如图,四棱锥P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,底面ABCD为直角梯形,AB∥CD,BA⊥AD,且CD=2AB.

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  • 解题思路:(1)①由AB∥CD,知∠PBA是PB与CD所成的角,故∠PBA=45°所以在直角三角形PAB中,PA=AB=a,由此能求出四棱锥P-ABCD的体积.

    ②由AB⊥AD,CD∥AB,知CD⊥AD,又PA⊥ABCD,故∠PDA是二面角P-CD-B的平面角,由此能求出二面角P-CD-B的大小.

    (2)当点E在线段PC上,且PE:EC=2:1时,平面EBD垂直平面ABCD.理由:连AC、BD交于O点,连EO.由△AOB∽△COD,且CD=2AB,知CO=2AO∴PE:EC=AO:CO=1:2,由此能够推导出平面EBD垂直于平面ABCD.

    (1)①∵AB∥CD,∴∠PBA是PB与CD所成的角,则∴∠PBA=45°

    所以在直角三角形PAB中,PA=AB=a,

    VP−ABCD=

    1

    3•PA•SABCD=

    1

    2a3.(3分)

    ②∵AB⊥AD,CD∥AB,

    ∴CD⊥AD,又PA⊥ABCD,

    ∴PA⊥CD,∴CD⊥PAD,

    ∴CD⊥PD,

    ∴∠PDA是二面角P-CD-B的平面角,

    在直角三角形PDA中,PA=AD=a,

    ∴∠PDA=45°,即二面角P-CD-B为450.(7分)

    (2)当点E在线段PC上,且PE:EC=2:1时,

    平面EBD垂直平面ABCD理由如下:

    连AC、BD交于O点,连EO.

    由△AOB∽△COD,且CD=2AB

    ∴CO=2AO∴PE:EC=AO:CO=1:2

    ∴PA∥EO.…(11分)

    ∵PA⊥底面ABCD,

    ∴EO⊥底面ABCD.

    又EO在平面EBD内,

    ∴平面EBD垂直于平面ABCD.…(13分)

    点评:

    本题考点: 二面角的平面角及求法;平面与平面垂直的判定.

    考点点评: 本题考查四棱锥体积的求法,考查二面角大小的求法,确定E点的位置,使得平面EBD垂直于平面ABCD.解题时要认真审题,仔细解答,注意合理地化空间问题为平面问题.