如图,ABCD是菱形,PA⊥平面ABCD,PA=AD=2,∠BAD=60°.
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解题思路:(1)要证平面PBD⊥平面PAC,我们可以在一个平面内寻找另一平面的垂线,即证BD⊥平面PAC.利用线线垂直,可以证得线面垂直;

(2)先找出表示点A到平面PBD的距离的线段,AC∩BD=O,连接PO,过A作AE⊥PO交PO于E,所以AE⊥平面PBD,AE就是所求的距离,故可求;

(3)先利用三垂线定理,作出二面角B-PC-A的平面角,再利用三角形的相似即可求得.

证明:(1)∵ABCD为菱形,∴BD⊥AC

∵PA⊥平面ABCD,∴BD⊥PA

∵AC∩PA=A

∴BD⊥平面PAC

∵BD⊂平面PBD

∴平面PBD⊥平面PAC(3分)

(2)AC∩BD=O,连接PO,过A作AE⊥PO交PO于E,

∴AE⊥平面PBD,AE就是所求的距离,

在三角形PAO中,PA=2,AO=

3,

∴PO=

7,

∴AE=

PA×AO

PO=

2

21

7.(3分)

(3)过O作OF⊥PC,连BF,

∵OB⊥平面PAC,由三垂线定理,PC⊥BF,

∴∠OFB为二面角B-PC-A的平面角,

∵AC=2

3,PC=4,OC=

3,Rt△OFC~Rt△PAC

OF

PA=

OC

PC⇒

OF

2=

3

4⇒OF=

3

2

∴tan∠OFB=

OB

OF=

1

3

2=

2

3

3

∴∠OFB=arctan

2

3

3,所求二面角大小为arctan

2

3

3(3分)

点评:

本题考点: 二面角的平面角及求法;平面与平面垂直的判定;点、线、面间的距离计算.

考点点评: 本题以线面垂直为载体,考查面面垂直,考查点面距离,考查面面角,解题的关键是正确运用面面垂直的判定定理,找出表示点面距离的线段及面面角.