Question

（2012•遼寧模擬）如圖，在四棱錐P-ABCD中，PA⊥底面ABCD，四邊形ABCD為長方形，AD=2AB，點(diǎn)E、F分別是線段PD、PC的中點(diǎn)．
（Ⅰ）證明：EF∥平面PAB；
（Ⅱ）在線段AD上是否存在一點(diǎn)O，使得BO⊥平面PAC，若存在，請指出點(diǎn)O的位置，并證明BO⊥平面PAC；若不存在，請說明理由．

Answer 1

分析：（I）根據(jù)平行線的傳遞性，得到EF∥AB，再結(jié)合線面平行的判定定理，可得EF∥平面PAB．
（II）在線段AD上存在靠A點(diǎn)較近的一個(gè)四等分點(diǎn)O，使得BO⊥平面PAC．先在長方形ABCD中，證出△ABO∽△ADC，利用角互余的關(guān)系，得到AC⊥BO，再利用線面垂直的判定定理，可證出PA⊥BO，結(jié)合PA、AC是平面PAC內(nèi)的相交直線，最終得到BO⊥平面PAC．

解答：證明：（Ⅰ）∵四邊形ABCD為長方形，
∴CD∥AB，
∵EF∥CD，∴EF∥AB，
又∵EF?平面PAB，AB?平面PAB，
∴EF∥平面PAB． …（6分）
（Ⅱ） 在線段AD上存在一點(diǎn)O，使得BO⊥平面PAC，
此時(shí)點(diǎn)O為線段AD的四等分點(diǎn)，滿足AO=

1

4

AD，…（8分）
∵長方形ABCD中，
∠BAO=∠ADC=90°，

AO

DC

=

BA

AD

=

1

2

∴△ABO∽△ADC，
∴∠ABO+∠CAB=∠DAC+∠CAB=90°，
∴AC⊥BO，（10分）
又∵PA⊥底面ABCD，BO?底面ABCD，
∴PA⊥BO，
∵PA∩AC=A，PA、AC?平面PAC
∴BO⊥平面PAC．（12分）

點(diǎn)評(píng)：本題以底面為長方形、一條側(cè)棱垂直于底的四棱錐為載體，通過證明線線垂直和線面平行，著重考查了線面平行的判定定理、線面垂直的判定與性質(zhì)等知識(shí)點(diǎn)，屬于中檔題．