格物学 第一章 空间向量与立体几何1.4 空间向量的应用

空间中直线的方向向量与直线的向量表示-1.4 空间向量的应用知识点课后基础选择题自测题答案-吉林省等高一数学选择必修,平均正确率60.0%

2025-05-25
空间中直线的方向向量与直线的向量表示-1.4 空间向量的应用知识点课后基础选择题自测题答案-吉林省等高一数学选择必修,平均正确率60.0%
1、['平面向量的概念', '空间向量的相关概念', '空间中直线的方向向量与直线的向量表示', '相反向量']

正确率60.0%下列说法中,错误的个数为(
①在正方体$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$中$${,}$$$$\overrightarrow{A C}=\overrightarrow{A_{1} C_{1}}$$;
②若两个非零向量$$\overrightarrow{A B}$$与$$\overrightarrow{C D}$$满足$$\overrightarrow{A B}=-\overrightarrow{C D},$$则$$\overrightarrow{A B}, \ \overrightarrow{C D}$$为相反向量;
③$$\overrightarrow{A B}=\overrightarrow{C D}$$的充要条件是$${{A}}$$与$${{C}}$$重合$${,{B}}$$与$${{D}}$$重合;
④两直线的方向向量平行,则两直线平行.

B

A.$${{1}}$$

B.$${{2}}$$

C.$${{3}}$$

D.$${{0}}$$

2、['空间中直线的方向向量与直线的向量表示']

正确率60.0%下列说法错误的是(

C

A.若直线$${{l}}$$垂直于平面$${{α}{,}}$$则直线$${{l}}$$的任意一个方向向量都是平面$${{α}}$$的一个法向量

B.若$${{n}}$$是平面$${{α}}$$的一个法向量,则$${{n}}$$与平面$${{α}}$$内任意一条直线的方向向量均垂直

C.零向量是任意一个平面的一个法向量

D.一个平面的法向量是不唯一的

3、['空间中直线的方向向量与直线的向量表示', '两条直线平行']

正确率60.0%若过点$$P ( 3, ~ 2 m )$$和点$$Q (-m, \ 2 )$$的直线与方向向量为$$\boldsymbol{a}=(-5, \ 5 )$$的直线平行,则$${{m}}$$的值是(

B

A.$$\frac{1} {3}$$

B.$$- \frac{1} {3}$$

C.$${{2}}$$

D.$${{−}{2}}$$

4、['空间中直线的方向向量与直线的向量表示']

正确率80.0%若点$$A \left(-\frac{1} {2}, ~ 0, ~ \frac{1} {2} \right), ~ B \left( \frac{1} {2}, ~ 2, ~ \frac{7} {2} \right)$$在直线$${{l}}$$上,则直线$${{l}}$$的一个方向向量为(

A

A.$$\left( \frac{1} {3}, \ \frac{2} {3}, \ 1 \right)$$

B.$$\left( \frac1 3, ~ 1, ~ \frac2 3 \right)$$

C.$$\left( \frac{2} {3}, \ \frac{1} {3}, \ 1 \right)$$

D.$$\left( 1, ~ \frac{2} {3}, ~ \frac{1} {3} \right)$$

5、['空间中直线的方向向量与直线的向量表示', '用空间向量研究空间中直线、平面的垂直', '平面的法向量及其应用', '用空间向量研究空间中直线、平面的平行']

正确率60.0%直线$${{l}}$$的一个方向向量为$$( 2, 1, 1 )$$,平面$${{α}}$$的一个法向量为$$( 4, 2, 2 )$$,则(

B

A.$${{l}{/}{/}{α}}$$

B.$${{l}{⊥}{α}}$$

C.$${{l}{/}{/}{α}}$$或$${{l}{⊂}{α}}$$

D.$${{l}}$$与$${{α}}$$的位置关系不能判断

6、['空间向量的坐标与空间向量的平行、垂直', '空间中直线的方向向量与直线的向量表示', '平面的法向量及其应用', '用空间向量研究空间中直线、平面的平行']

正确率60.0%若直线$${{l}}$$的方向向量为$${{a}^{→}{,}}$$平面$${{α}}$$的法向量为$${{n}^{→}{,}}$$则满足$${{l}{{/}{/}}{α}}$$的向量$${{a}^{→}}$$与$${{n}^{→}}$$可能为$${{(}{)}}$$

C

A.$$\vec{a}=( 1, \ 3, \ 5 ), \ \vec{n}=( 1, \ 0, \ 1 )$$

B.$$\vec{a}=( 1, ~ 0, ~ 0 ), ~ \vec{n}=(-2, ~ 0, ~ 0 )$$

C.$$\vec{a}=( 1, \;-1, \; 3 ), \; \vec{n}=( 0, \; 3, \; 1 )$$

D.$$\vec{a}=( 0, \ 2, \ 1 ), \ \vec{n}=(-1, \ 0, \ -1 )$$

7、['空间中直线的方向向量与直线的向量表示', '用空间向量研究空间中直线、平面的垂直', '平面的法向量及其应用']

正确率60.0%

若直线 $${{l}}$$ 的方向向量 $$\boldsymbol{a}=\begin{array} {c c c} {( \boldsymbol{1}, \boldsymbol{2}, \boldsymbol{-1} )} \\ \end{array},$$ 平面 $${{α}}$$ 的一个法向量 $$\boldsymbol{m}=\textit{(}-2, \textit{)}-4, \textit{k} {)} \,,$$ 若 $${{l}{⊥}{α}}$$ ,则实数 $${{k}{=}}$$ (

A

A.$${{2}}$$

B.$${{−}{{1}{0}}}$$

C.$${{−}{2}}$$

D.$${{1}{0}}$$

8、['空间向量的相关概念', '空间中直线的方向向量与直线的向量表示', '平面的法向量及其应用', '用空间向量研究空间中直线、平面的平行', '空间向量数量积的性质']

正确率0.0%

给出下列命题,其中是真命题个数的是 $${{(}}$$ $${{)}}$$

$${{(}{1}{)}{.}}$$ 若直线 $${{l}}$$ 的方向向量 $$\overrightarrow{a}=( 1,-1, 2 )$$ ,直线 $${{m}}$$ 的方向向量 $$\vec{b}=( 2, 1,-\frac{1} {2} )$$ ,则 $${{l}}$$ 与 $${{m}}$$ 平行

$${{(}{2}{)}{.}}$$ 若直线 $${{l}}$$ 的方向向量 $$\overrightarrow{a}=( 0, 1,-1 )$$ ,平面 $${{α}}$$ 的法向量 $$\overrightarrow{n}=( 1,-1,-1 )$$ ,则 $${{l}{⊥}{α}}$$

$${{(}{3}{)}{.}}$$ 若平面 $${{α}}$$ , $${{β}}$$ 的法向量分别为 $$\overrightarrow{n}_{1}=( 0, 1, 3 )$$ , $$\overrightarrow{n}_{2}=( 1, 0, 2 )$$ ,则 $${{α}{⊥}{β}}$$

$${{(}{4}{)}{.}}$$若平面$${{α}}$$经过三点$$A \left( 1, 0,-1 \right)$$,$$B \left( 0, 1, 0 \right)$$,$$C \, (-1, 2, 0 )$$,向量$$\vec{n}=( 1, u, t )$$是平面$${{α}}$$的法向量,则$$u+t=1$$
$${{(}{5}{)}}$$在空间直角坐标系$$O-x y z$$中,若点$$A ( 1, 2, 3 )$$,$$B ( 1,-1, 4 )$$,点$${{C}}$$是点$${{A}}$$关于平面$${{y}{O}{z}}$$的对称点,则点$${{B}}$$与$${{C}}$$的距离为$${\sqrt {{1}{4}}}$$
$${{(}{6}{)}}$$若$$\overrightarrow{a}=( 1, 1, 0 )$$,$$\vec{b}=(-1, 0, 2 )$$,则与$${{a}^{→}{+}{{b}^{→}}}$$共线的单位向量是$$\pm\left( 0, \frac{\sqrt{5}} {5}, \frac{2 \sqrt{5}} {5} \right)$$

B

A.$${{2}}$$

B.$${{3}}$$

C.$${{5}}$$

D.$${{4}}$$

9、['空间中直线的方向向量与直线的向量表示', '直线的倾斜角']

正确率80.0%直线$${{l}}$$:$$\frac{x-1} {2}=\frac{y+1} {3}$$的一个方向向量可以是$${{(}{)}}$$

A

A.$$( 2, 3 )$$

B.$$(-2, 3 )$$

C.$$( 3, 2 )$$

D.$$(-3, 2 )$$

10、['空间中直线的方向向量与直线的向量表示']

正确率80.0%直线$$\mathbf{2 x-3 y+1=0}$$的一个方向向量是$${{(}{)}}$$

D

A.$$( {\bf2},-{\bf3} )$$

B.$$( 2, 3 )$$

C.$$(-3, 2 )$$

D.$$( 3, 2 )$$

1. 解析:

① 在正方体中,$$\overrightarrow{AC}$$ 和 $$\overrightarrow{A_1 C_1}$$ 是相等的向量,因为它们的方向和大小相同,故①正确。
② 若 $$\overrightarrow{AB} = -\overrightarrow{CD}$$,则 $$\overrightarrow{AB}$$ 和 $$\overrightarrow{CD}$$ 大小相等,方向相反,是相反向量,故②正确。
③ $$\overrightarrow{AB} = \overrightarrow{CD}$$ 的充要条件是向量相等,不要求点重合,故③错误。
④ 两直线的方向向量平行,则两直线平行或重合,故④错误。
综上,错误的个数为 2,选 B。

2. 解析:

A. 直线垂直于平面,则其方向向量与平面的法向量平行,故 A 正确。
B. 法向量与平面内任意直线的方向向量垂直,故 B 正确。
C. 零向量与任意向量垂直,可以作为法向量,故 C 正确。
D. 平面的法向量有无数个,方向相同或相反即可,故 D 正确。
题目要求选错误的说法,但选项中无错误,可能是题目描述问题,通常认为 C 不完全严谨,但严格来说零向量是法向量,故无错误。

3. 解析:

直线 PQ 的方向向量为 $$\overrightarrow{PQ} = (-m - 3, 2 - 2m)$$,与 $$\boldsymbol{a} = (-5, 5)$$ 平行,故存在实数 k 使得 $$\overrightarrow{PQ} = k \boldsymbol{a}$$。
即 $$-m - 3 = -5k$$ 且 $$2 - 2m = 5k$$,解得 $$m = -2$$,选 D。

4. 解析:

直线 l 的方向向量为 $$\overrightarrow{AB} = \left(1, 2, 3\right)$$。
选项中 A 的方向向量为 $$\left(\frac{1}{3}, \frac{2}{3}, 1\right)$$ 是 $$\overrightarrow{AB}$$ 的 $$\frac{1}{3}$$ 倍,故 A 正确。

5. 解析:

方向向量 $$\boldsymbol{a} = (2, 1, 1)$$,法向量 $$\boldsymbol{n} = (4, 2, 2)$$,显然 $$\boldsymbol{n} = 2\boldsymbol{a}$$,故方向向量与法向量平行,直线 l 与平面 α 垂直,选 B。

6. 解析:

直线与平面平行要求方向向量与法向量垂直,即点积为零。
A 中 $$\vec{a} \cdot \vec{n} = 1 \times 1 + 3 \times 0 + 5 \times 1 = 6 \neq 0$$,不满足。
B 中 $$\vec{a} \cdot \vec{n} = 1 \times (-2) + 0 \times 0 + 0 \times 0 = -2 \neq 0$$,不满足。
C 中 $$\vec{a} \cdot \vec{n} = 1 \times 0 + (-1) \times 3 + 3 \times 1 = 0$$,满足,选 C。

7. 解析:

直线 l 的方向向量 $$\boldsymbol{a} = (1, 2, -1)$$,法向量 $$\boldsymbol{m} = (-2, -4, k)$$,若 $$l \perp \alpha$$,则 $$\boldsymbol{a}$$ 与 $$\boldsymbol{m}$$ 平行。
故存在实数 λ 使得 $$\boldsymbol{m} = \lambda \boldsymbol{a}$$,即 $$-2 = \lambda \times 1$$,$$-4 = \lambda \times 2$$,$$k = \lambda \times (-1)$$,解得 $$k = 2$$,选 A。

8. 解析:

(1) $$\vec{b} = 2\vec{a}$$,方向向量成比例,故 l 与 m 平行,正确。
(2) $$\vec{a} \cdot \vec{n} = 0 \times 1 + 1 \times (-1) + (-1) \times (-1) = 0$$,但 l 与 α 平行或 l 在 α 内,不一定是垂直,错误。
(3) $$\vec{n}_1 \cdot \vec{n}_2 = 0 \times 1 + 1 \times 0 + 3 \times 2 = 6 \neq 0$$,故 α 与 β 不垂直,错误。
(4) 平面 α 的法向量 $$\vec{n}$$ 与 $$\overrightarrow{AB}$$ 和 $$\overrightarrow{AC}$$ 垂直,解得 $$u + t = 1$$,正确。
(5) 点 C 为 $$(-1, 2, 3)$$,距离 $$BC = \sqrt{(-1-1)^2 + (2-(-1))^2 + (3-4)^2} = \sqrt{14}$$,正确。
(6) $$\vec{a} + \vec{b} = (0, 1, 2)$$,单位向量为 $$\pm \frac{(0, 1, 2)}{\sqrt{5}}$$,正确。
综上,真命题有 4 个,选 D。

9. 解析:

直线 $$\frac{x-1}{2} = \frac{y+1}{3}$$ 的方向向量为 $$(2, 3)$$,选 A。

10. 解析:

直线 $$2x - 3y + 1 = 0$$ 的斜率为 $$\frac{2}{3}$$,方向向量为 $$(3, 2)$$,选 D。
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