第一章 空间向量与立体几何(教师专用)-【高中快车道】2023-2024学年高中数学选择性必修一同步单元检测卷(人教A版2019)
第一章 空间向量与立体几何
一、 单项选择题(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. 设空间向量是空间向量
的相反向量,则下列说法中错误的是 ( )
A. 的长度相等 B.
可能相等
C. 所在的直线平行 D.
的相反向量
【解析】 由相反向量的定义可知A正确;当为零向量时,
,B正确;
与
所在的直线可能平行也可能重合,故C错误;显然D正确.故选C.
【答案】 C
2. [2021·湖北省武汉市钢城第四中学高二月考]定义若向量
向量
为单位向量,则
的取值范围是 ( )
A. [6,12] B. [0,6] C. [-1,5] D. [0,12]
【解析】由题意知=
=3,
=1.设
,
.又
,所以
,所
.故选A.
【答案】 A
3. 设其中
是两两垂直的单位向量,若
,则实数
的值分别是 ( )
A. 1,-2,-3 B. -2,1,-3 C. -2,1,3 D. -1,2,3
【解析】,则
故选B.
【答案】 B
4. [2021·山东省济宁市高二期中]下列命题中正确的是( )
A. 若是空间任意四点,则有
+
+
+
=0
B. 若,则
的长度相等而方向相同或相反
C. “”是“
共线”的充分条件
D. 对空间任意一点与不共线的三
,则
四点共面
【解析】 选项A而不是0,故A错;选项B,
仅表示
的模相等,与方向无关,故B错;选项C,
,即
,
方向相反
共线,故C对;选项D,空间任意一个向量
都可以用不共面的三个向量
,
,
表示,所以
四点不一定共面,故D错.故选C.
【答案】 C
第5题
5. [2021·河南省濮阳市高二联考]如图,在棱长为1的正方体中,
分别为
和
的中点,那么直线
与
所成角的余弦值是 ( )
A. B.
C. D.
第5题答图
【解析】 如图,以为坐标原点,
1所在直线分别为
,建立空间直角坐标系,则
,所以
=
,
=
.设直线
与
所成的角为
,则
故选D.
【答案】 D
6. 已知两点平面
的一个法向量为
,则直线
与平面
所成角的余弦值为 ( )
A. B.
C.
D. -
【解析】 因为所以
=(1,2,-2),所以
.设直线AB与平面
所成的角为
,则
.故选A.
【答案】 A
7. 已知为矩形
所在平面外一点,且
,
=
,
=
,
=
.则下列结论中正确的是 ( )
A. 直线与平面
相交但不垂直
B. 直线与平面
垂直
C. 直线与平面
平行
学科网(北京)股份有限公司
D. 直线与平面
所成的角为
【解析】
第7题答图
如图,由题意
,因此
=
+
,所以
,
,
共面.又
,所以
∥平面
.故选C.
【答案】 C
8. 如图,在长方体中,
,P为线段
上的动点,则下列结论中不正确的是 ( )
第8题
A. 当=2
时,
三点共线
B. 当⊥
时,
⊥
C. 当=3
时,
∥平面
D. 当=5
时,
⊥平面
第8题答图
【解析】 在长方体中,以D为坐标原点,
所在直线分别为
轴、
轴、
轴建立如图所示的空间直角坐标系.因为
,所以
则
所以
=(-1,
,-1),
=(1,0,-1).对于选项A,当
=2
时,
为
的中点,即
为体对角线的中点,因此
也为
的中点,所以
三点共线,故A正确;对于选项B,当
⊥
时,
,由题意
,解得
所
P为靠近点
的五等分点,所以
,则
=
,
=
,所以
·
=-
+
-
=-
≠0,所以
与
不垂直,故B错误;对于选项C,
,设平面
的法向量为
,由
得
令
,可得
,又
=
-
=
,所以
因此
,所
,故C正确;对于选项D,当
=5
时,
=
=
,所以
=
-
=
,所以
·
=0,
·
=0,因
,因
,根据线面垂直的判定定理,可
故D正确.故选B.
【答案】 B
二、 多项选择题(本题共4小题,每小题5分,共20分.在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得5分,部分选对的得2分,有选错的得0分)
9. [2021·福建省三明市尤溪第一中学高二开学考试]已知是
所在的平面外一点,若
=(-2,1,4),
=(1,-2,1),
=(4,2,0),则下列说法中正确的有 ( )
A. ⊥
B.
⊥
C. BC=
D. AP∥BC
【解析】 对于A,因为·
=-2-2+4=0,故
⊥
,故A正确;对于B,因为
=
-
=(3,-3,-3),所以
·
=3+6-3=6≠0,故B不正确;对于C,因为
=
-
=(6,1,-4),所以|
|=
=
,故C正确;对于D,
=(1,-2,1),
=(6,1,-4),因为
≠
≠
,故D不正确.故选AC.
【答案】 AC
10. [2022·河南省安阳市高二开学考试]已知,则下列等式中正确的有 ( )
A.
B.
C.
D.
【解析】 由题意可知,则
,对于选项A,
,两式不相等,故A不正确;对于选项B,
,所以两式相等,故B正确;对于选项C,
,故C正确;对于选项D,
,所以两式相等,故D正确.故选BCD.
【答案】 BCD
学科网(北京)股份有限公司
第11题
11. 如图为一正方体的平面展开图,对于该正方体,下列结论中正确的有 ( )
A.
B. 与
所成的角为60°
C. ∥
D. 二面角的大小为45°
第11题答图
【解析】 画出正方体的直观图,如图,设正方体的棱长为2,以所在直线分别为
轴、
轴、
轴建立空间直角坐标系.则
,所以
·
=(-2,2,2)·(0,2,-2)=0,所以
,故A正确;由于
∥
,所以
与
所成的角为∠FCA,而在
中,
即
是等边三角形,故
,所以B正确;由于
∥
,而
相交,故
不平行,C错误;由于
,所以∠EBF即是二面角
的平面角,易知
是等腰直角三角形,所以
,故D正确.故选ABD.
【答案】 ABD
第12题
12. [2021·广东省梅州市二模]如图,在正方体中,
,点
分别在棱
上运动(不含端点),
,下列命题中正确的有( )
A.
B.
C. 线段长度的最大值为
D. 三棱的体积不变
第12题答图
【解析】在正方体中,以
为坐标原点,
所在直线分别为
轴、
轴、
轴立空间直角坐标系,如图,
,则
=(3,y,-3),
=(0,3-y,z),
则
.对于选项A,
=(0,y,-3),
,则
⊥
,
,A正确;对于选项B,
=(3,y-3,0)
,即
不垂直,从而
与平面
MC不垂直,B不正确;对于选项C,
=(0,0,z),则
,当且仅当
时等号成立,C正确;对于选项D,不论点
如何移动,点
到平面
的距离均为3,
,故三棱
的体积为定值,即D正确.故选ACD.
【答案】 ACD
三、 填空题(本题共4小题,每小题5分,共20分)
13. 已知点若
四点共面,则
.
【解析】 因为点所以
=(0,1,1),
=(-1,1,1),
=(-3,1,m).又因为
四点共面,所以存在实数
使
,所以
,即
解得
【答案】 1
14. 已知=(1,0,2),
=(2,2,0),
=(0,1,2),点
在直线
上运动,当
·
取得最小值时,点
的坐标为 .
【解析】 由点在直线
上运动,可
,所
,
,所以当
时,
·
取得最小值,此时点
的坐标为
.
【答案】
15. 在四棱锥中,底面
为矩形,
⊥平面
,且
与底面
所成的角为45°,则点
到直线
的距离为 .
学科网(北京)股份有限公司