解题思路:(I)由已知条件推导出EF∥AC,从而得到EF∥平面ABC,由此能证明l∥平面PAC.
(II)过B作AC的平行线BD,交线l即为直线BD,且l∥AC,由已知条件推导出∠CBF=β,∠CDF=θ,∠BDF=α,由此能证明sinθ=sinαsinβ.
(I)∵E,F分别是PA,PC的中点,
∴EF∥AC,∵AC⊂平面ABC,EF不包含于平面ABC,
∴EF∥平面ABC.
又∵EF⊂平面BEF,平面BEF∩平面ABC=l
∴EF∥l,∴l∥平面PAC.…(4分)
(II)证明:如图,过B作AC的平行线BD,
由(I)知,交线l即为直线BD,且l∥AC.
∵AB是⊙O的直径,∴AC⊥BC,于是BD⊥BC.
∵PC⊥平面ABC,∴PC⊥BD,
∴BD⊥平面PBC.连接BE,BF,则BD⊥BF.
∴∠CBF就是二面角E-BD-C的平面角,即∠CBF=β.…(7分)
连结CD,∵PC⊥平面ABC,∴CD就是FD在平面ABC内的射影,
∴∠CDF就是直线PQ与平面ABC所成的角,即∠CDF=θ.
又∵BD⊥平面PBC,∴BD⊥BF,则∠BDF为锐角,∠BDF=α.…(9分)
∴在Rt△CDF,Rt△BDF,Rt△BCF中,分别得
sinθ=[CF/DF],sinα=[BF/DF],sinβ=[CF/BF],
∴sinαsinβ=[BF/DF•
CF
BF=
CF
DF]=sinθ,
∴sinθ=sinαsinβ.…(12分)
点评:
本题考点: 与二面角有关的立体几何综合题;空间中直线与平面之间的位置关系.
考点点评: 本题考查直线与平面的位置关系的判断与证明,考查三角函数正弦值相等的证明,解题时要认真审题,注意空间思维能力的培养.