格物学 第一章 空间向量与立体几何1.4 空间向量的应用

用空间向量研究空间中直线、平面的垂直-1.4 空间向量的应用知识点教师选题进阶自测题解析-新疆维吾尔自治区等高一数学选择必修,平均正确率54.0%

2025-06-24
用空间向量研究空间中直线、平面的垂直-1.4 空间向量的应用知识点教师选题进阶自测题解析-新疆维吾尔自治区等高一数学选择必修,平均正确率54.0%
1、['充分、必要条件的判定', '用空间向量研究空间中直线、平面的垂直']

正确率60.0%已知向量$${{a}{,}{b}}$$是平面$${{α}}$$内的两个不相等的非零向量,非零向量$${{c}}$$是直线$${{l}}$$的一个方向向量,则“$${\bf c} \cdot{\bf a}=0$$且$$c \cdot b=0$$”是“$${{l}{⊥}{α}}$$”的(

B

A.充分不必要条件

B.必要不充分条件

C.充要条件

D.既不充分也不必要条件

2、['用空间向量研究空间中直线、平面的垂直']

正确率60.0%直线$${{l}}$$的一个方向向量为$$\boldsymbol{m}=( \boldsymbol{1}, \emph{}-2, \mathtt{} \, 3 ),$$平面$${{α}}$$的一个法向量为$$\boldsymbol{n}=( a, ~ b, ~-6 ),$$若$${{l}{⊥}{α}{,}}$$则(

B

A.$$a-b=-2$$

B.$$a+b=2$$

C.$$a-2 b=1 8$$

D.$$a+2 b=1 8$$

3、['用空间向量研究空间中直线、平面的垂直', '用空间向量研究空间中直线、平面的平行']

正确率60.0%已知直线$${{l}}$$的方向向量为$${{m}{,}}$$平面$${{α}}$$的法向量为$${{n}{,}}$$则“$$\boldsymbol{m} \cdot\boldsymbol{n}=0$$”是“$${{l}{/}{/}{α}}$$”的(

B

A.充分不必要条件

B.必要不充分条件

C.充要条件

D.既不充分也不必要条件

4、['用空间向量研究空间中直线、平面的垂直', '用空间向量研究空间中直线、平面的平行']

正确率40.0%在直三棱柱$$A B C-A^{\prime} B^{\prime} C^{\prime}$$中$$B A \perp C A, \, \, \, A^{\prime} A=B A=C A,$$点$${{M}{,}{N}}$$分别是$$A C, \ A B$$的中点,过点$${{C}}$$作平面$${{α}{,}}$$使得$$\alpha/ \! / A^{\prime} \, M, \, \, \alpha/ \! / B^{\prime} \, N,$$若$$\alpha\cap B^{\prime} C^{\prime}=P,$$则$$\frac{C^{\prime} P} {P B^{\prime}}$$的值为(

B

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

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

C.$$\frac{1} {4}$$

D.$$\frac{1} {5}$$

5、['用空间向量研究空间中直线、平面的垂直']

正确率60.0%如图所示,在矩形$${{A}{B}{C}{D}}$$中$$A B=1, \, \, \, B C=a, \, \, \, P A \perp$$平面$$A B C D,$$若在线段$${{B}{C}}$$上只有一个点$${{Q}}$$满足$$P Q \perp Q D,$$则$${{a}}$$的值为(

B

A.$${{1}}$$

B.$${{2}}$$

C.$${{3}}$$

D.$${{4}}$$

6、['立体几何中的动态问题', '用空间向量研究空间中直线、平面的垂直']

正确率40.0%已知正方体$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$的棱长为$${{1}{,}}$$动点$${{M}}$$在棱$${{C}{{C}_{1}}}$$上,动点$${{P}}$$在平面$$A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$上,且$${{A}{P}{⊥}}$$平面$${{M}{B}{{D}_{1}}{,}}$$则$${{A}{P}}$$的长度的取值范围为(

D

A.$$[ 1, ~ \sqrt{2} ]$$

B.$$[ 1, ~ \sqrt{3} ]$$

C.$$\left[ \frac{\sqrt{3}} {2}, ~ \sqrt{2} \right]$$

D.$$\left[ \frac{\sqrt6} {2}, ~ \sqrt2 \right]$$

7、['用空间向量研究空间中直线、平面的垂直']

正确率60.0%平面$${{α}}$$经过三点$$A (-1, 0, 1 ), \, \, \, B ( 1, 1, 2 ), \, \, \, C ( 2,-1, 0 )$$则下列向量中与平面$${{α}}$$的法向量不垂直的是(

D

A.$$( \frac{1} {2},-1,-1 )$$

B.$$( 6,-2,-2 )$$

C.$$( 4, 2, 2 )$$

D.$$(-1, 1, 4 )$$

8、['立体几何中的探索问题', '立体几何中的动态问题', '用空间向量研究两条直线所成的角', '用空间向量研究空间中直线、平面的垂直', '棱柱、棱锥、棱台的体积', '用空间向量研究空间中直线、平面的平行']

正确率40.0%如图,已知正方体$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$

D

A.$${{4}}$$

B.$${{3}}$$

C.$${{2}}$$

D.$${{1}}$$

9、['空间中直线与直线的位置关系', '空间中直线与平面的位置关系', '空间中平面与平面的位置关系', '用空间向量研究空间中直线、平面的垂直', '用空间向量研究空间中直线、平面的平行']

正确率60.0%如图所示,正方体$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$的棱长为$$a, \, \, \, M, N$$分别为$${{A}_{1}{B}}$$和$${{A}{C}}$$上的点,且$$A_{1} M=A N=\frac{a} {3}$$,则$${{M}{N}}$$与平面$${{B}{{B}_{1}}{{C}_{1}}{C}}$$的位置关系是(

B

A.相交

B.平行

C.垂直

D.不能确定

10、['用空间向量研究空间中直线、平面的垂直']

正确率60.0%在正方体$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$中,$${{O}}$$是底面$${{A}{B}{C}{D}}$$的中心,$${{M}{、}{N}}$$分别是棱$$D D_{1}, ~ D_{1} C_{1}$$的中点,则直线$${{O}{M}}$$(

A

A.和$$A C \backslash M N$$都垂直

B.垂直于$${{A}{C}}$$,但不垂直于$${{M}{N}}$$

C.垂直于$${{M}{N}}$$,但不垂直于$${{A}{C}}$$

D.与$$A C \backslash M N$$都不垂直

1. 题目解析:

向量 $${\bf c}$$ 是直线 $$l$$ 的方向向量,平面 $$α$$ 的法向量可以由 $${\bf a}$$ 和 $${\bf b}$$ 的叉积得到。若 $${\bf c} \cdot {\bf a} = 0$$ 且 $${\bf c} \cdot {\bf b} = 0$$,则 $${\bf c}$$ 与平面 $$α$$ 的法向量平行,即 $$l \perp α$$。反过来也成立,因此是充要条件。

正确答案:$$C$$

2. 题目解析:

若 $$l \perp α$$,则直线 $$l$$ 的方向向量 $${\bf m} = (1, -2, 3)$$ 与平面 $$α$$ 的法向量 $${\bf n} = (a, b, -6)$$ 平行,即存在 $$k$$ 使得 $${\bf m} = k {\bf n}$$。解得 $$k = -\frac{1}{2}$$,故 $$a = -2$$,$$b = 4$$。验证选项,$$a - b = -6$$,$$a + b = 2$$,$$a - 2b = -10$$,$$a + 2b = 6$$,只有 $$a + b = 2$$ 正确。

正确答案:$$B$$

3. 题目解析:

若 $${\bf m} \cdot {\bf n} = 0$$,则直线 $$l$$ 的方向向量与平面 $$α$$ 的法向量垂直,说明 $$l$$ 平行于 $$α$$ 或 $$l$$ 在 $$α$$ 内。因此,$${\bf m} \cdot {\bf n} = 0$$ 是 $$l \parallel α$$ 的必要但不充分条件。

正确答案:$$B$$

4. 题目解析:

建立坐标系,设 $$A(0,0,0)$$,$$B(1,0,0)$$,$$C(0,1,0)$$,$$A'(0,0,1)$$,$$B'(1,0,1)$$,$$C'(0,1,1)$$。中点 $$M(0,0.5,0)$$,$$N(0.5,0,0)$$。向量 $$A'M = (0,0.5,-1)$$,$$B'N = (-0.5,0,-1)$$。平面 $$α$$ 的法向量为 $$A'M \times B'N = (-0.5, -0.5, -0.25)$$。平面方程为 $$2x + 2y + z = d$$,代入 $$C(0,1,0)$$ 得 $$d = 2$$。求 $$α$$ 与 $$B'C'$$ 的交点 $$P$$,$$B'C'$$ 的参数方程为 $$(0,1,1) + t(-1,1,0)$$,代入平面方程得 $$t = \frac{1}{3}$$,故 $$P\left(\frac{2}{3}, \frac{4}{3}, 1\right)$$,$$\frac{C'P}{PB'} = \frac{1}{2}$$。

正确答案:$$A$$

5. 题目解析:

设 $$A(0,0,0)$$,$$B(1,0,0)$$,$$C(1,a,0)$$,$$D(0,a,0)$$,$$P(0,0,h)$$。点 $$Q(1,y,0)$$ 在 $$BC$$ 上,满足 $$PQ \perp QD$$,即 $$(1,y,-h) \cdot (-1,a-y,0) = 0$$,化简得 $$y^2 - a y + 1 = 0$$。要求只有一个解,判别式 $$a^2 - 4 = 0$$,故 $$a = 2$$。

正确答案:$$B$$

6. 题目解析:

建立坐标系,设 $$A(0,0,0)$$,$$B(1,0,0)$$,$$D(0,1,0)$$,$$D_1(0,1,1)$$,$$M(1,1,t)$$($$t \in [0,1]$$)。平面 $$MBD_1$$ 的法向量为 $$(t, t, -1)$$。点 $$P(x,y,1)$$ 满足 $$AP \perp$$ 平面 $$MBD_1$$,即 $$(x,y,1) \cdot (t,t,-1) = 0$$,得 $$x + y = \frac{1}{t}$$。$$AP$$ 的长度为 $$\sqrt{x^2 + y^2 + 1}$$,由约束条件可得 $$AP \in \left[\frac{\sqrt{6}}{2}, \sqrt{2}\right]$$。

正确答案:$$D$$

7. 题目解析:

平面 $$α$$ 的法向量为 $$AB \times AC = (1,1,1) \times (3,-1,-1) = (0,4,-4)$$,即 $$(0,1,-1)$$。检查选项:$$D$$ 选项 $$(-1,1,4)$$ 与法向量的点积为 $$1 - 4 = -3 \neq 0$$,不垂直。

正确答案:$$D$$

8. 题目解析:

题目不完整,无法解析。

9. 题目解析:

建立坐标系,设 $$A(0,0,0)$$,$$B(a,0,0)$$,$$C(a,a,0)$$,$$A_1(0,0,a)$$。点 $$M\left(\frac{a}{3},0,\frac{2a}{3}\right)$$,$$N\left(\frac{2a}{3},\frac{2a}{3},0\right)$$。向量 $$MN = \left(\frac{a}{3}, \frac{2a}{3}, -\frac{2a}{3}\right)$$。平面 $$BB_1C_1C$$ 的法向量为 $$(1,0,0)$$,$$MN$$ 与法向量的点积为 $$\frac{a}{3} \neq 0$$,故 $$MN$$ 与平面相交。

正确答案:$$A$$

10. 题目解析:

设正方体边长为 2,$$O(1,1,0)$$,$$M(0,0,1)$$,$$N(1,0,2)$$。向量 $$OM = (-1,-1,1)$$,$$AC = (-2,2,0)$$,$$MN = (1,0,1)$$。计算点积:$$OM \cdot AC = 0$$,$$OM \cdot MN = 0$$,故 $$OM$$ 与 $$AC$$ 和 $$MN$$ 都垂直。

正确答案:$$A$$

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