如图,四面体ABCD的各个面都是直角三角形,已知AB⊥BC,BC⊥CD,AB=a,BC=a,CD=c.
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解题思路:(1)由题意可得:CD⊥平面ABC,再根据面面垂直的判断定理可得:平面ABC⊥平面BCD,进而得到线面垂直得到线线垂直.

(2)此题分情况讨论:当AC⊥CD时,则AB⊥BD,进而得到四面体ABCD的表面积.当AC与CD不垂直时,则AD⊥CD,当AD⊥AC时,再讨论AB与AD不能垂直,并且BD与AD不能垂直,进而得到AB⊥BD得到答案.

(1)因为AC⊥CD,BC⊥CD,

所以CD⊥平面ABC,

又因为CD⊂平面BCD,

所以平面ABC⊥平面BCD,

因为AB⊥BC,平面ABC∩平面BCD=BC,

所以AB⊥平面BCD,

所以AB⊥BD.

(2)当AC⊥CD时,则AB⊥BD,

因为AB=a,BC=b,CD=c,

所以BD=

b2+c2,AC=

a2+b2,

所以四面体ABCD的表面积S=

1

2ab+

1

2bc+

1

2a

b2+c2+

1

2c

a2+b2.

当AC与CD不垂直时,则AD⊥CD,否则由(1)知AB⊥BD,可得AC⊥CD(矛盾),

当AD⊥AC时,AB与AD不能垂直,否则AD⊥平面ABC,

所以BC⊥AD,

因为BC⊥CD,BC⊥平面ACD,

所以BC⊥AC,这与AB⊥BC矛盾,

所以BD⊥AD,从而可得:AD2=a2-b2-c2,…①

由AD⊥AC得,AD2=c2-b2-a2…②

由①②可得:a=c,所以AD2=-b2<0矛盾.

所以AD⊥CD,从而得到AB⊥AD,

当AD⊥CD时,AD2=a2+b2-c2

当AB⊥AD时,AD2=b2+c2-a2

所以a=c,AD=b,此时四面体的各个面是全等的三角形,变形成为一平面图形,所以舍去.

所以其表面积为S=

1

2ab+

1

2bc+

1

2a

b2+c2+

1

2c

a2+b2.…12(分)

点评:

本题考点: 空间中直线与直线之间的位置关系;直线与平面垂直的判定.

考点点评: 本题主要考查空间中的点、线、面得位置关系,解决此类问题的关键是熟练掌握线面垂直、线线垂直、面面垂直的判定定理与性质定理,此题考查学生的推理论证与空间想象能力,以及考查分析问题与解决问题的能力,此题考查的知识比较基础,但象这种基础知识也是学生的薄弱点与易错点.