解题思路:(1)如图所示,在平面P内作直线AD⊥a于点D,在平面Q内,作直线BE⊥a于点E,过点D作DC⊥a,与从点B作CB∥a相交于点C.∠ABC等于AB和a所成的角,∠ADC为两面角P-a-Q的平面角,
利用余弦定理即可得到AC,由a⊥平面ACD,BC∥a即可得到BC⊥平面ACD,在直角△ABC中求出sin∠ABC即可;
(2)在△ACD所在的平面内,作AF⊥CD交CD的延长线于点F,利用面面垂直的性质即可证明AF⊥平面Q,从而得到∠ABF是直线AB和平面Q所成的角.
(1)在平面P内作直线AD⊥a于点D,在平面Q内,作直线BE⊥a于点E,
从点D作a的垂线与从点B作a的平行线相交于点C.
∴∠ABC等于AB和a所成的角,
∠ADC为两面角P-a-Q的平面角,
∴∠ADC=120°,
又AD=2,BCDE为矩形,∴CD=BE=4.
连接AC,由余弦定理得AC2=AD2+CD2-2AD•CDcos∠ADC=22+42-2×2×4×cos120°=28.
∴AC=2
7.
又∵AD⊥a,CD⊥a,∴a⊥平面ACD,
∵BC∥a,∴BC⊥平面ACD,
∴BC⊥AC.
在直角△ABC中,sin∠ABC=
AC
AB=
7
5,
∴∠ABC=arcsin
7
5.
(2)在△ACD所在的平面内,作AF⊥CD交CD的延长线于点F.
∵平面ACD⊥平面Q,∴AF⊥平面Q.
在△ADF中,∠ADF=60°,AD=2,∴AF=2sin60°=
3.
连接BF,于是∠ABF是AB和平面Q所成的角,
在△ABF为直角三角形,
∴sin∠ABF=
AF
AB=
3
10.∠ABF=arcsin
3
10.
点评:
本题考点: 直线与平面所成的角;异面直线及其所成的角.
考点点评: 熟练掌握线面与面面垂直的判定和性质定理、线面角、异面直线所成的角、余弦定理及常作的辅助线是解题的关键.