如图,ABCD是菱形,PA⊥平面ABCD,PA=AD=2,∠BAD=60°.

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  • 解题思路:(1)要证平面PBD⊥平面PAC,我们可以在一个平面内寻找另一平面的垂线,即证BD⊥平面PAC.利用线线垂直,可以证得线面垂直;

    (2)先找出表示点A到平面PBD的距离的线段,AC∩BD=O,连接PO,过A作AE⊥PO交PO于E,所以AE⊥平面PBD,AE就是所求的距离,故可求;

    (3)先利用三垂线定理,作出二面角B-PC-A的平面角,再利用三角形的相似即可求得.

    证明:(1)∵ABCD为菱形,∴BD⊥AC

    ∵PA⊥平面ABCD,∴BD⊥PA

    ∵AC∩PA=A

    ∴BD⊥平面PAC

    ∵BD⊂平面PBD

    ∴平面PBD⊥平面PAC(3分)

    (2)AC∩BD=O,连接PO,过A作AE⊥PO交PO于E,

    ∴AE⊥平面PBD,AE就是所求的距离,

    在三角形PAO中,PA=2,AO=

    3,

    ∴PO=

    7,

    ∴AE=

    PA×AO

    PO=

    2

    21

    7.(3分)

    (3)过O作OF⊥PC,连BF,

    ∵OB⊥平面PAC,由三垂线定理,PC⊥BF,

    ∴∠OFB为二面角B-PC-A的平面角,

    ∵AC=2

    3,PC=4,OC=

    3,Rt△OFC~Rt△PAC

    OF

    PA=

    OC

    PC⇒

    OF

    2=

    3

    4⇒OF=

    3

    2

    ∴tan∠OFB=

    OB

    OF=

    1

    3

    2=

    2

    3

    3

    ∴∠OFB=arctan

    2

    3

    3,所求二面角大小为arctan

    2

    3

    3(3分)

    点评:

    本题考点: 二面角的平面角及求法;平面与平面垂直的判定;点、线、面间的距离计算.

    考点点评: 本题以线面垂直为载体,考查面面垂直,考查点面距离,考查面面角,解题的关键是正确运用面面垂直的判定定理,找出表示点面距离的线段及面面角.