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

空间向量的数量积-1.1 空间向量及其运算知识点课后基础自测题解析-黑龙江省等高一数学选择必修,平均正确率64.0%

2025-06-02
空间向量的数量积-1.1 空间向量及其运算知识点课后基础自测题解析-黑龙江省等高一数学选择必修,平均正确率64.0%
1、['空间向量的数量积', '空间向量的线性运算']

正确率60.0%在所有棱长都为$${{1}}$$的平行六面体$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$中$${,{M}}$$为$${{A}_{1}{{C}_{1}}}$$与$${{B}_{1}{{D}_{1}}}$$的交点,$$\angle B A D=6 0^{\circ}, \, \, \angle D A A_{1}=\angle B A A_{1}=3 0^{\circ},$$则$$| \overrightarrow{B M} |=$$(

C

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

B.$${{1}}$$

C.$$\frac{\sqrt5} {2}$$

D.$$\frac{5} {4}$$

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、['投影向量(投影)', '空间向量的数量积']

正确率80.0%已知空间向量$$\overrightarrow{a}=( 1, 2, 3 )$$,$$\vec{b}=( 2, 3, 4 )$$,则向量$${{b}^{→}}$$在向量$${{a}^{→}}$$上的投影向量是$${{(}{)}}$$

A.$${\frac{1 0} {7}} ( 1, 2, 3 )$$

B.$${\frac{1 0} {7}} ( 2, 3, 4 )$$

C.$$\frac{2 0} {2 9} ( 1, 2, 3 )$$

D.$$\frac{2 0} {2 9} ( 2, 3, 4 )$$

4、['空间向量的数量积', '空间向量的线性运算']

正确率40.0%在棱长为$${{1}}$$的正四面体$${{A}{B}{C}{D}}$$中,$${{E}{,}{F}}$$分别是$$B C, ~ A D$$的中点,则$$\overrightarrow{A E} \cdot\overrightarrow{C F}$$等于 (

D

A.$${{0}}$$

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

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

D.$$- \frac{1} {2}$$

5、['空间向量的数量积', '空间向量的线性运算']

正确率60.0%已知四面体$${{A}{B}{C}{D}}$$的所有棱长都是$${{2}}$$,点$${{E}{,}{F}}$$分别是$$A D, D C$$的中点,则$$\overrightarrow{E F} \cdot\overrightarrow{B A}=$$(

B

A.$${{1}}$$

B.$${{−}{1}}$$

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

D.$${{−}{\sqrt {3}}}$$

6、['空间向量的数量积']

正确率60.0%已知空间四边形$${{A}{B}{C}{D}}$$的每条边和对角线长都等于$${{1}{,}}$$点$${{F}{,}{G}}$$分别是$$A D, D C$$的中点,则$$\overrightarrow{F G} \cdot\overrightarrow{A B}=$$(

B

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

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

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

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

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、['空间向量的数量积']

正确率60.0%设正方体$$A B C D-A^{\prime} B^{\prime} C^{\prime} D^{\prime}$$的棱长为$${{a}}$$,$${{A}{{C}^{′}}}$$与$${{B}{{D}^{′}}}$$相交于点$${{O}}$$,则$${{(}{)}}$$

C

A.$$\overrightarrow{A B} \cdot\overrightarrow{A C}=2 a^{2}$$

B.$$\overrightarrow{A B} \cdot\overrightarrow{A C^{\prime}}=\sqrt{2} a^{2}$$

C.$$\overrightarrow{A B} \cdot\overrightarrow{A O}=\frac{1} {2} a^{2}$$

D.$$\overrightarrow{B C} \cdot\overrightarrow{D A^{\prime}}=a^{2}$$

9、['空间向量的数量积', '空间向量的线性运算']

正确率80.0%在棱长为$${\sqrt {2}}$$的正方体$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$中,若$${{E}}$$,$${{F}}$$分别是$${{A}{D}}$$,$${{C}{{C}_{1}}}$$的中点,则$$\overrightarrow{A E} \cdot\overrightarrow{A F}=( \textsubscript{\Lambda} )$$

B

A.$${{0}}$$

B.$${{1}}$$

C.$${\sqrt {2}}$$

D.$${{2}}$$

10、['空间向量的数量积']

正确率80.0%已知直线$${{l}_{1}}$$的方向向量$$\overrightarrow{a}=( 2, 4, x )$$,直线$${{l}_{2}}$$的方向向量$$\vec{b}=( 2, y, 2 )$$,若$$| \overrightarrow{a} |=6$$,且$${{a}^{→}{⊥}{{b}^{→}}}$$,则$${{x}{+}{y}}$$的值是$${{(}{)}}$$

A

A.$${{−}{3}}$$或$${{1}}$$

B.$${{3}}$$或$${{−}{1}}$$

C.$${{−}{3}}$$

D.$${{1}}$$

1. 解析:

设平行六面体的顶点坐标如下:

$$A(0, 0, 0)$$,$$B(1, 0, 0)$$,$$D\left(\frac{1}{2}, \frac{\sqrt{3}}{2}, 0\right)$$,$$A_1(0, 0, 1)$$。

由对称性,$$C_1 = B + D + A_1 - A = \left(\frac{3}{2}, \frac{\sqrt{3}}{2}, 1\right)$$,$$B_1(1, 0, 1)$$,$$D_1\left(\frac{1}{2}, \frac{\sqrt{3}}{2}, 1\right)$$。

$$M$$ 为 $$A_1C_1$$ 和 $$B_1D_1$$ 的交点,坐标为 $$\left(\frac{3}{4}, \frac{\sqrt{3}}{4}, 1\right)$$。

$$\overrightarrow{BM} = \left(-\frac{1}{4}, \frac{\sqrt{3}}{4}, 1\right)$$,模长为 $$\sqrt{\left(-\frac{1}{4}\right)^2 + \left(\frac{\sqrt{3}}{4}\right)^2 + 1^2} = \frac{\sqrt{5}}{2}$$。

答案:$$\boxed{C}$$

2. 解析:

建立坐标系,设 $$A(0, 0, 0)$$,$$B(1, 0, 0)$$,$$C(1, 1, 0)$$,$$D(0, 1, 0)$$,$$A_1(0, 0, 1)$$,$$B_1(1, 0, 1)$$。

$$M$$ 为 $$A_1B_1$$ 中点,坐标为 $$\left(\frac{1}{2}, 0, 1\right)$$;$$N$$ 为 $$BB_1$$ 中点,坐标为 $$(1, 0, \frac{1}{2})$$。

$$\overrightarrow{AM} = \left(\frac{1}{2}, 0, 1\right)$$,$$\overrightarrow{CN} = (0, -1, \frac{1}{2})$$。

夹角余弦为 $$\frac{\overrightarrow{AM} \cdot \overrightarrow{CN}}{|\overrightarrow{AM}| \cdot |\overrightarrow{CN}|} = \frac{\frac{1}{2} \times 0 + 0 \times (-1) + 1 \times \frac{1}{2}}{\sqrt{\left(\frac{1}{2}\right)^2 + 0^2 + 1^2} \cdot \sqrt{0^2 + (-1)^2 + \left(\frac{1}{2}\right)^2}} = \frac{\frac{1}{2}}{\frac{\sqrt{5}}{2} \cdot \frac{\sqrt{5}}{2}} = \frac{2}{5}$$。

答案:$$\boxed{B}$$

3. 解析:

投影向量公式为 $$\left(\frac{\vec{a} \cdot \vec{b}}{|\vec{a}|^2}\right) \vec{a}$$。

$$\vec{a} \cdot \vec{b} = 1 \times 2 + 2 \times 3 + 3 \times 4 = 20$$,$$|\vec{a}|^2 = 1^2 + 2^2 + 3^2 = 14$$。

投影向量为 $$\frac{20}{14} \vec{a} = \frac{10}{7} (1, 2, 3)$$。

答案:$$\boxed{A}$$

4. 解析:

设正四面体的顶点坐标:$$A(0, 0, 0)$$,$$B(1, 0, 0)$$,$$C\left(\frac{1}{2}, \frac{\sqrt{3}}{2}, 0\right)$$,$$D\left(\frac{1}{2}, \frac{\sqrt{3}}{6}, \frac{\sqrt{6}}{3}\right)$$。

$$E$$ 为 $$BC$$ 中点,坐标为 $$\left(\frac{3}{4}, \frac{\sqrt{3}}{4}, 0\right)$$;$$F$$ 为 $$AD$$ 中点,坐标为 $$\left(\frac{1}{4}, \frac{\sqrt{3}}{12}, \frac{\sqrt{6}}{6}\right)$$。

$$\overrightarrow{AE} = \left(\frac{3}{4}, \frac{\sqrt{3}}{4}, 0\right)$$,$$\overrightarrow{CF} = \left(-\frac{1}{4}, -\frac{\sqrt{3}}{12} - \frac{\sqrt{3}}{2}, \frac{\sqrt{6}}{6}\right) = \left(-\frac{1}{4}, -\frac{7\sqrt{3}}{12}, \frac{\sqrt{6}}{6}\right)$$。

点积为 $$\frac{3}{4} \times \left(-\frac{1}{4}\right) + \frac{\sqrt{3}}{4} \times \left(-\frac{7\sqrt{3}}{12}\right) + 0 \times \frac{\sqrt{6}}{6} = -\frac{3}{16} - \frac{21}{48} = -\frac{3}{4}$$。

答案:$$\boxed{C}$$

5. 解析:

设四面体顶点坐标:$$A(0, 0, 0)$$,$$B(2, 0, 0)$$,$$C(1, \sqrt{3}, 0)$$,$$D(1, \frac{\sqrt{3}}{3}, \frac{2\sqrt{6}}{3})$$。

$$E$$ 为 $$AD$$ 中点,坐标为 $$\left(\frac{1}{2}, \frac{\sqrt{3}}{6}, \frac{\sqrt{6}}{3}\right)$$;$$F$$ 为 $$DC$$ 中点,坐标为 $$\left(1, \frac{2\sqrt{3}}{3}, \frac{\sqrt{6}}{3}\right)$$。

$$\overrightarrow{EF} = \left(\frac{1}{2}, \frac{\sqrt{3}}{2}, 0\right)$$,$$\overrightarrow{BA} = (-2, 0, 0)$$。

点积为 $$\frac{1}{2} \times (-2) + \frac{\sqrt{3}}{2} \times 0 + 0 \times 0 = -1$$。

答案:$$\boxed{B}$$

6. 解析:

设空间四边形顶点坐标:$$A(0, 0, 0)$$,$$B(1, 0, 0)$$,$$C\left(\frac{1}{2}, \frac{\sqrt{3}}{2}, 0\right)$$,$$D\left(\frac{1}{2}, \frac{\sqrt{3}}{6}, \frac{\sqrt{6}}{3}\right)$$。

$$F$$ 为 $$AD$$ 中点,坐标为 $$\left(\frac{1}{4}, \frac{\sqrt{3}}{12}, \frac{\sqrt{6}}{6}\right)$$;$$G$$ 为 $$DC$$ 中点,坐标为 $$\left(\frac{1}{2}, \frac{\sqrt{3}}{3}, \frac{\sqrt{6}}{6}\right)$$。

$$\overrightarrow{FG} = \left(\frac{1}{4}, \frac{\sqrt{3}}{4}, 0\right)$$,$$\overrightarrow{AB} = (1, 0, 0)$$。

点积为 $$\frac{1}{4} \times 1 + \frac{\sqrt{3}}{4} \times 0 + 0 \times 0 = \frac{1}{4}$$。

答案:$$\boxed{B}$$

7. 解析:

夹角为钝角的条件是 $$\vec{a} \cdot \vec{b} < 0$$ 且 $$\vec{a}$$ 与 $$\vec{b}$$ 不共线。

$$\vec{a} \cdot \vec{b} = 2 \times (-4) + (-1) \times 2 + 3 \times t = -8 -2 + 3t = 3t - 10 < 0 \Rightarrow t < \frac{10}{3}$$。

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

所以 $$t < \frac{10}{3}$$ 且 $$t \neq -6$$。

答案:$$\boxed{D}$$

8. 解析:

设正方体顶点坐标:$$A(0, 0, 0)$$,$$B(a, 0, 0)$$,$$C(a, a, 0)$$,$$D(0, a, 0)$$,$$A'(0, 0, a)$$,$$C'(a, a, a)$$。

验证选项:

A. $$\overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{AC} = (a, 0, 0) \cdot (a, a, 0) = a^2 \neq 2a^2$$,错误。

B. $$\overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{AC'} = (a, 0, 0) \cdot (a, a, a) = a^2 \neq \sqrt{2}a^2$$,错误。

C. $$\overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{AO} = (a, 0, 0) \cdot \left(\frac{a}{2}, \frac{a}{2}, \frac{a}{2}\right) = \frac{a^2}{2}$$,正确。

D. $$\overrightarrow{BC} \cdot \overrightarrow{DA'} = (0, a, 0) \cdot (0, -a, a) = -a^2 \neq a^2$$,错误。

答案:$$\boxed{C}$$

9. 解析:

设正方体顶点坐标:$$A(0, 0, 0)$$,$$B(\sqrt{2}, 0, 0)$$,$$C(\sqrt{2}, \sqrt{2}, 0)$$,$$D(0, \sqrt{2}, 0)$$,$$A_1(0, 0, \sqrt{2})$$,$$C_1(\sqrt{2}, \sqrt{2}, \sqrt{2})$$。

$$E$$ 为 $$AD$$ 中点,坐标为 $$\left(0, \frac{\sqrt{2}}{2}, 0\right)$$;$$F$$ 为 $$CC_1$$ 中点,坐标为 $$\left(\sqrt{2}, \sqrt{2}, \frac{\sqrt{2}}{2}\right)$$。

$$\overrightarrow{AE} = \left(0, \frac{\sqrt{2}}{2}, 0\right)$$,$$\overrightarrow{AF} = \left(\sqrt{2}, \sqrt{2}, \frac{\sqrt{2}}{2}\right)$$。

点积为 $$0 \times \sqrt{2} + \frac{\sqrt{2}}{2} \times \sqrt{2} + 0 \times \frac{\sqrt{2}}{2} = 1$$。

答案:$$\boxed{B}$$

10. 解析:

由 $$|\vec{a}| = 6$$,得 $$\sqrt{2^2 + 4^2 + x^2} = 6 \Rightarrow x^2 = 16 \Rightarrow x = \pm 4$$。

由 $$\vec{a} \perp \vec{b}$$,得 $$2 \times 2 + 4 \times y + x \times 2 = 0 \Rightarrow 4 + 4y + 2x = 0$$。

当 $$x = 4$$ 时,$$4 + 4y + 8 = 0 \Rightarrow y = -3$$;

当 $$x = -4$$ 时,$$4 + 4y - 8 = 0 \Rightarrow y = 1$$。

所以 $$x + y = 1$$ 或 $$-3$$。

答案:$$\boxed{A}$$

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