格物学 第八章 立体几何初步8.6 空间直线、平面的垂直

直线与平面垂直的定义-8.6 空间直线、平面的垂直知识点专题基础自测题解析-河北省等高二数学必修,平均正确率74.0%

2025-06-06
直线与平面垂直的定义-8.6 空间直线、平面的垂直知识点专题基础自测题解析-河北省等高二数学必修,平均正确率74.0%
1、['直线与平面垂直的定义', '充要条件']

正确率40.0%在空间中,$${{“}}$$直线$${{m}{⊥}}$$平面$${{α}{”}}$$是$${{“}}$$直线$${{m}}$$与平面$${{α}}$$内无穷多条直线都垂直$${{”}}$$的(

A

A.充分非必要条件

B.必要非充分条件

C.充要条件

D.非充分非必要条件

3、['与球有关的切、接问题', '直线与平面垂直的定义', '球的表面积']

正确率40.0%在四面体$$S-A B C$$中,$${{S}{A}{⊥}}$$平面$${{A}{B}{C}}$$,$$\angle B A C=1 2 0^{\circ}$$,$${{A}{B}{=}{1}}$$,$${{A}{C}{=}{2}}$$,$${{S}{A}{=}{3}}$$,则该四面体外接球面积为(

B

A.$${\frac{5 0} {3}} \pi$$

B.$$\frac{5 5} {3} \pi$$

C.$$\frac{6 5} {3} \pi$$

D.$$\frac{7 0} {3} \pi$$

6、['直线与平面垂直的定义', '直线与平面垂直的判定定理', '空间向量的数量积']

正确率60.0%已知矩形$$A B C D, \ P A \perp$$平面$${{A}{B}{C}{D}}$$,则以下等式中可能不成立的是$${{(}{)}}$$

B

A.$$\overrightarrow{D A} \cdot\overrightarrow{P B}=0$$

B.$$\overrightarrow{P C} \cdot\overrightarrow{B D}=0$$

C.$$\overrightarrow{P D} \cdot\overrightarrow{A B}=0$$

D.$$\overrightarrow{P A} \cdot\overrightarrow{C D}=0$$

9、['空间中直线与直线的位置关系', '充分、必要条件的判定', '直线与平面垂直的定义', '直线与平面垂直的判定定理', '直线与平面平行的性质定理']

正确率60.0%已知平面$${{α}}$$,直线$$l, m, n$$,满足$$m / / \alpha, n / / \alpha$$,且$${{m}{,}{n}}$$互为异面直线,则$${{“}{l}{⊥}{m}}$$且$${{l}{⊥}{n}{”}}$$是$${{“}}$$$${{l}{⊥}{α}}$$$${{”}}$$的(

A

A.充要条件

B.充分不必要条件

C.必要不充分条件

D.既不充分也不必要条件

10、['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']

正确率40.0%已知$$\alpha, ~ \beta, ~ \gamma$$是三个不同的平面,命题“若$$\alpha/ / \beta,$$且$${{α}{⊥}{γ}{,}}$$则$${{β}{⊥}{γ}}$$”是真命题.若把$$\alpha, ~ \beta, ~ \gamma$$中的任意两个平面换成直线,另一个保持不变,则在所得到的所有新命题中,真命题的个数是(

C

A.$${{0}}$$个

B.$${{1}}$$个

C.$${{2}}$$个

D.$${{3}}$$个

1. 题目解析:

直线 $$m \perp$$ 平面 $$\alpha$$ 意味着 $$m$$ 与 $$\alpha$$ 内所有直线都垂直,因此也必然与无穷多条直线垂直。反过来,如果 $$m$$ 与 $$\alpha$$ 内无穷多条直线垂直,但不一定是所有直线,则 $$m$$ 不一定垂直于 $$\alpha$$(例如,$$m$$ 可能与 $$\alpha$$ 斜交,但仍与某些直线垂直)。因此,前者是后者的充分非必要条件,答案为 $$A$$。

3. 题目解析:

首先计算底面 $$\triangle ABC$$ 的外接圆半径:

由余弦定理,$$BC^2 = AB^2 + AC^2 - 2 \cdot AB \cdot AC \cdot \cos 120^\circ = 1 + 4 + 2 = 7$$,故 $$BC = \sqrt{7}$$。

利用正弦定理,外接圆半径 $$R = \frac{BC}{2 \sin 120^\circ} = \frac{\sqrt{7}}{\sqrt{3}} = \frac{\sqrt{21}}{3}$$。

由于 $$SA \perp$$ 平面 $$ABC$$,四面体的外接球球心在 $$SA$$ 的垂直平分面上。设球心到 $$ABC$$ 的距离为 $$d$$,则外接球半径 $$R_{\text{球}}$$ 满足:

$$R_{\text{球}}^2 = R^2 + d^2 = \left(\frac{3}{2} - d\right)^2$$,解得 $$d = \frac{1}{3}$$。

因此,$$R_{\text{球}}^2 = \frac{21}{9} + \frac{1}{9} = \frac{22}{9}$$,表面积为 $$4 \pi R_{\text{球}}^2 = \frac{88}{9} \pi$$,但选项中没有此答案。重新检查计算:

实际上,外接球半径公式应为 $$R_{\text{球}} = \sqrt{R^2 + \left(\frac{SA}{2}\right)^2} = \sqrt{\frac{7}{3} + \frac{9}{4}} = \sqrt{\frac{55}{12}}$$,表面积为 $$4 \pi \cdot \frac{55}{12} = \frac{55}{3} \pi$$,答案为 $$B$$。

6. 题目解析:

由于 $$PA \perp$$ 平面 $$ABCD$$,$$PA$$ 与平面内所有直线垂直,故 $$\overrightarrow{PA} \cdot \overrightarrow{CD} = 0$$(D 成立)。

对于选项 A,$$\overrightarrow{DA} \cdot \overrightarrow{PB} = \overrightarrow{DA} \cdot (\overrightarrow{PA} + \overrightarrow{AB})$$,由于 $$\overrightarrow{DA} \perp \overrightarrow{PA}$$ 且 $$\overrightarrow{DA} \perp \overrightarrow{AB}$$(矩形性质),故 A 成立。

对于选项 B,$$\overrightarrow{PC} \cdot \overrightarrow{BD} = (\overrightarrow{PA} + \overrightarrow{AC}) \cdot \overrightarrow{BD}$$,由于 $$\overrightarrow{PA} \perp \overrightarrow{BD}$$,但 $$\overrightarrow{AC} \cdot \overrightarrow{BD}$$ 不一定为零(除非矩形为正方形),故 B 可能不成立。

对于选项 C,$$\overrightarrow{PD} \cdot \overrightarrow{AB} = (\overrightarrow{PA} + \overrightarrow{AD}) \cdot \overrightarrow{AB}$$,由于 $$\overrightarrow{PA} \perp \overrightarrow{AB}$$ 且 $$\overrightarrow{AD} \perp \overrightarrow{AB}$$,故 C 成立。

因此,答案为 $$B$$。

9. 题目解析:

若 $$l \perp \alpha$$,则 $$l$$ 垂直于 $$\alpha$$ 内所有直线,包括 $$m$$ 和 $$n$$(充分性)。

反过来,若 $$l \perp m$$ 且 $$l \perp n$$,由于 $$m$$ 和 $$n$$ 是异面直线且平行于 $$\alpha$$,可以构造 $$l$$ 垂直于 $$\alpha$$ 内的两条相交直线,从而 $$l \perp \alpha$$(必要性)。

因此,这是充要条件,答案为 $$A$$。

10. 题目解析:

原命题为真:若 $$\alpha \parallel \beta$$ 且 $$\alpha \perp \gamma$$,则 $$\beta \perp \gamma$$。

替换后有以下三种情况:

1. 将 $$\alpha$$ 和 $$\beta$$ 换为直线:若直线 $$a \parallel b$$ 且 $$a \perp \gamma$$,则 $$b \perp \gamma$$(真命题)。

2. 将 $$\alpha$$ 和 $$\gamma$$ 换为直线:若 $$\alpha \parallel$$ 直线 $$c$$ 且 $$\alpha \perp$$ 直线 $$d$$,不能推出 $$c \perp d$$(假命题)。

3. 将 $$\beta$$ 和 $$\gamma$$ 换为直线:若 $$\alpha \parallel$$ 直线 $$e$$ 且 $$\alpha \perp$$ 直线 $$f$$,不能推出 $$e \perp f$$(假命题)。

因此,只有 1 个真命题,答案为 $$B$$。

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