格物学 第一章 空间向量与立体几何1.4 空间向量的应用

平面的法向量及其应用-1.4 空间向量的应用知识点月考进阶自测题解析-江苏省等高一数学选择必修,平均正确率52.0%

2025-06-22
平面的法向量及其应用-1.4 空间向量的应用知识点月考进阶自测题解析-江苏省等高一数学选择必修,平均正确率52.0%
1、['平面的法向量及其应用']

正确率60.0%已知$$A ( 1, \ 2, \ 1 ), \ B ( 0, \ 1, \ 2 ), \ C ( 3, \ 1, \ 1 ),$$若平面$${{A}{B}{C}}$$的一个法向量为$$\boldsymbol{n}=( x, ~ y, ~ 1 ),$$则$${{n}{=}}$$(

C

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

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

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

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

2、['用空间向量研究空间中直线、平面的平行', '平面的法向量及其应用']

正确率60.0%设平面$${{α}}$$的一个法向量为$$\overrightarrow{n_{1}}=( 1, 2,-2 )$$,平面$${{β}}$$的一个法向量为$$\overrightarrow{n_{2}}=(-2,-4, k )$$,若$${{α}{/}{/}{β}}$$,则$${{k}{=}}$$(

D

A.$${{2}}$$

B.$${{−}{4}}$$

C.$${{−}{2}}$$

D.$${{4}}$$

3、['用空间向量研究直线与平面所成的角', '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%设直线$${{l}}$$与平面$${{α}}$$相交,且$${{l}}$$的方向向量为$${{a}^{→}}$$,$${{α}}$$的法向量为$${{n}^{→}}$$,若$$\langle\overrightarrow{a}, \overrightarrow{n} \rangle=\frac{2 \pi} {3}$$,则$${{l}}$$与$${{α}}$$所成的角为(

C

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

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

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

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

4、['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40.0%若两个不同平面$${{α}{、}{β}}$$的法向量分别为$$\overrightarrow{u}=\ ( 1, \ 2, \ -1 ) \, \ \overrightarrow{v}=\ ( \ -2, \ 2, \ 2 )$$则(

B

A.$${{α}{、}{β}}$$相交但不垂直

B.$${{α}{⊥}{β}}$$

C.$${{α}{/}{/}{β}}$$

D.以上均不正确

5、['空间直角坐标系', '用空间向量研究直线与平面所成的角', '平面的法向量及其应用']

正确率40.0%如图,在正四棱柱$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$中,$$A B=2,$$直线$${{C}{{C}_{1}}}$$与平面$${{A}{C}{{D}_{1}}}$$所成角的正弦值为$$\frac{1} {3},$$则该正四棱柱的高为(

C

A.$${{2}}$$

B.$${{3}}$$

C.$${{4}}$$

D.$${{5}}$$

6、['空间中直线与平面的位置关系', '平面的法向量及其应用']

正确率40.0%设$$\vec{u}=( 2, 2,-1 )$$是平面$${{α}}$$的法向量,$$\vec{a}=(-3, 4, 2 )$$是直线$${{l}}$$的方向向量,则直线$${{l}}$$与平面$${{α}}$$的位置关系是(

A

A.平行或直线在平面内

B.垂直

C.相交但不垂直

D.不能确定

7、['空间直角坐标系', '空间向量运算的坐标表示', '用空间向量研究点到平面的距离', '平面的法向量及其应用']

正确率40.0%如图,在棱长为$${{2}}$$的正方体$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$中$${,{E}{,}{F}}$$分别为棱$$A A_{1}, ~ B B_{1}$$的中点$${,{G}}$$为棱$${{A}_{1}{{B}_{1}}}$$上的一点,且$$A_{1} G=\lambda( 0 < \lambda< \ 2 ),$$则点$${{G}}$$到平面$${{D}_{1}{E}{F}}$$的距离为(

D

A.$${{2}{\sqrt {3}}}$$

B.$${\sqrt {2}}$$

C.$$\frac{2 \sqrt{2} \lambda} {3}$$

D.$$\frac{2 \sqrt{5}} {5}$$

8、['平面的法向量及其应用']

正确率60.0%已知空间直角坐标系中点$$A ~ ( 1, ~ 0, ~ 0 ) ~, ~ B ~ ( 2, ~ 0, ~ 1 ) ~, ~ C ~ ( 0, ~ 1, ~ 2 )$$,则平面$${{A}{B}{C}}$$的一个法向量为(

B

A.$$( \mathbf{\theta}-\mathbf{1}, \mathbf{\theta}-\mathbf{3}, \mathbf{\theta} 2 )$$

B.$$( \mathbf{1}, \mathbf{3}, \mathbf{-1} )$$

C.$$( 1, ~ 3, ~ 1 )$$

D.$$( \mathbf{\alpha}-1, \mathbf{\alpha} 3, \mathbf{\alpha} 1 )$$

9、['空间向量运算的坐标表示', '直线与平面所成的角', '平面的法向量及其应用']

正确率40.0%在空间四边形$${{A}{B}{C}{D}}$$中,向量$$\overrightarrow{A B}=\ ( 0, \ 2, \ -1 ) \, \ \overrightarrow{A C}=\ ( \ -1, \ 2, \ 0 ) \, \ \overrightarrow{A D}=\ ( 0-2, \ 0 )$$则直线$${{A}{D}}$$与平面$${{A}{B}{C}}$$所成角的正弦值为(

A

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

B.$$\frac{2 \sqrt{2}} {3}$$

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

D.$$- \frac{2 \sqrt2} 3$$

10、['用空间向量研究点到平面的距离', '平面的法向量及其应用']

正确率60.0%若平面$${{α}}$$的一个法向量为$$\overrightarrow{n}=( 1, 2, 2 ), \, \, \, A=( 1, 0, 2 ), \, \, \, B=( 0,-1, 4 ), \, \, \, A \notin\alpha, \, \, \, B \in\alpha$$,则点$${{A}}$$到平面$${{α}}$$的距离为$${{(}{)}}$$

C

A.$${{1}}$$

B.$${{2}}$$

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

D.$$\begin{array} {l l} {\frac{2} {3}} \\ \end{array}$$

1. 首先计算向量 $$\overrightarrow{AB} = (-1, -1, 1)$$ 和 $$\overrightarrow{AC} = (2, -1, 0)$$。法向量 $$\boldsymbol{n}$$ 与这两个向量垂直,因此满足:

$$\begin{cases} \overrightarrow{AB} \cdot \boldsymbol{n} = -x - y + 1 = 0 \\ \overrightarrow{AC} \cdot \boldsymbol{n} = 2x - y = 0 \end{cases}$$

解得 $$x = \frac{1}{3}$$,$$y = \frac{2}{3}$$,所以法向量为 $$\left( \frac{1}{3}, \frac{2}{3}, 1 \right)$$,选项 C 正确。

2. 平面平行意味着法向量成比例,即 $$\frac{-2}{1} = \frac{-4}{2} = \frac{k}{-2}$$,解得 $$k = 4$$,选项 D 正确。

3. 直线与平面所成的角 $$\theta$$ 与方向向量和法向量的夹角 $$\phi$$ 满足 $$\theta = \frac{\pi}{2} - \phi$$。已知 $$\phi = \frac{2\pi}{3}$$,因此 $$\theta = \frac{\pi}{2} - \left( \pi - \frac{2\pi}{3} \right) = \frac{\pi}{6}$$,选项 C 正确。

4. 计算法向量的点积 $$\overrightarrow{u} \cdot \overrightarrow{v} = 1 \times (-2) + 2 \times 2 + (-1) \times 2 = -2 + 4 - 2 = 0$$,说明两平面垂直,选项 B 正确。

5. 设正四棱柱的高为 $$h$$。建立坐标系,计算平面 $$ACD_1$$ 的法向量,利用直线 $$CC_1$$ 的方向向量 $$(0, 0, 1)$$ 与法向量的夹角正弦值为 $$\frac{1}{3}$$,解得 $$h = 4$$,选项 C 正确。

6. 计算方向向量与法向量的点积 $$\vec{a} \cdot \vec{u} = -6 + 8 - 2 = 0$$,说明直线与平面平行或直线在平面内,选项 A 正确。

7. 建立坐标系,计算平面 $$D_1EF$$ 的法向量,利用点到平面的距离公式,代入点 $$G$$ 的坐标,得到距离为 $$\frac{2\sqrt{5}}{5}$$,选项 D 正确。

8. 计算向量 $$\overrightarrow{AB} = (1, 0, 1)$$ 和 $$\overrightarrow{AC} = (-1, 1, 2)$$,叉积得到法向量 $$(-1, -3, 1)$$,选项 B 正确。

9. 计算平面 $$ABC$$ 的法向量为 $$(2, 1, 2)$$,直线 $$AD$$ 的方向向量为 $$(0, -2, 0)$$,利用夹角公式得到正弦值为 $$\frac{2\sqrt{2}}{3}$$,选项 B 正确。

10. 利用点到平面的距离公式,计算 $$\overrightarrow{AB} = (-1, -1, 2)$$,距离为 $$\frac{|\overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{n}|}{|\overrightarrow{n}|} = \frac{|-1 - 2 + 4|}{3} = \frac{1}{3}$$,选项 C 正确。

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