内容正文:
第三章 空间向量与立体几何
A卷基础达标卷
一、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.如图空间四边形 ABCD
中,则AB
→
-CB
→
-DC
→
+
DA
→
= ( )
A.0 B.AC
→
C.DA
→
D.CA
→
2.如图所示,在一个长、
宽、高 分 别 为 2、3、4
的密封的长方体装置
DA2B2C2GD3A3B3C3 中
放一个单位正方体礼
盒 DABCGD1A1B1C1,
现以点D为坐标原点,DA2、DC2、DD3 分别
为x、y、z轴建立空间直角坐标系DGxyz,
则正确的是 ( )
A.D1 的坐标为(1,0,0)
B.D1 的坐标为(0,1,0)
C.B1B3 的长为 29- 3
D.B1B3 的长为 14
3.两平行平面α,β分别经过坐标原点O 和
点A(2,1,1),且两平面的一个法向量
n=(-1,0,1),则两平面间的距离是
( )
A.32 B.
2
2
C.3 D.3 2
4.已知四面体ABCD,DA
→
=a,
DB
→
=b,DC
→
=c,点 M 在棱
DA 上,DM
→
=3MA
→,N 为
BC中点,则MN
→
= ( )
A.-34a-
1
2b-
1
2c
B.34a+
1
2b+
1
2c
C.-34a+
1
2b+
1
2c
D.34a-
1
2b-
1
2c
5.已知空间中三点A(0,1,0),B(2,2,0),C
(-1,3,1),则 ( )
A.AB
→
与AC
→
是共线向量
B.AB
→
的单位向量是 2 5
5
,- 55
,0
æ
è
ç
ö
ø
÷
C.AB
→
与BC
→
夹角的余弦值是 55
11
D.平面ABC的一个法向量是(1,-2,5)
6.直三棱柱ABCGA′B′C′
中,AC=BC=AA′,
∠ACB =90°,E 为
BB′的中点,异面直线
CE与C′A所成角的余
弦值是 ( )
A.55 B.-
5
5
C.- 1010 D.
10
10
7.如图,在空间直角坐标
系中,正方体棱长为2,
点E 是棱AB 的中点,
点F(0,y,z)是正方体
的面AA1D1D 上一点,
且CF⊥B1E,则 点 F
(0,y,z)满足方程
( )
A.y-z=0
B.2y-z-1=0
C.2y-z-2=0
D.z-1=0
8.如图,四个棱长为1的正方体排成一个
正四棱柱,AB 是一条侧棱,Pi(i=1,2,
,8)是上底面上其余的八个点,则集合
{y|y=AB
→
APi
→
,i=1、2、3、、8}中的
元素个数 ( )
A.1 B.2 C.4 D.8
)页4共( 页1第 卷 章三第 题试学数
二、选择题:本题共3小题,每小题6分,共
18分.在每小题给出的四个选项中,有多项
符合题目要求.全部选对的得6分,部分选
对的得部分分,有选错的得0分.
9.已知点P 是△ABC 所在的平面外一点,
若AB
→
=(-2,1,4),AP
→
=(1,-2,1),AC
→
=
(4,2,0),则 ( )
A.AP⊥AB B.AP⊥BP
C.BC= 53 D.AP//BC
10.在长方体ABCDGA′B′C′D′中,AB=2,
AD=3,AA′=1,以 D 为原点,以DA
→,
DC
→,DD′
→
分别为x 轴,y轴,z轴正方向
建立空间直角坐标系,则下列说法正确
的是 ( )
A.BD′
→
=(-3,-2,1)
B.异面直线A′D 与BD′所成角的余弦
值为2 35
35
C.平面A′C′D 的一个法向量为(-2,-3,6)
D.二面角C′GA′DGD′的余弦值为37
11.已知点A(0,1,0),B(-1,0,-1),C(2,
1,1),点P(x,0,z),若 PA ⊥ 平 面
ABC,则点P 的坐标不可能为 ( )
A.(1,0,-2) B.(1,0,2)
C.(-1,0,2) D.(2,0,-1)
三、填空题:本大题共3小题,每小题5分,
共15分.
12.在四棱锥PGABCD
中,底面 ABCD 是
正 方 形,E 为 PD
中 点,若PA
→
=a,
PB
→
=b,PC
→
=c,则
BE
→
= .
13.如图,在正四面体 PG
ABC 中,M,N 分别为
PA,BC 的中点,D 是
线段 MN 上一点,且
ND=2DM,若PD
→
=x
PA
→
+yPB
→
+zPC
→,则x+y+z的值为
.
14.如 图,在 三 棱 柱 ABCG
A1B1C1 中,所有棱长均
为1,且AA1⊥底面ABC,
则点B1 到平面ABC1 的
距离为 .
四、本大题共5小题,共77分,解答应写出
文字说明、证明过程或演算步骤.
15.(本小题满分13分)如图,
已 知 ABCDGA1B1C1D1 是
四棱柱,底面ABCD 是正
方形,AA1=3,AB=2,且
∠C1CB=∠C1CD=60°,
设CD
→
=a,CB
→
=b,CC1
→
=c.
(1)试用a,b,c表示A1C
→;
(2)已知O为对角线A1C的中点,求CO
的长.
)页4共( 页2第 卷 章三第 题试学数
16.(本小题满分15分)
«九章算术»中将底面
是矩形且有一条侧棱
与底面垂直的四棱锥
称之为阳马.如图,阳
马PGABCD 中,底面ABCD 是正方形,
PA⊥平面ABCD,E,F分别是PB,AD
的中点,PA=AB=2.
求证:(1)EF∥平面PCD;
(2)平面ACE⊥平面PBC;
(3)异面直线PA 与CE 所成的角的余
弦值为 6
6.
17.(本小题满分15分)如图,
已知矩形ABCD 所在平面
外一点P,PA⊥平面ABG
CD,E、F 分别是AB、PC
的中点.
求证:(1)EF
→,AP
→,AD
→
共面;
(2)EF⊥CD.
)页4共( 页3第 卷 章三第 题试学数
18.(本小题满分17分)
直棱柱ABCGA1B1C1
的 底 面 △ABC 中,
CA=CB=1,
∠ACB=90°,
棱AA1=2,如图,以
C 为 原 点,分 别 以
CA,CB,CC1 为x 轴,y 轴,z轴建立空
间直角坐标系CGxyz.
(1)求平面A1B1C的法向量;
(2)求直线AC与平面A1B1C 夹角的正
弦值.
19.(本小题满分17分)已知a=(x1,y1,
z1),b=(x2,y2,z2),c=(x3,y3,z3),定
义一 种 运 算:(a×b)c=x1y2z3 +
x2y3z1 +x3y1z2 -x1y3z2 -x2y1z3 -
x3y2z1,已 知 四 棱 锥 PGABCD 中,底 面
ABCD是一个平行四边形,AB
→
=(2,-1,4),
AD
→
=(4,2,0),AP
→
=(-1,2,1)
(1)试计算(AB
→
×AD
→
)AP
→
的绝对值的
值,并求证PA⊥平面ABCD;
(2)求四棱锥 PGABCD 的体积,说明
(AB
→
AD
→
)AP
→
的绝对值的值与四棱
锥PGABCD 体积的关系,并由此猜想向
量这一运算(AB
→
AD
→
)AP
→
的绝对值
的几何意义.
)页4共( 页4第 卷 章三第 题试学数
数学(BS)·选择性必修第一册
x=1(y-%)十x0,
对于D项,设平面ABC的法向量是n=(x,y,z),因
则
+8=1,
n·AB=0
为AB=(2,1,0),AC=(-1,2,1),所以
消去y得到(1+212)y2+41(.xo-1y)y+2(x0
n·AC=0
ty%)2-8=0,
则(2x+y=0
令x=1,则平面ABC的一个法
∴.△=(64-8v)2+16x0y01+32-8.x号=0.
1-x+2y+x=0
32-8x32-8(12-62=-1.
向量为n=(1,一2,5),所以D项正确.]
∴12=64-88
64-8y
6.D[直三棱柱ABCA'B'C
所以t1·t2=一1,满足条件的两直线,l2垂直.
中,AC=BC=AA',∠ACB
∴.线段MN应为“卫星圆”的直径,∴.|MN|=4√3,
=90°,E为BB的中点.
综合①②知:因为1,lg经过点P(x0y%),又分别交
以C为原点,CA为x轴,
其卫星圈于点M、N,且1l2垂直,
CB为y轴,CC为x轴,建
所以线段MN为卫星圆x后十好=12的直径,
立空间直角坐标系,
所以弦长MN|为定值43.
设AC=BC=AA'=2,则C(0,0,0),E(0,2,1),C(0,
第三章空间向量与立体几何(A卷)
0,2).A(2,0,0),CE=(0,2,1).CA=(2,0,-2)
选择题答素速查
设异面直线CE与C'A所成角为0,则cos0
题号
1
2
34567
10
ICE.CA
210
1CE·C'A5·810
答案AD BCD D DA AC ACDABD
1.A[由题图AB-CB-DC+DA=AB+BC+CD+
并面直线CE与CA所或角的余孩值为沿.]
DA=0.]
7.D[E(1,0,0),B1(2,0,2),C(2,2,0),F(0yx)
2.D
所以B1E-(-1,0,-2),CF-(-2,y-2,x),
3.B[两平行平面a,3分别经过坐标原点O和点A(2,
因为CF⊥B1E,所以B1E·CF=0,即(-1)X(-2)
1.1),OA=(2,1,1),且两平面的一个法向量n=
十0×(y-2)-2x=0,所以之-1=0.]
(-1.0,1),·两平面间的距离d=m0A
8.A[由题图象可知,AP,=AB+BP
n
81-号别
则AB·AP,-AB(AB+BP)=AB+AB·BP:,
2
因为棱长为1,AB⊥BP,
4.C[连接DN,如图所示,
D
所以AB.BP=0,AB·AP,=AB+AB.BP,=1十
四面体ABCD中,DA=a,DB=
0=1.
b,DC=c,点M在棱DA上,且
故集合yy=AB.AP,i=1,2、3、…,8)中的元素个
Di=3MiDi=Di,又N
数为1.]
为BC中点,
9.AC[因为AP.AB=0,故A正确:BP=(3,-3,-3)
:D=号(Di+DC):
AP.BP=3十6-3=6≠0,故B不正确:BC=(6,1,
∴=Mi+D示=-是Di+(D成+DC)
-4),BC1=√62+12+(-4)严=√53,故C正确:AP
=(1,-2,1),BC=(6,1,一4),各个对应分量的比例
、
-jatto+ge.]
不同,故D不正确.]
5.D[对于A项,AB=(21,0),AC-(-1,2,1D,所以
10.ACD[由题意可得A(3,0,0),B(3,2,0),C(0,2,0),
AB≠AAC,则AB与AC不是共线向量,所以A项
D(0.0,1),A'(3,0,1),C(0,2.1),B(3,2,1)
错误:
选项A:所以BD=(-3,-2,1),则A正确.
对于B项,因为AB-(2,1,0),所以AB的单位向量为
选项B:,DA=(3,0,1),BD=(-3,-2,1)所以
〔停o小所以B项错
Cos(DA'.BD')=_
DA'.BD
-8
DA·BD10·14
对于C项,向量AB=(2,1,0),BC=(-3.1,1),所以
-4w35
35
,所以异面直线A'D与BD'所成角的余弦值
|AB1·IBC
错误:
为别B不正确。
138
参考答案
选项C:设平面A'CD的一个法向量为n=(x,y,z)
n·DA=0
则A(g20小B01.0.01.G0.01
由DA=(3.01).DC=(0,2.1).则
n·Dc=0
所以C1A=
所以3x十=0
以{2y十=0取=6,得n=(-2,-3,6),则C
(0,1,-1)
设平面ABC1的一个法向量为n=(x,y,z),
正确.选项D:由上可得平面A'C'D的一个法向量为
1
n=(-2,-3,6),
则
,取x=1,
又平面A'DD'的法向量为m=(0,1,0),则cos(n,m》
C1B·n=y-z=0
n。m
3
=n·1m1×7
所以二面角CAD-D的余孩植为号,则D正确]
故所求距离为d=
1C1B1·n
n
D'
√+1+
答案:四
15.解:1)A1C=A1A+AD+DC=-AA+BC-CD
=-CCj-CB-CD=-c-b-a=-a-b-c;
D
(2)由题意知a=2,b=2,.c=3,
B
a…b=0,a·c=2X3×
乞=3,cb=2X3X号=3,
11.ABD[由题意知AB=(-1,-1,-1),AC=(2,0,1)
-CA-(a+b+e
AP=(x,-1,),又PAL平面ABC,所以AB·AP
=(-1,-1,-1)·(x,-1,z)=0.得-x+1-x=0
1-√a+b+e.
①,AC.AP=(2,0,1)·(x,-1,x)=0
得2x十x=0.②
i+t+a.b+28-c+2b.0
联立①②,得x=一1,=2,故点P的坐标为
×(22+2+32+0+2×3+2×3)
4
(-1.0,2).]
12.解析:B正=号(B驴+BD)=(-b+BA+BC)
=
2四-2
21
16.证明:(1)取PC的中点Q,连
2b+2(Pi-P成+P心-P
接DQ,EQ,则EQ=DF,
+2a+-2)=20-2+
、1
EQ∥DF.所以DFEQ是平行
四边形,则EF∥DQ,根据线
面平行的判定定理可知EF∥
平面PCD
13.解析:P方=Pm+M=2P+号M=P+
(2)在等腰直角三角形PAB中,E为斜边PB中点,
则AE⊥PB.因为PA⊥平面ABC,所以PA⊥BC.又
g(P网-P=Pi+专Pi+P元,所以x
BC⊥AB,所以BC⊥平面PAB,则BC⊥AE,从而
AE⊥平面PBC.因为ABC平面ACE,所以平面
==所以x十=号
1
ACE⊥平面PBC.
(3)取AB的中点M,连接EM,则EM∥PA,所以
答案:号
∠CEM为异面直线PA与CE所成的角,易知EM
14.解析:建立如图所示的空间直角坐标系Cxy2,
=1,CM=5,且EM⊥CM,所以CE=6,所以
B
cs∠CEM-0】
17.证明:(1)如图,以A为原点,AB
为x轴,AD为y轴,AP为x轴,
建立空间直角坐标系Axy2,
设AB=2a,BC=2b,PA=2c,则
A(0,0,0),B(2a,0,0),C(2a,
2b,0),D(0,2b,0),P(0.0,2c),
139
数学(BS)·选择性必修第一册
,E为AB的中,点,F为PC的中点,
∴.E(a,0,0),F(a.b,c),
EF=(0.b.c),A2=(0.0,2e),AD=(0,2b.0).
∴E成=AP+号AD成AAD共面
(2)CD=(-2a,0,0),EF=(0,b,c,
∴.CD.EF=(-2a,0,0)·(0,b,c)=0.
2.B[在四面体ABCD中,点F
.CD⊥EF,CD⊥EF.
在AD上,且AF=2FD,E为
18.解:(1)由题意可知C(0,0,0),A1(1,0,2),B(0.1,2)
BC中点,
故CA1=(1,0,2),CB1=(0,1,2)
所以EF=EB+BA+AF=
B
设v=(x0yo0)为平面A1B1C的法向量,
2店-C)-A店+号A市
则v·CA1=x0十2x0=0,v·CB1=yo十2x0=0,
即6=一20,令=1,则=(-2-210.
-2A心-号A店+号AD,
(y%=-2e
(2)设直线AC与平面ABC夹角为0,而CA=(1,0,0)
脚E=-2A心-A成+号A成.]
所以直线AC与平面A1B1C夹角为0,其正弦值
3.B[建立如图所示的直角坐
sin 0=.
CA·y_1(1,0,0)·(-2,-2.1)1=2
标系,则A1(1,0,0),
ICAI
1×√/22+22+1
3
C(0.1.0),D(0.0,1),
即直线AC与平面AB,C间的正孩值为号
A(1.0.1),所以DA1=(1,0.
-1).DC=(01,-1),
19.解:(1)由题意(AB·AD)·AP=2×2×1+4×2X4
+(-1)×(-1)×0-2×0×2-4×(-1)×1-(-1)
AD=(-1,0,0)
×2×4=48.
设平面A1CD的一个法向量m=(r,y,1),
AP·AB=-1X2+2X(-1)+1×4=0.AP.AD
则mLDA
=-1×4+2×2+1×0=0,
(mLDC'
,AP⊥AB,AP⊥AD,即AP⊥AB,AP⊥AD.AB,
m·DA1=x-1=
AD是平面ABCD内两相交直线,
廊/1
。,解得-1
m·DC1=y-1=0
=故m=a1,D.
.AP⊥平面ABCD.
2
显然平面AB1C∥平面ACD,所以平面AB1C与平
(2)由题意AB=21,AD
=20,AB·AD=2×
4+(-1)×2+4×0=6,
西A:GD之间的起病1而”-言停]
SABD=|AB|AD1sin∠BAD
4.D[设OM=1OC.即OM=1OC=(A,A,2x).
-(AB·AD)2=√/21×20-62=
故M(a,A.2),
86.AP
=后V,-aw=号5mPA1=号
MA.M店=(OA-OMm·(Oi-OM=(1-x,2-a,
3-2x)·(2-A,1-A,2-2A)=6x2-16x+10
×8v6×v6=16.
(AB·AD).AP=3Vp-D,
6-)厂-号当及=号时向量载量椒有孩小值。
此时M(信亭号)门
猜想:(AB·AD)·AP的绝对值表示以AB,AD.
AP为邻边的平行六面体的体积。
5D[以D点为坐标原点,以DA,DC,DD所在的直线
第三章空间向量与立体几何(B卷)
为x轴、y轴、之轴,建立空间直角坐标系则A(2,0,0),
B(2.2,0),C(0,2,0).C1(0,2,1)
选择题答案速查
∴.BC=(-2,0,1),AC=(-2,2,0),且AC为平面
题号12
3
4567
8
9
10
11
BB1D1D的一个法向量.
答案ABB DDD DD BD ABCABC
.cos(BCi.AC)=-4
=10
·⑧
5
1.A [AB+BC+CC-DC=AC+CC+C]D=
AC+CID1=AD1.
:BC1与平面BBD,D所成角的正弦值为0.]
5
140请
在
各
题
目
的
答
题
区
域
内
作
答
,
超
出
边
框
的
答
案
无
效
第三章 空间向量与立体几何A卷
数学答题卡
选择题(1-8小题,每小题5分,9-11小题,每小题6分,共58分)
1 A B C D 4 A B C D 7 A B C D 10 A B C D
2 A B C D 5 A B C D 8 A B C D 11 A B C D
3 A B C D 6 A B C D 9 A B C D
非选择题 (需用0.5毫米黑色签字笔书写)
填空题(每小题5分,共15分)
12. 13.
14.
解答题(共77分)
15.(13分)
请在各题目的答题区域内作答,超出边框的答案无效
卷 章三第 )页4共( 页1第 卡题答学数
请在各题目的答题区域内作答,超出边框的答案无效
16.(15分)
17.(15分)
请在各题目的答题区域内作答,超出边框的答案无效
请
在
各
题
目
的
答
题
区
域
内
作
答
,
超
出
边
框
的
答
案
无
效
卷 章三第 )页4共( 页2第 卡题答学数
考生
必填
姓名 座号
考生务必将姓名、座号用0.5毫米黑色签字笔认真填写在书写框内,座
号的每个书写框只能填写一个阿拉伯数字.填写样例:若座号02,则填
写为02
请在各题目的答题区域内作答,超出边框的答案无效
请
在
各
题
目
的
答
题
区
域
内
作
答
,
超
出
边
框
的
答
案
无
效
18.(17分)
请在各题目的答题区域内作答,超出边框的答案无效
卷 章三第 )页4共( 页3第 卡题答学数
请在各题目的答题区域内作答,超出边框的答案无效
19.(17分)
请在各题目的答题区域内作答,超出边框的答案无效
请
在
各
题
目
的
答
题
区
域
内
作
答
,
超
出
边
框
的
答
案
无
效
卷 章三第 )页4共( 页4第 卡题答学数