Cho hình lăng trụ đứng \(ABC.A'B'C'\) có đáy là tam giác cân tại \(A\) có \(AB = AC = 2a,\) \(\widehat {CAB} = 120^\circ .\) Mặt phẳng \(\left( {AB'C'} \right)\) tạo với đáy một góc \(60^\circ \). Thể tích khối lăng trụ là

Gọi \(D\) là trung điểm của \(B'C'\).

Vì tam giác \(A'B'C'\) cân tại \(A'\) nên \(A'D \bot B'C'\) (trung tuyến đồng thời là đường cao).

Ta có: \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{A'D \bot B'C'}\\{AA' \bot B'C'}\end{array}} \right. \Rightarrow B'C' \bot \left( {AA'D} \right) \Rightarrow B'C' \bot AD\)

\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{\left( {AB'C'} \right) \cap \left( {A'B'C'} \right) = B'C'}\\{\left( {AB'C'} \right) \supset AD \bot B'C'}\\{\left( {A'B'C'} \right) \supset A'D \bot B'C'}\end{array}} \right.\)

\[ \Rightarrow \widehat {\left( {\left( {AB'C'} \right),\left( {A'B'C'} \right)} \right)} = \widehat {\left( {AD,\,\,A'D} \right)} = \widehat {ADA'} = 60^\circ \].

Vì tam giác \(A'B'C'\) cân tại \(A'\) nên \(\widehat {DA'C'} = \frac{1}{2}\widehat {B'A'C'} = 60^\circ \) (trung tuyến đồng thời là phân giác).

• Xét tam giác vuông \(A'C'D\) có: \(A'D = A'C' \cdot \cos 60^\circ = 2a \cdot \frac{1}{2} = a.\)

• Xét tam giác vuông \(AA'D\) có: \(AA' = A'D \cdot \tan 60^\circ = a \cdot \sqrt 3 .\)

Ta có: \({S_{ABC}} = \frac{1}{2}AB \cdot AC \cdot \sin \widehat {BAC} = \frac{1}{2} \cdot 2a \cdot 2a \cdot \frac{{\sqrt 3 }}{2} = {a^2}\sqrt 3 .\)

Vậy \({V_{ABC.A'B'C'}} = AA' \cdot {S_{ABC}} = a\sqrt 3 \cdot {a^2}\sqrt 3 = 3{a^3}.\) Chọn D.