(本小题满分12分)
如图,几何体是圆柱的一部分,它是由矩形(及其内部)以边所在直线为旋转轴旋转得到的,是的中点。
(Ⅰ)设是上的一点,且,求的大小;
(Ⅱ)当,时,求二面角的大小。
(Ⅰ)因为,,且,平面,,所以平面,又平面,所以,又,因此。
(Ⅱ)如图所示,以为坐标原点,分别以,,所在的直线为轴,轴,轴,建立空间直角坐标系。由题意得,,,,故,,。设是平面的一个法向量,由可得取,可得平面的一个法向量。设是平面的一个法向量,由可得取,可得平面的一个法向量。所以,因此所求二面角的大小为。
本题主要考查点、直线、平面的位置关系、空间几何体及空间直角坐标系。
(Ⅰ)根据已知条件,首先证明平面,进而,又,因此。
(Ⅱ)以为坐标原点,分别以,,所在的直线为轴,轴,轴,建立空间直角坐标系,分别计算平面和平面的法向量,进而得到两平面的夹角余弦。