解题思路:方法一:
(1)证明直线与平面垂直,关键要找到两条相交直线与之都垂直.在题目告知线段长度的前提下,可以考虑用勾股定理去寻找垂直
(2)由第(1)问的结论易得平面SPD⊥平面SAP,SP为交线,所以只要过A点作SP的垂线就可以了
(3)二面角的度量关键在于作出它的平面角,第(3)问中构造二面角的平面角的方法是典型的三垂线法.
方法二:
在题目条件中有直线与平面垂直的情况下,也可以建立空间直角坐标系,设定参量求解.比如此题中,我们可以以A为坐标原点,分别以BA、DA、SA为x、y、z轴,建立空间直角坐标系O-xyz.这种解法的好处就是:(1)解题过程中较少用到空间几何中判定线线、面面、线面相对位置的有关定理,因为这些可以用向量方法来解决.(2)即使立体感稍差一些的学生也可以顺利解出,因为只需画个草图以建立坐标系和观察有关点的位置即可.
(Ⅰ)证明:因为SA⊥底面ABCD,
所以∠SBA是SB与平面ABCD所成的角.
由已知∠SBA=45°,所以AB=SA=1.
易求得,AP=PD=
2,又因为AD=2,
所以AD2=AP2+PD2,所以AP⊥PD.
因为SA⊥底面ABCD,PD⊂平面ABCD,
所以SA⊥PD.由于SA∩AP=A,
所以PD⊥平面SAP.(4分)
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,PD⊥平面SAP.又因为PD⊂平面SPD
所以平面SPD⊥平面SAP,过A作AH⊥SP于H,(如图)则AH⊥平面SPD,
所以线段AH的长度为点A到平面SPD的距离.
在Rt△SAP中,易求得SP=
3,所以AH=
SA•AP
SP=
1×
2
3=
6
3.
所以点A到平面SPD的距离为
6
3.(9分)
(Ⅲ)设Q为AD中点.连接PQ,由于SA⊥底面ABCD,
且SA⊂平面SAD,则平面SAD⊥平面ABCD.
因为PQ⊥AD,所以PQ⊥平面SAD.
过Q作QR⊥SD,垂足为R,连接PR,
由三垂线定理可知PR⊥SD,
所以∠PRQ是二面角A-SD-P的平面角.
容易证明△DRQ∽△DAS,则[QR/SA=
DQ
SD],
因为DQ=1,SA=1,SD=
点评:
本题考点: 直线与平面垂直的判定;与二面角有关的立体几何综合题;点、线、面间的距离计算.
考点点评: 本小题主要考查空间线面关系、二面角的度量等知识,考查数形结合、化归与转化的数学思想方法,以及空间想象能力、推理论证能力和运算求解能力