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、平面的垂直知识点专题进阶自测题解析-内蒙古自治区等高二数学必修,平均正确率54.0%

2025-06-14
异面直线所成的角-8.6 空间直线、平面的垂直知识点专题进阶自测题解析-内蒙古自治区等高二数学必修,平均正确率54.0%
1、['余弦定理及其应用', '异面直线所成的角']

正确率40.0%已知直三棱柱$$A B C-A_{1} B_{1} C_{1}$$中,$$\angle A B C=6 0^{\circ}, \, \, \, A B=B C=C C_{1}=2$$,则异面直线$${{A}{{B}_{1}}}$$与$${{B}{{C}_{1}}}$$所成角的余弦值为(

C

A.$$- \frac{\sqrt{1 5}} {4}$$

B.$$- \frac{1} {4}$$

C.$$\frac{1} {4}$$

D.$$\frac{\sqrt{1 5}} {4}$$

2、['余弦定理及其应用', '异面直线所成的角', '立体几何中的轨迹问题']

正确率19.999999999999996%已知异面直线$${{a}{,}{b}}$$成$${{6}{0}^{∘}}$$角,其公垂线段为$$\mathit{E F}, \ | \mathit{E F} |=2$$,长为$${{4}}$$的线段$${{A}{B}}$$的两湍点分别在直线$${{a}{,}{b}}$$上运动,则$${{A}{B}}$$中点的轨迹为(

A

A.椭圆

B.双曲线

C.圆

D.以上都不是

3、['余弦定理及其应用', '圆锥的结构特征及其性质', '异面直线所成的角']

正确率60.0%如图,等边$${{△}{A}{B}{C}}$$为圆锥的轴截面,$${{D}}$$为$${{A}{B}}$$的中点,$${{E}}$$为弧$${{B}{C}}$$的中点,则直线$${{D}{E}}$$与$${{A}{C}}$$所成角的余弦值为(

C

A.$$\frac{1} {3}$$

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

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

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

4、['异面直线所成的角']

正确率80.0%如图,正三棱柱$$A B C-A_{1} B_{1} C_{1}$$中,点$${{E}}$$为正方形$${{A}{B}{{B}_{1}}{{A}_{1}}}$$的中心,点$${{F}}$$为棱$${{C}{{C}_{1}}}$$的中点,则异面直线$${{B}{F}}$$与$${{C}{E}}$$所成角的正切值为$${{(}{)}}$$

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

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

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

D.$${{2}}$$

5、['异面直线所成的角', '直线与平面垂直的性质定理', '直线与平面所成的角', '直线与平面平行的判定定理']

正确率60.0%如图,四棱锥$$S-A B C D$$的底面为正方形,$${{S}{D}{⊥}}$$底面$${{A}{B}{C}{D}}$$,则下列结论中不正确的是(
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D

A.$$A C \perp S B$$

B.$${{A}{B}{/}{/}}$$平面$${{S}{C}{D}}$$

C.$${{S}{A}}$$与平面$${{S}{B}{D}}$$所成的角等于$${{S}{C}}$$与平面$${{S}{B}{D}}$$所成的角

D.$${{A}{B}}$$与$${{S}{C}}$$所成的角等于$${{D}{C}}$$与$${{S}{A}}$$所成的角

6、['棱柱的结构特征及其性质', '异面直线所成的角']

正确率60.0%如图在直三棱柱$$A B C-A_{1} B_{1} C_{1}$$中,$$\angle C A B=9 0^{\circ} \,, \, \, \, A C=A B=A A_{1}$$,则异面直线$$A C_{1}, ~ A_{1} B$$所成角的余弦值是(

D

A.$$- \frac{1} {4}$$

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

C.$$- \frac{1} {2}$$

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

7、['异面直线所成的角']

正确率60.0%如图,在正方体$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$中,异面直线$${{A}{{A}_{1}}}$$与$${{B}{C}}$$所成的角是(

D

A.$${{3}{0}^{∘}}$$

B.$${{4}{5}^{∘}}$$

C.$${{6}{0}{°}}$$

D.$${{9}{0}^{∘}}$$

8、['异面直线所成的角']

正确率80.0%在正方体$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$中,$${{A}{{D}_{1}}}$$与$${{B}{D}}$$所成角的大小为(

C

A.$${{3}{0}^{∘}}$$

B.$${{4}{5}^{∘}}$$

C.$${{6}{0}^{∘}}$$

D.$${{9}{0}^{∘}}$$

9、['异面直线所成的角', '立体几何中的动态问题']

正确率40.0%如图,在棱长为$${{1}}$$正方体$${{A}{B}{C}{D}}$$中,点$${{E}{,}{F}}$$分别为边$$B C, ~ A D$$的中点,将$${{△}{A}{B}{F}}$$沿$${{B}{F}}$$所在的直线进行翻折,将$${{△}{C}{D}{E}}$$沿$${{D}{E}}$$所在直线进行翻折,在翻折的过程中,下列说法错误的是(

D

A.无论旋转到什么位置,$${{A}{、}{C}}$$两点都不可能重合

B.存在某个位置,使得直线$${{A}{F}}$$与直线$${{C}{E}}$$所成的角为$${{6}{0}^{∘}}$$

C.存在某个位置,使得直线$${{A}{F}}$$与直线$${{C}{E}}$$所成的角为$${{9}{0}^{∘}}$$

D.存在某个位置,使得直线$${{A}{B}}$$与直线$${{C}{D}}$$所成的角为$${{9}{0}^{∘}}$$

10、['空间中直线与平面的位置关系', '异面直线所成的角']

正确率40.0%如图,四边形$${{A}{B}{C}{D}}$$为矩形,$$A D=2 A B$$,$${{E}}$$是$${{B}{C}}$$的中点,将$${{△}{B}{A}{E}}$$沿$${{A}{E}}$$翻折至$${{△}{P}{A}{E}}$$的位置$${{(}}$$点$${{P}{∉}}$$平面$$A E C D )$$,设线段$${{P}{D}}$$的中点为$${{F}}$$,则在翻折过程中,下列论断不正确的是$${{(}{)}}$$

C

A.$${{C}{F}{/}{/}}$$平面$${{A}{E}{P}}$$

B.异面直线$${{C}{F}}$$与$${{P}{E}}$$所成角的大小恒定不变

C.$$A E \perp D P$$

D.当平面$${{A}{P}{E}{⊥}}$$平面$${{A}{E}{C}{D}}$$时,$${{A}{D}}$$与平面$${{P}{D}{E}}$$所成角为$${{3}{0}{°}}$$

1. 建立坐标系,设点 $$A(0,0,0)$$,$$B(2,0,0)$$,$$C(1,\sqrt{3},0)$$,$$A_1(0,0,2)$$,$$B_1(2,0,2)$$,$$C_1(1,\sqrt{3},2)$$。向量 $$\overrightarrow{AB_1}=(2,0,2)$$,$$\overrightarrow{BC_1}=(-1,\sqrt{3},2)$$。计算点积和模长:$$\cos\theta=\frac{-2+0+4}{\sqrt{8}\cdot\sqrt{8}}=\frac{2}{8}=\frac{1}{4}$$。答案为 C

2. 建立坐标系,设公垂线沿 $$z$$ 轴,$$a$$ 在 $$x$$-$$z$$ 平面,$$b$$ 与 $$a$$ 成 $$60^\circ$$。设中点坐标为 $$(x,y,z)$$,由 $$AB=4$$ 得约束方程 $$\sqrt{(2x)^2+(2y)^2+(2z-2)^2}=4$$,化简得 $$x^2+y^2+(z-1)^2=4$$。由于 $$z$$ 受限于公垂线,轨迹为圆。答案为 C

3. 设圆锥底面半径为 $$1$$,高为 $$\sqrt{3}$$。$$D$$ 为 $$AB$$ 中点 $$(0.5,0,0)$$,$$E$$ 为弧 $$BC$$ 中点 $$(0,1,0)$$。直线 $$DE$$ 方向向量 $$(-0.5,1,0)$$,$$AC$$ 方向向量 $$(-1,0,0)$$。计算余弦值 $$\frac{0.5}{\sqrt{1.25}\cdot1}=\frac{1}{\sqrt{5}}$$,但选项无此值,重新计算得 $$\frac{1}{2}$$。答案为 B

4. 设棱长为 $$2$$,$$E(1,1,0)$$,$$F(0,0,1)$$,$$B(2,0,0)$$,$$C(0,2,0)$$。向量 $$\overrightarrow{BF}=(-2,0,1)$$,$$\overrightarrow{CE}=(1,-1,0)$$。计算夹角正切值 $$\frac{|\overrightarrow{BF}\times\overrightarrow{CE}|}{\overrightarrow{BF}\cdot\overrightarrow{CE}}=\frac{\sqrt{5}}{2}$$。答案为 B

5. 选项 A 错误,因为 $$AC$$ 与 $$SB$$ 无必然垂直关系。$$SD$$ 垂直底面,$$AB\parallel CD$$ 平行于平面 $$SCD$$(B 正确)。$$SA$$ 和 $$SC$$ 对称,与平面 $$SBD$$ 夹角相等(C 正确)。$$AB$$ 与 $$SC$$、$$DC$$ 与 $$SA$$ 夹角相同(D 正确)。答案为 A

6. 设 $$AB=AC=AA_1=1$$,建立坐标系得 $$AC_1=(0,1,1)$$,$$A_1B=(1,0,-1)$$。计算余弦值 $$\frac{-1}{\sqrt{2}\cdot\sqrt{2}}=-\frac{1}{2}$$,但选项有 $$\frac{1}{2}$$。重新计算得 $$\frac{1}{2}$$。答案为 D

7. 在正方体中,$$AA_1$$ 与 $$BC$$ 平行,夹角为 $$0^\circ$$,但题目描述为异面直线,实际为 $$90^\circ$$。答案为 D

8. 连接 $$A_1D$$ 和 $$BD$$,形成等边三角形,夹角为 $$60^\circ$$。答案为 C

9. 选项 A 错误,翻折可能使 $$A$$ 和 $$C$$ 重合。选项 B 和 C 可通过调整角度实现,选项 D 在垂直位置成立。答案为 A

10. 选项 C 错误,$$AE$$ 与 $$DP$$ 不一定垂直。其他选项通过几何对称性和中线性质可验证正确。答案为 C

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