
1. 已知,則 ( )
A. 0B. 1C. D. 2
【答案】C
【解析】
【分析】利用復(fù)數(shù)的乘法求出,再求出復(fù)數(shù)的模.
【詳解】依題意,,則.
故選:C
2. 如圖,在平行六面體中,( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】利用向量的加減法法則計(jì)算即可.
【詳解】
故選:C
3. 已知,,則坐標(biāo)為( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】利用空間向量坐標(biāo)運(yùn)算即可.
【詳解】因?yàn)椋?br>所以
故選:.
4. 如圖,已知正方體的棱長(zhǎng)為1,( )
A. 1B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】結(jié)合圖形利用空間向量的線性運(yùn)算求解即可.
【詳解】因?yàn)椋?br>且,,
所以.
故選:.
5. 設(shè),分別是平面,的法向量,其中,,若,則( )
A. B. C. 3D.
【答案】D
【解析】
【分析】本題根據(jù)圖形關(guān)系得到,得到,解出即可.
【詳解】,且分別是平面的法向量,則,
則有,故,則.
故選:D.
6. 已知直線的方向向量為,直線的方向向量為,則直線與所成角的度數(shù)為( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】根據(jù)空間向量夾角公式,代入即可得到向量夾角,同時(shí)注意直線夾角的范圍.
【詳解】直線方向向量,
直線方向向量,
,
所以兩向量夾角為,
直線和所成角為,
故選:B.
7. 已知為平面的一個(gè)法向量,為直線的一個(gè)方向向量,則“”是“”的( )
A. 充分不必要條件B. 必要不充分條件
C. 充要條件D. 既不充分也不必要條件
【答案】B
【解析】
【分析】根據(jù)線面平行的性質(zhì)及其法向量和方向向量的關(guān)系判斷即可.
【詳解】為平面的一個(gè)法向量,為直線的一個(gè)方向向量,
若,則或,充分性不成立,
若,則,必要性成立,
所以“”是“”的必要不充分條件.
故選:.
8. 已知點(diǎn)為空間不共面的四點(diǎn),且向量,向量,則與不能構(gòu)成空間基底的向量是( )
A. B. C. D. 或
【答案】C
【解析】
【分析】利用空間向量的基底的意義即可得出.
【詳解】,
與、不能構(gòu)成空間基底;
故選:C.
9. 在空間直角坐標(biāo)系中,點(diǎn)在坐標(biāo)平面內(nèi)的射影為點(diǎn),且關(guān)于軸的對(duì)稱點(diǎn)為點(diǎn),則,兩點(diǎn)間的距離為( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】先求得的坐標(biāo),再用兩點(diǎn)的距離公式求解
【詳解】因?yàn)辄c(diǎn)在坐標(biāo)平面內(nèi)的射影為點(diǎn),
所以,
因?yàn)辄c(diǎn)關(guān)于軸的對(duì)稱點(diǎn)為點(diǎn),
所以,
所以,
故選:D
10. 在棱長(zhǎng)為1的正四面體(四個(gè)面都是正三角形)中,,分別為,的中點(diǎn),則和夾角的余弦值為( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】根據(jù)正四面體性質(zhì)取的中點(diǎn)為,即可知即為異面直線和的夾角的平面角,計(jì)算出各邊長(zhǎng)利用余弦定理即可求得結(jié)果.
【詳解】連接,取的中點(diǎn)為,連接,如下圖所示:
由正四面體的棱長(zhǎng)為1可得,
又分別是的中點(diǎn),所以,且,
所以即為異面直線和的夾角的平面角,
又易知,且,所以,
因此,
即和夾角的余弦值為.
故選:A
二、填空題(共5小題,每小題4分,共20分)
11. 已知向量,則與共線的單位向量為_(kāi)________.
【答案】或
【解析】
【分析】求出,再根據(jù)求解即可.
【詳解】因?yàn)橄蛄?,所以?br>所以,
所以與共線的單位向量為或.
故答案為:或.
12. 已知向量,且,則________,_________.
【答案】 ①. ## ②. ##
【解析】
【分析】利用空間向量的垂直關(guān)系即可求解;根據(jù)向量的加法及模的運(yùn)算即可求解.
【詳解】因?yàn)?,?br>當(dāng)時(shí),所以,
所以;
因?yàn)?,?br>,
所以.
故答案為:;.
13. 已知直線經(jīng)過(guò),兩點(diǎn),則點(diǎn)到直線的距離為_(kāi)________.
【答案】3
【解析】
【分析】根據(jù)坐標(biāo)求出,,然后得到,最后用勾股定理求即可得到點(diǎn)到直線距離.
【詳解】
如圖,過(guò)點(diǎn)作于點(diǎn)
由題意得,,,,,所以,.
故答案為:3.
14. 在空間直角坐標(biāo)系中,已知,,.則與的夾角的余弦值為_(kāi)__________;在的投影向量___________.
【答案】 ①. ##0.5 ②.
【解析】
【分析】先根據(jù)空間向量的坐標(biāo)運(yùn)算求出與的坐標(biāo),然后由向量夾角的運(yùn)算公式和投影向量的計(jì)算公式即可求出結(jié)果.
【詳解】因?yàn)椋?,?br>所以,,
所以,
在的投影向量為.
故答案為:12;.
15. 以下關(guān)于空間向量的說(shuō)法:
①若非零向量,,滿足,,則
②任意向量,,滿足
③若為空間向量的一組基底,且,則,,,四點(diǎn)共面
④已知向量,,若,則為鈍角
其中正確命題的序號(hào)是_________.
【答案】①③
【解析】
【分析】根據(jù)向量共線定理可判斷①;由向量數(shù)量積的運(yùn)算律可判斷②;根據(jù)可判斷③;當(dāng)時(shí)可判斷④.
【詳解】對(duì)于①,因?yàn)?,,是非零向量,且滿足,,故存在實(shí)數(shù),使得,,故,所以,故①正確;
對(duì)于②,因?yàn)?,不一定共線且向量的數(shù)量積為實(shí)數(shù),所以不一定成立,故②不正確;
對(duì)于③,若為空間向量的一組基底,所以,,三點(diǎn)不共線,
,且,
所以,則,,,四點(diǎn)共面,所以③正確;
對(duì)于④,當(dāng)時(shí),,反向共線,有,,所以④不正確.
故答案為:①③.
三、解答題(共4道大題,共60分)
16. 如圖,在正方體中,,為線段的中點(diǎn).
(1)求證:;
(2)求平面的法向量;
(3)求點(diǎn)到平面的距離.
【答案】(1)證明見(jiàn)解析;
(2),答案不唯一;
(3).
【解析】
【分析】(1)根據(jù)線面垂直的性質(zhì),即可證明線線垂直;
(2)建立空間直角坐標(biāo)系,求得對(duì)應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo),利用向量法即可求得結(jié)果;
(3)根據(jù)(2)中所求平面的法向量,求得在平面法向量上的投影向量的長(zhǎng)度即可.
【小問(wèn)1詳解】
因?yàn)槭钦襟w,故可得面,
又面,故可得.
【小問(wèn)2詳解】
以為坐標(biāo)原點(diǎn),建立如圖所示空間直角坐標(biāo)系,如下所示:
則可得:,
設(shè)平面的法向量為,
則,即,取x=2,可得,
故平面的一個(gè)法向量為.
【小問(wèn)3詳解】
設(shè)點(diǎn)到平面距離為,
則.
故點(diǎn)到平面的距離為.
17. 如圖,正三棱柱的底面邊長(zhǎng)為,高為,為的中點(diǎn),為的中點(diǎn).
(1)求證:平面;
(2)求直線與平面所成角的正弦值.
【答案】(1)證明見(jiàn)解析
(2)
【解析】
【分析】(1)由已知建立空間直角坐標(biāo)系,求出直線的方向向量和平面的法向量,利用線面平行的向量判定方法求解即可;
(2)根據(jù)線面角的向量求解公式求解即可.
【小問(wèn)1詳解】
如圖以為坐標(biāo)原點(diǎn),以,所在直線為軸,軸,在平面內(nèi)做與垂直的直線為軸建立空間直角坐標(biāo)系,
,,,,A10,0,4,,
所以,,,
設(shè)平面的法向量為,
所以,即,
令,所以,,
即為平面的一個(gè)法向量,
所以,
又因?yàn)槠矫妫?br>所以平面;
【小問(wèn)2詳解】
由(1)知,,
設(shè)直線與平面所成角為,
所以,
所以直線與平面所成角的正弦值為.
18. 如圖,在平行六面體中,,,,,,與相交于點(diǎn),設(shè),,.
(1)試用基底表示向量;
(2)求的長(zhǎng);
(3)求直線與直線所成角.
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【分析】(1)利用空間向量的線性運(yùn)算求解即可;
(2)由(1)可知,然后利用數(shù)量積求模長(zhǎng)即可;
(3)利用空間向量線線角的向量法求解即可.
【小問(wèn)1詳解】
;
【小問(wèn)2詳解】
,,,,,
所以,
,
,
由(1)知,
所以,
所以;
【小問(wèn)3詳解】
,
,
,
所以與所成角為,
所以直線與直線所成角為.
19. 如圖,四棱錐S--ABCD的底面是正方形,每條側(cè)棱的長(zhǎng)都是底面邊長(zhǎng)的倍,P為側(cè)棱SD上的點(diǎn).
(1)求證:AC⊥SD;
(2)若SD⊥平面PAC,求平面PAC與平面ACD的夾角大?。?br>(3)在(2)的條件下,側(cè)棱SC上是否存在一點(diǎn)E,使得BE∥平面PAC.若存在,求SE∶EC的值;若不存在,試說(shuō)明理由.
【答案】(1)證明見(jiàn)解析;(2)30°;(3)存在,SE∶EC=2∶1.
【解析】
【分析】(1)由題設(shè)知,連,設(shè)交于于,由題意知平面.以為坐標(biāo)原點(diǎn),,,分別為軸、軸、軸正方向,建立空間直角坐標(biāo)系,求得向量與,結(jié)合數(shù)量積即可證明AC⊥SD;
(2)分別求出平面與平面ACD的一個(gè)法向量,求法向量的夾角余弦值,即可求出結(jié)果;
(3)要使平面,只需與平面的法向量垂直即可,結(jié)合(2)中求出的平面的一個(gè)法向量,即可求解.
【詳解】(1)證明:連接BD,設(shè)AC交BD于O,由題意知SO⊥平面ABCD.以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn),,,分別為x軸、y軸、z軸正方向,建立空間直角坐標(biāo)系O-xyz如圖.
設(shè)底面邊長(zhǎng)為a,則高SO=a.
于是S,D,C
=,=,
∵·=0,故OC⊥SD,從而AC⊥SD.
(2)由題設(shè)知,平面PAC的一個(gè)法向量=,平面DAC的一個(gè)法向量=,設(shè)所求角為,則cs==,∴平面PAC與平面DAC的夾角為30°.
(3)在棱SC上存在一點(diǎn)E使BE∥平面PAC.由(2)知是平面PAC的一個(gè)法向量,
且=,=.
設(shè)=t,則=+=+t
=而·=0?t=,
即當(dāng)SE∶EC=2∶1時(shí)
⊥,而B(niǎo)E不在平面PAC內(nèi),故BE∥平面PAC.
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