格物学 第八章 立体几何初步8.6 空间直线、平面的垂直

异面直线垂直-8.6 空间直线、平面的垂直知识点专题基础自测题解析-宁夏回族自治区等高二数学必修,平均正确率66.0%

2025-06-05
异面直线垂直-8.6 空间直线、平面的垂直知识点专题基础自测题解析-宁夏回族自治区等高二数学必修,平均正确率66.0%
1、['基本事实4', '异面直线垂直', '命题的真假性判断']

正确率60.0%关于直线$${{m}{,}{n}}$$与平面$${{α}{,}{β}{,}}$$有下列四个命题:
$$\oplus m / / \alpha, ~ n / \! / \beta$$且$$\alpha/ / \beta,$$则$${{m}{/}{/}{n}}$$;
$$\) m \perp\alpha, \, \, n \perp\beta$$且$${{α}{⊥}{β}{,}}$$则$${{m}{⊥}{n}}$$;
$$\odot m \perp\alpha, \; n / \! / \beta$$且$$\alpha/ / \beta,$$则$${{m}{⊥}{n}}$$;
$$\oplus m / / \alpha, \, \, n \perp\beta$$且$${{α}{⊥}{β}{,}}$$则$${{m}{/}{/}{n}}$$.
其中真命题的序号是$${{(}{)}}$$

D

A.$${①{②}}$$

B.$${③{④}}$$

C.$${①{④}}$$

D.$${②{③}}$$

2、['余弦定理及其应用', '棱柱的结构特征及其性质', '异面直线垂直', '异面直线所成的角', '二面角', '直线与平面垂直的判定定理', '直线与平面平行的判定定理', '立体几何中的轨迹问题']

正确率19.999999999999996%已知棱长为$${{1}}$$的正方体$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$,点$${{P}}$$是四边形$${{B}{{B}_{1}}{{D}_{1}}{D}}$$内(含边界)任意一点,$${{Q}}$$是$${{B}_{1}{{C}_{1}}}$$中点,有下列四个结论:
$$\oplus\overrightarrow{A C} \cdot\overrightarrow{B P}=0 ; \ \textcircled{}$$当$${{P}}$$点为$${{B}_{1}{{D}_{1}}}$$中点时,二面角$$P-A D-C$$的余弦值$$\frac{1} {2} ; ~ \oplus A Q$$与$${{B}{C}}$$所成角的正切值为$${{2}{\sqrt {2}}{;}{④}}$$当$$C Q \bot A P$$时,点$${{P}}$$的轨迹长为$$\frac{3} {2}.$$
其中所有正确的结论序号是(

B

A.$${①{②}{③}}$$

B.$${①{③}{④}}$$

C.$${②{③}{④}}$$

D.$${①{②}{④}}$$

4、['异面直线垂直']

正确率40.0%在平行四边形$${{A}{B}{C}{D}}$$中$$, \, \, A B > A D,$$将$${{△}{A}{B}{D}}$$沿着$${{B}{D}}$$所在直线翻折至$$\triangle A^{\prime} B D,$$则下列直线中有可能与直线$${{A}^{′}{B}}$$垂直的是
①直线$${{B}{C}}$$;②直线$${{C}{D}}$$;③直线$${{B}{D}}$$;④直线$${{A}^{′}{C}}$$.(

A

A.①②

B.①④

C.②③

D.③④

5、['异面直线垂直', '直线与平面垂直的定义', '直线与平面垂直的判定定理']

正确率60.0%在三棱锥$$P-A B C$$中,已知$$P A=A B=A C,$$$$\angle B A C=\angle P A C,$$点$${{D}{,}{E}}$$分别为棱$$B C, \ P C$$的中点,则下列结论正确的是(

D

A.$$D E \perp A D$$

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

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

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

9、['异面直线垂直', '异面直线所成的角']

正确率40.0%在长方体$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$中,$$A B=B C=2, \, \, \, A A_{1}=2 \sqrt{3}$$,则异面直线$${{A}{{D}_{1}}}$$与$${{D}{{B}_{1}}}$$所成角的余弦值为(

A

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

B.$$\frac{\sqrt{5}} {6}$$

C.$$\frac{1} {5}$$

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

10、['空间中直线与直线的位置关系', '异面直线垂直', '异面直线所成的角', '直线与平面垂直的定义', '直线与平面垂直的判定定理', '直线与平面平行的判定定理']

正确率40.0%在正方体$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$中,下列结论错误的是(

D

A.$${{A}{C}{/}{/}}$$平面$${{A}_{1}{B}{{C}_{1}}}$$

B.$${{B}{{C}_{1}}{⊥}}$$平面$$A_{1} B_{1} C D$$

C.$$A D_{1} \perp B_{1} C$$

D.异面直线$${{C}{{D}_{1}}}$$与$${{B}{{C}_{1}}}$$所成的角是$${{4}{5}^{∘}}$$

1. 关于直线与平面的命题解析:

① 错误。当 $$m \parallel \alpha$$,$$n \parallel \beta$$,且 $$\alpha \parallel \beta$$ 时,$$m$$ 和 $$n$$ 可能平行,也可能异面。

② 正确。若 $$m \perp \alpha$$,$$n \perp \beta$$,且 $$\alpha \perp \beta$$,则 $$m$$ 和 $$n$$ 的方向向量垂直,故 $$m \perp n$$。

③ 正确。若 $$m \perp \alpha$$,$$n \parallel \beta$$,且 $$\alpha \parallel \beta$$,则 $$n$$ 也与 $$\alpha$$ 平行,故 $$m \perp n$$。

④ 错误。当 $$m \parallel \alpha$$,$$n \perp \beta$$,且 $$\alpha \perp \beta$$ 时,$$m$$ 和 $$n$$ 可能平行,也可能相交或异面。

综上,真命题为②③,故选 D。

2. 正方体内点 $$P$$ 的结论解析:

① 正确。$$\overrightarrow{AC}$$ 为对角线,$$\overrightarrow{BP}$$ 在平面 $$BB_1D_1D$$ 内,二者垂直,故点积为 0。

② 错误。当 $$P$$ 为 $$B_1D_1$$ 中点时,二面角 $$P-AD-C$$ 的余弦值为 $$\frac{\sqrt{3}}{3}$$,非 $$\frac{1}{2}$$。

③ 正确。$$AQ$$ 与 $$BC$$ 所成角的正切值为 $$2\sqrt{2}$$。

④ 正确。当 $$CQ \perp AP$$ 时,$$P$$ 的轨迹为线段,长度为 $$\frac{3}{2}$$。

综上,正确结论为①③④,故选 B。

4. 平行四边形翻折后直线垂直的可能性解析:

① 可能。翻折后 $$A'B$$ 可能与 $$BC$$ 垂直。

② 可能。$$A'B$$ 可能与 $$CD$$ 垂直。

③ 不可能。$$A'B$$ 与 $$BD$$ 共面,除非 $$A'B \perp BD$$,但题目未给出此条件。

④ 可能。$$A'B$$ 可能与 $$A'C$$ 垂直。

综上,可能垂直的是①②④,但选项中最接近的是 B(①④),因②未包含在选项中。

5. 三棱锥中 $$DE$$ 的垂直关系解析:

由题意,$$PA = AB = AC$$,且 $$\angle BAC = \angle PAC$$,可证 $$DE \parallel PB$$,且 $$PB \perp AC$$,故 $$DE \perp AC$$。

其他选项不一定成立,故选 D。

9. 长方体异面直线所成角的余弦值解析:

建立坐标系,设 $$A(0,0,0)$$,$$D_1(2,0,2\sqrt{3})$$,$$D(2,0,0)$$,$$B_1(0,2,2\sqrt{3})$$。

向量 $$\overrightarrow{AD_1} = (2,0,2\sqrt{3})$$,$$\overrightarrow{DB_1} = (-2,2,2\sqrt{3})$$。

余弦值计算为 $$\frac{\overrightarrow{AD_1} \cdot \overrightarrow{DB_1}}{|\overrightarrow{AD_1}| \cdot |\overrightarrow{DB_1}|} = \frac{-4 + 12}{\sqrt{16} \cdot \sqrt{20}} = \frac{8}{8\sqrt{5}} = \frac{\sqrt{5}}{5}$$。

故选 A。

10. 正方体中错误结论的解析:

A. 正确。$$AC$$ 平行于平面 $$A_1BC_1$$。

B. 正确。$$BC_1$$ 垂直于平面 $$A_1B_1CD$$。

C. 正确。$$AD_1 \perp B_1C$$。

D. 错误。异面直线 $$CD_1$$ 与 $$BC_1$$ 所成角为 $$60^\circ$$,非 $$45^\circ$$。

故选 D。

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