格物学 第八章 立体几何初步空间直线、平面的垂直

直线与平面所成的角-空间直线、平面的垂直知识点回顾基础单选题自测题答案-新疆维吾尔自治区等高二数学必修,平均正确率76.0%

2025-05-19
直线与平面所成的角-空间直线、平面的垂直知识点回顾基础单选题自测题答案-新疆维吾尔自治区等高二数学必修,平均正确率76.0%
2、['直线与平面所成的角']

正确率60.0%若两条不同的直线与同一平面所成的角相等,则这两条直线的位置关系为(

D

A.平行

B.相交

C.异面

D.以上皆有可能

3、['直线与平面所成的角']

正确率60.0%如图,在直三棱柱$${{A}{B}{C}{−}{{A}_{1}}{{B}_{1}}{{C}_{1}}}$$中,$${{A}{{A}_{1}}{=}{A}{C}{=}{B}{C}{=}{1}{,}}$$$${{A}{B}{=}{\sqrt {2}}}$$,$${{E}}$$是$${{C}{{C}_{1}}}$$的中点,则直线$${{B}{C}}$$与平面$${{A}_{1}{B}{E}}$$所成角的正弦值为(
$$None$$

D

A.$$\frac{\sqrt2} 3$$

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

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

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

7、['异面直线所成的角', '直线与平面所成的角']

正确率40.0%$${{a}{,}{b}}$$为空间中两条互相垂直的直线,等腰直角三角形$${{A}{B}{C}}$$的直角边$${{A}{C}}$$所在直线与$${{a}{,}{b}}$$都垂直,斜边$${{A}{B}}$$以直线$${{A}{C}}$$为旋转轴旋转,则下列结论中正确的是(
$${①}$$当直线$${{A}{B}}$$与$${{a}}$$成60°角时,$${{A}{B}}$$与$${{b}}$$成30°角;
$${②}$$当直线$${{A}{B}}$$与$${{a}}$$成60°角时,$${{A}{B}}$$与$${{b}}$$成60°角;
$${③}$$直线$${{A}{B}}$$与$${{a}}$$所成角的最小值为$${{4}{5}{°}}$$;
$${④}$$直线$${{A}{B}}$$与$${{a}}$$所成角的最小值为$${{6}{0}{°}}$$.

A

A.$${②{③}}$$

B.$${①{④}}$$

C.$${②{④}}$$

D.$${①{③}}$$

8、['直线与平面所成的角']

正确率60.0%在三棱锥$${{P}{−}{{A}{B}{C}}}$$中,$${{P}{A}{=}{{A}{C}}{=}{{B}{C}}{,}{{P}{A}}{⊥}}$$平面$${{A}{B}{C}{,}{∠}{{A}{C}{B}}{=}{{9}{0}}{^{∘}}{,}{O}}$$为$${{P}{B}}$$的中点,则直线$${{C}{O}}$$与平面$${{P}{A}{C}}$$所成角的余弦值为(

B

A.$$\frac{\sqrt6} {2}$$

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

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

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

10、['直线与平面所成的角']

正确率40.0%已知四面体$${{A}{B}{C}{D}}$$中,$${{A}{B}}$$,$${{B}{C}}$$,$${{B}{D}}$$两两垂直,$${{B}{C}{=}{B}{D}{=}{\sqrt {2}}}$$,$${{A}{B}}$$与平面$${{A}{C}{D}}$$所成角的正切值为$$\frac{1} {2}$$,则点$${{B}}$$到平面$${{A}{C}{D}}$$的距离为$${{(}{)}}$$

D

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

B.$$\frac{2 \sqrt{3}} {3}$$

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

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

2、解析:两条不同的直线与同一平面所成的角相等,它们可以平行、相交或异面。例如:

  • 平行:两条直线都与平面成相同角度且方向相同。
  • 相交:两条直线在平面内相交,且与平面成相同角度。
  • 异面:两条直线不在同一平面内,但与平面成相同角度。

因此,答案为 D. 以上皆有可能

3、解析:建立坐标系,设 $$A(0,0,0)$$,$$B(\sqrt{2},0,0)$$,$$C(0,1,0)$$,$$A_1(0,0,1)$$,$$B_1(\sqrt{2},0,1)$$,$$C_1(0,1,1)$$,$$E(0,1,0.5)$$。

平面 $$A_1BE$$ 的法向量为 $$\vec{n} = \vec{A_1B} \times \vec{A_1E} = (\sqrt{2},0,-1) \times (0,1,-0.5) = (0.5, \sqrt{2}/2, \sqrt{2})$$。

直线 $$BC$$ 的方向向量为 $$\vec{BC} = (-\sqrt{2},1,0)$$。

设夹角为 $$\theta$$,则 $$\sin \theta = \frac{|\vec{n} \cdot \vec{BC}|}{|\vec{n}| \cdot |\vec{BC}|} = \frac{|\sqrt{2}/2|}{\sqrt{0.25 + 0.5 + 2} \cdot \sqrt{2 + 1}} = \frac{\sqrt{2}/2}{\sqrt{11/4} \cdot \sqrt{3}} = \frac{\sqrt{6}}{6}$$。

答案为 D. $$\frac{\sqrt{6}}{6}$$

7、解析:设 $$a$$ 和 $$b$$ 为互相垂直的直线,$$AC$$ 与 $$a$$、$$b$$ 都垂直。旋转 $$AB$$ 时:

  • 当 $$AB$$ 与 $$a$$ 成 $$60^\circ$$ 时,由于 $$a$$ 和 $$b$$ 对称,$$AB$$ 与 $$b$$ 也成 $$60^\circ$$,故 $$②$$ 正确。
  • 最小夹角为 $$45^\circ$$(当 $$AB$$ 在 $$a$$ 和 $$b$$ 的角平分线上时),故 $$③$$ 正确。

答案为 A. $$②③$$

8、解析:设 $$PA = AC = BC = 1$$,建立坐标系,$$A(0,0,0)$$,$$C(1,0,0)$$,$$B(1,1,0)$$,$$P(0,0,1)$$,$$O(0.5,0.5,0.5)$$。

平面 $$PAC$$ 的法向量为 $$\vec{n} = (0,1,0)$$。

直线 $$CO$$ 的方向向量为 $$\vec{CO} = (-0.5,0.5,0.5)$$。

设夹角为 $$\theta$$,则 $$\cos \theta = \frac{|\vec{n} \cdot \vec{CO}|}{|\vec{n}| \cdot |\vec{CO}|} = \frac{0.5}{1 \cdot \sqrt{0.25 + 0.25 + 0.25}} = \frac{0.5}{\sqrt{0.75}} = \frac{\sqrt{3}}{3}$$。

答案为 C. $$\frac{\sqrt{3}}{3}$$

10、解析:设 $$B(0,0,0)$$,$$C(\sqrt{2},0,0)$$,$$D(0,\sqrt{2},0)$$,$$A(0,0,a)$$。

平面 $$ACD$$ 的法向量为 $$\vec{n} = \vec{AC} \times \vec{AD} = (\sqrt{2},0,-a) \times (0,\sqrt{2},-a) = (a\sqrt{2}, a\sqrt{2}, 2)$$。

$$AB$$ 与平面 $$ACD$$ 的夹角满足 $$\tan \theta = \frac{1}{2} = \frac{|\vec{n} \cdot \vec{AB}|}{|\vec{n}| \cdot |\vec{AB}|} = \frac{a \cdot 2}{\sqrt{2a^2 + 2a^2 + 4} \cdot a} = \frac{2}{\sqrt{4a^2 + 4}}$$,解得 $$a = 2$$。

点 $$B$$ 到平面 $$ACD$$ 的距离为 $$\frac{|\vec{n} \cdot \vec{BA}|}{|\vec{n}|} = \frac{|(2\sqrt{2}, 2\sqrt{2}, 2) \cdot (0,0,-2)|}{\sqrt{8 + 8 + 4}} = \frac{4}{\sqrt{20}} = \frac{2\sqrt{5}}{5}$$。

答案为 D. $$\frac{2 \sqrt{5}}{5}$$

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