如图,四边形ABCD是正方形,PB⊥平面ABCD,MA∥PB,PB=AB=2MA、

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  • 解题思路:(I)取PD的中点E,连EO,EM.根据三角形中位线定理,易判断四边形MAOE是平行四边形,则ME∥AC,结合线面平行的判定定理,可得AC∥平面PMD;

    (Ⅱ)由已知中PB⊥平面ABCD,CD⊥BC,我们结合线面垂直的性质及判定可得CD⊥平面PBC,再由面面垂直的判定可得面PBC⊥平面PCD,过B作BF⊥PC于F,连DF,易得∠BDF是直线BD与平面PDC所成的角,解三角形BDF,即可求出直线BD与平面PCD所成的角的大小;

    (Ⅲ)分别延长PM,BA,设PM∩BA=G,连DG,过A作AN⊥DG于N,连MN,.则∠MNA是平面PMD与平面ABCD所成的二面角的平面角,解三角形MNA,即可求出平面PMD与平面ABCD所成的二面角(锐角)的正切值.

    证明:(Ⅰ)如图,取PD的中点E,连EO,EM.

    ∵EO∥PB,EO=[1/2]PB,MA∥PB,MA=[1/2]PB,

    ∴EO∥MA,且EO=MA、

    ∴四边形MAOE是平行四边形.

    ∴ME∥AC、

    又∵AC⊄平面PMD,ME⊂平面PMD,

    ∴AC∥平面PMD.(3分)

    (Ⅱ)如图,PB⊥平面ABCD,CD⊂平面ABCD,

    ∴CD⊥PB.

    又∵CD⊥BC,

    ∴CD⊥平面PBC、

    ∵CD⊂平面PCD,

    ∴平面PBC⊥平面PCD、

    过B作BF⊥PC于F,则BF⊥平面PDC,连DF,则DF为BD在平面PCD上的射影.

    ∴∠BDF是直线BD与平面PDC所成的角.

    不妨设AB=2,则在Rt△PBC中,PB=BC=2,BF⊥PC,

    ∴BF=[1/2]PC=

    2.

    ∵BD=2

    2.

    ∴在Rt△BFD中,BF=[1/2]BD,

    ∴∠BDF=[π/6].

    ∴直线BD与平面PCD所成的角是[π/6].(5分)

    (Ⅲ)如图,

    分别延长PM,BA,设PM∩BA=G,连DG,

    则平面PMD∩平面ABCD=DG.

    不妨设AB=2,

    ∵MA∥PB,PB=2MA,

    ∴GA=AB=2.

    过A作AN⊥DG于N,连MN.

    ∵PB⊥平面ABCD,

    ∴MA⊥平面ABCD,∴MN⊥DG.

    ∴∠MNA是平面PMD与平面ABCD

    所成的二面角的平面角(锐角).

    在Rt△MAN中,

    tan∠MNA=[MA/NA]=

    2

    2.

    ∴平面PMD与平面ABCD所成的二面角的正切值是

    2

    2

    点评:

    本题考点: 二面角的平面角及求法;直线与平面平行的判定;直线与平面所成的角.

    考点点评: 本题考查的知识点是二面角的平面角及求示,直线与平面平行的判定,直线与平面所成的角,其中在求线面夹角及二面角时,找出其平面角是解答此类问题的关键.