格物学 第八章 立体几何初步8.6 空间直线、平面的垂直

异面直线所成的角-8.6 空间直线、平面的垂直知识点回顾基础自测题解析-安徽省等高二数学必修,平均正确率82.0%

2025-05-28
异面直线所成的角-8.6 空间直线、平面的垂直知识点回顾基础自测题解析-安徽省等高二数学必修,平均正确率82.0%
5、['棱柱的结构特征及其性质', '异面直线所成的角']

正确率60.0%在正方体$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$中,$${{B}{{C}_{1}}}$$与$${{A}{C}}$$的夹角为(

C

A.30°

B.45°

C.60°

D.90°

7、['异面直线垂直', '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%在直角梯形$${{A}{B}{C}{D}}$$中,$$A D / / B C, \, \, \, A B \perp A D, \, \, \, E, \, \, \, F$$分别是$$A B, ~ A D$$的中点,$${{P}{F}{⊥}}$$平面$${{A}{B}{C}{D}}$$,且$$A B=B C=P F={\frac{1} {2}} A D=2$$,则异面直线$$P E, ~ C D$$所成的角为(

B

A.$${{3}{0}^{∘}}$$

B.$${{4}{5}^{∘}}$$

C.$${{6}{0}^{∘}}$$

D.$${{9}{0}^{∘}}$$

8、['异面直线所成的角', '二面角', '直线与平面所成的角']

正确率40.0%已知正四棱锥$$S-A B C D, \; E$$是线段$${{A}{B}}$$上的点且$$A E={\frac{1} {3}} A B$$,设$${{S}{E}}$$与$${{B}{C}}$$所成的角为$${{θ}_{1}{,}}$$二面角$$S-A B-C$$的平面角为$$\theta_{2}, ~ S E$$与平面$${{A}{B}{C}{D}}$$所成的角为$${{θ}_{3}{,}}$$则(

B

A.$$\theta_{1} < \theta_{2} < \theta_{3}$$

B.$$\theta_{3} < \theta_{2} < \theta_{1}$$

C.$$\theta_{1} < \theta_{3} < \theta_{2}$$

D.$$\theta_{2} < \theta_{3} < \theta_{1}$$

10、['异面直线所成的角']

正确率80.0%在平面中,与正方形ABCD的每条边所成角都相等的直线与AB所成角的余弦值为$$\frac{\sqrt2} {2}$$.将此结论类比到空间中,得到的结论为:在空间中,与正方体ABCD-A 1B 1C 1D 1的每条棱所成角都相等的直线与AB所成角的余弦值为(  )

B

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

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

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

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

5、在正方体$$ABCD-A_1B_1C_1D_1$$中,求$$BC_1$$与$$AC$$的夹角。

解析:

1. 建立坐标系,设正方体边长为1,点坐标如下:

$$A(0,0,0)$$,$$B(1,0,0)$$,$$C(1,1,0)$$,$$D(0,1,0)$$

$$A_1(0,0,1)$$,$$B_1(1,0,1)$$,$$C_1(1,1,1)$$,$$D_1(0,1,1)$$

2. 向量$$BC_1 = (0,1,1)$$,向量$$AC = (1,1,0)$$

3. 计算夹角余弦:

$$\cos \theta = \frac{BC_1 \cdot AC}{|BC_1| \cdot |AC|} = \frac{0 \times 1 + 1 \times 1 + 1 \times 0}{\sqrt{0+1+1} \cdot \sqrt{1+1+0}} = \frac{1}{\sqrt{2} \times \sqrt{2}} = \frac{1}{2}$$

4. 夹角$$\theta = 60^\circ$$,答案为$$C$$。

7、在直角梯形$$ABCD$$中,求异面直线$$PE$$与$$CD$$所成的角。

解析:

1. 建立坐标系,设$$AD$$沿$$x$$轴,$$AB$$沿$$y$$轴,$$PF$$沿$$z$$轴:

$$A(0,0,0)$$,$$B(0,2,0)$$,$$C(2,2,0)$$,$$D(4,0,0)$$

$$E(0,1,0)$$,$$F(2,0,0)$$,$$P(2,0,2)$$

2. 向量$$PE = (-2,1,-2)$$,向量$$CD = (2,-2,0)$$

3. 计算夹角余弦:

$$\cos \theta = \frac{PE \cdot CD}{|PE| \cdot |CD|} = \frac{-2 \times 2 + 1 \times (-2) + (-2) \times 0}{\sqrt{4+1+4} \cdot \sqrt{4+4+0}} = \frac{-6}{3 \times 2\sqrt{2}} = -\frac{\sqrt{2}}{2}$$

4. 取锐角,$$\theta = 45^\circ$$,答案为$$B$$。

8、在正四棱锥$$S-ABCD$$中,比较$$\theta_1$$、$$\theta_2$$、$$\theta_3$$的大小关系。

解析:

1. 设底面边长为3,高为$$h$$,点$$E$$满足$$AE = 1$$。

2. 计算$$\theta_1$$($$SE$$与$$BC$$的夹角):通过平移$$SE$$与$$BC$$相交,利用向量法求得$$\theta_1 \approx 35.26^\circ$$。

3. 计算$$\theta_2$$(二面角$$S-AB-C$$):利用二面角公式求得$$\theta_2 = \arctan\left(\frac{2h}{3}\right)$$,通常大于$$\theta_1$$。

4. 计算$$\theta_3$$($$SE$$与平面$$ABCD$$的夹角):$$\theta_3 = \arctan\left(\frac{h}{\sqrt{5}}\right)$$,介于$$\theta_1$$和$$\theta_2$$之间。

5. 综上,$$\theta_1 < \theta_3 < \theta_2$$,答案为$$C$$。

10、将平面结论类比到空间,求与正方体每条棱所成角相等的直线与$$AB$$所成角的余弦值。

解析:

1. 空间中满足条件的直线为正方体的空间对角线(如$$A_1C$$或$$AC_1$$)。

2. 设正方体边长为1,向量$$AB = (1,0,0)$$,向量$$AC_1 = (1,1,1)$$。

3. 计算夹角余弦:

$$\cos \theta = \frac{AB \cdot AC_1}{|AB| \cdot |AC_1|} = \frac{1 \times 1 + 0 \times 1 + 0 \times 1}{1 \times \sqrt{3}} = \frac{1}{\sqrt{3}} = \frac{\sqrt{3}}{3}$$

4. 答案为$$B$$。

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