格物学 第八章 立体几何初步8.6 空间直线、平面的垂直

直线与平面垂直的性质定理-8.6 空间直线、平面的垂直知识点教师选题进阶单选题自测题解析-陕西省等高二数学必修,平均正确率42.00000000000001%

2025-08-20
直线与平面垂直的性质定理-8.6 空间直线、平面的垂直知识点教师选题进阶单选题自测题解析-陕西省等高二数学必修,平均正确率42.00000000000001%
1、['空间中直线与平面的位置关系', '直线与平面垂直的性质定理', '平面与平面垂直的性质定理', '直线与平面平行的判定定理', '直线与平面平行的性质定理']

正确率60.0%设$${{l}_{1}}$$,$${{l}_{2}}$$,$${{l}_{3}}$$是三条不同的直线,$${{α}}$$,$${{β}}$$,$${{γ}}$$是三个不同的平面,则下列命题是真命题的是(

C

A.若$${{l}_{1}}$$$${{/}{/}{α}}$$,$${{l}_{2}}$$$${{/}{/}{α}}$$,则$$l_{1} / / l_{2}$$

B.若$${{l}_{1}}$$$${{⊥}{α}}$$,$${{l}_{2}}$$$${{⊥}{α}}$$,则$${{l}_{1}{⊥}{{l}_{2}}}$$

C.若$$l_{1} / / l_{2}$$,$${{l}_{1}{⊂}{α}}$$,$${{l}_{2}{⊂}{β}}$$,$$\alpha\cap\beta=l_{3}$$,则$$l_{1} / / l_{3}$$

D.若$${{α}{⊥}{β}}$$,$$\alpha\cap\gamma=l_{1}$$,$$\beta\cap\gamma=l_{2}$$,则$$l_{1} / / l_{2}$$

2、['空间中直线与直线的位置关系', '点到平面的距离', '直线与平面垂直的判定定理', '直线与平面垂直的性质定理']

正确率40.0%已知正方体$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$的棱长为$${{4}}$$,点$${{P}}$$是$${{A}{{A}_{1}}}$$的中点,点$${{Q}}$$是$${{△}{B}{D}{{C}_{1}}}$$内的动点,若$$P Q \perp B C_{1}$$,则点$${{Q}}$$到平面$$A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$的距离的范围是(

C

A.$$[ 1, 2 ]$$

B.$$[ 2, 3 ]$$

C.$$[ 3, 4 ]$$

D.

3、['直线与平面垂直的性质定理']

正确率60.0%在四棱锥$$P-A B C D$$中,$${{P}{D}{⊥}}$$底面$${{A}{B}{C}{D}}$$,底面$${{A}{B}{C}{D}}$$为矩形,$$A B=2 B C, \, \, E$$是$${{C}{D}}$$上一点,若$${{A}{E}{⊥}}$$平面$${{P}{B}{D}}$$,则$$\frac{C E} {E D}$$的值为(

C

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

B.$$\frac{5} {2}$$

C.$${{3}}$$

D.$${{4}}$$

4、['异面直线所成的角', '直线与平面垂直的性质定理']

正确率40.0%在三棱锥$$S-A B C$$中,$$A B \perp A C, \, \, \, A B {=} \, A C {=} \, S A, \, \, \, S A \perp$$平面$$A B C, ~ D$$为$${{B}{C}}$$中点,则异面直线$${{A}{B}}$$与$${{S}{D}}$$所成角的余弦值为(

B

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

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

C.$$\frac{\sqrt{3 0}} {6}$$

D.以上结论都不对

5、['直线与平面垂直的判定定理', '直线与平面垂直的性质定理', '用空间向量研究两个平面所成的角']

正确率40.0%svg异常

C

A.$$\gamma> \alpha> \beta$$

B.$$\alpha> \beta> \gamma$$

C.$$\alpha> \gamma> \beta$$

D.$$\beta> \gamma> \alpha$$

6、['与球有关的切、接问题', '直线与平面垂直的性质定理']

正确率40.0%已知四面体$$P-A B C$$中,$$P A=4, \, \, \, A C=2 \sqrt{7}, \, \, \, P B=B C=2 \sqrt{3}, \, \, \, P A \perp$$平面$${{P}{B}{C}}$$,则四面体$$P-A B C$$的外接球半径为(

A

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

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

C.$${{4}{\sqrt {2}}}$$

D.$${{4}{\sqrt {3}}}$$

7、['直线与平面垂直的判定定理', '直线与平面垂直的性质定理', '平面与平面平行的判定定理']

正确率40.0%下列叙述中正确命题的个数是$${{(}{)}}$$
$${①}$$若一个平面内的两条直线与另一个平面都平行,那么这两个平面相互平行;
$${②}$$若一个平面经过另一个平面的垂线,那么这两个平面相互垂直;
$${③}$$垂直于同一直线的两个平面相互平行;
$${④}$$若两个平面垂直,那么垂直于其中一个平面的直线与另一个平面平行.

B

A.$${{1}}$$

B.$${{2}}$$

C.$${{3}}$$

D.$${{4}}$$

8、['空间中直线与直线的位置关系', '空间中直线与平面的位置关系', '直线与平面垂直的定义', '直线与平面垂直的判定定理', '直线与平面垂直的性质定理']

正确率60.0%设$${{l}{,}{m}}$$是两条不同的直线,$${{α}}$$是一个平面,则下列命题正确的是(

C

A.若$${{l}{/}{/}{α}}$$,$${{m}{⊂}{α}}$$,则$${{l}{/}{/}{m}}$$

B.若$${{l}{⊥}{m}}$$,$${{m}{⊂}{α}}$$,则$${{l}{⊥}{α}}$$

C.若$${{l}{⊥}{α}}$$,$${{l}{/}{/}{m}}$$,则$${{m}{⊥}{α}}$$

D.若$${{l}{/}{/}{α}}$$,$${{m}{/}{/}{α}}$$,则$${{l}{/}{/}{m}}$$

9、['直线与平面垂直的判定定理', '直线与平面垂直的性质定理']

正确率0.0%svg异常

A

A.svg异常

B.svg异常

C.svg异常

D.svg异常

10、['直线与平面垂直的性质定理', '直线与平面所成的角', '平面与平面平行的性质定理']

正确率40.0%日晷是中国古代用来测定时间的仪器,利用与晷面垂直的晷针投射到晷面的影子来测定时间.把地球看成一个球$${{(}}$$球心记为$${{O}{)}}$$,地球上一点$${{A}}$$的纬度是指$${{O}{A}}$$与地球赤道所在平面所成角,点$${{A}}$$处的水平面是指过点$${{A}}$$且与$${{O}{A}}$$垂直的平面$${{.}}$$在点$${{A}}$$处放置一个日晷,若晷面与赤道所在平面平行,点$${{A}}$$处的纬度为北纬$${{4}{0}{°}}$$,则晷针与点$${{A}}$$处的水平面所成角为$${{(}{)}}$$

B

A.$${{2}{0}{°}}$$

B.$${{4}{0}{°}}$$

C.$${{5}{0}{°}}$$

D.$${{9}{0}{°}}$$

1. 选项分析:

A. 若 $$l_1 \parallel \alpha$$,$$l_2 \parallel \alpha$$,则 $$l_1 \parallel l_2$$(错误,可能异面)

B. 若 $$l_1 \perp \alpha$$,$$l_2 \perp \alpha$$,则 $$l_1 \perp l_2$$(错误,应平行)

C. 若 $$l_1 \parallel l_2$$,$$l_1 \subset \alpha$$,$$l_2 \subset \beta$$,$$\alpha \cap \beta = l_3$$,则 $$l_1 \parallel l_3$$(正确,由线面平行性质定理)

D. 若 $$\alpha \perp \beta$$,$$\alpha \cap \gamma = l_1$$,$$\beta \cap \gamma = l_2$$,则 $$l_1 \parallel l_2$$(错误,可能相交)

答案:C

2. 建立坐标系:设 $$A(0,0,0)$$,$$D(4,0,0)$$,$$B(0,4,0)$$,$$C_1(4,4,4)$$,$$P(0,0,2)$$

设 $$Q(x,y,z)$$ 在 $$\triangle BDC_1$$ 内,约束条件:$$x+y \geq 4$$,$$x+z \geq 4$$,$$y+z \geq 4$$(具体范围需计算)

由 $$PQ \perp BC_1$$ 得 $$\overrightarrow{PQ} \cdot \overrightarrow{BC_1} = 0$$,即 $$(x-0, y-0, z-2) \cdot (4-0, 4-4, 4-0) = 4x + 0 \cdot y + 2(z-2) = 0$$

化简得 $$2x + z - 2 = 0$$,即 $$z = 2 - 2x$$

结合平面 $$A_1B_1C_1D_1$$ 的方程 $$z=4$$,点 $$Q$$ 到该平面距离为 $$d = |4 - z| = |4 - (2 - 2x)| = |2 + 2x|$$

由 $$Q$$ 在 $$\triangle BDC_1$$ 内及 $$z \geq 0$$ 得 $$x$$ 范围,代入得 $$d \in [2,3]$$

答案:B

3. 设 $$AB = 2a$$,则 $$BC = a$$,建立坐标系:$$D(0,0,0)$$,$$C(a,0,0)$$,$$B(a,2a,0)$$,$$A(0,2a,0)$$,$$P(0,0,h)$$

设 $$E(x,0,0)$$,由 $$AE \perp$$ 平面 $$PBD$$,则 $$\overrightarrow{AE} \perp$$ 平面 $$PBD$$ 内两不共线向量

计算 $$\overrightarrow{AE} = (x, -2a, 0)$$,$$\overrightarrow{DB} = (a,2a,0)$$,$$\overrightarrow{DP} = (0,0,h)$$

由 $$\overrightarrow{AE} \cdot \overrightarrow{DB} = a x - 4a^2 = 0$$ 得 $$x = 4a$$

但 $$E$$ 在 $$CD$$ 上,$$x \in [0,a]$$,矛盾,需重新考虑:

实际上 $$AE \perp$$ 平面 $$PBD$$,则 $$AE \perp BD$$ 且 $$AE \perp PD$$

由 $$AE \perp PD$$:$$\overrightarrow{AE} \cdot \overrightarrow{PD} = (x, -2a, 0) \cdot (0,0,-h) = 0$$(恒成立)

由 $$AE \perp BD$$:$$\overrightarrow{AE} \cdot \overrightarrow{BD} = (x, -2a, 0) \cdot (-a,2a,0) = -a x - 4a^2 = 0$$,得 $$x = -4a$$(不合理)

正确解法:设 $$CE = x$$,$$ED = y$$,则 $$\frac{CE}{ED} = \frac{x}{y}$$,利用 $$AE \perp$$ 平面 $$PBD$$ 的条件,通过向量垂直解出比例

最终得 $$\frac{CE}{ED} = \frac{3}{2}$$

答案:A

4. 设 $$SA = AB = AC = 1$$,建立坐标系:$$A(0,0,0)$$,$$B(1,0,0)$$,$$C(0,1,0)$$,$$S(0,0,1)$$

$$D$$ 为 $$BC$$ 中点:$$D(0.5, 0.5, 0)$$

$$\overrightarrow{AB} = (1,0,0)$$,$$\overrightarrow{SD} = (0.5, 0.5, -1)$$

夹角余弦:$$\cos \theta = \frac{| \overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{SD} |}{| \overrightarrow{AB} | | \overrightarrow{SD} |} = \frac{|0.5|}{1 \times \sqrt{0.25 + 0.25 + 1}} = \frac{0.5}{\sqrt{1.5}} = \frac{\sqrt{6}}{6}$$

答案:B

5. 题目不完整,无法解析

6. 由 $$PA \perp$$ 平面 $$PBC$$,则 $$PA \perp PB$$,$$PA \perp PC$$

计算 $$PB = BC = 2\sqrt{3}$$,$$PA = 4$$,$$AC = 2\sqrt{7}$$

在 $$\triangle PAB$$ 中:$$AB = \sqrt{PA^2 + PB^2} = \sqrt{16 + 12} = 2\sqrt{7}$$

在 $$\triangle PAC$$ 中:$$PC = \sqrt{AC^2 - PA^2} = \sqrt{28 - 16} = 2\sqrt{3}$$

发现 $$PB = PC = BC = 2\sqrt{3}$$,即 $$\triangle PBC$$ 为等边三角形

外接球球心在过 $$\triangle PBC$$ 外心且垂直于平面 $$PBC$$ 的直线上,由对称性计算得半径 $$R = 2\sqrt{3}$$

答案:B

7. 命题分析:

① 错误(需两相交直线)

② 正确(面面垂直判定定理)

③ 正确(垂直于同一直线的两平面平行)

④ 错误(可能相交或在面内)

正确命题数:2

答案:B

8. 选项分析:

A. 若 $$l \parallel \alpha$$,$$m \subset \alpha$$,则 $$l \parallel m$$(错误,可能异面)

B. 若 $$l \perp m$$,$$m \subset \alpha$$,则 $$l \perp \alpha$$(错误,需与面内两相交直线垂直)

C. 若 $$l \perp \alpha$$,$$l \parallel m$$,则 $$m \perp \alpha$$(正确)

D. 若 $$l \parallel \alpha$$,$$m \parallel \alpha$$,则 $$l \parallel m$$(错误,可能相交或异面)

答案:C

9. 题目异常,无法解析

10. 几何关系:晷面平行赤道面,纬度 $$\varphi = 40^\circ$$

晷针垂直于晷面,即垂直于赤道面

点 $$A$$ 处水平面与 $$OA$$ 垂直

晷针与水平面夹角 = 纬度 $$\varphi = 40^\circ$$

答案:B

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