解答题如图,ABCD是边长为2的正方形,AF⊥平面ABCD,DE⊥平面ABCD,DE=2AF,BE与平面ABCD所成角为45°.
(Ⅰ)求证:AC⊥平面BDF;
(Ⅱ)求证:AC∥平面BEF;
(Ⅲ)求几何体EFABCD的体积.
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解:(I)∵DE⊥平面ABCD,AC?平面ABCD,∴DE⊥AC.
∵ABCD是正方形,∴AC⊥BD,
∵BD、DE是平面BDE内的相交直线,
∴AC⊥平面BDE.
(II)延长DA,EF相交于点M,连接BM,
∵AF⊥平面ABCD,DE⊥平面ABCD,∴AF∥DE,
∵△MDE中,DE=2AF,∴AM=AD=2,
∵AD∥BC且AD=BC,
∴AM∥BC且AM=BC,可得四边形AMBC为平行四边形,
∴AC∥MB,
又∵MB?平面BEF,AC?平面BEF,
∴AC∥平面BEF.
(III)由(II)可知:几何体EFABCD的体积等于V四棱锥E-MBCD-V三棱锥F-MAB.
∵DM=DA+AM=4,BC=2,CD=2,四边形MBCD为直角梯形,
∴SMBCD=(4+2)2=6,S△ABM=×2×2=2
又∵AF⊥平面ABCD,DE⊥平面ABCD,DE=2AF,AF=,DE=,
∴几何体EFABCD的体积为V=解析分析:(I)根据线面垂直的性质,得DE⊥AC.结合正方形对角线AC⊥BD,利用线面垂直的判定定理可得AC⊥平面BDE.(II)延长DA,EF相交于点M,连接BM,根据三角形中的比例线段结合题中数据,可证出四边形AMBC为平行四边形,从而AC∥MB,再根据线面平行的判定可得AC∥平面BEF.(III)由(II)可知:几何体EFABCD的体积等于V四棱锥E-MBCD-V四棱锥F-MAB.分别求出直角梯形CDMB的面积和三角形ABM的面积,结合锥体体积公式,求出V四棱锥E-MBCD和V三棱锥F-MAB,再相减即可得到几何体EFABCD的体积.点评:本题在特殊的四棱锥中求证线面垂直和线面平行,并且求几何体的体积,着重考查了线面平行、垂直的判定和组合几何体体积的求法等知识,属于基础题.