格物学

空间向量数量积的性质-空间向量及其运算知识点教师选题基础单选题自测题解析-江西省等高一数学选择必修,平均正确率74.0%

2025-05-02
空间向量数量积的性质-空间向量及其运算知识点教师选题基础单选题自测题解析-江西省等高一数学选择必修,平均正确率74.0%
1、['空间向量的数量积', '空间向量数量积的性质']

正确率60.0%在空间四边形$${{A}{B}{C}{D}}$$中,若$${{A}{B}{⊥}{B}{D}{,}{C}{D}{⊥}{B}{D}{,}{B}{D}{=}{1}{,}}$$则$$\overrightarrow{A C} \cdot\overrightarrow{B D}=$$(

B

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

B.$${{1}}$$

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

D.$${{0}}$$

2、['空间向量的数量积', '空间向量数量积的性质']

正确率60.0%平行六面体$${{A}{B}{C}{D}{−}{{A}^{′}}{{B}^{′}}{{C}^{′}}{{D}^{′}}}$$中,$${{A}{B}{=}{4}{,}{A}{D}{=}{3}{,}}$$$${{A}{{A}^{′}}{=}{5}{,}}$$$${{∠}{B}{A}{D}}$$$${{=}{{9}{0}^{∘}}{,}{∠}{B}{A}{{A}^{′}}}$$$${{=}{∠}{D}{A}{{A}^{′}}}$$$${{=}{{6}{0}^{∘}}{,}}$$则$${{A}{{C}^{′}}}$$的长为(

B

A.$${{1}{0}}$$

B.$${\sqrt {{8}{5}}}$$

C.$${\sqrt {{6}{1}}}$$

D.$${\sqrt {{7}{0}}}$$

4、['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$${{a}{⋅}{(}{b}{+}{c}{)}{=}}$$(

B

A.$${{2}}$$

B.$${{0}}$$

C.$${{−}{1}}$$

D.$${{−}{2}}$$

5、['直线与平面垂直的判定定理', '空间向量的数量积', '空间向量数量积的性质', '空间向量的线性运算']

正确率60.0%已知四面体$${{A}{B}{C}{D}}$$的每条棱长都等于$${{2}{,}}$$点$${{E}{,}{F}{,}{G}}$$分别是棱$${{A}{B}{,}{A}{D}{,}{D}{C}}$$的中点,则$$\overrightarrow{G E} \cdot\overrightarrow{G F}$$等于(

A

A.$${{1}}$$

B.$${{−}{1}}$$

C.$${{4}}$$

D.$${{−}{4}}$$

6、['空间向量运算的坐标表示', '空间向量数量积的性质', '空间向量的线性运算', '空间投影向量与投影数量']

正确率60.0%已知空间三点$${{A}{(}{0}{,}{0}{,}{0}{)}{,}{B}{(}{0}{,}{\sqrt {3}}{,}{1}{)}{,}{C}{(}{0}{,}{\sqrt {3}}{,}{−}{1}{)}}$$,设$$\boldsymbol{a}=\overrightarrow{A B}, \, \, \, \boldsymbol{b}=\overrightarrow{B C}, \, \, \, \boldsymbol{c}=\overrightarrow{C A},$$则下列说法错误的是(

B

A.$${{a}{+}{c}{+}{b}{=}{0}}$$

B.$${{b}}$$在$${{c}}$$方向上的投影向量等于$$\frac{c} {2}$$

C.$${{△}{A}{B}{C}}$$是等边三角形

D. $$\left( a+\frac{b} {2} \right) \cdot b+\left( b+\frac{c} {2} \right) \cdot c+\left( c+\frac{a} {2} \right) \cdot a=0$$ ​

7、['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$${{|}{{B}_{1}}{E}{|}{=}{(}{)}}$$

B

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

B.$${{5}}$$

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

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

10、['空间向量运算的坐标表示', '空间直角坐标系中两点之间的距离公式', '空间向量数量积的性质']

正确率60.0%已知空间三点$${{A}{(}{0}{,}{2}{,}{3}{)}{,}{B}{(}{−}{2}{,}{1}{,}{6}{)}{,}{C}{(}{1}{,}{−}{1}{,}{5}{)}}$$,则以$${{A}{B}{,}{A}{C}}$$为邻边的平行四边形的面积为(

C

A.$$\frac{7 \sqrt{3}} {2}$$

B.$${{7}}$$

C.$${{7}{\sqrt {3}}}$$

D.$${{1}{4}}$$

1、解析:

在空间四边形$$ABCD$$中,$$AB \perp BD$$,$$CD \perp BD$$,且$$BD=1$$。我们需要计算$$\overrightarrow{AC} \cdot \overrightarrow{BD}$$。
设$$\overrightarrow{BD} = \boldsymbol{d}$$,则$$\overrightarrow{AB} \cdot \boldsymbol{d} = 0$$,$$\overrightarrow{CD} \cdot \boldsymbol{d} = 0$$。
因为$$\overrightarrow{AC} = \overrightarrow{AB} + \overrightarrow{BD} + \overrightarrow{DC}$$,所以$$\overrightarrow{AC} \cdot \boldsymbol{d} = (\overrightarrow{AB} + \overrightarrow{BD} + \overrightarrow{DC}) \cdot \boldsymbol{d} = \overrightarrow{BD} \cdot \boldsymbol{d} = |\boldsymbol{d}|^2 = 1$$。
但注意到$$\overrightarrow{DC} = -\overrightarrow{CD}$$,所以$$\overrightarrow{AC} \cdot \boldsymbol{d} = \overrightarrow{BD} \cdot \boldsymbol{d} = 1$$。
然而,更简单的方法是注意到$$\overrightarrow{AC} = \overrightarrow{AB} + \overrightarrow{BC}$$,而$$\overrightarrow{BC} = \overrightarrow{BD} + \overrightarrow{DC}$$。由于$$\overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{BD} = 0$$和$$\overrightarrow{DC} \cdot \overrightarrow{BD} = 0$$,所以$$\overrightarrow{AC} \cdot \overrightarrow{BD} = \overrightarrow{BC} \cdot \overrightarrow{BD} = \overrightarrow{BD} \cdot \overrightarrow{BD} = 1$$。
因此,正确答案是$$B$$。

2、解析:

在平行六面体$$ABCD-A'B'C'D'$$中,已知$$AB=4$$,$$AD=3$$,$$AA'=5$$,且$$\angle BAD = 90^\circ$$,$$\angle BAA' = \angle DAA' = 60^\circ$$。
我们需要计算$$AC'$$的长度。设$$\overrightarrow{AB} = \boldsymbol{a}$$,$$\overrightarrow{AD} = \boldsymbol{b}$$,$$\overrightarrow{AA'} = \boldsymbol{c}$$。
因为$$\angle BAD = 90^\circ$$,所以$$\boldsymbol{a} \cdot \boldsymbol{b} = 0$$。
$$\angle BAA' = 60^\circ$$,所以$$\boldsymbol{a} \cdot \boldsymbol{c} = |\boldsymbol{a}| \cdot |\boldsymbol{c}| \cdot \cos 60^\circ = 4 \times 5 \times 0.5 = 10$$。
同理,$$\boldsymbol{b} \cdot \boldsymbol{c} = 3 \times 5 \times 0.5 = 7.5$$。
$$\overrightarrow{AC'} = \boldsymbol{a} + \boldsymbol{b} + \boldsymbol{c}$$,所以$$|\overrightarrow{AC'}|^2 = |\boldsymbol{a}|^2 + |\boldsymbol{b}|^2 + |\boldsymbol{c}|^2 + 2(\boldsymbol{a} \cdot \boldsymbol{b} + \boldsymbol{a} \cdot \boldsymbol{c} + \boldsymbol{b} \cdot \boldsymbol{c}) = 16 + 9 + 25 + 2(0 + 10 + 7.5) = 50 + 35 = 85$$。
因此,$$AC' = \sqrt{85}$$,正确答案是$$B$$。

4、解析:

在棱长为$$1$$的正方体$$ABCD-A_1B_1C_1D_1$$中,设$$\overrightarrow{AB} = \boldsymbol{a}$$,$$\overrightarrow{AD} = \boldsymbol{b}$$,$$\overrightarrow{AA_1} = \boldsymbol{c}$$。
我们需要计算$$\boldsymbol{a} \cdot (\boldsymbol{b} + \boldsymbol{c})$$。
因为$$\boldsymbol{a}$$、$$\boldsymbol{b}$$、$$\boldsymbol{c}$$两两垂直,所以$$\boldsymbol{a} \cdot \boldsymbol{b} = 0$$,$$\boldsymbol{a} \cdot \boldsymbol{c} = 0$$。
因此,$$\boldsymbol{a} \cdot (\boldsymbol{b} + \boldsymbol{c}) = 0 + 0 = 0$$。
正确答案是$$B$$。

5、解析:

在四面体$$ABCD$$中,每条棱长都等于$$2$$,点$$E$$、$$F$$、$$G$$分别是棱$$AB$$、$$AD$$、$$DC$$的中点。
我们需要计算$$\overrightarrow{GE} \cdot \overrightarrow{GF}$$。
设$$\overrightarrow{AB} = \boldsymbol{a}$$,$$\overrightarrow{AC} = \boldsymbol{b}$$,$$\overrightarrow{AD} = \boldsymbol{c}$$。
因为四面体每条棱长为$$2$$,所以$$|\boldsymbol{a}| = |\boldsymbol{b}| = |\boldsymbol{c}| = 2$$。
$$\overrightarrow{GE} = \overrightarrow{AE} - \overrightarrow{AG} = \frac{1}{2}\boldsymbol{a} - \left(\frac{1}{2}\boldsymbol{c} + \frac{1}{2}(\boldsymbol{b} - \boldsymbol{c})\right) = \frac{1}{2}\boldsymbol{a} - \frac{1}{2}\boldsymbol{b}$$。
$$\overrightarrow{GF} = \overrightarrow{AF} - \overrightarrow{AG} = \frac{1}{2}\boldsymbol{c} - \left(\frac{1}{2}\boldsymbol{c} + \frac{1}{2}(\boldsymbol{b} - \boldsymbol{c})\right) = -\frac{1}{2}\boldsymbol{b} + \frac{1}{2}\boldsymbol{c}$$。
因此,$$\overrightarrow{GE} \cdot \overrightarrow{GF} = \left(\frac{1}{2}\boldsymbol{a} - \frac{1}{2}\boldsymbol{b}\right) \cdot \left(-\frac{1}{2}\boldsymbol{b} + \frac{1}{2}\boldsymbol{c}\right) = \frac{1}{4}(-\boldsymbol{a} \cdot \boldsymbol{b} + \boldsymbol{a} \cdot \boldsymbol{c} + \boldsymbol{b}^2 - \boldsymbol{b} \cdot \boldsymbol{c})$$。
由于四面体每条棱长为$$2$$,且$$\boldsymbol{a} \cdot \boldsymbol{b} = \boldsymbol{a} \cdot \boldsymbol{c} = \boldsymbol{b} \cdot \boldsymbol{c} = 2 \times 2 \times \cos 60^\circ = 2$$,$$\boldsymbol{b}^2 = 4$$。
所以$$\overrightarrow{GE} \cdot \overrightarrow{GF} = \frac{1}{4}(-2 + 2 + 4 - 2) = \frac{1}{4} \times 2 = \frac{1}{2}$$。
但题目选项中没有$$\frac{1}{2}$$,可能是计算有误。重新推导:
$$\overrightarrow{GE} = \frac{1}{2}\boldsymbol{a} - \frac{1}{2}\boldsymbol{b}$$,$$\overrightarrow{GF} = -\frac{1}{2}\boldsymbol{b} + \frac{1}{2}\boldsymbol{c}$$。
$$\overrightarrow{GE} \cdot \overrightarrow{GF} = \frac{1}{4}(\boldsymbol{a} \cdot \boldsymbol{c} - \boldsymbol{a} \cdot \boldsymbol{b} - \boldsymbol{b} \cdot \boldsymbol{c} + \boldsymbol{b}^2) = \frac{1}{4}(2 - 2 - 2 + 4) = \frac{1}{4} \times 2 = \frac{1}{2}$$。
题目选项可能有误,或者需要重新理解题意。
另一种方法是坐标系法:设$$A(0,0,0)$$,$$B(2,0,0)$$,$$C(1,\sqrt{3},0)$$,$$D(1,\frac{\sqrt{3}}{3}, \frac{2\sqrt{6}}{3})$$。
计算得$$E(1,0,0)$$,$$F(0.5,\frac{\sqrt{3}}{6}, \frac{\sqrt{6}}{3})$$,$$G(1,\frac{2\sqrt{3}}{3}, \frac{\sqrt{6}}{3})$$。
$$\overrightarrow{GE} = (0, -\frac{2\sqrt{3}}{3}, -\frac{\sqrt{6}}{3})$$,$$\overrightarrow{GF} = (-0.5, -\frac{\sqrt{3}}{2}, 0)$$。
$$\overrightarrow{GE} \cdot \overrightarrow{GF} = 0 \times (-0.5) + \left(-\frac{2\sqrt{3}}{3}\right) \times \left(-\frac{\sqrt{3}}{2}\right) + \left(-\frac{\sqrt{6}}{3}\right) \times 0 = 1$$。
因此,正确答案是$$A$$。

6、解析:

已知空间三点$$A(0,0,0)$$,$$B(0,\sqrt{3},1)$$,$$C(0,\sqrt{3},-1)$$,设$$\boldsymbol{a} = \overrightarrow{AB}$$,$$\boldsymbol{b} = \overrightarrow{BC}$$,$$\boldsymbol{c} = \overrightarrow{CA}$$。
计算得$$\boldsymbol{a} = (0, \sqrt{3}, 1)$$,$$\boldsymbol{b} = (0, 0, -2)$$,$$\boldsymbol{c} = (0, -\sqrt{3}, 1)$$。
验证选项:
A. $$\boldsymbol{a} + \boldsymbol{c} + \boldsymbol{b} = (0, 0, 0)$$,正确。
B. $$\boldsymbol{b}$$在$$\boldsymbol{c}$$方向上的投影为$$\frac{\boldsymbol{b} \cdot \boldsymbol{c}}{|\boldsymbol{c}|} = \frac{-2}{2} = -1$$,投影向量为$$-\frac{\boldsymbol{c}}{2}$$,错误。
C. 计算$$|\boldsymbol{a}| = |\boldsymbol{b}| = |\boldsymbol{c}| = 2$$,且夹角均为$$60^\circ$$,是等边三角形,正确。
D. 计算得$$\left(\boldsymbol{a} + \frac{\boldsymbol{b}}{2}\right) \cdot \boldsymbol{b} + \left(\boldsymbol{b} + \frac{\boldsymbol{c}}{2}\right) \cdot \boldsymbol{c} + \left(\boldsymbol{c} + \frac{\boldsymbol{a}}{2}\right) \cdot \boldsymbol{a} = 0$$,正确。
因此,错误的选项是$$B$$。

7、解析:

在平行六面体$$ABCD-A_1B_1C_1D_1$$中,$$AB=BC=BB_1=1$$,且$$\angle ABB_1 = \angle ABC = \angle B_1BC = \frac{\pi}{3}$$。
设$$\overrightarrow{AB} = \boldsymbol{a}$$,$$\overrightarrow{AD} = \boldsymbol{b}$$,$$\overrightarrow{AA_1} = \boldsymbol{c}$$。
因为$$\angle ABC = \frac{\pi}{3}$$,所以$$\boldsymbol{a} \cdot \boldsymbol{b} = \frac{1}{2}$$。
$$\angle ABB_1 = \frac{\pi}{3}$$,所以$$\boldsymbol{a} \cdot \boldsymbol{c} = \frac{1}{2}$$。
$$\angle B_1BC = \frac{\pi}{3}$$,所以$$\boldsymbol{b} \cdot \boldsymbol{c} = \frac{1}{2}$$。
$$\overrightarrow{BD_1} = \boldsymbol{a} + \boldsymbol{b} + \boldsymbol{c}$$,$$\overrightarrow{AE} = 2\overrightarrow{BD_1} = 2\boldsymbol{a} + 2\boldsymbol{b} + 2\boldsymbol{c}$$。
$$\overrightarrow{B_1E} = \overrightarrow{AE} - \overrightarrow{AB_1} = (2\boldsymbol{a} + 2\boldsymbol{b} + 2\boldsymbol{c}) - (\boldsymbol{a} + \boldsymbol{c}) = \boldsymbol{a} + 2\boldsymbol{b} + \boldsymbol{c}$$。
$$|\overrightarrow{B_1E}|^2 = |\boldsymbol{a}|^2 + 4|\boldsymbol{b}|^2 + |\boldsymbol{c}|^2 + 4\boldsymbol{a} \cdot \boldsymbol{b} + 2\boldsymbol{a} \cdot \boldsymbol{c} + 4\boldsymbol{b} \cdot \boldsymbol{c} = 1 + 4 + 1 + 2 + 1 + 2 = 11$$。
但题目选项中没有$$11$$,可能是计算有误。重新推导:
$$|\overrightarrow{B_1E}|^2 = 1 + 4 + 1 + 2 + 1 + 2 = 11$$。
题目可能有误,或者需要重新理解题意。

10、解析:

已知空间三点$$A(0,2,3)$$,$$B(-2,1,6)$$,$$C(1,-1,5)$$。
计算$$\overrightarrow{AB} = (-2, -1, 3)$$,$$\overrightarrow{AC} = (1, -3, 2)$$。
叉积$$\overrightarrow{AB} \times \overrightarrow{AC} = (7, 7, 7)$$,模长为$$7\sqrt{3}$$。
因此,平行四边形的面积为$$7\sqrt{3}$$,正确答案是$$C$$。
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