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专题基础单选题自测题解析-天津市等高一数学选择必修,平均正确率66.0%

2025-05-24
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专题基础单选题自测题解析-天津市等高一数学选择必修,平均正确率66.0%
1、['向量的模', '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']

正确率60.0%已知直线$${{l}_{1}}$$的一个方向向量为$${{a}{=}{(}{2}{,}{4}{,}{x}{)}{,}}$$直线$${{l}_{2}}$$的一个方向向量为$${{b}{=}{(}{2}{,}{y}{,}{2}{)}{,}}$$若$${{|}{a}{|}{=}{6}{,}}$$且$${{a}{⊥}{b}{,}}$$则$${{x}{+}{y}}$$的值是(

A

A.$${{−}{3}}$$或$${{1}}$$

B.$${{3}}$$或$${{−}{1}}$$

C.$${{−}{3}}$$

D.$${{1}}$$

2、['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']

正确率60.0%已知直线$${{l}}$$和平面$${{A}{B}{C}{,}}$$若直线$${{l}}$$的一个方向向量为$${{n}{=}{(}{1}{,}{−}{2}{,}{−}{5}{)}{,}}$$向量$$\overrightarrow{A B}=( 1, ~ 0, ~-1 ), ~ \overrightarrow{A C}=( 2, ~ 1, ~ 0 ).$$则下列结论一定正确的为(

D

A.$${{l}{⊥}}$$平面$${{A}{B}{C}}$$

B.$${{l}}$$与平面$${{A}{B}{C}}$$相交,但不垂直

C.$${{l}{/}{/}}$$直线$${{B}{C}}$$

D.$${{l}{/}{/}}$$平面$${{A}{B}{C}}$$或$${{l}{⊂}}$$平面$${{A}{B}{C}}$$

3、['空间向量的夹角', '空间中直线的方向向量与直线的向量表示']

正确率80.0%已知异面直线$${{a}{,}{b}}$$的一个方向向量分别是$${{m}{=}{(}{2}{,}{1}{,}{−}{3}{)}{,}{n}{=}{(}{1}{,}{−}{3}{,}{2}{)}{,}}$$则$${{a}{,}{b}}$$所成角的大小是(

C

A.$$\frac{2 \pi} {3}$$

B.$$\frac{3 \pi} {4}$$

C.$$\frac{\pi} {3}$$

D.$$\begin{array} {l l} {\frac{\pi} {6}} \\ \end{array}$$

4、['空间向量的夹角', '空间中直线的方向向量与直线的向量表示']

正确率60.0%已知两个异面直线的方向向量分别为$${{a}{,}{b}{,}}$$且$${{|}{a}{|}{=}{|}{b}{|}{=}{1}{,}}$$$$\boldsymbol{a} \cdot\boldsymbol{b}=-\frac{1} {2},$$则两直线的夹角为(

B

A.$$\begin{array} {l l} {\frac{\pi} {6}} \\ \end{array}$$

B.$$\frac{\pi} {3}$$

C.$$\frac{2 \pi} {3}$$

D.$$\frac{5 \pi} {6}$$

5、['异面直线所成的角', '空间向量的夹角', '空间中直线的方向向量与直线的向量表示']

正确率60.0%已知异面直线$${{a}{,}{b}}$$的方向向量分别是$${{m}^{→}{=}{(}{2}{,}{1}{,}{−}{3}{)}{,}{{n}^{→}}{=}{(}{1}{,}{−}{3}{,}{2}{)}}$$,则$${{a}{,}{b}}$$夹角的大小是(

C

A.$$\frac{5 \pi} {6}$$

B.$$\frac{3 \pi} {4}$$

C.$$\frac{\pi} {3}$$

D.$$\begin{array} {l l} {\frac{\pi} {6}} \\ \end{array}$$

6、['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%设直线$${{l}}$$的方向向量为$${{a}{,}}$$平面$${{α}}$$的法向量为$${{n}{,}{l}}$$$${{⊂}{̸}}$$$${{α}{,}}$$则使$${{l}{/}{/}{α}}$$成立的是(

B

A.$${{a}{=}{(}{1}{,}{−}{1}{,}{2}{)}{,}{n}{=}{(}{−}{1}{,}{1}{,}{−}{2}{)}}$$

B.$${{a}{=}{(}{2}{,}{−}{1}{,}{3}{)}{,}{n}{=}{(}{−}{1}{,}{1}{,}{1}{)}}$$

C.$${{a}{=}{(}{1}{,}{1}{,}{0}{)}{,}{n}{=}{(}{2}{,}{−}{1}{,}{0}{)}}$$

D.$${{a}{=}{(}{1}{,}{−}{2}{,}{1}{)}{,}{n}{=}{(}{1}{,}{1}{,}{2}{)}}$$

7、['空间向量的坐标与空间向量的平行、垂直', '用空间向量研究空间中直线、平面的垂直', '空间中直线的方向向量与直线的向量表示']

正确率60.0%设$${{l}_{1}}$$的方向向量为$${{a}^{→}{=}{(}{1}{,}{2}{,}{−}{2}{)}{,}{{l}_{2}}}$$的方向向量为$${{b}^{→}{=}{(}{−}{2}{,}{3}{,}{m}{)}{,}}$$若$${{l}_{1}{⊥}{{l}_{2}}}$$,则实数$${{m}}$$的值为(

B

A.$${{3}}$$

B.$${{2}}$$

C.$${{1}}$$

D.$$\frac{1} {2}$$

8、['充分、必要条件的判定', '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', '直线与平面所成的角']

正确率60.0%设平面$${{α}}$$的法向量为$${{n}^{→}}$$,直线$${{l}}$$的方向向量为$${{m}^{→}}$$,那么$${{“}{<}{{m}^{→}}{,}{{n}^{→}}{{>}{=}}{{6}{0}^{∘}}{”}}$$是$${{“}}$$直线$${{l}}$$与平面$${{α}}$$夹角为$${{3}{0}^{∘}{”}}$$的(

A

A.充分而不必要条件

B.必要而不充分条件

C.充分必要条件

D.既不充分也不必要条件

9、['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80.0%若直线$${{l}}$$的方向向量为$${{a}^{→}{=}{(}{1}{,}{0}{,}{2}{)}}$$,平面$${{α}}$$的法向量为$${{n}^{→}{=}{(}{−}{2}{,}{1}{,}{1}{)}}$$,则$${{(}{)}}$$

C

A.$${{l}{/}{/}{α}}$$

B.$${{l}{⊥}{α}}$$

C.$${{l}{⊂}{α}}$$或$${{l}{/}{/}{α}}$$

D.$${{l}}$$与$${{α}}$$斜交

10、['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']

正确率80.0%若直线$${{l}}$$的方向向量为$${{m}^{→}{=}{(}{3}{,}{−}{1}{,}{2}{)}}$$,平面$${{α}}$$的法向量为$${{n}^{→}{=}{(}{2}{,}{3}{,}{−}{1}{)}}$$,则$${{(}{)}}$$

D

A.$${{l}{/}{/}{α}}$$

B.$${{l}{⊥}{α}}$$

C.$${{l}{⊂}{α}}$$

D.$${{l}}$$与$${{α}}$$斜交

1. 已知方向向量 $$a=(2,4,x)$$ 和 $$b=(2,y,2)$$,且 $$|a|=6$$ 且 $$a \perp b$$。首先根据模长条件:$$2^2 + 4^2 + x^2 = 6^2$$,解得 $$x^2 = 16$$,即 $$x = \pm 4$$。再由垂直条件 $$a \cdot b = 0$$,即 $$2 \times 2 + 4 \times y + x \times 2 = 0$$,代入 $$x$$ 得:

当 $$x=4$$ 时,$$4 + 4y + 8 = 0$$,解得 $$y=-3$$;

当 $$x=-4$$ 时,$$4 + 4y - 8 = 0$$,解得 $$y=1$$。

因此 $$x+y=1$$ 或 $$-3$$,选项 A 正确。

答案:$$A$$

2. 直线 $$l$$ 的方向向量 $$n=(1,-2,-5)$$,平面 $$ABC$$ 的法向量可通过叉积求得:$$\overrightarrow{AB} \times \overrightarrow{AC} = (1, -2, 1)$$。由于 $$n$$ 与法向量不平行($$n \neq k \cdot (1,-2,1)$$),直线 $$l$$ 不与平面垂直。又因为 $$n \cdot (1,-2,1) = 1 \times 1 + (-2) \times (-2) + (-5) \times 1 = 0$$,说明 $$l$$ 与平面平行或在平面内,选项 D 正确。

答案:$$D$$

3. 异面直线的夹角由方向向量 $$m=(2,1,-3)$$ 和 $$n=(1,-3,2)$$ 的夹角决定。计算点积:$$m \cdot n = 2 \times 1 + 1 \times (-3) + (-3) \times 2 = -7$$。模长 $$|m| = \sqrt{14}$$,$$|n| = \sqrt{14}$$。设夹角为 $$\theta$$,则 $$\cos \theta = \frac{-7}{14} = -\frac{1}{2}$$,因此 $$\theta = \frac{2\pi}{3}$$,选项 A 正确。

答案:$$A$$

4. 已知 $$|a|=|b|=1$$ 且 $$a \cdot b = -\frac{1}{2}$$,设夹角为 $$\theta$$,则 $$\cos \theta = \frac{a \cdot b}{|a||b|} = -\frac{1}{2}$$,故 $$\theta = \frac{2\pi}{3}$$,选项 C 正确。

答案:$$C$$

5. 同第 3 题,方向向量 $$m=(2,1,-3)$$ 和 $$n=(1,-3,2)$$ 的夹角为 $$\frac{2\pi}{3}$$,但题目描述为“夹角”,通常取锐角,因此答案为 $$\frac{\pi}{3}$$(补角),选项 C 正确。

答案:$$C$$

6. 直线 $$l$$ 平行于平面 $$\alpha$$ 的条件是方向向量 $$a$$ 与法向量 $$n$$ 垂直,即 $$a \cdot n = 0$$。验证选项:

A:$$a \cdot n = -1 -1 -4 = -6 \neq 0$$;

B:$$a \cdot n = -2 -1 +3 = 0$$,符合条件;

C:$$a \cdot n = 2 -1 +0 = 1 \neq 0$$;

D:$$a \cdot n = 1 -2 +2 = 1 \neq 0$$。

选项 B 正确。

答案:$$B$$

7. 直线 $$l_1$$ 和 $$l_2$$ 垂直的条件是方向向量 $$a=(1,2,-2)$$ 与 $$b=(-2,3,m)$$ 的点积为零:$$1 \times (-2) + 2 \times 3 + (-2) \times m = 0$$,解得 $$m=2$$,选项 B 正确。

答案:$$B$$

8. 设直线与平面的夹角为 $$\phi$$,方向向量与法向量的夹角为 $$\theta$$,则 $$\phi = 90^\circ - \theta$$。若 $$\theta=60^\circ$$,则 $$\phi=30^\circ$$;反之亦然。因此条件是充要的,选项 C 正确。

答案:$$C$$

9. 方向向量 $$a=(1,0,2)$$ 与法向量 $$n=(-2,1,1)$$ 的点积为 $$-2 + 0 + 2 = 0$$,说明直线与平面平行或直线在平面内,选项 C 正确。

答案:$$C$$

10. 方向向量 $$m=(3,-1,2)$$ 与法向量 $$n=(2,3,-1)$$ 的点积为 $$6 -3 -2 = 1 \neq 0$$,说明直线与平面斜交,选项 D 正确。

答案:$$D$$

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