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1、 2014年高考一輪復(fù)習(xí)考點(diǎn)熱身訓(xùn)練:7.3空間向量
一、選擇題(每小題6分,共36分)
1.點(diǎn)(2,0,3)在空間直角坐標(biāo)系中的位置是在( )
(A)y軸上 (B)xOy平面上
(C)xOz平面上 (D)yOz平面上
2.在空間直角坐標(biāo)系中,點(diǎn)過點(diǎn)P作平面xOy的垂線PQ,則Q的坐標(biāo)為( )
(A)(0, ,0) (B)(0, ,)
(C)(1,0,) (D)(1, ,0)
3.有以下命題:
①如果向量a,b與任何向量不能構(gòu)成空間向量的一個(gè)基底,那么a,b的關(guān)系是不共線;
②O,A,B,C為空間
2、四點(diǎn),且向量,,不構(gòu)成空間的一個(gè)基底,那么點(diǎn)O,A,B,C一定共面;
③已知向量a,b,c是空間的一個(gè)基底,則向量a+b,a-b,c也是空間的一個(gè)基底.其中正確的命題是( )
(A)①② (B)①③ (C)②③ (D)①②③
4.設(shè)A、B、C、D是空間不共面的四個(gè)點(diǎn),且滿足·=0, ·=0,·=0,則△BCD的形狀是( )
(A)鈍角三角形 (B)直角三角形
(C)銳角三角形 (D)無法確定
5.(2012·廈門模擬)如圖所示,在正方體ABCD-A1B1C1D1
中,棱長為a,M,N分別為A1B和AC上的點(diǎn),A1M=AN=,
3、
則MN與平面BB1C1C的位置關(guān)系是( )
(A)相交 (B)平行
(C)垂直 (D)不能確定
6.(易錯(cuò)題)如圖,矩形ABCD中,AB=3,BC=4,沿對(duì)
角線BD將△ABD折起,使A點(diǎn)在平面BCD內(nèi)的射影O
落在BC邊上,若二面角C-AB-D的大小為θ,則sinθ
的值等于( )
(A) (B) (C) (D)
二、填空題(每小題6分,共18分)
7.(易錯(cuò)題)給定空間直角坐標(biāo)系,在x軸上找一點(diǎn)P,使它與點(diǎn)P0(4,1,2)的距離為,則該點(diǎn)的坐標(biāo)為________.
8.已知O是空間中任意一點(diǎn)
4、,A,B,C,D四點(diǎn)滿足任意三點(diǎn)不共線,但四點(diǎn)共面,且,則2x+3y+4z=_________.
9.正四棱錐S-ABCD中,O為頂點(diǎn)在底面上的射影,P為側(cè)棱SD的中點(diǎn),且SO=OD,則直線BC與平面PAC所成的角是_______.
三、解答題(每小題15分,共30分)
10.(2012·莆田模擬)如圖ABCD-A1B1C1D1是正方體,M、N分別是線段AD1和BD的中點(diǎn).
(1)證明:直線MN∥平面B1CD1;
(2)設(shè)正方體ABCD-A1B1C1D1棱長為a,若以D為坐標(biāo)原點(diǎn),分別以DA,DC,DD1所在的直線為x軸、y軸、z軸,建立空間直角坐標(biāo)系,試寫出B1、M兩點(diǎn)的坐標(biāo),
5、并求線段B1M的長.
11.(2012·襄陽模擬)如圖,直三棱柱ABC-A1B1C1,底面△ABC中,CA=CB=1,
∠BCA=90°,棱AA1=2,M、N分別是A1B1,A1A的中點(diǎn).
(1)求的模;
(2)求cos<>的值;
(3)求證:A1B⊥C1M.
【探究創(chuàng)新】
(16分)如圖,在矩形ABCD中,AB=2,BC=a,△PAD為等邊三角形,又平面PAD⊥平面ABCD.
(1)若在邊BC上存在一點(diǎn)Q,使PQ⊥QD,求a的取值范圍;
(2)當(dāng)邊BC上存在唯一點(diǎn)Q,使PQ⊥QD時(shí),求二面角A-PD-Q的余弦值
答案解析
1.【解析】選C
6、.由點(diǎn)的坐標(biāo)的特征可得該點(diǎn)在xOz平面上.
2.【解析】選D.由于點(diǎn)Q在xOy內(nèi),故其豎坐標(biāo)為0,又PQ⊥xOy平面,故點(diǎn)Q的橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)分別與點(diǎn)P相同.從而點(diǎn)Q的坐標(biāo)為(1,,0).
3.【解析】選C.對(duì)于①,“如果向量a,b與任何向量不能構(gòu)成空間向量的一個(gè)基底,那么a,b的關(guān)系一定是共線”,所以①錯(cuò)誤,②③正確.
4.【解題指南】通過的符號(hào)判斷△BCD各內(nèi)角的大小,進(jìn)而確定出三角形的形狀.
【解析】選C.
,
同理.故△BCD為銳角三角形.
5.【解題指南】建立坐標(biāo)系,判斷與平面BB1C1C的法向量的關(guān)系.
【解析】選B.分別以C1B1,C1D1,C1C所在直線為x,
7、y,z軸,建立空間直角坐標(biāo)系.
∵A1M=AN=,
∴M(),N().∴.
又C1(0,0,0),D1(0,a,0),∴=(0,a,0).
∴.∴.
∵是平面BB1C1C的一個(gè)法向量,
且MN平面BB1C1C,
∴MN∥平面BB1C1C.
6.【解析】選A.由題意可求得BO=,OC=,AO=,
建立空間直角坐標(biāo)系如圖,則
C(,0,0),B(,0,0),A(0,0,),D(,3,0),
=(4,3,0),=()
設(shè)=(x,y,z)是平面ABD的一個(gè)法向量.
則,取z=,x=7,y=.
則.
又=(0,3,0)是平面ABC的一個(gè)法向量.
∴.
sinθ.
8、7.【解析】設(shè)點(diǎn)P的坐標(biāo)是(x,0,0),
由題意得,|P0P|=,
即,∴(x-4)2=25.
解得x=9或x=-1.
∴點(diǎn)P坐標(biāo)為(9,0,0)或(-1,0,0).
答案:(9,0,0)或(-1,0,0)
8.【解析】∵A,B,C,D四點(diǎn)共面,
∴,且m+n+p=1.
由條件知,
∴(-2x)+(-3y)+(-4z)=1.
∴2x+3y+4z=-1.
答案:-1
9.【解析】如圖,以O(shè)為原點(diǎn)建立空間直角坐標(biāo)系Oxyz.
設(shè)OD=SO=OA=OB=OC=a,則A(a,0,0),B(0,a,0),C(-a,0,0),
P(0,,),
則=(2a,0,0),=(
9、-a,,),
=(a,a,0),
設(shè)平面PAC的一個(gè)法向量為,可取=(0,1,1),
則,
∴=60°,
∴直線BC與平面PAC所成的角為90°-60°=30°.
答案:30°
10.【解析】(1)連接CD1、AC,則N是AC的中點(diǎn),
在△ACD1中,又M是AD1的中點(diǎn),
∴MN∥CD1.
又MN平面B1CD1,CD1?平面B1CD1,
∴MN∥平面B1CD1.
(2)由條件知B1(a,a,a),M(,0,),
∴|B1M|=,
即線段B1M的長為.
11.【解析】如圖,建立空間直角坐標(biāo)系Oxyz.
(1)依題意得B(0,1,0)、N(1,0,1),
∴.
10、
(2)依題意得A1(1,0,2)、B(0,1,0)、C(0,0,0)、B1(0,1,2),
∴=(1,-1,2),=(0,1,2),=3,,
∴.
(3)依題意,得C1(0,0,2)、M(,,2),=(-1,1,-2), =(,,0).
∴,
∴.
∴A1B⊥C1M.
【探究創(chuàng)新】
【解析】(1)取AD中點(diǎn)O,連接PO,則PO⊥AD
∵平面PAD⊥平面ABCD,
平面PAD∩平面ABCD=AD,
∴PO⊥平面ABCD.建立如圖的空間直角坐標(biāo)系,
則P(0,0,),D(,0,0).
設(shè)Q(t,2,0),
則.
∵PQ⊥QD,∴.
∴a=2(t+),∵a>0,∴t>0,∴2(t+)≥8,等號(hào)成立當(dāng)且僅當(dāng)t=2.
故a的取值范圍為[8,+∞).
(2)由(1)知,當(dāng)t=2,a=8時(shí),邊BC上存在唯一點(diǎn)Q,使PQ⊥QD.
此時(shí)Q(2,2,0),D(4,0,0),P(0,0,4).
設(shè)=(x,y,z)是平面PQD的法向量,
=(2,2,),=(-2,2,0).
由
得
令x=y=3,則=(3,3,)是平面PQD的一個(gè)法向量.
而=(0,2,0)是平面PAD的一個(gè)法向量,
設(shè)二面角A-PD-Q為θ,
由.
∴二面角A-PD-Q的余弦值為.