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

空间向量数量积的性质-1.1 空间向量及其运算知识点专题进阶自测题解析-山西省等高一数学选择必修,平均正确率55.99999999999999%

2025-09-04
空间向量数量积的性质-1.1 空间向量及其运算知识点专题进阶自测题解析-山西省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', '空间向量数量积的性质']

正确率40.0%堑堵是底面为直角三角形的直三棱柱,最早的文字记载见于《九章算术》卷第五“商功”.在堑堵$$A B C-A_{1} B_{1} C_{1}$$中,$$A B=A C$$$$= A A_{1}=2,$$$${{P}}$$为$${{B}_{1}{{C}_{1}}}$$的中点,则$$\overrightarrow{A C_{1}} \cdot\overrightarrow{B P}=$$(

A

A.$${{6}}$$

B.$${{−}{6}}$$

C.$${{2}}$$

D.$${{−}{2}}$$

2、['空间向量基本定理的应用', '空间向量的数量积', '空间向量的线性运算', '空间向量数量积的性质']

正确率40.0%已知正四面体$$A-B C D$$的棱长为$$1, \, \bigtriangleup A B C$$的重心为$${{G}{,}}$$则线段$${{D}{G}}$$的长为(

D

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

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

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

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

3、['空间向量的数量积', '空间向量数量积的性质']

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,设$$\overrightarrow{A B}=\boldsymbol{a}, \ \overrightarrow{A D}=\boldsymbol{b}, \ \overrightarrow{A A_{1}}=\boldsymbol{c},$$则$$\boldsymbol{a} \cdot( \boldsymbol{b}+\boldsymbol{c} )=$$(

B

A.$${{2}}$$

B.$${{0}}$$

C.$${{−}{1}}$$

D.$${{−}{2}}$$

4、['空间向量数量积的性质']

正确率80.0%在平行六面体$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$中,其中$$A B=B C=B B_{1}=1$$,$$\angle A B B_{1}=\angle A B C=\angle B_{1} B C=\frac{\pi} {3}$$,$$\overrightarrow{A E}=2 \overrightarrow{B D_{1}}$$,则$$| B_{1} E |=( \textsubscript{\Lambda} )$$

B

A.$${{2}{5}}$$

B.$${{5}}$$

C.$${{1}{4}}$$

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

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', '空间向量数量积的性质']

正确率80.0%已知$$\overrightarrow{a}=\left( 1,-3, \lambda\right), \; \; \overrightarrow{b}=\left( 2, 4,-5 \right),$$若$$\overrightarrow{a} \perp\overrightarrow{b},$$则$${{λ}{=}}$$(

C

A.$${{2}}$$

B.$${{−}{4}}$$

C.$${{−}{2}}$$

D.$${{3}}$$

8、['空间向量的数量积', '空间向量数量积的性质']

正确率60.0%已知$$\overrightarrow{a}=( \sqrt{2}, \operatorname{l g} 2, 1 ), \; \; \overrightarrow{b}=( 2 \sqrt{2}, 1, \operatorname{l g} 5 ),$$则$$\overrightarrow{a} \cdot\overrightarrow{b}=($$

A

A.$${{5}}$$

B.$${{3}}$$

C.$${{4}{+}{{l}{g}}{7}}$$

D.$${{6}}$$

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

正确率80.0%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$$- \frac{\sqrt{2}} {6}$$,则实数$${{x}}$$的值为$${{(}}$$$${{)}}$$

A

A.$${{−}{3}}$$

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

C.$${{3}}$$

D.$${{−}{3}}$$或$${{1}{1}}$$

1. 堑堵问题:已知 $$AB = AC = AA_1 = 2$$,$$P$$ 为 $$B_1C_1$$ 的中点,求 $$\overrightarrow{AC_1} \cdot \overrightarrow{BP}$$。

建立坐标系:设 $$A(0,0,0)$$,$$B(2,0,0)$$,$$C(0,2,0)$$,$$A_1(0,0,2)$$,则 $$B_1(2,0,2)$$,$$C_1(0,2,2)$$,$$P(1,1,2)$$。

向量 $$\overrightarrow{AC_1} = (0,2,2)$$,$$\overrightarrow{BP} = (-1,1,2)$$。

点积:$$\overrightarrow{AC_1} \cdot \overrightarrow{BP} = 0 \times (-1) + 2 \times 1 + 2 \times 2 = 0 + 2 + 4 = 6$$。

答案:A. $$6$$

2. 正四面体 $$A-BCD$$ 棱长为 $$1$$,$$\triangle ABC$$ 的重心为 $$G$$,求 $$DG$$ 长度。

设 $$A(0,0,0)$$,$$B(1,0,0)$$,$$C(\frac{1}{2}, \frac{\sqrt{3}}{2}, 0)$$,$$D$$ 坐标需满足正四面体条件。

通常设 $$D(\frac{1}{2}, \frac{\sqrt{3}}{6}, \frac{\sqrt{6}}{3})$$。

重心 $$G$$ 坐标:$$G = \frac{A + B + C}{3} = (\frac{1.5}{3}, \frac{\sqrt{3}/2}{3}, 0) = (\frac{1}{2}, \frac{\sqrt{3}}{6}, 0)$$。

向量 $$\overrightarrow{DG} = G - D = (0, 0, -\frac{\sqrt{6}}{3})$$,模长 $$|\overrightarrow{DG}| = \frac{\sqrt{6}}{3}$$。

答案:D. $$\frac{\sqrt{6}}{3}$$

3. 正方体棱长为 $$1$$,$$\overrightarrow{AB} = \boldsymbol{a}$$,$$\overrightarrow{AD} = \boldsymbol{b}$$,$$\overrightarrow{AA_1} = \boldsymbol{c}$$,求 $$\boldsymbol{a} \cdot (\boldsymbol{b} + \boldsymbol{c})$$。

$$\boldsymbol{a} \cdot \boldsymbol{b} = 0$$(垂直),$$\boldsymbol{a} \cdot \boldsymbol{c} = 0$$(垂直),所以 $$\boldsymbol{a} \cdot (\boldsymbol{b} + \boldsymbol{c}) = 0 + 0 = 0$$。

答案:B. $$0$$

4. 平行六面体 $$AB = BC = BB_1 = 1$$,$$\angle ABB_1 = \angle ABC = \angle B_1BC = \frac{\pi}{3}$$,$$\overrightarrow{AE} = 2 \overrightarrow{BD_1}$$,求 $$|B_1E|$$。

设 $$B(0,0,0)$$,$$\overrightarrow{BA} = \boldsymbol{u}$$,$$\overrightarrow{BC} = \boldsymbol{v}$$,$$\overrightarrow{BB_1} = \boldsymbol{w}$$。

由条件,$$|\boldsymbol{u}| = |\boldsymbol{v}| = |\boldsymbol{w}| = 1$$,且 $$\boldsymbol{u} \cdot \boldsymbol{w} = \cos \frac{\pi}{3} = \frac{1}{2}$$,$$\boldsymbol{u} \cdot \boldsymbol{v} = \frac{1}{2}$$,$$\boldsymbol{w} \cdot \boldsymbol{v} = \frac{1}{2}$$。

$$\overrightarrow{BD_1} = \boldsymbol{u} + \boldsymbol{v} + \boldsymbol{w}$$,$$\overrightarrow{AE} = 2(\boldsymbol{u} + \boldsymbol{v} + \boldsymbol{w})$$。

$$E = A + \overrightarrow{AE} = (\boldsymbol{u} + 2\boldsymbol{u} + 2\boldsymbol{v} + 2\boldsymbol{w}) = 3\boldsymbol{u} + 2\boldsymbol{v} + 2\boldsymbol{w}$$(设 $$A$$ 在原点)。

$$B_1 = \boldsymbol{w}$$,$$\overrightarrow{B_1E} = E - B_1 = 3\boldsymbol{u} + 2\boldsymbol{v} + \boldsymbol{w}$$。

计算模平方:$$|3\boldsymbol{u} + 2\boldsymbol{v} + \boldsymbol{w}|^2 = 9|\boldsymbol{u}|^2 + 4|\boldsymbol{v}|^2 + |\boldsymbol{w}|^2 + 2 \times 3 \times 2 \boldsymbol{u} \cdot \boldsymbol{v} + 2 \times 3 \times 1 \boldsymbol{u} \cdot \boldsymbol{w} + 2 \times 2 \times 1 \boldsymbol{v} \cdot \boldsymbol{w} = 9 + 4 + 1 + 12 \times \frac{1}{2} + 6 \times \frac{1}{2} + 4 \times \frac{1}{2} = 14 + 6 + 3 + 2 = 25$$。

所以 $$|B_1E| = 5$$。

答案:B. $$5$$

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

$$\overrightarrow{\mu}$$ 应为 $$\overrightarrow{AB} \times \overrightarrow{CB}$$ 的平行向量。

叉积:$$\overrightarrow{AB} \times \overrightarrow{CB} = \begin{vmatrix} \boldsymbol{i} & \boldsymbol{j} & \boldsymbol{k} \\ 1 & 2 & 3 \\ 1 & 0 & 1 \end{vmatrix} = \boldsymbol{i}(2 \times 1 - 3 \times 0) - \boldsymbol{j}(1 \times 1 - 3 \times 1) + \boldsymbol{k}(1 \times 0 - 2 \times 1) = (2, -(-2), -2) = (2, 2, -2)$$。

所以 $$\overrightarrow{\mu}$$ 可为 $$(1,1,-1)$$(除以2)。

答案:B. $$(1,1,-1)$$

6. 已知 $$\overrightarrow{a} = (1,-3,\lambda)$$,$$\overrightarrow{b} = (2,4,-5)$$,且 $$\overrightarrow{a} \perp \overrightarrow{b}$$,求 $$\lambda$$。

点积为零:$$1 \times 2 + (-3) \times 4 + \lambda \times (-5) = 2 - 12 - 5\lambda = 0$$。

解得:$$-10 - 5\lambda = 0$$,$$\lambda = -2$$。

答案:C. $$-2$$

8. 已知 $$\overrightarrow{a} = (\sqrt{2}, \lg 2, 1)$$,$$\overrightarrow{b} = (2\sqrt{2}, 1, \lg 5)$$,求 $$\overrightarrow{a} \cdot \overrightarrow{b}$$。

点积:$$\sqrt{2} \times 2\sqrt{2} + \lg 2 \times 1 + 1 \times \lg 5 = 2 \times 2 + \lg 2 + \lg 5 = 4 + \lg(2 \times 5) = 4 + \lg 10 = 4 + 1 = 5$$。

答案:A. $$5$$

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

点积公式:$$\cos \theta = \frac{\overrightarrow{a} \cdot \overrightarrow{b}}{|\overrightarrow{a}| |\overrightarrow{b}|} = - \frac{\sqrt{2}}{6}$$。

$$\overrightarrow{a} \cdot \overrightarrow{b} = x \times 1 + (-4) \times (-2) + (-5) \times 2 = x + 8 - 10 = x - 2$$。

$$|\overrightarrow{a}| = \sqrt{x^2 + (-4)^2 + (-5)^2} = \sqrt{x^2 + 16 + 25} = \sqrt{x^2 + 41}$$。

$$|\overrightarrow{b}| = \sqrt{1^2 + (-2)^2 + 2^2} = \sqrt{1 + 4 + 4} = 3$$。

代入:$$\frac{x - 2}{3 \sqrt{x^2 + 41}} = - \frac{\sqrt{2}}{6}$$。

两边乘以 $$6 \sqrt{x^2 + 41}$$:$$2(x - 2) = - \sqrt{2} \sqrt{x^2 + 41}$$。

平方:$$4(x - 2)^2 = 2(x^2 + 41)$$,即 $$2(x - 2)^2 = x^2 + 41$$。

展开:$$2(x^2 - 4x + 4) = x^2 + 41$$,$$2x^2 - 8x + 8 = x^2 + 41$$,$$x^2 - 8x - 33 = 0$$。

解方程:$$x = \frac{8 \pm \sqrt{64 + 132}}{2} = \frac{8 \pm \sqrt{196}}{2} = \frac{8 \pm 14}{2}$$,所以 $$x = 11$$ 或 $$x = -3$$。

验证:代入原式,均满足(注意平方可能增根,但此处均符合负号条件)。

答案:D. $$-3$$ 或 $$11$$

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