又B1F1⊥A1C1，A1C1∩AA1＝A1，
∴B1F1⊥平面ACC1A1，而B1F1⊂平面AB1F1，
∴平面AB1F1⊥平面ACC1A1.
18[解析]
(1)如图所示，连接AC，由AB＝4，BC＝3，∠ABC＝90°，得AC＝5.
又AD＝5，E是CD的中点，所以CD⊥AE.
∵PA⊥平面ABCD，CD⊂平面ABCD，所以PA⊥CD.
而PA，AE是平面PAE内的两条相交直线，所以CD⊥平面PAE.
(2)过点B作BG∥CD，分别与AE，AD相交于F，G，连接PF.
由(1)CD⊥平面PAE知，BG⊥平面PAE.于是∠BPF为直线PB与平面PAE所成的角，且BG⊥AE.
由PA⊥平面ABCD知，∠PBA为直线PB与平面ABCD所成的角．
AB＝4，AG＝2，BG⊥AF，由题意，知∠PBA＝∠BPF，
因为sin∠PBA＝PAPB，sin∠BPF＝BFPB，所以PA＝BF.
由∠DAB＝∠ABC＝90°知，AD∥BC，又BG∥CD，所以四边形BCDG是平行四边形，故GD＝BC＝3.于是
AG＝2.
在Rt△BAG中，AB＝4，AG＝2，BG⊥AF，所以
BG＝AB2＋AG2＝25，BF＝AB2BG＝1625＝855.于是PA＝BF＝855.
又梯形ABCD的面积为S＝12×(5＋3)×4＝16，所以四棱锥P－ABCD的体积为
V＝13×S×PA＝13×16×855＝128515. www.kuaixue5.com
19[解析](1)证明：如图所示，取CD的中点E，连接PE，EM，EA，
∵△PCD为正三角形，
∴PE⊥CD，PE＝PDsin∠PDE＝2sin60°＝3.
∵平面PCD⊥平面ABCD，
∴PE⊥平面ABCD，而AM⊂平面ABCD，∴PE⊥AM.
∵四边形ABCD是矩形，
∴△ADE，△ECM，△ABM均为直角三角形，由勾股定理可求得EM＝3，AM＝6，AE＝3，
∴EM2＋AM2＝AE2.∴AM⊥EM.
又PE∩EM＝E，∴AM⊥平面PEM，∴AM⊥PM.
(2)解：由(1)可知EM⊥AM，PM⊥AM，
∴∠PME是二面角P－AM－D的平面角．
∴tan∠PME＝PEEM＝33＝1，∴∠PME＝45°.
∴二面角P－AM－D的大小为45°.
20[解析]
(1)因为侧面BCC1B1是菱形，所以B1C⊥BC1，
又已知B1C⊥A1B，且A1B∩BC1＝B，
所以B1C⊥平面A1BC1，又B1C⊂平面AB1C
所以平面AB1C⊥平面A1BC1 .
(2)设BC1交B1C于点E，连接DE，则DE是平面A1BC1与平面
B1CD的交线．
因为A1B∥平面B1CD，A1B⊂平面A1BC1，平面A1BC1∩平面B1CD＝DE，所以A1B∥DE.
又E是BC1的中点，所以D为A1C1的中点．
即A1DDC1＝1.
21[解](1)证明：连接AE，如下图所示．
∵ADEB为正方形，
∴AE∩BD＝F，且F是AE的中点，
又G是EC的中点，
∴GF∥AC，又AC⊂平面ABC，GF⊄平面ABC，
∴GF∥平面ABC.
(2)证明：∵ADEB为正方形，∴EB⊥AB，
又∵平面ABED⊥平面ABC，平面ABED∩平面ABC＝AB，EB⊂平面ABED，
∴BE⊥平面ABC，∴BE⊥AC.
又∵AC＝BC＝22AB，
∴CA2＋CB2＝AB2，
∴AC⊥BC.
又∵BC∩BE＝B，∴AC⊥平面BCE.
(3)取AB的中点H，连GH，∵BC＝AC＝22AB＝22，
∴CH⊥AB，且CH＝12，又平面ABED⊥平面ABC
∴GH⊥平面ABCD，∴V＝13×1×12＝16.
22[解析](1)证明：在直三棱柱ABC－A1B1C1中，底面三边长AC＝3，BC＝4，AB＝5，∴AC⊥BC.
又∵C1C⊥AC.∴AC⊥平面BCC1B1.
∵BC1⊂平面BCC1B，∴AC⊥BC1.
(2)证明：设CB1与C1B的交点为E，连接DE，又四边形BCC1B1为正方形．
∵D是AB的中点，E是BC1的中点，∴DE∥AC1.
∵DE⊂平面CDB1，AC1⊄平面CDB1，
∴AC1∥平面CDB1.
(3)解：∵DE∥AC1，
∴∠CED为AC1与B1C所成的角．
在△CED中，ED＝12AC1＝52，
CD＝12AB＝52，CE＝12CB1＝22，
∴cos∠CED＝252＝225.
∴异面直线AC1与B1C所成角的余弦值为225.
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