Question

如圖，為圓的直徑，點、在圓上，，矩形所在的平面與圓所在的平面互相垂直．已知,．

（Ⅰ）求證：平面平面；
（Ⅱ）求直線與平面所成角的大小；
（Ⅲ）當的長為何值時，平面與平面所成的銳二面角的大小為？

Answer 1

（Ⅰ）如下（Ⅱ）（Ⅲ）

解析試題分析：（I）證明：平面平面,,

平面平面=，
平面．
平面，，
又為圓的直徑，，
平面．          
平面，平面平面．
（II）根據（Ⅰ）的證明，有平面，
為在平面內的射影,
因此，為直線與平面所成的角
，四邊形為等腰梯形，
過點作，交于．,，則．
在中，根據射影定理，得．     
，． 與平面所成角的大小為
（Ⅲ）設中點為，以為坐標原點，、、方向分別為軸、軸、 軸方向建立空間直角坐標系（如圖）．設，則點的坐標為則,又
     
設平面的法向量為，則,．
即    令，解得，
由（I）可知平面