三棱锥 $P-ABC$ 中,$PB=PC$,$AB=AC=\sqrt 2$,$AB\perp AC$,且平面 $PBC\perp~\text{平面}~ABC$,记三棱锥 $P-ABC$ 的体积为 $V$,内切球的半径为 $r$,则( )
A.二面角 $B-PA-C$ 大于 $\dfrac{\pi}2$
B.二面角 $A-PB-C$ 小于 $\dfrac{\pi}4$
C.$r<\sqrt 2-1$
D.$\dfrac 2 r-\dfrac 1 V\geqslant\sqrt 6+2$
答案 ACD.
解析 设 $BC$ 的中点为 $O$,连接 $OA,OP$,则 $OC,OA,OP$ 两两垂直,且 $OA=OB=OC=1$,设 $OP=t$,$OM\perp PA$ 于 $M$,连接 $BM,CM$,则\[ PA=PB=PC=\sqrt{1+t^2},\quad OM=\dfrac{t}{\sqrt{1+t^2}},\quad BM=CM=\sqrt{\dfrac{1+2t^2}{1+t^2}}.\]

对于选项 $\boxed{A}$,$\angle BMC$ 为二面角 $B-PA-C$ 的平面角,而\[BM^2+CM^2-BC^2=2\cdot \dfrac{1+2t^2}{1+t^2}-4=\dfrac{-2+4t^2}{1+t^2}<4,\]选项正确;
对于选项 $\boxed{B}$,由于点 $A$ 在平面 $PBC$ 上的投影为 $O$,于是二面角 $A-PB-C$ 的余弦为\[\dfrac{[\triangle PBO]}{[\triangle PBA]}=\dfrac{t}{\sqrt{1+2t^2}}=\dfrac{1}{\sqrt{2+\dfrac{1}{t^2}}}<\dfrac{\sqrt 2}2,\]选项错误; 对于选项 $\boxed{C}$,三棱锥 $P-ABC$ 的表面积和体积分别为\
[S=1+t+\sqrt{1+2t^2},\quad V=\dfrac 13t,\]于是\[r=\dfrac{3V}{S}=\dfrac{t}{1+t+\sqrt{1+2t^2}}=\dfrac{1}{\sqrt{2+\dfrac 1{t^2}}+1+\dfrac 1t}<\sqrt 2-1,\]选项正确;
对于选项 $\boxed{D}$,有\[\dfrac 2r-\dfrac 1V=\dfrac{2\left(1+t+\sqrt{1+2t^2}\right)}t-\dfrac 3t=2\sqrt{2+\dfrac{1}{t^2}}-\dfrac 1t+2\geqslant^{[1]} \sqrt{2^2-1^2}\cdot \sqrt{2}+2=\sqrt 6+2,\]选项正确;
综上所述,正确的选项是 $\boxed{A}$ $\boxed{C}$ $\boxed{D}$.