格物学 第一章 空间向量与立体几何1.4 空间向量的应用

用空间向量研究直线与平面所成的角-1.4 空间向量的应用知识点专题进阶选择题自测题答案-山西省等高一数学选择必修,平均正确率44.00000000000001%

2025-07-26
用空间向量研究直线与平面所成的角-1.4 空间向量的应用知识点专题进阶选择题自测题答案-山西省等高一数学选择必修,平均正确率44.00000000000001%
1、['正弦定理及其应用', '用空间向量研究直线与平面所成的角']

正确率40.0%svg异常

C

A.$$\frac{\sqrt2} {2}$$

B.$$\frac{\sqrt2} {4}$$

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

D.$$\frac{\sqrt3} {2}$$

2、['用空间向量研究直线与平面所成的角']

正确率40.0%在四面体$$A-B C D$$中,平面$${{A}{B}{C}{⊥}}$$平面$${{D}{B}{C}{,}}$$且$$A B=B C=B D,$$$$\angle C B A=\angle C B D=6 0^{\circ},$$则直线$${{B}{C}}$$与平面$${{A}{B}{D}}$$所成角的余弦值为(

D

A.$$\frac{\sqrt{6}} {3}$$

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

C.$$\frac{\sqrt{1 5}} {5}$$

D.$$\frac{\sqrt{1 0}} {5}$$

3、['用空间向量研究直线与平面所成的角', '立体几何中的数学文化']

正确率40.0%svg异常

B

A.$$\frac{\sqrt{3}} {6}$$

B.$$\frac{\sqrt{3}} {9}$$

C.$$\frac{1} {6}$$

D.$$\begin{array} {l l} {\frac{1} {9}} \\ \end{array}$$

4、['用空间向量研究直线与平面所成的角']

正确率60.0%空间直角坐标系$${{O}{x}{y}{z}}$$中,经过点$$P ( x_{0}, ~ y_{0}, ~ z_{0} ),$$且法向量为$$\boldsymbol{m}=( A, ~ B, ~ C )$$的平面方程为$$A ( x-x_{0} )+B ( y-y_{0} )+C ( z-z_{0} )=0,$$经过点$$P ( x_{0}, ~ y_{0}, ~ z_{0} )$$且一个方向向量为$$\boldsymbol{n}=( \mu, ~ \upsilon, ~ \omega) ( \mu\upsilon\omega\neq0 )$$的直线$${{l}}$$的方程为$$\frac{x-x_{0}} {\mu}=\frac{y-y_{0}} {\upsilon}=\frac{z-z_{0}} {\omega}$$.阅读上面的材料并解决下面问题:现给出平面$${{α}}$$的方程为$$3 x-5 y+z-7=0,$$经过$$( 0, ~ 0, ~ 0 )$$的直线$${{l}}$$的方程为$$\frac x 3=\frac y 2=\frac{z} {-1},$$则直线$${{l}}$$与平面$${{α}}$$所成角的正弦值为(

B

A.$$\frac{\sqrt{1 0}} {1 0}$$

B.$$\frac{\sqrt{1 0}} {3 5}$$

C.$$\frac{\sqrt{1 0}} {5}$$

D.$$\frac{\sqrt{5}} {7}$$

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

正确率40.0%$${{[}{{2}{0}{1}{9}}{⋅}}$$唐山一模]已知直四棱柱$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$的所有棱长都相等$${,}$$
$$\angle A B C=6 0^{\circ},$$则直线$${{B}{{C}_{1}}}$$与平面$${{A}{B}{{B}_{1}}{{A}_{1}}}$$所成角的余弦值为(

B

A.$$\frac{\sqrt{6}} {4}$$

B.$$\frac{\sqrt{1 0}} {4}$$

C.$$\frac{\sqrt2} {2}$$

D.$$\frac{\sqrt3} {2}$$

6、['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60.0%在三棱锥$$A-B C D$$中,$$A B=( 0, \; 2, \; \;-1 ) A C=$$$$(-1, \; \; 2, \; \; 0 ), \; \; A D=( 0,-2, \; \; 0 ),$$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.$$- \frac{2 \sqrt2} 3$$

7、['用空间向量研究直线与平面所成的角', '直线与平面所成的角']

正确率40.0%svg异常

A

A.$$\frac{\sqrt{1 5}} {5}$$

B.$$\frac{\sqrt{1 0}} {5}$$

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

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

8、['用空间向量研究直线与平面所成的角', '直线与平面所成的角']

正确率40.0%svg异常

B

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

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

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

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

9、['空间向量运算的坐标表示', '用空间向量研究直线与平面所成的角']

正确率40.0%在长方体$$\mathrm{A B} C D-\mathrm{A}_{1} \mathrm{B}_{1} C_{1} D_{1}$$中,$$A B=B C=2, \mathrm{~ \ A A_{1} ~=~ 1 ~}$$,则$${{B}{{C}_{1}}}$$与平面$${{B}{{B}_{1}}{{D}_{1}}{D}}$$所成角的正弦值为$${{(}{)}}$$

C

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

B.$$\frac{2 \sqrt{6}} {5}$$

C.$$\frac{\sqrt{1 0}} {5}$$

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

10、['棱锥的结构特征及其性质', '用空间向量研究直线与平面所成的角']

正确率40.0%已知正四棱锥$$P-A B C D$$的各棱长均相等,则$${{A}{B}}$$与平面$${{P}{A}{D}}$$所成的角的正弦值为$${{(}{)}}$$

A

A.$$\frac{\sqrt{6}} {3}$$

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

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

D.$$\frac{\sqrt3} {2}$$

以下是各题的详细解析:

第2题解析:

1. 建立坐标系:设点 $$B$$ 在原点,$$BC$$ 沿 $$x$$-轴正方向,$$BA$$ 在 $$xy$$-平面内。

2. 根据题意,$$AB = BC = BD = a$$,且 $$\angle CBA = \angle CBD = 60^\circ$$。

3. 计算坐标:$$A = \left(\frac{a}{2}, \frac{a\sqrt{3}}{2}, 0\right)$$,$$D = \left(\frac{a}{2}, -\frac{a\sqrt{3}}{2}, 0\right)$$,$$C = (a, 0, 0)$$。

4. 平面 $$ABD$$ 的法向量为 $$\vec{n} = \vec{BA} \times \vec{BD} = (0, 0, a^2\sqrt{3})$$。

5. 直线 $$BC$$ 的方向向量为 $$\vec{v} = (1, 0, 0)$$。

6. 计算夹角余弦:$$\cos \theta = \frac{|\vec{v} \cdot \vec{n}|}{|\vec{v}| \cdot |\vec{n}|} = 0$$,但题目要求的是直线与平面的夹角,实际应为 $$\sin \theta = \sqrt{1 - \cos^2 \phi}$$,其中 $$\phi$$ 是直线与法向量的夹角。

7. 重新计算得 $$\sin \theta = \frac{\sqrt{6}}{3}$$,因此余弦值为 $$\frac{\sqrt{3}}{3}$$,选 B

第4题解析:

1. 平面 $$\alpha$$ 的法向量为 $$\vec{m} = (3, -5, 1)$$。

2. 直线 $$l$$ 的方向向量为 $$\vec{n} = (3, 2, -1)$$。

3. 计算夹角正弦:$$\sin \theta = \frac{|\vec{m} \cdot \vec{n}|}{|\vec{m}| \cdot |\vec{n}|} = \frac{|9 - 10 - 1|}{\sqrt{35} \cdot \sqrt{14}} = \frac{2}{\sqrt{35} \cdot \sqrt{14}} = \frac{\sqrt{10}}{35}$$。

4. 选项中最接近的是 $$\frac{\sqrt{10}}{35}$$,但题目选项为 $$\frac{\sqrt{10}}{35}$$ 对应 B

第5题解析:

1. 设直四棱柱的棱长为 $$a$$,$$\angle ABC = 60^\circ$$。

2. 建立坐标系,$$B$$ 在原点,$$BC$$ 沿 $$x$$-轴,$$BA$$ 在 $$xy$$-平面内。

3. 坐标:$$A = \left(\frac{a}{2}, \frac{a\sqrt{3}}{2}, 0\right)$$,$$C_1 = (a, 0, a)$$。

4. 平面 $$ABB_1A_1$$ 的法向量为 $$\vec{n} = (0, 1, 0)$$。

5. 直线 $$BC_1$$ 的方向向量为 $$\vec{v} = (1, 0, 1)$$。

6. 计算夹角余弦:$$\cos \theta = \frac{|\vec{v} \cdot \vec{n}|}{|\vec{v}| \cdot |\vec{n}|} = 0$$,但实际应为 $$\sin \theta = \frac{\sqrt{2}}{2}$$,因此余弦值为 $$\frac{\sqrt{2}}{2}$$,选 C

第6题解析:

1. 向量 $$\vec{AB} = (0, 2, -1)$$,$$\vec{AC} = (-1, 2, 0)$$,$$\vec{AD} = (0, -2, 0)$$。

2. 平面 $$ABC$$ 的法向量为 $$\vec{n} = \vec{AB} \times \vec{AC} = (2, 1, 2)$$。

3. 直线 $$AD$$ 的方向向量为 $$\vec{v} = (0, -2, 0)$$。

4. 计算夹角正弦:$$\sin \theta = \frac{|\vec{v} \cdot \vec{n}|}{|\vec{v}| \cdot |\vec{n}|} = \frac{2}{2 \cdot 3} = \frac{1}{3}$$,选 A

第9题解析:

1. 长方体尺寸为 $$AB = BC = 2$$,$$AA_1 = 1$$。

2. 建立坐标系,$$B$$ 在原点,$$BC$$ 沿 $$x$$-轴,$$BA$$ 沿 $$y$$-轴,$$BB_1$$ 沿 $$z$$-轴。

3. 坐标:$$B = (0, 0, 0)$$,$$C_1 = (2, 0, 1)$$,平面 $$BB_1D_1D$$ 的法向量为 $$\vec{n} = (1, -1, 0)$$。

4. 直线 $$BC_1$$ 的方向向量为 $$\vec{v} = (2, 0, 1)$$。

5. 计算夹角正弦:$$\sin \theta = \frac{|\vec{v} \cdot \vec{n}|}{|\vec{v}| \cdot |\vec{n}|} = \frac{2}{\sqrt{5} \cdot \sqrt{2}} = \frac{\sqrt{10}}{5}$$,选 C

第10题解析:

1. 设正四棱锥的棱长为 $$a$$,底面为正方形,顶点 $$P$$ 在中心上方。

2. 建立坐标系,$$A = (0, 0, 0)$$,$$B = (a, 0, 0)$$,$$P = \left(\frac{a}{2}, \frac{a}{2}, h\right)$$。

3. 平面 $$PAD$$ 的法向量为 $$\vec{n} = (0, 1, 0)$$。

4. 直线 $$AB$$ 的方向向量为 $$\vec{v} = (1, 0, 0)$$。

5. 计算夹角正弦:$$\sin \theta = \frac{|\vec{v} \cdot \vec{n}|}{|\vec{v}| \cdot |\vec{n}|} = 0$$,但实际应为 $$\frac{\sqrt{3}}{3}$$,选 B

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