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专题基础选择题自测题解析-黑龙江省等高一数学选择必修,平均正确率60.0%

2025-07-23
空间向量的夹角-1.1 空间向量及其运算知识点专题基础选择题自测题解析-黑龙江省等高一数学选择必修,平均正确率60.0%
1、['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%已知两条异面直线的方向向量分别是$$\boldsymbol{u}=( 3, ~-1, ~ 2 ), ~ v=( 3, ~-2, ~-1 ),$$则这两条异面直线所成的角$${{θ}}$$满足(

C

A.$$\mathrm{s i n} \theta=\frac{9} {1 4}$$

B.$$\mathrm{s i n} \theta=\frac{1} {4}$$

C.$$\mathrm{c o s} \theta=\frac{9} {1 4}$$

D.$$\mathrm{c o s} \theta=\frac{1} {4}$$

2、['空间向量的夹角', '空间向量的数量积']

正确率60.0%设$$A, ~ B, ~ C, ~ D$$是空间不共面的四个点,且满足$$\overrightarrow{A B} \cdot\overrightarrow{A C}=0, \, \, \, \overrightarrow{A D} \cdot\overrightarrow{A C}=0,$$$$\overrightarrow{A D} \cdot\overrightarrow{A B}=0,$$则$${{△}{B}{C}{D}}$$的形状是(

C

A.钝角三角形

B.直角三角形

C.锐角三角形

D.无法确定

3、['空间向量的夹角', '用空间向量研究两条直线所成的角', '用空间向量研究空间中直线、平面的垂直']

正确率60.0%svg异常

D

A.$${{B}{D}{/}{/}}$$平面$${{C}{{B}_{1}}{{D}_{1}}}$$

B.$$A C_{1} \perp B D$$

C.$${{A}{{C}_{1}}{⊥}}$$平面$${{C}{{B}_{1}}{{D}_{1}}}$$

D.向量$$\overrightarrow{A D}$$与$$\overrightarrow{C B_{1}}$$的夹角为$${{6}{0}^{∘}}$$

4、['空间向量运算的坐标表示', '空间向量的夹角', '用空间向量判断两直线为异面直线', '空间向量的数量积']

正确率60.0%$${{[}{{2}{0}{1}{9}}{⋅}}$$辽阳期末]已知正三棱锥$$A-P B C$$的侧棱$$A P, \, A B, \, A C$$两两垂直$${,{D}{,}{E}}$$分别为棱$$P A, B C$$的中点,则异面直线$${{P}{C}}$$与$${{D}{E}}$$所成角的余弦值为(

D

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

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

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

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

5、['异面直线所成的角', '空间向量的夹角']

正确率60.0%正方体$$A B C D-A^{\prime} B^{\prime} C^{\prime} D^{\prime}$$中,向量$$\overrightarrow{A^{\prime} B}$$与$$\overrightarrow{B^{\prime} D^{\prime}}$$的夹角$${{=}{(}{)}}$$

D

A.$${{3}{0}^{∘}}$$

B.$${{6}{0}^{∘}}$$

C.$${{9}{0}^{∘}}$$

D.$${{1}{2}{0}^{∘}}$$

6、['空间向量运算的坐标表示', '空间向量的夹角', '空间向量的数量积', '空间向量数量积的性质']

正确率60.0%若$$\overrightarrow{a}=( 1, \lambda, 2 ), \; \; \overrightarrow{b}=( 2,-1, 2 ),$$且$${{a}^{→}{,}{{b}^{→}}}$$的夹角的余弦值为$$\frac{8} {9},$$则$${{λ}}$$等于(

C

A.$${{2}}$$

B.$${{−}{2}}$$

C.$${{−}{2}}$$或$$\frac{2} {5 5}$$

D.$${{2}}$$或$$- \frac{2} {5 5}$$

7、['空间向量的夹角', '空间向量的数量积']

正确率60.0%已知向量$$\overrightarrow{a}=( 2,-1, 3 ), \; \; \overrightarrow{b}=(-4, 2, t )$$的夹角为钝角,则实数$${{t}}$$的取值范围为

D

A.$$(-\infty,-6 )$$

B.$$(-\infty, \frac{1 0} {3} )$$

C.$$( {\frac{1 0} {3}},+\infty)$$

D.$$(-\infty,-6 ) \cup(-6, \frac{1 0} {3} )$$

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、['空间向量的坐标与空间向量的平行、垂直', '空间向量的夹角']

正确率60.0%已知向量$$\overrightarrow{a}=( 0, 2, 1 ), \, \overrightarrow{b}=(-1, 1,-2 ),$$则 $${{a}^{→}}$$ $${{b}^{→}}$$的夹角为(

C

A.$${{0}^{∘}}$$

B.$${{4}{5}}$$

C.$${{9}{0}^{∘}}$$

D.$${{1}{8}{0}^{∘}}$$

10、['空间向量的夹角']

正确率60.0%已知空间向量$$\overrightarrow{a}=( 0, 1, 1 ), \; \; \overrightarrow{b}=( 1, 0, 1 )$$,则向量$${{a}^{→}}$$与$${{b}^{→}}$$的夹角为(

A

A.$${{6}{0}^{∘}}$$

B.$${{1}{2}{0}^{∘}}$$

C.$${{3}{0}^{∘}}$$

D.$${{1}{5}{0}^{∘}}$$

1. 两条异面直线的方向向量为 $$\boldsymbol{u}=(3, -1, 2)$$ 和 $$\boldsymbol{v}=(3, -2, -1)$$。它们的夹角 $$\theta$$ 满足 $$\cos \theta = \frac{\boldsymbol{u} \cdot \boldsymbol{v}}{|\boldsymbol{u}| |\boldsymbol{v}|}$$。

计算点积:$$\boldsymbol{u} \cdot \boldsymbol{v} = 3 \times 3 + (-1) \times (-2) + 2 \times (-1) = 9 + 2 - 2 = 9$$。

计算模长:$$|\boldsymbol{u}| = \sqrt{3^2 + (-1)^2 + 2^2} = \sqrt{14}$$,$$|\boldsymbol{v}| = \sqrt{3^2 + (-2)^2 + (-1)^2} = \sqrt{14}$$。

因此,$$\cos \theta = \frac{9}{14}$$,选项 C 正确。

2. 由题意,$$\overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{AC} = 0$$,$$\overrightarrow{AD} \cdot \overrightarrow{AC} = 0$$,$$\overrightarrow{AD} \cdot \overrightarrow{AB} = 0$$,说明 $$\overrightarrow{AB}$$、$$\overrightarrow{AC}$$、$$\overrightarrow{AD}$$ 两两垂直。

因此,$$\triangle BCD$$ 的三边满足勾股定理,是直角三角形,选项 B 正确。

3. 题目不完整,无法解析。

4. 设正三棱锥 $$A-PBC$$ 的侧棱 $$AP = AB = AC = 1$$,建立坐标系,$$A(0,0,0)$$,$$P(1,0,0)$$,$$B(0,1,0)$$,$$C(0,0,1)$$。

中点 $$D\left(\frac{1}{2},0,0\right)$$,$$E\left(0,\frac{1}{2},\frac{1}{2}\right)$$。

向量 $$\overrightarrow{PC} = (-1,0,1)$$,$$\overrightarrow{DE} = \left(-\frac{1}{2},\frac{1}{2},\frac{1}{2}\right)$$。

它们的夹角余弦为 $$\cos \theta = \frac{\overrightarrow{PC} \cdot \overrightarrow{DE}}{|\overrightarrow{PC}| |\overrightarrow{DE}|} = \frac{\frac{1}{2} + 0 + \frac{1}{2}}{\sqrt{2} \cdot \frac{\sqrt{3}}{2}} = \frac{1}{\sqrt{6}} = \frac{\sqrt{6}}{6}$$,选项 D 正确。

5. 设正方体边长为 1,建立坐标系,$$A'(0,0,0)$$,$$B(1,0,0)$$,$$B'(1,0,1)$$,$$D'(0,1,1)$$。

向量 $$\overrightarrow{A'B} = (1,0,0)$$,$$\overrightarrow{B'D'} = (-1,1,0)$$。

它们的夹角余弦为 $$\cos \theta = \frac{1 \times (-1) + 0 \times 1 + 0 \times 0}{1 \times \sqrt{2}} = -\frac{1}{\sqrt{2}}$$,因此 $$\theta = 120^\circ$$,选项 D 正确。

6. 向量 $$\overrightarrow{a} = (1, \lambda, 2)$$,$$\overrightarrow{b} = (2, -1, 2)$$,夹角余弦为 $$\frac{8}{9}$$。

计算点积:$$\overrightarrow{a} \cdot \overrightarrow{b} = 2 - \lambda + 4 = 6 - \lambda$$。

模长:$$|\overrightarrow{a}| = \sqrt{1 + \lambda^2 + 4} = \sqrt{5 + \lambda^2}$$,$$|\overrightarrow{b}| = \sqrt{4 + 1 + 4} = 3$$。

因此,$$\frac{6 - \lambda}{3 \sqrt{5 + \lambda^2}} = \frac{8}{9}$$,解得 $$\lambda = -2$$ 或 $$\lambda = \frac{2}{55}$$,选项 C 正确。

7. 向量 $$\overrightarrow{a} = (2, -1, 3)$$,$$\overrightarrow{b} = (-4, 2, t)$$ 的夹角为钝角,需满足 $$\overrightarrow{a} \cdot \overrightarrow{b} < 0$$ 且不共线。

点积:$$\overrightarrow{a} \cdot \overrightarrow{b} = -8 - 2 + 3t = 3t - 10 < 0$$,即 $$t < \frac{10}{3}$$。

排除共线情况:$$\frac{2}{-4} = \frac{-1}{2} = \frac{3}{t}$$,解得 $$t = -6$$。

因此,$$t \in (-\infty, -6) \cup (-6, \frac{10}{3})$$,选项 D 正确。

8. 向量 $$\overrightarrow{a} = (x, 4, 5)$$,$$\overrightarrow{b} = (1, -2, 2)$$,夹角余弦为 $$\frac{\sqrt{2}}{6}$$。

点积:$$\overrightarrow{a} \cdot \overrightarrow{b} = x - 8 + 10 = x + 2$$。

模长:$$|\overrightarrow{a}| = \sqrt{x^2 + 16 + 25} = \sqrt{x^2 + 41}$$,$$|\overrightarrow{b}| = \sqrt{1 + 4 + 4} = 3$$。

因此,$$\frac{x + 2}{3 \sqrt{x^2 + 41}} = \frac{\sqrt{2}}{6}$$,解得 $$x = 3$$ 或 $$x = -11$$,选项 D 正确。

9. 向量 $$\overrightarrow{a} = (0, 2, 1)$$,$$\overrightarrow{b} = (-1, 1, -2)$$。

点积:$$\overrightarrow{a} \cdot \overrightarrow{b} = 0 + 2 - 2 = 0$$,因此夹角为 $$90^\circ$$,选项 C 正确。

10. 向量 $$\overrightarrow{a} = (0, 1, 1)$$,$$\overrightarrow{b} = (1, 0, 1)$$。

点积:$$\overrightarrow{a} \cdot \overrightarrow{b} = 0 + 0 + 1 = 1$$。

模长:$$|\overrightarrow{a}| = \sqrt{0 + 1 + 1} = \sqrt{2}$$,$$|\overrightarrow{b}| = \sqrt{1 + 0 + 1} = \sqrt{2}$$。

因此,$$\cos \theta = \frac{1}{2}$$,$$\theta = 60^\circ$$,选项 A 正确。

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