Question

如图，△BCD与△MCD都是边长为2的正三角形，平面MCD⊥平面BCD，AB⊥平面BCD，AB=2．
（1）求直线AM与平面BCD所成的角的大小；
（2）求平面ACM与平面BCD所成的二面角的正弦值．

Answer 1

解：（1）取CD中点O，连OB，OM，则OB⊥CD，OM⊥CD．
又平面MCD⊥平面BCD，则MO⊥平面BCD，
所以MO∥AB，A、B、O、M共面．延长AM、BO相交于E，
则∠AEB就是AM与平面BCD所成的角．
OB=MO=，MO∥AB，则，，所以，故∠AEB=45°．
（2）CE是平面ACM与平面BCD的交线．
由（1）知，O是BE的中点，则BCED是菱形．
作BF⊥EC于F，连AF，则AF⊥EC，∠AFB就是二面角A-EC-B的平面角，
设为θ．
因为∠BCE=120°，所以∠BCF=60°．
．

所以，所求二面角的正弦值是．
分析：（1）取CD中点O，连OB，OM，延长AM、BO相交于E，根据线面所成角的定义可知∠AEB就是AM与平面BCD所成的角，在三角形AEB中求出此角即可；
（2）CE是平面ACM与平面BCD的交线，作BF⊥EC于F，连AF，根据二面角的平面角的定义可知∠AFB就是二面角A-EC-B的平面角，在三角形AFB中求出此角的正弦值，从而求出二面角的正弦值．
点评：本题主要考查了考查立体图形的空间感、线面角、二面角、空间向量、二面角平面角的判断有关知识，同时也考查了空间想象能力和推理能力．