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.