题目内容
(本小题满分15分) 如图,在四棱锥P-ABCD中,
底面ABCD为直角梯形,AD//BC,∠ADC=90°,
平面PAD⊥底面ABCD,Q为AD的中点,M是
棱PC上的点,PA=PD=2,BC=
AD=1,CD=
.
(Ⅰ)求证:平面PQB⊥平面PAD;
(Ⅱ)设PM=t MC,若二面角M-BQ-C的平面角的
大小为30°,试确定t的值.
(I)∵AD // BC,BC=
AD,Q为AD的中点,
∴四边形BCDQ为平行四边形,∴CD // BQ .
∵∠ADC=90° ∴∠AQB=90° 即QB⊥AD.
又∵平面PAD⊥平面ABCD 且平面PAD∩平面ABCD=AD,
∴BQ⊥平面PAD.∵BQ
平面PQB,∴平面PQB⊥平面PAD. ……………………7分
另证:AD //
BC,BC=
AD,Q为AD的中点, ∴ 四边形BCDQ为平行四边形,∴CD // BQ .
∵ ∠ADC=90° ∴∠AQB=90°. ∵ PA=PD, ∴PQ⊥AD.
∵ PQ∩BQ=Q,∴AD⊥平面PBQ. ∵ AD
平面PAD,∴平面PQB⊥平面PAD.…………7分
(II)∵PA=PD,Q为AD的中点, ∴PQ⊥AD.
∵平面PAD⊥平面ABCD,且平面PAD∩平面ABCD=AD,
∴PQ⊥平面ABCD.
如图,以Q为原点建立空间直角坐标系.
则平面BQC的法向量为
;
,
,
,
.
设
,则
,
,
∵
,
∴
, ∴
…………………………11分
在平面MBQ中,
,
,
∴ 平面MBQ法向量为
.
∵二面角M-BQ-C为30°,
,
∴
.
………………15分
【解析】略