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【如图1,在直角梯形ABCD中,∠ADC=90°,CD∥AB,AB=4,AD=CD=2.将ΔADC沿AC折起,使平面ADC⊥平面ABC,得到几何体D-ABC,如图2所示.(Ⅰ)求证:BC⊥平面ACD;(Ⅱ)求几何体D-ABC的体积.____】
更新时间:2024-04-26 07:45:31
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问题描述:

如图1,在直角梯形ABCD中,∠ADC=90°,CD∥AB,AB=4,AD=CD=2.将ΔADC沿AC折起,使平面ADC⊥平面ABC,得到几何体D-ABC,如图2所示.

(Ⅰ)求证:BC⊥平面ACD;

(Ⅱ)求几何体D-ABC的体积.____

刘中华回答:
  【分析】(Ⅰ)解法一:由题中数量关系和勾股定理,得出AC⊥BC,再证BC垂直与平面ACD中的一条直线即可,ΔADC是等腰RtΔ,底边上的中线OD垂直底边,由面面垂直的性质得OD⊥平面ABC,所以OD⊥BC,从而证得BC⊥平面ACD;   n解法二:证得AC⊥BC后,由面面垂直,得线面垂直,即证;   n(Ⅱ),由高和底面积,求得三棱锥B-ACD的体积即是几何体D-ABC的体积.   (Ⅰ)解法一:在图1中,由题意知,,   n∴AC2+BC2=AB2,   n∴AC⊥BC.   n取AC中点O,连接DO,   n则DO⊥AC.   n又平面ADC⊥平面ABC,且平面ADC∩平面ABC=AC,DO⊂平面ACD,   n∴OD⊥平面ABC,   n则OD⊥BC.   n又AC⊥BC,AC∩OD=O,   n∴BC⊥平面ACD.   n解法二:在图1中,由题意,得,   n∴AC2+BC2=AB2,   n∴AC⊥BC.   n∵平面ADC⊥平面ABC,平面ADC∩平面ABC=AC,BC⊂面ABC,   n∴BC⊥平面ACD.   n(Ⅱ)由(Ⅰ)知,BC为三棱锥B-ACD的高,且,SΔACD=×2×2=2,   n∴三棱锥B-ACD的体积为,   n由等积性知几何体D-ABC的体积为:.   【点评】本题通过平面图形折叠后得立体图形,考查空间中的垂直关系,重点是“线线垂直,线面垂直,面面垂直”的转化;等积法求体积,也是常用的数学方法.
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