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回顾进阶自测题答案-山东省等高一数学选择必修,平均正确率38.0%

2025-09-09
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回顾进阶自测题答案-山东省等高一数学选择必修,平均正确率38.0%
2、['用空间向量研究直线与平面所成的角']

正确率60.0%在空间直角坐标系中,已知平面$${{α}}$$的一个法向量为$$\boldsymbol{n}=( 1, ~-1, ~ 0 ),$$则$${{x}}$$轴与平面$${{α}}$$夹角的大小为(

C

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

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

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

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

5、['用空间向量研究直线与平面所成的角', '用空间向量研究两条直线所成的角', '用空间向量研究两个平面所成的角']

正确率19.999999999999996%在长方体$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$中$$A B=\sqrt{3}, \, \, \, A D=A A_{1}=1, \, \, P$$为线段$${{A}_{1}{C}}$$上的动点,则以下结论中错误的是(

A

A.当$$\overrightarrow{A_{1} C}=2 \overrightarrow{A_{1} P}$$时,直线$${{B}{P}}$$与平面$${{A}{B}{C}{D}}$$所成角的正弦值为$$\frac{2 \sqrt{5}} {5}$$

B.当$$\overrightarrow{A_{1} C}=3 \overrightarrow{A_{1} P}$$时,若平面$${{B}{D}{{C}_{1}}}$$的法向量为$${{n}{,}}$$则$$\overrightarrow{D_{1} P} \cdot n=0$$

C.当$$\overrightarrow{A_{1} C}=4 \overrightarrow{A_{1} P}$$时,二面角$$A_{1}-A D_{1}-P$$的余弦值为$$\frac{\sqrt{1 0}} {5}$$

D.若$$\overrightarrow{A_{1} C} \cdot\overrightarrow{D_{1} P}=0,$$则$$\overrightarrow{A_{1} C}=5 \overrightarrow{A_{1} P}$$

7、['用空间向量研究直线与平面所成的角', '直线与平面垂直的性质定理', '直线与平面平行的判定定理']

正确率60.0%$${{Δ}{A}{B}{C}}$$的内角$$A, B, C$$的对边分别为$$a, b, c$$.已知$$\operatorname{s i n} B+\operatorname{s i n} A ( \operatorname{s i n} C-\operatorname{c o s} C )=0,$$则$${{∠}{A}{=}{(}}$$

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

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

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

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

10、['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%在直三棱柱$$A B C-A_{1} B_{1} C_{1}$$中,$$A A_{1}=A B=A C=1, A B \perp A C, N$$是$${{B}{C}}$$的中点,点$${{P}}$$在$${{A}_{1}{{B}_{1}}}$$上,且满足:$$\overrightarrow{A_{1} P}=\lambda\overrightarrow{A_{1} B_{1}}$$,则直线$${{P}{N}}$$与平面$${{A}{B}{C}}$$所成的角$${{θ}}$$取最大值时$${{λ}}$$的值为

A

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

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

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

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

2. 已知平面α的法向量$$\boldsymbol{n}=(1,-1,0)$$,x轴方向向量为$$\boldsymbol{i}=(1,0,0)$$。设夹角为θ,则:

$$\cos\theta = \frac{|\boldsymbol{n} \cdot \boldsymbol{i}|}{|\boldsymbol{n}| \cdot |\boldsymbol{i}|} = \frac{|1 \times 1 + (-1) \times 0 + 0 \times 0|}{\sqrt{1^2+(-1)^2+0^2} \cdot \sqrt{1^2}} = \frac{1}{\sqrt{2} \times 1} = \frac{\sqrt{2}}{2}$$

因此$$\theta = \frac{\pi}{4}$$,答案为C。

5. 建立坐标系:设$$A(0,0,0)$$,$$B(\sqrt{3},0,0)$$,$$D(0,1,0)$$,$$A_1(0,0,1)$$,则$$C(\sqrt{3},1,0)$$,$$D_1(0,1,1)$$,$$B_1(\sqrt{3},0,1)$$,$$C_1(\sqrt{3},1,1)$$。

设$$\overrightarrow{A_1P} = t\overrightarrow{A_1C}$$,则$$P = A_1 + t(A_1C) = (0,0,1) + t(\sqrt{3},1,-1) = (t\sqrt{3}, t, 1-t)$$。

A选项:当$$\overrightarrow{A_1C} = 2\overrightarrow{A_1P}$$即$$t=\frac{1}{2}$$时,$$P(\frac{\sqrt{3}}{2}, \frac{1}{2}, \frac{1}{2})$$,$$B(\sqrt{3},0,0)$$,向量$$\overrightarrow{BP} = (-\frac{\sqrt{3}}{2}, \frac{1}{2}, \frac{1}{2})$$。平面ABCD法向量为$$\boldsymbol{k}=(0,0,1)$$,夹角正弦值为$$\frac{|\overrightarrow{BP} \cdot \boldsymbol{k}|}{|\overrightarrow{BP}|} = \frac{1/2}{\sqrt{3/4+1/4+1/4}} = \frac{1/2}{\sqrt{5/4}} = \frac{1}{\sqrt{5}} = \frac{\sqrt{5}}{5}$$,但选项给出$$\frac{2\sqrt{5}}{5}$$,故A错误。

B选项:当$$t=\frac{1}{3}$$时,验证$$\overrightarrow{D_1P} \cdot \boldsymbol{n}=0$$成立。

C选项:当$$t=\frac{1}{4}$$时,计算二面角余弦值为$$\frac{\sqrt{10}}{5}$$正确。

D选项:由$$\overrightarrow{A_1C} \cdot \overrightarrow{D_1P}=0$$解得$$t=\frac{1}{5}$$,即$$\overrightarrow{A_1C}=5\overrightarrow{A_1P}$$正确。

因此错误结论为A。

7. 已知$$\sin B + \sin A(\sin C - \cos C) = 0$$,由三角形内角和$$A+B+C=\pi$$得$$B=\pi-A-C$$,代入:

$$\sin(\pi-A-C) + \sin A(\sin C - \cos C) = \sin(A+C) + \sin A(\sin C - \cos C) = 0$$

展开$$\sin(A+C) = \sin A \cos C + \cos A \sin C$$,代入得:

$$\sin A \cos C + \cos A \sin C + \sin A \sin C - \sin A \cos C = \cos A \sin C + \sin A \sin C = \sin C(\cos A + \sin A) = 0$$

由于$$\sin C \neq 0$$,故$$\cos A + \sin A = 0$$,即$$\tan A = -1$$,又$$A \in (0,\pi)$$,得$$A = \frac{3\pi}{4}$$,答案为B。

10. 建立坐标系:设$$A(0,0,0)$$,$$B(1,0,0)$$,$$C(0,1,0)$$,$$A_1(0,0,1)$$,则$$B_1(1,0,1)$$,$$C_1(0,1,1)$$,$$N(\frac{1}{2},\frac{1}{2},0)$$。

由$$\overrightarrow{A_1P} = \lambda \overrightarrow{A_1B_1}$$得$$P(\lambda,0,1)$$。

向量$$\overrightarrow{PN} = (\frac{1}{2}-\lambda, \frac{1}{2}, -1)$$,平面ABC法向量为$$\boldsymbol{k}=(0,0,1)$$。

设直线PN与平面ABC夹角为θ,则:

$$\sin\theta = \frac{|\overrightarrow{PN} \cdot \boldsymbol{k}|}{|\overrightarrow{PN}|} = \frac{1}{\sqrt{(\frac{1}{2}-\lambda)^2 + (\frac{1}{2})^2 + 1}} = \frac{1}{\sqrt{(\lambda-\frac{1}{2})^2 + \frac{5}{4}}}$$

当分母最小时$$\sin\theta$$最大,即$$(\lambda-\frac{1}{2})^2$$最小时,$$\lambda=\frac{1}{2}$$。

此时$$\sin\theta = \frac{1}{\sqrt{0 + \frac{5}{4}}} = \frac{2}{\sqrt{5}} = \frac{2\sqrt{5}}{5}$$,对应选项D。

但问题要求的是λ的值,当$$\lambda=\frac{1}{2}$$时,$$\sin\theta$$最大,故答案为A。

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