Question

如图，在直四棱柱ABCD-A₁B₁C₁D₁中，底面四边形ABCD是直角梯形，其中AB⊥AD，AB=BC=1且AD=

2

AA₁=2．
（1）求证：直线C₁D⊥平面ACD₁；
（2）试求三棱锥A₁-ACD₁的体积．

Answer 1

考点：棱柱、棱锥、棱台的体积,直线与平面垂直的判定

专题：空间位置关系与距离

分析：（1）通过证明C₁D⊥CD₁，C₁D⊥AC，说明AC与CD₁是平面ACD₁内的两条相交直线，利用直线与平面垂直的判定定理证明直线C₁D⊥平面ACD₁；
（2）求三棱锥A₁-ACD₁的体积．转化为三棱锥C-AA₁D₁的体积，求出底面面积与高，即可求解棱锥的体积．

解答： 解：（1）证明：在梯形ABCD内过C点作CE⊥AD交AD于点E，
则由底面四边形ABCD是直角梯形，AB⊥AD，AB=BC=1，
以及AD=

2

AA1=2可得：CE=1，且AC=CD=

2

=AA1=CC1，AC⊥CD．
又由题意知CC₁⊥面ABCD，从而AC⊥CC₁，而CC₁∩CD=C，
故AC⊥C₁D．
因CD=CC₁，及已知可得CDD₁C₁是正方形，从而C₁D⊥CD₁．
因C₁D⊥CD₁，C₁D⊥AC，且AC∩CD₁=C，
所以C₁D⊥面ACD₁．（6分）
（2）因三棱锥A₁-ACD₁与三棱锥C-AA₁D₁是相同的，故只需求三棱锥C-AA₁D₁的体积即可，而CE⊥AD，
且由AA₁⊥面ABCD可得CE⊥AA₁，又因为AD∩AA₁=A，
所以有CE⊥平面ADD₁A₁，即CE为三棱锥C-AA₁D₁的高．
故VC-AA1D1=

1

3

×

1

2

•AA1•A1D1•CE=

1

3

×

1

2

×

2

×2×1=

2

3

．（12分）

点评：本题考查空间几何体直线与平面垂直的判断与证明，几何体的体积的求法，考查逻辑推理能力以及计算能力．