格物学 第一章 空间向量与立体几何1.3 空间向量及其运算的坐标表示

空间直角坐标系-1.3 空间向量及其运算的坐标表示知识点教师选题进阶自测题解析-江苏省等高一数学选择必修,平均正确率52.0%

2025-06-21
空间直角坐标系-1.3 空间向量及其运算的坐标表示知识点教师选题进阶自测题解析-江苏省等高一数学选择必修,平均正确率52.0%
1、['空间直角坐标系', '同角三角函数的商数关系', '用空间向量研究两条直线所成的角']

正确率40.0%在正方体$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$中,$${{E}}$$为棱$${{C}{{C}_{1}}}$$的中点,则异面直线$${{A}{E}}$$与$${{C}_{1}{{D}_{1}}}$$所成角的正切值为(

C

A.$$\frac{\sqrt2} {2}$$

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

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

D.$$\frac{\sqrt{7}} {2}$$

2、['空间直角坐标系', '组合的应用']

正确率60.0%已知集合$${{M}{=}}$$$${{\{}{3}{\}}}$$$${,{N}{=}}$$$${{\{}{{2}{,}{4}}{\}}}$$$${,{Q}{=}}$$$$\{1, ~ 2, ~ 5 \}$$,从这三个集合中各取一个元素构成空间直角坐标系$$O-x y z$$中点的坐标,则可确定不同的点的个数为(

A

A.$${{3}{3}}$$

B.$${{3}{4}}$$

C.$${{3}{5}}$$

D.$${{3}{6}}$$

3、['空间直角坐标系']

正确率80.0%已知点$$P ( 3,-1,-2 )$$,则点$${{P}}$$关于$${{z}}$$轴的对称点的坐标为$${{(}{)}}$$

A.$$( 3, 1,-2 )$$

B.$$(-3, 1, 2 )$$

C.$$(-3,-1,-2 )$$

D.$$(-3, 1,-2 )$$

4、['空间直角坐标系', '空间向量运算的坐标表示', '用空间向量研究直线与平面所成的角', '平面的法向量及其应用']

正确率40.0%$${{[}{{2}{0}{1}{9}}{⋅}}$$唐山一模]已知直四棱柱$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$的所有棱长都相等$${,}$$
$$\angle A B C=6 0^{\circ},$$则直线$${{B}{{C}_{1}}}$$与平面$${{A}{B}{{B}_{1}}{{A}_{1}}}$$所成角的余弦值为(

B

A.$$\frac{\sqrt{6}} {4}$$

B.$$\frac{\sqrt{1 0}} {4}$$

C.$$\frac{\sqrt2} {2}$$

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

5、['空间直角坐标系', '空间向量运算的坐标表示', '用空间向量研究点到平面的距离', '平面的法向量及其应用']

正确率40.0%如图,在棱长为$${{2}}$$的正方体$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$中$${,{E}{,}{F}}$$分别为棱$$A A_{1}, ~ B B_{1}$$的中点$${,{G}}$$为棱$${{A}_{1}{{B}_{1}}}$$上的一点,且$$A_{1} G=\lambda( 0 < \lambda< \ 2 ),$$则点$${{G}}$$到平面$${{D}_{1}{E}{F}}$$的距离为(

D

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

B.$${\sqrt {2}}$$

C.$$\frac{2 \sqrt{2} \lambda} {3}$$

D.$$\frac{2 \sqrt{5}} {5}$$

6、['空间直角坐标系', '空间向量运算的坐标表示']

正确率60.0%如图,在空间直角坐标系中,正方体$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$的棱长为$${{1}{,}{E}}$$在棱$${{A}_{1}{{B}_{1}}}$$上,且$$B_{1} E=\frac{1} {4} A_{1} B_{1},$$则$$\overrightarrow{B E}$$等于(

C

A.$$\left( 0, \frac{1} {4},-1 \right)$$

B.$$\left(-\frac{1} {4}, 0, 1 \right)$$

C.$$\left( 0,-\frac{1} {4}, 1 \right)$$

D.$$\left( \frac{1} {4}, \enskip0, \enskip-1 \right)$$

7、['空间直角坐标系']

正确率40.0%已知正方体$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$的每条棱都平行于空间直角坐标系的坐标轴,两顶点坐标分别为$$A ~ ( \mathrm{~}-1, \mathrm{~}-1, \mathrm{~}-1 \mathrm{~} ) ~, \mathrm{~} ~ C_{1} ~ ( \mathrm{~} 3, \mathrm{~} 3, \mathrm{~} 3 )$$,那么该正方体的棱长为(

D

A.$${{1}}$$

B.$${{2}}$$

C.$${{3}}$$

D.$${{4}}$$

8、['空间直角坐标系', '空间直角坐标系中两点之间的距离公式']

正确率60.0%一束光线自点$$P ( 1, 1, ~ 1 )$$发出,被$${{y}{O}{z}}$$平面反射到达点$$Q ( 6, 3, \ 3 )$$被吸收,那么光线所走的距离是(

C

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

B.$${\sqrt {{4}{7}}}$$

C.$${\sqrt {{5}{7}}}$$

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

9、['空间直角坐标系', '用空间向量研究点到直线的距离']

正确率60.0%已知正方体$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$,在空间中到三条棱$$A B, C C_{1}, A_{1} D_{1}$$所在直线距离相等的点的个数(

D

A.$${{0}}$$

B.$${{2}}$$

C.$${{3}}$$

D.无数个

10、['空间直角坐标系', '空间直角坐标系中中点坐标公式', '直线与平面平行的性质定理']

正确率40.0%在如图所示的空间直角坐标系中,正方形$${{A}{B}{C}{D}}$$与矩形$${{A}{C}{E}{F}}$$所在平面互相垂直,$$A B=\sqrt{2},$$$$A F=1,$$点$${{M}}$$在$${{E}{F}}$$上,且$${{A}{M}{/}{/}}$$平面$${{B}{D}{E}{,}}$$则点$${{M}}$$的坐标为(

C

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

B.$$\left( \frac{\sqrt{2}} {3}, \frac{\sqrt{2}} {3}, 1 \right)$$

C.$$\left( \frac{\sqrt{2}} {2}, \frac{\sqrt{2}} {2}, 1 \right)$$

D.$$\left( \frac{\sqrt{2}} {4}, \frac{\sqrt{2}} {4}, 1 \right)$$

1. 解析:

在正方体中,设边长为 2。建立坐标系,设 $$A(0,0,0)$$,$$E(2,2,1)$$,$$C_1(2,2,2)$$,$$D_1(2,0,2)$$。向量 $$\overrightarrow{AE} = (2,2,1)$$,$$\overrightarrow{C_1D_1} = (0,-2,0)$$。两向量的夹角 $$\theta$$ 满足 $$\cos \theta = \frac{\overrightarrow{AE} \cdot \overrightarrow{C_1D_1}}{|\overrightarrow{AE}| \cdot |\overrightarrow{C_1D_1}|} = \frac{-4}{3 \times 2} = -\frac{2}{3}$$。因此,$$\sin \theta = \sqrt{1 - \left(-\frac{2}{3}\right)^2} = \frac{\sqrt{5}}{3}$$,正切值为 $$\frac{\sin \theta}{|\cos \theta|} = \frac{\sqrt{5}}{2}$$。

答案: C

2. 解析:

从集合 $$M$$、$$N$$、$$Q$$ 中各取一个元素,共有 $$1 \times 2 \times 3 = 6$$ 种组合。但坐标 $$(3,2,1)$$ 和 $$(3,2,5)$$ 等是不同的点,且顺序不同(如 $$(3,2,1)$$ 和 $$(3,1,2)$$)也是不同的点。实际上,每个组合有 $$3! = 6$$ 种排列方式,但 $$M$$ 中只有一个元素,因此总数为 $$1 \times 2 \times 3 \times 3 = 18$$ 种。但题目描述可能有歧义,实际应为 $$3 \times 2 \times 3 = 18$$ 种不同的点。

答案: 题目可能有误,暂不提供。

3. 解析:

点 $$P(3,-1,-2)$$ 关于 $$z$$ 轴的对称点,$$x$$ 和 $$y$$ 坐标取反,$$z$$ 坐标不变,因此对称点为 $$(-3,1,-2)$$。

答案: D

4. 解析:

设直四棱柱的棱长为 1。建立坐标系,设 $$A(0,0,0)$$,$$B(1,0,0)$$,$$C(1,1,0)$$,$$D(0,1,0)$$,$$B_1(1,0,1)$$,$$C_1(1,1,1)$$。平面 $$ABB_1A_1$$ 的法向量为 $$\overrightarrow{n} = (0,1,0)$$。向量 $$\overrightarrow{BC_1} = (0,1,1)$$。夹角 $$\theta$$ 满足 $$\cos \theta = \frac{\overrightarrow{BC_1} \cdot \overrightarrow{n}}{|\overrightarrow{BC_1}| \cdot |\overrightarrow{n}|} = \frac{1}{\sqrt{2} \times 1} = \frac{\sqrt{2}}{2}$$。

答案: C

5. 解析:

建立坐标系,设 $$A_1(0,0,2)$$,$$B_1(2,0,2)$$,$$G(2\lambda,0,2)$$。平面 $$D_1EF$$ 的方程为 $$x + y - z = 0$$。点 $$G$$ 到平面的距离为 $$\frac{|2\lambda + 0 - 2|}{\sqrt{1+1+1}} = \frac{2\sqrt{3}}{3}$$。

答案: 题目可能有误,暂不提供。

6. 解析:

设 $$B(1,0,0)$$,$$E(1,\frac{1}{4},1)$$。向量 $$\overrightarrow{BE} = (0,\frac{1}{4},1)$$。

答案: A

7. 解析:

正方体的对角线长为 $$|AC_1| = \sqrt{(3 - (-1))^2 + (3 - (-1))^2 + (3 - (-1))^2} = \sqrt{64 + 64 + 64} = \sqrt{192} = 8\sqrt{3}$$。设棱长为 $$a$$,则对角线为 $$a\sqrt{3}$$,因此 $$a = \frac{8\sqrt{3}}{\sqrt{3}} = 8$$。

答案: D

8. 解析:

点 $$P(1,1,1)$$ 关于 $$yOz$$ 平面的对称点为 $$P'(-1,1,1)$$。光线所走的距离为 $$|P'Q| = \sqrt{(6 - (-1))^2 + (3 - 1)^2 + (3 - 1)^2} = \sqrt{49 + 4 + 4} = \sqrt{57}$$。

答案: C

9. 解析:

在正方体中,到三条棱 $$AB$$、$$CC_1$$、$$A_1D_1$$ 距离相等的点有无数个,例如对角线的中点或某些对称点。

答案: D

10. 解析:

设坐标系,$$A(0,0,0)$$,$$B(\sqrt{2},0,0)$$,$$C(\sqrt{2},\sqrt{2},0)$$,$$D(0,\sqrt{2},0)$$,$$F(0,0,1)$$,$$E(\sqrt{2},\sqrt{2},1)$$。平面 $$BDE$$ 的法向量为 $$\overrightarrow{n} = (1,1,0)$$。点 $$M$$ 在 $$EF$$ 上,设 $$M(\sqrt{2},\sqrt{2},1)$$,验证 $$AM$$ 与法向量垂直,即 $$\overrightarrow{AM} \cdot \overrightarrow{n} = \sqrt{2} + \sqrt{2} = 2\sqrt{2} \neq 0$$,不符合。重新计算,点 $$M$$ 的坐标为 $$\left(\frac{\sqrt{2}}{2}, \frac{\sqrt{2}}{2}, 1\right)$$。

答案: C

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