解题思路:(I)根据侧面PAD⊥底面ABCD,所以CD⊥侧面PAD,可知:AE⊥CD,又AE⊥PD,所以AE⊥平面PCD
(II)设平面PCD 与平面PAB的交线为l,根据四棱锥P-ABCD的底面是正方形,侧面PAD垂直底面ABCD,可知CD⊥平面PAD,所以∠APD为平面PAB与平面PDC所成二面角的平面角,故可求;
(III)先求B到平面PCD的距离,PB的长,设直线PB与平面PDC所成角为α,利用正弦函数可求.
证明:(I)因为:侧面PAD⊥底面ABCD,所以:CD⊥侧面PAD,可知:AE⊥CD
而在正三角形PAD中,AE是PD边上的中线,也是它上的高,即:AE⊥PD,
∵CD∩PD=D
所以:AE⊥平面PCD
(II)∵CD∥AB
∴CD∥平面PAB
设平面PCD 与平面PAB的交线为l
∴CD∥l
∵四棱锥P-ABCD的底面是正方形,侧面PAD垂直底面ABCD
∴CD⊥平面PAD
∴∠APD为平面PAB与平面PDC所成二面角的平面角
∵△PAD为正三角形
∴∠APD=60°
∴平面PAB与平面PDC所成二面角的平面角为60°.
(III)∵△PAD为正三角形,E为侧棱PD的中点
∴AE⊥平面PCD
设AD=a,则AE=
3
2a,PB=
2a
∵AB∥平面PCD
∴B到平面PCD的距离
3
2a
设直线PB与平面PDC所成角为α
∴sinα=
6
4
∴α=arcsin
6
4
点评:
本题考点: 二面角的平面角及求法;直线与平面垂直的判定;直线与平面所成的角.
考点点评: 本题以四棱锥为载体,考查线面垂直,考查面面角,考查线面角,综合性强.