格物学 第一章 空间向量与立体几何1.4 空间向量的应用

用空间向量研究两个平面所成的角-1.4 空间向量的应用知识点课后进阶单选题自测题解析-江苏省等高一数学选择必修,平均正确率46.0%

2025-07-27
用空间向量研究两个平面所成的角-1.4 空间向量的应用知识点课后进阶单选题自测题解析-江苏省等高一数学选择必修,平均正确率46.0%
1、['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$$\overrightarrow{A_{1} C}=5 \overrightarrow{A_{1} P}$$

2、['用空间向量研究两个平面所成的角']

正确率60.0%在空间直角坐标系$${{O}{x}{y}{z}}$$中$$\overrightarrow{A B}=( 1, \quad-1, \enskip0 ), \enskip\overrightarrow{B C}=(-2, \enskip0, \enskip1 ),$$平面$${{α}}$$的一个法向量为$$\boldsymbol{m}=(-1, ~ 0, ~ 1 ),$$则平面$${{α}}$$与平面$${{A}{B}{C}}$$夹角的正弦值为(

A

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

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

C.$$\frac{\sqrt{3}} {4}$$

D.$$\frac{\sqrt{1 3}} {4}$$

3、['用空间向量研究两个平面所成的角']

正确率60.0%已知$${{P}}$$为正方形$${{A}{B}{C}{D}}$$所在平面外一点$${,{P}{A}{⊥}}$$平面$$A B C D,$$若$$P A=A B,$$则平面$${{P}{A}{B}}$$与平面$${{P}{C}{D}}$$所成的角为(

B

A.$${{3}{0}^{∘}}$$

B.$${{4}{5}^{∘}}$$

C.$${{6}{0}^{∘}}$$

D.$${{9}{0}^{∘}}$$

4、['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60.0%已知$$\operatorname{c o s} \langle\boldsymbol{a}, \boldsymbol{b} \rangle$$​$$=-\frac{1} {4},$$则下列说法错误的是(

B

A.若$${{a}{,}{b}}$$分别是直线$${{l}_{1}{,}{{l}_{2}}}$$的方向向量,则直线$${{l}_{1}{,}{{l}_{2}}}$$的夹角的余弦值是$$\frac{1} {4}$$

B.若$${{a}{,}{b}}$$分别是直线$${{l}}$$的方向向量与平面$${{α}}$$的法向量,则直线$${{l}}$$与平面$${{α}}$$的夹角的余弦值是$$\frac{1} {4}$$

C.若$${{a}{,}{b}}$$分别是平面$${{α}{,}{β}}$$的法向量,则平面$${{α}{,}{β}}$$的夹角的余弦值是$$\frac{1} {4}$$

D.若$${{a}{,}{b}}$$分别是直线$${{l}}$$的方向向量与平面$${{α}}$$的法向量,则直线$${{l}}$$与平面$${{α}}$$的夹角的正弦值是$$\frac{1} {4}$$

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40.0%在正三棱锥$$P-A B C$$中$${,{M}}$$为棱$${{P}{A}}$$的中点,设$${{B}{M}}$$与$${{A}{C}}$$所成的角为$${{α}{,}{B}{M}}$$与底面$${{A}{B}{C}}$$所成的角为$${{β}{,}}$$平面$${{M}{A}{C}}$$与平面$${{A}{B}{C}}$$的夹角为$${{γ}{,}}$$则下列不等式一定成立的是(

B

A.$$2 \mathrm{c o s} \alpha> \mathrm{c o s} \beta$$

B.$$2 \mathrm{c o s} \alpha< \mathrm{c o s} \beta$$

C.$$2 \mathrm{c o s} \gamma> \mathrm{c o s} \beta$$

D.$$2 \mathrm{c o s} \gamma< \mathrm{c o s} \beta$$

6、['用空间向量研究两个平面所成的角']

正确率60.0%已知正三棱柱$$A B C-A_{1} B_{1} C_{1}$$的棱长均为$${{a}{,}{D}}$$是侧棱$${{C}{{C}_{1}}}$$的中点,则平面$${{A}{B}{C}}$$与平面$${{A}{{B}_{1}}{D}}$$的夹角为(

A

A.$${{4}{5}^{∘}}$$

B.$${{6}{0}^{∘}}$$

C.$${{7}{5}^{∘}}$$

D.$${{3}{0}^{∘}}$$

7、['空间直角坐标系', '用空间向量研究两个平面所成的角', '平面的法向量及其应用']

正确率40.0%svg异常

B

A.$${{3}{0}^{∘}}$$

B.$${{4}{5}^{∘}}$$

C.$${{5}{0}^{∘}}$$

D.$${{6}{0}^{∘}}$$

8、['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%svg异常

B

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

B.$$\frac{\sqrt{2 1}} {5}$$

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

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

9、['用空间向量研究两个平面所成的角']

正确率60.0%svg异常

C

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

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

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

D.$$- \frac2 3$$

10、['用空间向量研究两个平面所成的角']

正确率19.999999999999996%svg异常

C

A.$$\alpha> \beta> \gamma$$

B.$$\alpha> \gamma> \beta$$

C.$$\gamma> \alpha> \beta$$

D.$$\gamma> \beta> \alpha$$

1. 题目解析:

选项A:当$$\overrightarrow{A_{1} C}=2 \overrightarrow{A_{1} P}$$时,点P是A1C的中点。计算BP与平面ABCD的夹角,先求BP的方向向量和平面法向量,通过向量夹角公式验证正弦值为$$\frac{2 \sqrt{5}}{5}$$,正确。

选项B:当$$\overrightarrow{A_{1} C}=3 \overrightarrow{A_{1} P}$$时,P将A1C分为1:2。验证D1P与平面BDC1的法向量垂直,即$$\overrightarrow{D_{1} P} \cdot n=0$$,正确。

选项C:当$$\overrightarrow{A_{1} C}=4 \overrightarrow{A_{1} P}$$时,P将A1C分为1:3。计算二面角$$A_{1}-A D_{1}-P$$的余弦值应为$$\frac{\sqrt{10}}{5}$$,正确。

选项D:若$$\overrightarrow{A_{1} C} \cdot \overrightarrow{D_{1} P}=0$$,通过向量关系推导得到$$\overrightarrow{A_{1} C}=5 \overrightarrow{A_{1} P}$$,正确。

综上,题目要求选择错误的结论,但所有选项均正确,可能题目有误。

2. 题目解析:

首先求平面ABC的法向量:$$\overrightarrow{AB} \times \overrightarrow{BC} = (1, -1, 0) \times (-2, 0, 1) = (-1, 1, -2)$$。

已知平面α的法向量为$$\boldsymbol{m}=(-1, 0, 1)$$。

两平面夹角θ的余弦为$$\cos \theta = \frac{|\boldsymbol{m} \cdot \boldsymbol{n}|}{|\boldsymbol{m}| |\boldsymbol{n}|} = \frac{|(-1)(-1) + 0 \times 1 + 1 \times (-2)|}{\sqrt{2} \times \sqrt{6}} = \frac{1}{\sqrt{12}} = \frac{\sqrt{3}}{6}$$。

正弦值为$$\sqrt{1 - \cos^2 \theta} = \frac{\sqrt{33}}{6}$$,选项A正确。

3. 题目解析:

设正方形边长为1,建立坐标系,P在z轴上,A(0,0,0),B(1,0,0),C(1,1,0),D(0,1,0),P(0,0,1)。

平面PAB的法向量为$$\overrightarrow{PA} \times \overrightarrow{PB} = (0,0,-1) \times (1,0,-1) = (0,-1,0)$$。

平面PCD的法向量为$$\overrightarrow{PC} \times \overrightarrow{PD} = (1,1,-1) \times (0,1,-1) = (0,1,1)$$。

两法向量夹角余弦为$$\cos \theta = \frac{|0 \times 0 + (-1) \times 1 + 0 \times 1|}{1 \times \sqrt{2}} = \frac{1}{\sqrt{2}}$$,夹角为45°,选项B正确。

4. 题目解析:

选项A:直线夹角取锐角,余弦为$$\frac{1}{4}$$,正确。

选项B:直线与平面夹角的正弦为$$\frac{1}{4}$$,余弦应为$$\sqrt{1 - (\frac{1}{4})^2} = \frac{\sqrt{15}}{4}$$,错误。

选项C:平面夹角余弦为$$\frac{1}{4}$$,正确。

选项D:直线与平面夹角正弦为$$\frac{1}{4}$$,正确。

综上,错误的选项是B。

5. 题目解析:

设正三棱锥底面ABC为等边三角形,侧棱PA=PB=PC。M为PA中点,BM与AC成角α,BM与底面ABC成角β,平面MAC与ABC夹角γ。

通过几何关系和三角函数推导可得$$2 \cos \alpha > \cos \beta$$,选项A正确。

6. 题目解析:

正三棱柱ABC-A1B1C1棱长为a,D为CC1中点。求平面ABC与平面AB1D的夹角。

建立坐标系计算法向量,夹角余弦为$$\frac{1}{2}$$,夹角为60°,选项B正确。

7-10. 题目解析:

由于题目描述不完整,无法给出具体解析。

题目来源于各渠道收集,若侵权请联系下方邮箱
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