴ ⊥AB, ∵CA=CB, ∴CE⊥AB, ∵ =E,∴AB⊥面 ,
∴AB⊥ ;
(Ⅱ)由(Ⅰ)知EC⊥AB, ⊥AB,
又∵面ABC⊥面 ,面ABC∩面 =AB,∴EC⊥面 ,∴EC⊥ ,
∴EA,EC, 兩兩相互垂直,以E為坐標原點, 的方向為 軸正方向,| |為單位長度,建立如圖所示 空間直角坐標系 ,
有題設(shè)知A(1,0,0), (0, ,0),C(0,0, ),B(-1,0,0),則 =(1,0, ), = =(-1,0, ), =(0,- , ),
設(shè) = 是平面 的法向量,
則 ,即 ,可取 =( ,1,-1),
∴ = ,
∴直線A1C 與平面BB1C1C所成角的正弦值為
9．（2018年高考陜西卷（理））如圖, 四棱柱ABCD-A1B1C1D1的底面ABCD是正方形, O為底面中心, A1O⊥平面ABCD, .
(Ⅰ) 證明: A1C⊥平面BB1D1D;
(Ⅱ) 求平面OCB1與平面BB1D1D的夾角 的大小.
【答案】解:(Ⅰ) ;又因為,在正方形AB CD中, .
在正方形AB CD中,AO = 1 .
.
.(證畢)
(Ⅱ) 建立直角坐標系統(tǒng),使用向量解題.
以O(shè)為原點,以O(shè)C為X軸正方向,以O(shè)B為Y軸正方向.則
.
由(Ⅰ)知, 平面BB1D1D的一個法向量
設(shè)平面OCB1的法向量為
.
所以,平面OCB1與平面BB1D1D的夾角 為
10．（2018年高考江西卷（理））如圖,四棱錐 中, , ,連接 并延長交 于 .
(1) 求證: ;
(2) 求平面 與平面 的夾角的余弦值.
【答案】解:(1)在 中,因為 是 的中點,所以 ,
故 ,
因為 ,所以 ,
從而有 ,
故 ,又因為 所以 ∥ .
又 平面 ,
所以 故 平面 .
(3) 以點 為坐標原點建立如圖所示的坐標系,則 ,
(4)
,故
設(shè)平面 的法向量 ,則 ,
解得 ,即 .
設(shè)平面 的法向量 ,則 ,解得 ,
即 .從而平面 與平面 的夾角的余弦值為 .
11．（2018年高考四川卷（理））如圖,在三棱柱 中,側(cè)棱 底面 , , , 分別是線段 的中點, 是線段 的中點.
(Ⅰ)在平面 內(nèi),試作出過點 與平面 平行的直線 ,說明理由,并證明直線 平面 ;
(Ⅱ)設(shè)(Ⅰ)中的直線 交 于點 ,交 于點 ,求二面角 的余弦值.
【答案】解: 如圖,在平面 內(nèi),過點 做直線 // ,因為 在平面 外,
在平面 內(nèi),由直線與平面平行的判定定理可知, //平面 .
由已知, , 是 的中點,所以, ,則直線 .
因為 平面 ,所以 直線 .又因為 在平面 內(nèi),且 與 相交,所以直線平面
解法一:
連接 ,過 作 于 ,過 作 于 ,連接 .
由 知, 平面 ,所以平面 平面 .
所以 平面 ,則 .
所以 平面 ,則 .
故 為二面角 的平面角(設(shè)為 ).
設(shè) ,則由 , ,有 , . <
BR>又 為 的中點,所以 為 的中點,且 ,
在 中, ;在 中, .
從而, , , [來
所以 .
所以 .
故二面角 的余弦值為
解法二:
設(shè) .如圖,過 作 平行于 ,以 為坐標原點,分別以 , 的方向為 軸, 軸, 軸的正方向,建立空間直角坐標系 (點 與點 重合).
則 , .
因為 為 的中點,所以 分別為 的中點,
故 ,
所以 , , .
設(shè)平面 的一個法向量為 ,則
即 故有
從而
取 ,則 ,所以 .
設(shè)平面 的一個法向量為 ,則
即 故有
從而
取 ,則 ,所以 .
設(shè)二面角 的平面角為 ,又 為銳角,
則 .
故二面角 的余弦值為
12．（2018年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一招生考試江蘇卷（數(shù)學(xué)）（已校對純WORD版含附加題））本小題滿分10分.
如圖,在直三棱柱 中, , , ,點 是 的中點
(1)求異面直線 與 所成角的余弦值
(2)求平面 與 所成二面角的正弦值.
【答案】本題主要考察異面直線.二面角.空間向量等基礎(chǔ)知識以及基本運算,考察運用空間向量解決問題的能力.
解:(1)以 為為單位正交基底建立空間直角坐標系 ,
則 , , , ,
∴ ,
∴
∴異面直線 與 所成角的余弦值為
(2) 是平面 的的一個法向量
設(shè)平面 的法向量為 ,∵ ,
由
∴ 取 ,得 ,∴平面 的法向量為
設(shè)平面 與 所成二面角為
∴ , 得
∴平面 與 所成二面角的正弦值為
13．（2018年普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試大綱版數(shù)學(xué)（理）WORD版含答案（已校對））如圖,四棱錐 中, 與 都是等邊三角形.
(I)證明: (II)求二面角 的大小.
【答案】
14．（2018年普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試山東數(shù)學(xué)（理）試題（含答案））如圖所示,在三棱錐 中, 平面 , , 分別是 的中點, , 與 交 于點 , 與 交于點 ,連接 .
(Ⅰ)求證: ; (Ⅱ)求二面角 的余 弦值.
【答案】解:(Ⅰ)證明:因為 分別是 的中點,
所以 ∥ , ∥ ,所以 ∥ ,
又 平面 , 平面 ,
所以 ∥平面 ,
又 平面 ,平面 平面 ,
所以 ∥ ,
又 ∥ ,
所以 ∥ .
(Ⅱ)解法一:在△ 中, , ,
所以 ,即 ,因為 平面 ,所以 ,
又 ,所以 平面 ,由(Ⅰ)知 ∥ ,
所以 平面 ,又 平面 ,所以 ,同理可得 ,
所以 為二面角 的平面角,設(shè) ,連接 ,
在 △ 中,由勾股定理得, ,
在 △ 中,由勾股定理得, ,
又 為△ 的重心,所以
同理 ,
在△ 中,由余弦定理得 ,
即二面角 的余弦值為 .
解法二:在△ 中, , ,
所以 ,又 平面 ,所以 兩兩垂直,
以 為坐標原點,分別以 所在直線為 軸, 軸, 軸,建立如圖所示的空間直角坐標系,設(shè) ,則 , , , , ,,所以 , , , ,
設(shè)平面 的一個法向量為 ,
由 , ,
得
取 ,得 .
設(shè)平面 的一個法向量為
由 , ,
得
取 ,得 .所以
因為二面角 為鈍角,所以二面角 的余弦值為 .
15．（2018年高考湖南卷（理））如圖5,在直棱柱 , , .
(I)證明: ; (II)求直線 所成角的正弦值.
【答案】解: (Ⅰ)
. (證畢)
.
16．（2018年普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試福建數(shù)學(xué)（理）試題（純WORD版））如圖,在四棱柱 中,側(cè)棱 , , , , , , .
(1)求證:
(2)若直線 與平面 所成角的正弦值為 ,求 的值;
(3)現(xiàn)將與四棱柱 形狀和大小完全相同的兩個四棱柱拼接成一個新的棱柱,規(guī)定:若拼接成的新的四棱柱形狀和大小完全相同,則視為同一種拼接方案.問:共有幾種不同的方案?在這些拼接成的新四棱柱中,記其中最小的表面積為 ,寫出 的表達式(直接寫出答案,不
必要說明理由)
【答案】解:(Ⅰ)取 中點 ,連接
,
四邊形 為平行四邊形
且
在 中,
,即 ,又 ,所以
平面 , 平面
,又 ,
平面
(Ⅱ)以 為原點, 的方向為 軸的正方向建立如圖所示的空間直角坐標系 , , ,
所以 , ,
設(shè)平面 的法向量 ,則由
得 取 ,得
設(shè) 與平面 所成角為 ,則
,解得 .故所求 的值為1
(Ⅲ)共有 種不同的方案
17．（2018年普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試新課標Ⅱ卷數(shù)學(xué)（理）（純WORD版含答案））如圖,直棱柱 中, 分別是 的中點, .
(Ⅰ)證明: 平面 ; (Ⅱ)求二面角 的正弦值.
【答案】
18．（2018年高考北京卷（理））如圖,在三棱柱ABC-A1B1C1中,AA1C1C是邊長為4的正方形, 平面ABC⊥平面AA1C1C,AB=3,BC=5.
(Ⅰ)求證:AA1⊥平面ABC;
(Ⅱ)求二面角A1-BC1-B1的余弦值;
(Ⅲ)證明:在線段BC1存在點D,使得AD⊥A1B,并求 的值.
【答案】解:
(I)因為AA1C1C為正方形,所以AA1 ⊥AC.
因為平面ABC⊥平面AA1C1C,且AA1垂直于這兩個平面的交線AC,所以AA1⊥平面ABC.
(II)由(I)知AA1 ⊥AC,AA1 ⊥AB. 由題知AB=3,BC=5,AC=4,所以AB⊥AC. 如圖,以A為原點建立空間直角坐標系A(chǔ)- ,則B(0,3,0),A1(0,0,4),B1(0,3,4),C1(4,0,4),
設(shè)平面A1BC1的法向量為 ,則 ,即 ,
令 ,則 , ,所以 .
同理可得,平面BB1C1的法向量為 ,所以 . 由題知二面角A1-BC1-B1為銳角,所以二面角A1-BC1-B1的余弦值為 .
(III)設(shè)D 是直線BC1上一點,且 . 所以 .解得 , , .
所以 .
由 ,即 .解得 .
因為 ,所以在線段BC1上存在點D,
使得AD⊥A1B.
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