解题思路:(Ⅰ)欲证AG⊥平面PCD,根据直线与平面垂直的判定定理可知只需证AG与平面PCD内两相交直线垂直,根据CD⊥AD,CD⊥PA,可证得CD⊥平面PAD,从而CD⊥AG,又PD⊥AG满足线面垂直的判定定理条件;
(Ⅱ)欲证AG∥平面PEC,根据直线与平面平行的判定定理可知只需证AG与平面PEC内一直线平行,作EF⊥PC于F,根据面面垂直的性质可知EF⊥平面PCD,而AG⊥平面PCD,则EF∥AG,又AG⊄面PEC,EF⊂面PEC,满足定理所需条件;
(Ⅲ)可以连接CG,构造直角三角形ACG,可知∠ACG即为直线AC与平面PCD所成角,解直角三角形,求出∠ACG的大小;
证明:(Ⅰ)∵CD⊥AD,CD⊥PA
∴CD⊥平面PAD,
∴CD⊥AG,
又PD⊥AG
∴AG⊥平面PCD …(4分)
(Ⅱ)证明:作EF⊥PC于F,因面PEC⊥面PCD
∴EF⊥平面PCD,又由(Ⅰ)知AG⊥平面PCD
∴EF∥AG,又AG⊄面PEC,EF⊂面PEC,
∴AG∥平面PEC…(4分)
(Ⅲ)连接CG,∴
AG⊥CG,则∠ACG为所求的角.
在Rt三角形ACG中,∠AGC=90°
可得
AG=
1
2AC,∠ACG=30°…2分.
点评:
本题考点: 直线与平面垂直的判定;直线与平面平行的判定;用空间向量求直线与平面的夹角.
考点点评: 本题主要考查了线面垂直的判定,以及线面平行的判定和点到平面的距离的度量,同时考查了空间想象能力、运算求解能力、推理论证的能力,属于中档题;