格物学 第一章 空间向量与立体几何1.1 空间向量及其运算

空间向量的夹角-1.1 空间向量及其运算知识点考前进阶选择题自测题答案-甘肃省等高一数学选择必修,平均正确率57.99999999999999%

2025-07-23
空间向量的夹角-1.1 空间向量及其运算知识点考前进阶选择题自测题答案-甘肃省等高一数学选择必修,平均正确率57.99999999999999%
1、['空间向量的夹角']

正确率60.0%已知向量$$\boldsymbol{a}=( \boldsymbol{1}, ~ \boldsymbol{0}, ~ \boldsymbol{-1} ),$$则下列向量中与$${{a}}$$的夹角为$${{6}{0}^{∘}}$$的是(

B

A.$$(-1, ~ 1, ~ 0 )$$

B.$$( 1, ~-1, ~ 0 )$$

C.$$( 0, ~-1, ~ 1 )$$

D.$$(-1, ~ 0, ~ 1 )$$

2、['空间向量的夹角', '空间向量的数量积']

正确率60.0%在棱长为$${{1}}$$的正方体$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$中$${,{M}{,}{N}}$$分别是$$A_{1} B_{1}, ~ B B_{1}$$的中点,则直线$${{A}{M}}$$与$${{C}{N}}$$所成角的余弦值为(

B

A.$$- \frac{2} {5}$$

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

C.$$\frac{3} {5}$$

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

3、['空间向量的夹角', '空间向量的数量积']

正确率80.0%svg异常

D

A.$${{3}{0}^{∘}}$$

B.$${{6}{0}^{∘}}$$

C.$${{9}{0}^{∘}}$$

D.$${{1}{2}{0}^{∘}}$$

4、['异面直线所成的角', '空间向量的夹角', '用空间向量研究两条直线所成的角']

正确率60.0%svg异常

D

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

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

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

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

5、['异面直线所成的角', '空间向量的夹角', '空间中直线的方向向量与直线的向量表示']

正确率60.0%已知异面直线$${{a}{,}{b}}$$的方向向量分别是$$\overrightarrow{m}=( 2, 1,-3 ), \, \overrightarrow{n}=( 1,-3, 2 )$$,则$${{a}{,}{b}}$$夹角的大小是(

C

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

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

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

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

6、['空间向量基本定理的应用', '二面角', '空间向量的夹角']

正确率40.0%把边长为$${{a}}$$的正三角形$${{A}{B}{C}}$$沿$${{B}{C}}$$边上的高线$${{A}{D}}$$折成$${{6}{0}^{∘}}$$的二面角,此时点$${{A}}$$到直线$${{B}{C}}$$的距离是(

D

A.$${{a}}$$

B.$${\frac{\sqrt6} {2}} a$$

C.$$\frac{\sqrt3} {3} a$$

D.$$\frac{\sqrt{1 5}} {4} a$$

7、['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.$$\frac{1} {4}$$

8、['空间向量的夹角', '空间向量的数量积']

正确率60.0%若向量$$\overrightarrow{a}=( x, 4, 5 ), \overrightarrow{b}=( 1,-2, 2 ),$$且$${{a}^{→}}$$与$${{b}^{→}}$$的夹角的余弦值为$$\frac{\sqrt{2}} {6},$$那么$${{x}{=}}$$(

A

A.$${{3}}$$

B.$${{-}{3}}$$

C.$${{-}{{1}{1}}}$$

D.$${{3}}$$或$${{-}{{1}{1}}}$$

9、['空间向量的夹角', '用空间向量研究两个平面所成的角']

正确率60.0%长方体$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$中,$$A B=2, \, A D=\, A \, A_{1}=1$$,则二面角$$C_{1}-A B-C$$的大小为

A

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

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

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

D.$$\frac{3 \pi} {4}$$

10、['空间向量的夹角', '空间向量的数量积']

正确率60.0%已知$$\vec{a}=( 3,-2,-3 ), \, \, \, \vec{b}=(-1, x-1, 1 )$$,且$${{a}{⃗}}$$与$${{b}^{⃗}}$$的夹角为钝角,则$${{x}}$$的取值范围是(

B

A.$$(-2,+\infty)$$

B.$$(-2, \frac{5} {3} ) \cup( \frac{5} {3},+\infty)$$

C.$$(-\infty,-2 )$$

D.$$( \frac{5} {3},+\infty)$$

1. 解析:

已知向量 $$\boldsymbol{a} = (1, 0, -1)$$,要求找到与 $$\boldsymbol{a}$$ 夹角为 $$60^\circ$$ 的向量。设选项中的向量为 $$\boldsymbol{b} = (x, y, z)$$,则需满足: $$\cos 60^\circ = \frac{\boldsymbol{a} \cdot \boldsymbol{b}}{|\boldsymbol{a}| \cdot |\boldsymbol{b}|} = \frac{1}{2}.$$ 计算 $$\boldsymbol{a} \cdot \boldsymbol{b} = x - z$$,$$|\boldsymbol{a}| = \sqrt{1^2 + 0^2 + (-1)^2} = \sqrt{2}$$,$$|\boldsymbol{b}| = \sqrt{x^2 + y^2 + z^2}$$。代入得: $$\frac{x - z}{\sqrt{2} \cdot \sqrt{x^2 + y^2 + z^2}} = \frac{1}{2}.$$ 逐一验证选项: - A 选项 $$\boldsymbol{b} = (-1, 1, 0)$$:$$\frac{-1 - 0}{\sqrt{2} \cdot \sqrt{(-1)^2 + 1^2 + 0^2}} = \frac{-1}{2} \neq \frac{1}{2}$$,不符合。 - B 选项 $$\boldsymbol{b} = (1, -1, 0)$$:$$\frac{1 - 0}{\sqrt{2} \cdot \sqrt{1^2 + (-1)^2 + 0^2}} = \frac{1}{2}$$,符合。 - C 选项 $$\boldsymbol{b} = (0, -1, 1)$$:$$\frac{0 - 1}{\sqrt{2} \cdot \sqrt{0^2 + (-1)^2 + 1^2}} = \frac{-1}{2} \neq \frac{1}{2}$$,不符合。 - D 选项 $$\boldsymbol{b} = (-1, 0, 1)$$:$$\frac{-1 - 1}{\sqrt{2} \cdot \sqrt{(-1)^2 + 0^2 + 1^2}} = \frac{-2}{2} = -1 \neq \frac{1}{2}$$,不符合。 因此,正确答案是 B。

2. 解析:

建立坐标系,设正方体顶点为 $$A(0,0,0)$$,$$B(1,0,0)$$,$$C(1,1,0)$$,$$D(0,1,0)$$,$$A_1(0,0,1)$$,$$B_1(1,0,1)$$,$$C_1(1,1,1)$$,$$D_1(0,1,1)$$。则: - $$M$$ 是 $$A_1B_1$$ 的中点,坐标为 $$\left(\frac{0+1}{2}, \frac{0+0}{2}, \frac{1+1}{2}\right) = \left(\frac{1}{2}, 0, 1\right)$$。 - $$N$$ 是 $$BB_1$$ 的中点,坐标为 $$\left(\frac{1+1}{2}, \frac{0+0}{2}, \frac{0+1}{2}\right) = \left(1, 0, \frac{1}{2}\right)$$。 向量 $$\overrightarrow{AM} = \left(\frac{1}{2}, 0, 1\right)$$,$$\overrightarrow{CN} = \left(0, -1, \frac{1}{2}\right)$$。 夹角的余弦为: $$\cos \theta = \frac{\overrightarrow{AM} \cdot \overrightarrow{CN}}{|\overrightarrow{AM}| \cdot |\overrightarrow{CN}|} = \frac{\frac{1}{2} \cdot 0 + 0 \cdot (-1) + 1 \cdot \frac{1}{2}}{\sqrt{\left(\frac{1}{2}\right)^2 + 0^2 + 1^2} \cdot \sqrt{0^2 + (-1)^2 + \left(\frac{1}{2}\right)^2}} = \frac{\frac{1}{2}}{\sqrt{\frac{5}{4}} \cdot \sqrt{\frac{5}{4}}} = \frac{\frac{1}{2}}{\frac{5}{4}} = \frac{2}{5}.$$ 因此,正确答案是 B。

5. 解析:

已知方向向量 $$\overrightarrow{m} = (2, 1, -3)$$ 和 $$\overrightarrow{n} = (1, -3, 2)$$。夹角的余弦为: $$\cos \theta = \frac{\overrightarrow{m} \cdot \overrightarrow{n}}{|\overrightarrow{m}| \cdot |\overrightarrow{n}|} = \frac{2 \cdot 1 + 1 \cdot (-3) + (-3) \cdot 2}{\sqrt{2^2 + 1^2 + (-3)^2} \cdot \sqrt{1^2 + (-3)^2 + 2^2}} = \frac{2 - 3 - 6}{\sqrt{14} \cdot \sqrt{14}} = \frac{-7}{14} = -\frac{1}{2}.$$ 因此,夹角为 $$\theta = \arccos\left(-\frac{1}{2}\right) = \frac{2\pi}{3}$$,即 $$\frac{3\pi}{4}$$ 不正确,正确答案是 B。

8. 解析:

已知向量 $$\overrightarrow{a} = (x, 4, 5)$$ 和 $$\overrightarrow{b} = (1, -2, 2)$$,夹角的余弦为 $$\frac{\sqrt{2}}{6}$$。则: $$\cos \theta = \frac{\overrightarrow{a} \cdot \overrightarrow{b}}{|\overrightarrow{a}| \cdot |\overrightarrow{b}|} = \frac{x \cdot 1 + 4 \cdot (-2) + 5 \cdot 2}{\sqrt{x^2 + 4^2 + 5^2} \cdot \sqrt{1^2 + (-2)^2 + 2^2}} = \frac{x - 8 + 10}{\sqrt{x^2 + 41} \cdot 3} = \frac{x + 2}{3 \sqrt{x^2 + 41}} = \frac{\sqrt{2}}{6}.$$ 化简得: $$\frac{x + 2}{\sqrt{x^2 + 41}} = \frac{\sqrt{2}}{2}.$$ 平方后解方程: $$4(x + 2)^2 = 2(x^2 + 41) \Rightarrow 4x^2 + 16x + 16 = 2x^2 + 82 \Rightarrow 2x^2 + 16x - 66 = 0 \Rightarrow x^2 + 8x - 33 = 0.$$ 解得 $$x = 3$$ 或 $$x = -11$$。验证均满足原方程,因此正确答案是 D。

10. 解析:

已知向量 $$\vec{a} = (3, -2, -3)$$ 和 $$\vec{b} = (-1, x-1, 1)$$,夹角为钝角需满足: $$\vec{a} \cdot \vec{b} < 0 \quad \text{且} \quad \vec{a} \cdot \vec{b} \neq -|\vec{a}| \cdot |\vec{b}|.$$ 计算点积: $$\vec{a} \cdot \vec{b} = 3 \cdot (-1) + (-2) \cdot (x-1) + (-3) \cdot 1 = -3 - 2x + 2 - 3 = -2x - 4 < 0 \Rightarrow x > -2.$$ 同时排除共线情况: $$\frac{3}{-1} = \frac{-2}{x-1} = \frac{-3}{1} \Rightarrow x - 1 = \frac{2}{3} \Rightarrow x = \frac{5}{3}.$$ 因此,$$x$$ 的取值范围是 $$(-2, \frac{5}{3}) \cup (\frac{5}{3}, +\infty)$$,正确答案是 B。
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