如图1,四边形 $ABCD$ 为矩形,$PD \perp 面 ABCD$,$AB = 1$,$BC = PC = 2$,作如图2折叠,折痕 $EF \parallel DC$.其中点 $ E $,$ F $ 分别在线段 $ PD $,$ PC $ 上,沿 $EF$ 折叠后点 $P$ 叠在线段 $AD$ 上的点记为 $M$,并且 $MF \perp CF$.
【难度】
【出处】
2014年高考广东卷(文)
【标注】
  1. 证明:$CF \perp 平面 MDF$;
    标注
    答案
    解析
    本小题考查了线面垂直.难点是需要证一个线面垂直才能得到证明 $CF\perp$ 平面 $ADF$ 的条件.因为四边形 $ABCD$ 为矩形,所以 $MD \perp DC$,
    因为 $PD \perp 平面 ABCD$,$MD \subset 平面 ABCD$,所以 $PD \perp MD$.
    又 $PD \cap CD = D$,所以 $ MD \perp 平面 PCD$,
    因为 $ CF \subset 平面 PCD$,所以 $ MD \perp CF$.
    又 $ MF \perp CF $,$ MF \cap MD = M $,所以 $ CF \perp 平面 MDF$.
  2. 求三棱锥 $M - CDE$ 的体积.
    标注
    答案
    $ V_{M-CDE}=\dfrac{\sqrt 2}{16}$.
    解析
    考查三棱锥的体积.因为 $ CF\perp 面 MDF $,$DF\subset 面 MDF$.
    所以 $CF\perp DF $,所以在 ${\mathrm{Rt}} \triangle PCD $ 中,$ CD=1$,$PC=2 $,
    所以 $\angle {PCD}= 60^ \circ$,且 $CD=1 $,
    所以 $ CF=\dfrac{1}{2}$,故 $PF=\dfrac{3}{2} $,所以 $MF=\dfrac{3}{2} $.
    又因为 $ CF\perp MF$,故由勾股定理得 $CM=\dfrac{\sqrt {10}}{2}$,
    所以在 ${\mathrm {Rt}}\triangle MDC $ 中,$CM=\dfrac{\sqrt {10}}{2} $,$CD=1 $,得 $ DM=\dfrac{\sqrt{6}}{2}$.
    又因为 $F $ 为 $ CP$(靠近 $ C $)的四等分点,故 $ PD=\sqrt 3$.
    所以 $E $ 为 $PD $ 的四等分点,故 $ DE=\dfrac{\sqrt 3}{4}$.
    所以 $S_{\triangle CDE} =\dfrac{1}{2}CD\cdot DE=\dfrac{1}{2}\times1\times\dfrac{\sqrt 3}{4}=\dfrac{\sqrt 3}{8}$.
    所以 $ V_{M-CDE}=\dfrac{1}{3}S_{\triangle CDE}\cdot DM=\dfrac{\sqrt 2}{16}$.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
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