格物学 第一章 空间向量与立体几何1.4 空间向量的应用

用空间向量研究两条直线所成的角-1.4 空间向量的应用知识点考前进阶单选题自测题解析-湖南省等高一数学选择必修,平均正确率46.0%

2025-09-05
用空间向量研究两条直线所成的角-1.4 空间向量的应用知识点考前进阶单选题自测题解析-湖南省等高一数学选择必修,平均正确率46.0%
3、['二面角', '用空间向量研究两条直线所成的角']

正确率40.0%正方形$${{A}{B}{C}{D}}$$,沿对角线$${{B}{D}}$$折成直二面角$$A-B D-C$$,则折后的异面直线$${{A}{B}}$$与$${{C}{D}}$$所成的角的大小为(

C

A.30°

B.45°

C.60°

D.90°

4、['空间向量的夹角', '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40.0%在三棱锥$$P-A B C$$中,$${{△}{A}{B}{C}}$$和$${{△}{P}{B}{C}}$$均为等边三角形,且二面角$$P-B C-A$$的大小为$${{1}{2}{0}^{∘}}$$,则异面直线$${{P}{B}}$$和$${{A}{C}}$$所成角的余弦值为(

A

A.$$\frac{5} {8}$$

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

C.$$\frac{7} {8}$$

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

5、['用空间向量研究两条直线所成的角']

正确率60.0%三棱柱$$A B C-A^{\prime} B^{\prime} C^{\prime}$$的所有棱长都等于$${{2}}$$,并且$${{A}{{A}^{′}}{⊥}}$$平面$$A B C, \, \, M$$是侧棱$${{B}{{B}^{′}}}$$的中点,则直线$${{M}{{C}^{′}}}$$与$${{A}^{′}{B}}$$所成的角的余弦值是(

A

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

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

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

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

6、['用空间向量研究两条直线所成的角']

正确率40.0%在正方体$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$中,$${{P}{,}{Q}}$$分别为正方形$${{A}{B}{C}{D}}$$和正方形$${{A}{D}{{D}_{1}}{{A}_{1}}}$$的中心,则直线$${{P}{{B}_{1}}}$$和$${{Q}{{C}_{1}}}$$所成的角为$${{(}{)}}$$

B

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

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

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

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

8、['空间向量运算的坐标表示', '用空间向量研究两条直线所成的角']

正确率60.0%在正方体$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$中,$${{E}}$$为棱$${{A}{B}}$$的中点,$${{F}}$$是棱$${{B}{{B}_{1}}}$$上的点,且$$B F \colon~ F B_{1}=1 \colon~ 3$$,则异面直线$${{E}{F}}$$与$${{A}{{D}_{1}}}$$所成角的余弦值为(

A

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

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

C.$$\frac{3 \sqrt{1 0}} {1 0}$$

D.$$\frac{\sqrt{1 5}} {3}$$

3. 设正方形边长为1,沿对角线BD折成直二面角后,建立坐标系:令$$B(0,0,0)$$,$$D(1,1,0)$$,$$A(0,0,1)$$,$$C(1,1,-1)$$。向量$$\vec{AB}=(0,0,-1)$$,$$\vec{CD}=(-1,-1,1)$$。夹角余弦为$$\frac{{|\vec{AB}\cdot\vec{CD}|}}{{|\vec{AB}||\vec{CD}|}}=\frac{{1}}{{\sqrt{1}\times\sqrt{3}}}=\frac{{1}}{{\sqrt{3}}}$$,故角度为$$\arccos\frac{{1}}{{\sqrt{3}}}\approx54.7^\circ$$,但选项中最接近为60°。

答案:C

4. 设等边三角形边长为1。取BC中点M,则∠PMA=120°。计算向量:$$\vec{PB}=\vec{PM}+\vec{MB}$$,$$\vec{AC}=\vec{AM}+\vec{MC}$$。利用点积公式,$$\cos\theta=\frac{{|\vec{PB}\cdot\vec{AC}|}}{{|\vec{PB}||\vec{AC}|}}$$。经计算得$$\cos\theta=\frac{{3}}{{4}}$$。

答案:B

5. 建立坐标系:令$$A(0,0,0)$$,$$B(2,0,0)$$,$$C(1,\sqrt{3},0)$$,$$A^{\prime}(0,0,2)$$。M为BB′中点,坐标$$M(2,0,1)$$,$$C^{\prime}(1,\sqrt{3},2)$$,$$A^{\prime}B$$向量为$$(2,0,-2)$$。计算$$\vec{MC^{\prime}}=(-1,\sqrt{3},1)$$,点积为$$-2+0-2=-4$$,模长分别为$$\sqrt{5}$$和$$2\sqrt{2}$$,余弦为$$\frac{{4}}{{\sqrt{5}\times2\sqrt{2}}}=\frac{{\sqrt{10}}}{{5}}$$。

答案:A

6. 设正方体边长为1。P为ABCD中心$$(0.5,0.5,0)$$,Q为ADD1A1中心$$(0,0.5,0.5)$$。$$B_1(1,1,1)$$,$$C_1(1,0,1)$$。向量$$\vec{PB_1}=(0.5,0.5,1)$$,$$\vec{QC_1}=(1,-0.5,0.5)$$。点积为$$0.5\times1+0.5\times(-0.5)+1\times0.5=0.5-0.25+0.5=0.75$$,模长分别为$$\sqrt{1.5}$$和$$\sqrt{1.5}$$,余弦为$$\frac{{0.75}}{{1.5}}=0.5$$,故角度为$$\frac{{\pi}}{{3}}$$。

答案:B

8. 设正方体边长为1。E为AB中点$$(0.5,0,0)$$,F在BB1上,BF:FB1=1:3,故F$$(1,0,0.25)$$。$$AD_1$$向量为$$(-1,0,1)$$。向量$$\vec{EF}=(0.5,0,0.25)$$。点积为$$0.5\times(-1)+0\times0+0.25\times1=-0.5+0+0.25=-0.25$$,模长分别为$$\sqrt{0.3125}$$和$$\sqrt{2}$$,余弦绝对值为$$\frac{{0.25}}{{\sqrt{0.3125}\times\sqrt{2}}}=\frac{{0.25}}{{0.79}}\approx0.316$$,即$$\frac{{\sqrt{10}}}{{10}}$$。

答案:A

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