Question

(本小題滿分12分)
如圖，四棱錐P－ABCD中，PA⊥底面ABCD，底面ABCD為直角梯形，AB∥CD，BA⊥AD，且CD=2AB．

（1）若AB=AD=,直線PB與CD所成角為，
①求四棱錐P－ABCD的體積；
②求二面角P－CD－B的大小；
（2）若E為線段PC上一點(diǎn)，試確定E點(diǎn)的位置，使得平面EBD垂直于平面ABCD，并說明理由．

Answer 1

（1）(1)V_P－ABCD=·PA·S_ABCD=a³．(2)二面角P－CD－B為45⁰．
(2) 當(dāng)點(diǎn)E在線段PC上，且滿足PE ：EC="2" ：1時(shí)，平面EBD垂直于平面ABCD．見解析。

試題分析：
(1)∵AB∥CD，∴∠PBA是PB與CD所成角，
從而可以得到V_P－ABCD=·PA·S_ABCD=a³，又因?yàn)?∵AB⊥AD，CD∥AB∴CD⊥AD
又PA⊥底面ABCD∴∠PDA是二面角P－CD－B的平面角，進(jìn)而解得。
(2) 當(dāng)點(diǎn)E在線段PC上，且滿足PE ：EC="2" ：1時(shí)，平面EBD垂直于平面ABCD．
結(jié)合猜想，運(yùn)用面面垂直判定定理得到。
（1）∵AB∥CD，∴∠PBA是PB與CD所成角，
即∠PBA=45⁰ ，∴在直角△PAB中，PA=AB=a 
(1)V_P－ABCD=·PA·S_ABCD=a³．
(2)∵AB⊥AD，CD∥AB
∴CD⊥AD
又PA⊥底面ABCD
∴PA⊥CD
∴CD⊥平面PAD
∴CD⊥PD
∴∠PDA是二面角P－CD－B的平面角
在直角△PDA中,∵PA=AD=a
∴∠PDA=45⁰
即二面角P－CD－B為45⁰．
(2) 當(dāng)點(diǎn)E在線段PC上，且滿足PE ：EC="2" ：1時(shí)，平面EBD垂直于平面ABCD．
理由如下：連AC、BD交于O點(diǎn)，連EO.
由△AOB∽△COD，且CD=2AB
∴CO=2AO
∴PE:EC="AO:CO" =1:2
∴PA∥EO 
∵PA⊥底面ABCD，
∴EO⊥底面ABCD.
又EO在平面EBD內(nèi)，
∴平面EBD垂直于平面ABCD  
點(diǎn)評(píng)：解決該試題的關(guān)鍵熟練掌握幾何體的結(jié)構(gòu)特征，進(jìn)而得到空間中點(diǎn)、線、面的位置關(guān)系，結(jié)合有關(guān)定理進(jìn)行證明即可，并且也有利于建立空間之間坐標(biāo)系，利用向量的有關(guān)知識(shí)解決空間角與空間距離等問題．