解题思路:(Ⅰ)由题设条件推导出PA⊥BC,AC⊥BC,由此能够证明BC⊥平面PAC.
(Ⅱ)由已知条件推导出∠DAE是AD与平面PAC所成的角,由此能求出AD与平面PAC所成的角的大小.
(Ⅲ)由已知条件推导出∠AEP为二面角A-DE-P的平面角,由此能推导出存在点E使得二面角A-DE-P是直二面角.
(Ⅰ)∵PA⊥底面ABC,∴PA⊥BC.
又∵∠BCA=90°,∴AC⊥BC.
∵PA∩AC=A,∴BC⊥平面PAC.…(4分)
(Ⅱ)∵D为PB的中点,DE∥BC,
∴DE=[1/2BC,
又由(Ⅰ)知,BC⊥平面PAC,
∴DE⊥平面PAC,垂足为点E.
∴∠DAE是AD与平面PAC所成的角,…(6分)
∵PA⊥底面ABC,∴PA⊥AB,又PA=AB,
∴△ABP为等腰直角三角形,∴AD=
1
2AB,
∴在Rt△ABC中,∠ABC=60°,∴BC=
1
2AB.
∴在Rt△ADE中,sin∠DAE=
DE
AD]=[BC/2AD]=
2
4,
∴AD与平面PAC所成的角的大小arcsin
2
4.…(8分)
(Ⅲ)∵DE∥BC,又由(Ⅰ)知,BC⊥平面PAC,∴DE⊥平面PAC,
又∵AE⊂平面PAC,PE⊂平面PAC,
∴DE⊥AE,DE⊥PE,
∴∠AEP为二面角A-DE-P的平面角,…(10分)
∵PA⊥底面ABC,∴PA⊥AC,∴∠PAC=90°.
∴在棱PC上存在一点E,
使得AE⊥PC,这时∠AEP=90°,
故存在点E使得二面角A-DE-P是直二面角.…(12分)
点评:
本题考点: 与二面角有关的立体几何综合题;直线与平面垂直的判定.
考点点评: 本题考查直线与平面垂直的证明,考查直线与平面所成角的大小的求法,解题时要注意空间思维能力的培养.