解题思路:(Ⅰ)连接AC1,AB1,便能得到MN∥AC1,并且容易证明AC1⊥平面A1BC,这样即可得到MN⊥平面A1BC.
(Ⅱ)通(Ⅰ)容易得到∠OBC1为直线BC1和平面A1BC所成的角,在Rt△OBC1中,根据边的关系求出这个角即可.
(Ⅲ)先作出二面角的平面角,根据(Ⅰ)过O作OE⊥A1B,交A1B于E,连接AE,容易得出∠AEO即为所求二面角的平面角,在Rt△AOE中根据变的关系求出即可.
(Ⅰ)连接AC1,AB1,则MN∥AC1,BC⊥平面ACC1A1,AC1⊂平面ACC1A1;
∴BC⊥AC1,即AC1⊥BC,又AC1⊥A1C,A1C∩BC=C;
∴AC1⊥平面A1BC,∴MN⊥平面A1BC.
(Ⅱ)设AC1∩A1C=O,连接OB,则:∠C1BO即为直线BC1与平面A1BC所成角,在Rt△C1BO中:
C1O=
2
2a,BC1=
2a,∠C1OB=90°;
∴sin∠C1BO=
1
2,∴∠C1BO=30°;
∴直线BC1与平面A1BC所成角为30°.
(Ⅲ)过O作OE⊥A1B,交A1B于E,连接AE;
∵AC1⊥平面A1BC,∴A1B⊥AE;
∴∠OEA即为二面角A-A1B-C的平面角;
sin∠CA1B=
a
3a=
3
3,∴OE=
2a
2•
3
3=
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: 考查线面垂直的判定定理,线面角的概念及求法,直角三角形边角的关系,二面角的概念、二面角的平面角的概念及求法.