Question

如图，A、B、C、D是空间四点，在△ABC中，AB=2，AC=BC=

2

，等边△ADB所在的平面以AB为轴可转动．
（Ⅰ）当平面ADB⊥平面ABC时，求三棱锥D-ABC的体积；
（Ⅱ）当△ADB转动过程中，是否总有AB⊥CD？请证明你的结论．

Answer 1

分析：（Ⅰ）取出AB中点E，连接DE，CE，由等边三角形ADB可得出DE⊥AB，又平面ADB⊥平面ABC，故DE⊥平面ABC，由勾股定理可得CE的长，进而可得三角形ABC的面积，由棱锥的体积公式可得答案．
（Ⅱ）总有AB⊥CD，当D∈面ABC内时，显然有AB⊥CD，当D在而ABC外时，可证得AB⊥平面CDE，定有AB⊥CD．

解答：解：（Ⅰ）取AB的中点E，连接DE，CE，
因为ADB是等边三角形，所以DE⊥AB．
当平面ADB⊥平面ABC时，
因为平面ADB∩平面ABC=AB，
所以DE⊥平面ABC，
可知DE⊥CE
由已知可得 DE=

3

，EC=1，
则S_△ABC=1，
V_D-ABC=

1

3

×

3

×1=

3

3

．
（Ⅱ）当△ADB以AB为轴转动时，总有AB⊥CD．
证明：（ⅰ）当D在平面ABC内时，因为AC=BC，AD=BD，
所以C，D都在线段AB的垂直平分线上，即AB⊥CD．
（ⅱ）当D不在平面ABC内时，由（Ⅰ）知AB⊥DE．又因AC=BC，所以AB⊥CE．
又DE，CE为相交直线，所以AB⊥平面CDE，由CD?平面CDE，得AB⊥CD．
综上所述，总有AB⊥CD．

点评：本题考查用线面垂直的方法来证明线线垂直，解答的关键是答题者的空间想象能力．