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第6章 空间向量与立体几何单元重点检测
考试时间:120分钟 试卷总分:150分
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1、 选择题(本题共8小题,每小题5分,共40分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.)
1.已知空间两点,1,,,2,,下列选项中的与共线的是( )
A.,0, B.,1, C.,, D.,2,
【答案】D
【详解】解:由点,1,,,2,,
所以,1,,
对于A,,0,,不满足,所以与不共线;
对于B,,1,,不满足,所以与不共线;
对于C,,,,不满足,所以与不共线;
对于D,,2,,满足,所以与共线.
故选:D
2.若,且与的夹角的余弦值为,则( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】由可得,
因为与的夹角的余弦值为,
所以==,解得,
∴=,
故选:C.
3.在正四面体中,F是的中点,E是的中点,若,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】依题意,结合图形可得,
.
故选:A.
4.大摆锤是一种大型游乐设备(如图),游客坐在圆形的座舱中,面向外,通常大摆锤以压肩作为安全束缚,配以安全带作为二次保险,座舱旋转的同时,悬挂座舱的主轴在电机的驱动下做单摆运动.假设小明坐在点处,“大摆锤”启动后,主轴在平面内绕点左右摆动,平面与水平地面垂直,摆动的过程中,点在平面内绕点作圆周运动,并且始终保持,.设,在“大摆锤”启动后,下列结论错误的是( )
A.点在某个定球面上运动;
B.与水平地面所成锐角记为,直线与水平地面所成角记为,则为定值;
C.可能在某个时刻,;
D.直线与平面所成角的正弦值的最大值为.
【答案】C
【详解】因为点在平面内绕点作圆周运动,并且始终保持,所,
又因为,为定值,所以也是定值,所以点在某个定球面上运动,故A正确;
作出简图如下,,所以,故B正确;
因为,所以不可能有,故C不正确;
设,则,,当时,直线与平面所成角最大,此时直线与平面所成角的正弦值为,故D正确.
故选:C.
5、如图,正方体的棱长为,分别是棱,的中点,过点的平面分别与棱,交于点G,H,给出以下四个命题:
①平面与平面所成角的最大值为45°;
②四边形的面积的最小值为;
③四棱锥的体积为定值;
④点到平面的距离的最大值为.
其中正确命题的序号为( )
A.②③ B.①④ C.①③④ D.②③④
【答案】D
【详解】对于①,四边形为平行四边形,又直角梯形和直角梯形全等,得,所以四边形为菱形,且,平面在底面上的射影为四边形,设平面与平面所成角为,则,又,得,可得所成角的最大值不为45°,故①错误;对于②,由,可得菱形的面积的最小值为,故②正确;对于③,四棱锥的体积为,故③正确;对于④,设,,(),设到平面的距离为d,可得,
所以(其中),当即时,取得最大值,故④正确.
故选:D.
6、已知在空间直角坐标系(O为坐标原点)中,点关于x轴的对称点为点B,则z轴与平面OAB所成的线面角为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】因为点关于x轴的对称点为,
所以,.
设平面OAB的一个法向量为,则得所以,
令,得,所以.
又z轴的一个方向向量为,设z轴与平面OAB所成的线面角为,
则,所以所求的线面角为,故选:B.
7.(2022秋·上海浦东新·高二校考期末)如图,在正方体中,点为线段的中点.设点在线段上,直线与平面所成的角为,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】设正方体的棱长为2,
以为原点,为轴,为轴,为轴,建立空间直角坐标系,
则,,
,
设平面的法向量,则,
取,得,
所以
,
因为,所以在上单调递减,
且,
由复合函数单调性可知单调递增,
所以在是严格减函数,
所以时,取最小值,
时,取最大值.
所以的取值范围是.故选:C.
8.如图,在单位正方体中,点P在线段上运动,给出以下四个命题:
异面直线与间的距离为定值;
三棱锥的体积为定值;
异面直线与直线所成的角为定值;
二面角的大小为定值.
其中真命题有
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
【答案】D
【详解】对于①,异面直线与间的距离即为两平行平面和平面间的距离,即为正方体的棱长,为定值.故①正确.
对于②,由于,而为定值,又P∈AD1,AD1∥平面BDC1,所以点P到该平面的距离即为正方体的棱长,所以三棱锥的体积为定值.故②正确.
对于③,由题意得在正方体中,B1C⊥平面ABC1D1,而C1P⊂平面ABC1D1,所以B1C⊥C1P,故这两条异面直线所成的角为.故③正确;
对于④,因为二面角P−BC1−D的大小,即为平面ABC1D1与平面BDC1所成的二面角的大小,