(14分)如图所示三棱锥,底面为等边$\Delta ABC$,$O$为$AC$边中点,且$PO\bot$底面$ABC$,$AP=AC=2$. (1)求三棱锥体积$V_{P-ABC}$; (2)若$M$为$BC$中点,求$PM$与面$PAC$所成角大小.
分析:(1)直接利用体积公式求解; (2)以$O$为坐标原点,$OB$为$x$轴,$OC$为$y$轴,$OP$为$z$轴,建立空间直角坐标系,求得平面$PAC$的法向量,即可求解. 解:(1)在三棱锥$P-ABC$中,因为$PO\bot$底面$ABC$,所以$PO\bot AC$, 又$O$为$AC$边中点,所以$\Delta PAC$为等腰三角形, 又$AP=AC=2$.所以$\Delta PAC$是边长为2的为等边三角形, $\therefore PO=\sqrt{3}$,三棱锥体积$V_{P-ABC}=\dfrac{1}{3}{S}_{\Delta ABC}\cdot PO=\dfrac{1}{3}\times \dfrac{\sqrt{3}}{4}\times {2}^{2}\times \sqrt{3}=1$, (2)以$O$为坐标原点,$OB$为$x$轴,$OC$为$y$轴,$OP$为$z$轴,建立空间直角坐标系,
则$P(0$,0,$\sqrt{3})$,$B(\sqrt{3}$,0,$0)$,$C(0$,1,$0)$,$M(\dfrac{\sqrt{3}}{2}$,$\dfrac{1}{2}$,$0)$, $\overrightarrow{PM}=(\dfrac{\sqrt{3}}{2}$,$\dfrac{1}{2}$,$-\sqrt{3})$, 平面$PAC$的法向量$\overrightarrow{OB}=(\sqrt{3}$,0,$0)$, 设直线$PM$与平面$PAC$所成角为$\theta$, 则直线$PM$与平面$PAC$所成角的正弦值为$\sin \theta =\vert \dfrac{\overrightarrow{PM}\cdot \overrightarrow{OB}}{\vert \overrightarrow{PM}\vert \cdot \vert \overrightarrow{OB}\vert }\vert =\dfrac{\dfrac{3}{2}}{\sqrt{3}\times 2}=\dfrac{\sqrt{3}}{4}$, 所以$PM$与面$PAC$所成角大小为$\arcsin \dfrac{\sqrt{3}}{4}$. 点评:本题考查线面垂直的证明,考查线面角的求法,考查空间中线线、线面间的位置关系等基础知识,考查运算求解能力,是中档题.
|