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月考进阶自测题解析-内蒙古自治区等高一数学选择必修,平均正确率55.99999999999999%

2025-09-03
空间向量的数量积-1.1 空间向量及其运算知识点月考进阶自测题解析-内蒙古自治区等高一数学选择必修,平均正确率55.99999999999999%
1、['空间向量的数量积']

正确率40.0%已知空间向量$${{a}^{→}}$$,$${{b}^{→}}$$,$${{c}^{→}}$$满足$$\overrightarrow{a}+\overrightarrow{b}+\overrightarrow{c}=\overrightarrow{0}$$,$$\left| \overrightarrow{a} \right|=1$$,$$\left| \overrightarrow{b} \right|=2$$,$$\left| \overrightarrow{c} \right|=\sqrt{7}$$,则$${{a}^{→}}$$与$${{b}^{→}}$$的夹角为$${{(}{)}}$$

A. $${{3}{0}{°}}$$

B. $${{4}{5}{°}}$$

C. $${{6}{0}{°}}$$

D. $${{9}{0}{°}}$$

2、['空间向量的数量积']

正确率60.0%已知长方体$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1},$$则下列向量的数量积一定为$${{0}}$$的是(

C

A.$$\overrightarrow{A D_{1}} \cdot\overrightarrow{B_{1} C}$$

B.$$\overrightarrow{B D_{1}} \cdot\overrightarrow{A C}$$

C.$$\overrightarrow{A B} \cdot\overrightarrow{A D_{1}}$$

D.$$\overrightarrow{B D_{1}} \cdot\overrightarrow{B C}$$

4、['空间向量的数量积']

正确率80.0%已知$$\overrightarrow{a}=( x, 4, 2 )$$,$$\vec{b}=( 3, y, 5 )$$,若$${{a}^{→}{⊥}{{b}^{→}}}$$,则$${{x}^{2}{+}{{y}^{2}}}$$的取值范围为$${{(}{)}}$$

C

A.$$[ 2,+\infty)$$

B.$$[ 3,+\infty)$$

C.$$[ 4,+\infty)$$

D.$$[ 5,+\infty)$$

5、['空间向量的数量积', '空间向量数量积的性质']

正确率40.0%若$$\overrightarrow{A B}=( 1, 2, 3 ) \,, \, \, \, \overrightarrow{C B}=( 1, 0, 1 ) \,,$$向量$${{μ}^{→}}$$满足$$\overrightarrow{\mu} \perp\overrightarrow{A B}, \, \, \, \overrightarrow{\mu} \perp\overrightarrow{C B},$$则$${{μ}^{→}}$$可以是$${{(}{)}}$$

B

A.$$( 1, 1, 1 )$$

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

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

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

6、['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$${{2}}$$的正四面体$${{A}{B}{C}{D}}$$中,$${{E}{,}{F}}$$分别是$$B C, ~ A D$$的中点,$$\overrightarrow{A E} \cdot\overrightarrow{C F}=\emptyset$$

D

A.$${{−}{1}}$$

B.$${{−}{\sqrt {3}}}$$

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

D.$${{−}{2}}$$

7、['空间直角坐标系', '空间向量的坐标与空间向量的平行、垂直', '空间向量运算的坐标表示', '空间向量的数量积']

正确率40.0%在正三棱柱$$A B C-A_{1} B_{1} C_{1}$$中,侧棱长为$${{2}{,}}$$底面边长为$${{1}{,}{M}}$$为$${{B}{C}}$$的中点,若$$\overrightarrow{C_{1} N}=\lambda\overrightarrow{N C} ( \lambda> 0 ),$$且$$A B_{1} \perp M N,$$则$${{λ}}$$的值为(

C

A.$${{5}}$$

B.$${{1}{0}}$$

C.$${{1}{5}}$$

D.$${{2}{0}}$$

8、['空间向量运算的坐标表示', '空间向量的数量积']

正确率60.0%设空间向量$$\overrightarrow{a}=( 1, 2, 1 ), \; \; \overrightarrow{b}=( 2, 2, 3 ),$$则$$\overrightarrow{a} \cdot\overrightarrow{b}=( \textit{} )$$

C

A.$$( 2, 4, 3 )$$

B.$$( 3, 4, 4 )$$

C.$${{9}}$$

D.$${{−}{5}}$$

9、['空间向量的坐标与空间向量的平行、垂直', '空间向量的数量积']

正确率80.0%已知向量$$\overrightarrow{a}=\left( 2, 1,-1 \right), \, \overrightarrow{b}=\left(-3, x, y \right)$$,且$${{a}^{⇀}{⊥}{{b}^{⇀}}}$$,则$${{x}{−}{y}{=}}$$(

D

A.$${{−}{6}}$$

B.$${{−}{3}}$$

C.$${{2}}$$

D.$${{6}}$$

1. 已知 $$\overrightarrow{a} + \overrightarrow{b} + \overrightarrow{c} = \overrightarrow{0}$$,则 $$\overrightarrow{c} = -\overrightarrow{a} - \overrightarrow{b}$$。

计算模长平方:$$|\overrightarrow{c}|^2 = |\overrightarrow{a}|^2 + |\overrightarrow{b}|^2 + 2|\overrightarrow{a}||\overrightarrow{b}|\cos\theta$$,其中 $$\theta$$ 为 $$\overrightarrow{a}$$ 与 $$\overrightarrow{b}$$ 的夹角。

代入已知:$$(\sqrt{7})^2 = 1^2 + 2^2 + 2 \times 1 \times 2 \times \cos\theta$$,即 $$7 = 1 + 4 + 4\cos\theta$$。

解得:$$4\cos\theta = 2$$,$$\cos\theta = \frac{1}{2}$$,所以 $$\theta = 60^\circ$$。

答案:C. $$60^\circ$$

2. 分析各选项向量的位置关系:

A. $$\overrightarrow{AD_1}$$ 与 $$\overrightarrow{B_1C}$$:在长方体中,$$\overrightarrow{AD_1}$$ 与 $$\overrightarrow{B_1C}$$ 平行且同向,数量积不为零。

B. $$\overrightarrow{BD_1}$$ 与 $$\overrightarrow{AC}$$:$$\overrightarrow{BD_1}$$ 为体对角线,$$\overrightarrow{AC}$$ 为底面对角线,在一般长方体中不一定垂直,数量积不一定为零。

C. $$\overrightarrow{AB}$$ 与 $$\overrightarrow{AD_1}$$:$$\overrightarrow{AB}$$ 与 $$\overrightarrow{AD_1}$$ 的夹角为锐角,数量积大于零。

D. $$\overrightarrow{BD_1}$$ 与 $$\overrightarrow{BC}$$:$$\overrightarrow{BC}$$ 为底边向量,$$\overrightarrow{BD_1}$$ 为体对角线,在长方体中,由于 $$\overrightarrow{BC}$$ 与 $$\overrightarrow{BD_1}$$ 在底面上的投影垂直,且高度方向分量不影响垂直,因此数量积一定为零。

答案:D. $$\overrightarrow{BD_1} \cdot \overrightarrow{BC}$$

4. 已知 $$\overrightarrow{a} = (x, 4, 2)$$,$$\overrightarrow{b} = (3, y, 5)$$,且 $$\overrightarrow{a} \perp \overrightarrow{b}$$。

数量积为零:$$x \cdot 3 + 4 \cdot y + 2 \cdot 5 = 0$$,即 $$3x + 4y + 10 = 0$$。

解得:$$3x + 4y = -10$$。

求 $$x^2 + y^2$$ 的最小值,即点 $$(x, y)$$ 到原点距离平方的最小值。

由点到直线距离公式:$$d = \frac{|3 \cdot 0 + 4 \cdot 0 + 10|}{\sqrt{3^2 + 4^2}} = \frac{10}{5} = 2$$。

所以 $$x^2 + y^2 \geq d^2 = 4$$。

答案:C. $$[4, +\infty)$$

5. 已知 $$\overrightarrow{AB} = (1, 2, 3)$$,$$\overrightarrow{CB} = (1, 0, 1)$$,求 $$\overrightarrow{\mu}$$ 使得 $$\overrightarrow{\mu} \perp \overrightarrow{AB}$$ 且 $$\overrightarrow{\mu} \perp \overrightarrow{CB}$$。

即 $$\overrightarrow{\mu}$$ 与 $$\overrightarrow{AB}$$ 和 $$\overrightarrow{CB}$$ 的数量积均为零。

设 $$\overrightarrow{\mu} = (a, b, c)$$,则:

$$a + 2b + 3c = 0$$

$$a + 0 \cdot b + c = 0$$,即 $$a + c = 0$$。

由第二式得 $$a = -c$$,代入第一式:$$-c + 2b + 3c = 0$$,即 $$2b + 2c = 0$$,$$b = -c$$。

所以 $$\overrightarrow{\mu} = (-c, -c, c) = c(-1, -1, 1)$$。

对比选项,$$(1, -1, -1)$$ 与 $$(-1, -1, 1)$$ 成比例。

答案:C. $$(1, -1, -1)$$

6. 在棱长为 2 的正四面体 $$ABCD$$ 中,$$E$$ 为 $$BC$$ 中点,$$F$$ 为 $$AD$$ 中点,求 $$\overrightarrow{AE} \cdot \overrightarrow{CF}$$。

建立坐标系:设 $$A = (0, 0, 0)$$,$$B = (2, 0, 0)$$,$$C = (1, \sqrt{3}, 0)$$,$$D = (1, \frac{\sqrt{3}}{3}, \frac{2\sqrt{6}}{3})$$。

计算各点坐标:

$$E$$ 为 $$BC$$ 中点:$$E = \left( \frac{2+1}{2}, \frac{0+\sqrt{3}}{2}, \frac{0+0}{2} \right) = \left( \frac{3}{2}, \frac{\sqrt{3}}{2}, 0 \right)$$

$$F$$ 为 $$AD$$ 中点:$$F = \left( \frac{0+1}{2}, \frac{0+\frac{\sqrt{3}}{3}}{2}, \frac{0+\frac{2\sqrt{6}}{3}}{2} \right) = \left( \frac{1}{2}, \frac{\sqrt{3}}{6}, \frac{\sqrt{6}}{3} \right)$$

$$\overrightarrow{AE} = E - A = \left( \frac{3}{2}, \frac{\sqrt{3}}{2}, 0 \right)$$

$$\overrightarrow{CF} = F - C = \left( \frac{1}{2} - 1, \frac{\sqrt{3}}{6} - \sqrt{3}, \frac{\sqrt{6}}{3} - 0 \right) = \left( -\frac{1}{2}, -\frac{5\sqrt{3}}{6}, \frac{\sqrt{6}}{3} \right)$$

数量积:$$\overrightarrow{AE} \cdot \overrightarrow{CF} = \frac{3}{2} \times \left( -\frac{1}{2} \right) + \frac{\sqrt{3}}{2} \times \left( -\frac{5\sqrt{3}}{6} \right) + 0 \times \frac{\sqrt{6}}{3} = -\frac{3}{4} - \frac{5 \times 3}{12} = -\frac{3}{4} - \frac{15}{12} = -\frac{9}{12} - \frac{15}{12} = -\frac{24}{12} = -2$$

答案:D. $$-2$$

7. 在正三棱柱 $$ABC-A_1B_1C_1$$ 中,侧棱长为 2,底面边长为 1,$$M$$ 为 $$BC$$ 中点,$$\overrightarrow{C_1N} = \lambda \overrightarrow{NC}$$($$\lambda > 0$$),且 $$AB_1 \perp MN$$,求 $$\lambda$$。

建立坐标系:设 $$A = (0, 0, 0)$$,$$B = (1, 0, 0)$$,$$C = \left( \frac{1}{2}, \frac{\sqrt{3}}{2}, 0 \right)$$,$$A_1 = (0, 0, 2)$$,$$B_1 = (1, 0, 2)$$,$$C_1 = \left( \frac{1}{2}, \frac{\sqrt{3}}{2}, 2 \right)$$。

$$M$$ 为 $$BC$$ 中点:$$M = \left( \frac{1 + \frac{1}{2}}{2}, \frac{0 + \frac{\sqrt{3}}{2}}{2}, 0 \right) = \left( \frac{3}{4}, \frac{\sqrt{3}}{4}, 0 \right)$$

由 $$\overrightarrow{C_1N} = \lambda \overrightarrow{NC}$$,得 $$N$$ 分 $$C_1C$$ 的比为 $$\lambda$$。

$$C_1 = \left( \frac{1}{2}, \frac{\sqrt{3}}{2}, 2 \right)$$,$$C = \left( \frac{1}{2}, \frac{\sqrt{3}}{2}, 0 \right)$$,所以 $$N = \left( \frac{1}{2}, \frac{\sqrt{3}}{2}, \frac{2}{1+\lambda} \right)$$。

$$\overrightarrow{AB_1} = B_1 - A = (1, 0, 2)$$

$$\overrightarrow{MN} = N - M = \left( \frac{1}{2} - \frac{3}{4}, \frac{\sqrt{3}}{2} - \frac{\sqrt{3}}{4}, \frac{2}{1+\lambda} - 0 \right) = \left( -\frac{1}{4}, \frac{\sqrt{3}}{4}, \frac{2}{1+\lambda} \right)$$

由 $$AB_1 \perp MN$$,数量积为零:

$$1 \times \left( -\frac{1}{4} \right) + 0 \times \frac{\sqrt{3}}{4} + 2 \times \frac{2}{1+\lambda} = 0$$

即 $$-\frac{1}{4} + \frac{4}{1+\lambda} = 0$$,$$\frac{4}{1+\lambda} = \frac{1}{4}$$,$$1+\lambda = 16$$,$$\lambda = 15$$。

答案:C. $$15$$

8. 已知 $$\overrightarrow{a} = (1, 2, 1)$$,$$\overrightarrow{b} = (2, 2, 3)$$,求数量积 $$\overrightarrow{a} \cdot \overrightarrow{b}$$。

$$\overrightarrow{a} \cdot \overrightarrow{b} = 1 \times 2 + 2 \times 2 + 1 \times 3 = 2 + 4 + 3 = 9$$。

答案:C. $$9$$

9. 已知 $$\overrightarrow{a} = (2, 1, -1)$$,$$\overrightarrow{b} = (-3, x, y)$$,且 $$\overrightarrow{a} \perp \overrightarrow{b}$$。

数量积为零:$$2 \times (-3) + 1 \times x + (-1) \times y = 0$$,即 $$-6 + x - y = 0$$。

所以 $$x - y = 6$$。

答案:D. $$6$$

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