解题思路:(I)证明△ABC为正三角形,可得AE⊥BC,根据BC∥AD,可得AE⊥AD.又PA⊥AE,且PA∩AD=A,所以AE⊥平面PAD,进而可得答案.
(II)建立坐标系,利用题中的已知条件分别求出两个平面的法向量,借助于向量的有关运算计算出向量的夹角,再转化为二面角的平面角.
(1)证明:∵四边形ABCD为棱形,∠ABC=60°,
∴△ABC是等边三角形,
∵E是BC的中点,∴AE⊥BC,
又∵BC∥AD,∴AE⊥AD,
∵PA⊥平面ABCD,AE⊂平面ABCD,∴PA⊥AE,
∵PA⊂平面PAD,AD⊂平面PAD,且PA∩AD=A,
∴AE⊥平面PAD,
又∵PD⊂平面PAD,∴AE⊥PD.
(Ⅱ)由(Ⅰ)知AE,AD,AP两两垂直,以A为坐标原点,建立如图所示的空间直角坐标系,
又E,F分别为BC,PC的中点,设AB=BC=CD=DA=2,所以AE=
3,
∵PA=2,
∴A(0,0,0),B(
3,-1,0),C(
3,1,0),D(0,2,0),P(0,0,2),E(
3,0,0),F(
3
2,[1/2],1),
∴
AE=(
3,0,0),
点评:
本题考点: 二面角的平面角及求法;直线与平面垂直的性质.
考点点评: 解决此类问题的关键是熟练掌握几何体的结构特征,以便利用已知条件得到空间的线面关系,并且便于建立坐标系利用向量的有关运算解决空间角等问题.