解答题(一、二级达标校做)
如图,在梯形ADBC中,AD∥BC,AB⊥BC,AB=BC=1,PA⊥平面ABCD,CD⊥PC,PA=.
(Ⅰ)?证明:平面PAC⊥平面PCD;
(Ⅱ)若E为AD的中点,求证:CE∥平面PAB;
(Ⅲ)求四面体A-FCD的体积.
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解:(I)∵PA⊥平面ABCD,CD?平面ABCD
∴PA⊥CD
又CD⊥PC,PA∩PC=P.
∴CD⊥平面PAC
∵CD?平面PCD
∴平面PAC⊥平面PCD.
(Ⅱ)∵AD∥BC,AB⊥BC,AB=BC=1,
∴∠BAC=45°,∠CAD=45°,AC=
∵CD⊥平面PAC,CA?平面PAC
∴CD⊥CA,
∴Rt△ACD中,AD=AC=2
又∵E为AD的中点,
∴四边形ABCE是正方形,
∴CE∥AB
∵CE?平面PAB,AB?平面PAB
∴CE∥平面PAB.
(Ⅲ)设PC的中点为F,连AF.
在Rt△PAC中,PA=,AC=,PC=2,
∴AF⊥PC,且AF=1,
由(Ⅰ)知:平面PAC⊥平面PCD,
∵平面PAC∩平面PCD=PC
∴AF⊥平面PCD,
在Rt△PCD中,CD=,PC=2,
∴S△PCD=CD?PC=,
∴VA-PCD=S△PCD?AF=??1=解析分析:(I)用线面垂直的性质,结合PA⊥平面ABCD,得PA⊥CD,再结合CD⊥PC,PA∩PC=P,得到CD⊥平面PAC,最后利用面面垂直的判定定理,得到平面PAC⊥平面PCD.(II)根据底面直角梯形结合题中长度,可分别证出△ABC和△ACD是等腰直角三角形,结合E为AD的中点,证明出四边形ABCE是正方形,从而CE∥AB,结合线面平行的判定定理,可得CE∥平面PAB.(III)设PC的中点为F,连AF,可以证出△PAC是等腰直角三角形且AF是斜边上的高,结合(I)平面PAC⊥平面PCD,得到AF是四面体A-FCD的高,然后计算出三角形PCD的面积,结合锥体的体积公式,可以算出四面体A-FCD的体积.点评:本题结合一个底面为直角梯形且一条侧棱与底垂直的四棱锥为载体,着重考查了平面与平面垂直的判定、直线与平面平行的判定和锥体体积公式,属于中档题.