(本小题满分12分)已知一四棱锥P-ABCD的三视图如下,E是侧棱PC上的动点。 (Ⅰ)求四棱锥P-ABCD的体积;(Ⅱ
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(Ⅰ)

;(Ⅱ)不论点E在何位置,都有BD⊥AE;(Ⅲ)

试题分析:(Ⅰ)由该四棱锥的三视图可知,该四棱锥P-ABCD的底面是边长为1的正方形,

侧棱PC⊥底面ABCD,且PC="2."

----------------------------2分

(Ⅱ) 不论点E在PC上何位置,都有BD⊥AE---------------------------------------3分

证明如下:连结AC,∵ABCD是正方形

∴BD⊥AC ∵PC⊥底面ABCD 且

平面

∴BD⊥PC-----------5分

又∵

∴BD⊥平面PAC

∵不论点E在何位置,都有AE

平面PAC

∴不论点E在何位置,都有BD⊥AE ----------------------------------------------7分

(Ⅲ) 解法一:在平面DAE内过点D作DG⊥AE于G,连结BG

∵CD="CB,EC=EC," ∴

∴ED="EB," ∵AD=AB ∴△EDA≌△EBA

∴BG⊥EA ∴

为二面角D-EA-B的平面角--------------------------10分

∵BC⊥DE, AD∥BC ∴AD⊥DE

在Rt△ADE中

=

=BG

在△DGB中,由余弦定理得

=

-----------------------12分

[解法二:以点C为坐标原点,CD所在的直线为x轴建立空间直角坐标系如图示:

,从

设平面ADE和平面ABE的法向量分别为

可得:

同理得:

。令

,则

------10分

设二面角D-AE-B的平面角为

,则

------12分

点评:二面角的求法是立体几何中的一个难点。我们解决此类问题常用的方法有两种:①综合法,综合法的一般步骤是:一作二说三求。②向量法,运用向量法求二面角应注意的是计算。很多同学都会应用向量法求二面角,但结果往往求不对,出现的问题就是计算错误。