(2014•河东区二模)在四棱锥P-ABCD中,∠ABC=∠ACD=90°,∠BAC=∠CAD=60°,PA⊥平面ABC

(2014•河东区二模)在四棱锥P-ABCD中,∠ABC=∠ACD=90°,∠BAC=∠CAD=60°,PA⊥平面ABCD,E为PD的中点,PA=2AB=2.
(Ⅰ)求四棱锥P-ABCD的体积V;
(Ⅱ)若F为PC的中点,求证:平面PAC⊥平面AEF;
(Ⅲ)求二面角E-AC-D的大小.
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CAT_ZZ 幼苗

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解题思路:(Ⅰ)把四边形面积分成2个直角三角形面积之和,代入棱锥体积公式进行计算.
(Ⅱ)先证 CD⊥平面PAC,由三角形中位线的性质得EF∥CD,得到EF⊥平面PAC,从而证得平面PAC⊥平面AEF.
(Ⅲ)由三垂线定理作出∠EQM为二面角E-AC-D的平面角,并证明之,解直角三角形EQM,求出∠EQM的大小.

(Ⅰ)在Rt△ABC中,AB=1,∠BAC=60°,
∴BC=
3,AC=2(1分)
在Rt△ACD中,AC=2,∠CAD=60°,
∴CD=2
3,AD=4(2分)
∴SABCD=
1
2AB•BC+
1
2AC•CD=
1
2×1×
3+
1
2×2×2
3=
5
2
3(4分)
则V=
1

5
2
3×2=
5
3
3(5分)

(Ⅱ)∵PA⊥平面ABCD,∴PA⊥CD(6分)
又AC⊥CD,PA∩AC=A,
∴CD⊥平面PAC(7分)
∵E、F分别为PD、PC中点,
∴EF∥CD(8分)
∴EF⊥平面PAC(9分)
∵EF⊂平面AEF,
∴平面PAC⊥平面AEF(10分)

(Ⅲ)取AD的中点M,连接EM,则EM∥PA,
∴EM⊥平面ACD,过M作MQ⊥AC于Q,

点评:
本题考点: 空间点、线、面的位置;与二面角有关的立体几何综合题.

考点点评: 本题考查用分割法求出棱锥的底面积,直线与平面垂直的判定以及求二面角的大小的方法.

1年前

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