中小学教育资源及组卷应用平台 1.4.1用空间向量研究直线、平面的位置关系 同步巩固练 2024-2025学年数学人教A版(2019) 选择性第一册 一、单选题 1.已知(,)是直线的方向向量,是平面的法向量.若,则( ) A.3 B.4 C.5 D.6 2.如图,在棱长为1的正方体中,,,若平面,则线段的长度的最小值为( ) A. B. C. D. 3.如图,在棱长为2的正方体中,、分别是棱,的中点,过点作平面,使得∥平面,且平面与交于点,则( ) A. B. C. D. 4.如图所示,在正方体中,是棱上一点,若平面与棱交于点,则下列说法中正确的是( ) A.存在平面与直线垂直 B.四边形可能是正方形 C.不存在平面与直线平行 D.任意平面与平面垂直 二、多选题 5.如图,以等腰直角三角形斜边BC上的高AD为折痕,把和折成互相垂直的两个平面后,得出如下四个结论,其中正确的是( ) A. B. C. D.平面ADC的法向量和平面ABC的法向量互相垂直 6.已知直线过点,平行于向量,平面过直线与点,则平面的法向量可能是( ). A. B. C. D. 7.已知点 是平行四边形 所在的平面外一点,如果 ,,.下列结论正确的有( ) A. B. C. 是平面 的一个法向量 D. 三、填空题 8.棱长为1的正方体在空间直角坐标系中的位置如图所示,则直线的一个方向向量为 . 9.如图所示,在正方体中,E是棱DD1的三等分点(靠近点),点F在棱C1D1上,且,若∥平面,则 . 10.如图,在直四棱柱中,∠ADC=90°,且,平面ABCD,当平面时,DM= . 11.若平面的一个法向量为,平面的一个法向量为,且,则 . 四、解答题 12.如图,已知多面体是由正四棱锥P-ABCD与正方体组合而成的,且. (1)求证:平面; (2)若,求四棱锥的体积. 13.如图所示,在直三棱柱中,,,,. (1)求证:; (2)在上是否存在点,使得平面,若存在,确定点位置并说明理由,若不存在,说明理由. 14.在中,,点分别为边的中点,将沿折起,使得平面平面. (1)求证:; (2)在平面内是否存在点,使得平面平面?若存在,指出点的位置;若不存在,说明理由. 15.如图,已知空间几何体的底面ABCD是一个直角梯形,其中,,,,且底面ABCD,PD与底面成角. (1)若,求该几何体的体积; (2)若AE垂直PD于E,证明:; (3)在(2)的条件下,PB上是否存在点F,使得,若存在,求出该点的坐标;若不存在,请说明理由. 16.如图,在长方体中,,,. (1)求证:平面平面. (2)线段上是否存在点P,使得平面?若存在,求出点P的位置;若不存在,请说明理由. 参考答案 1.A 由得出,利用空间向量垂直的坐标运算即可求解. 因为, 所以, 则, 所以,整理得:. 故选:A. 2.D 建系,求出相关点的坐标,用表示出,证明平面,求得平面的法向量,由条件得到,将的表达式整理成二次函数,利用其最小值即得. 如图,以点为坐标原点,分别以所在直线为轴,建立空间直角坐标系. 则有, 依题意,, , 于是,. 又因平面,平面,则, 又,平面,故平面, 故平面的法向量可取为, 因平面,故,即. 则 , 因,故当时,. 故选:D. 3.C 建系,求平面的法向量,利用空间向量求点M的位置,进而可得结果. 如图,以为坐标原点建立空间直角坐标系, 则, 可得, 设平面的法向量为,则, 令,则,可得, 因为∥平面,可知平面的法向量为, 设,可得, 可得,解得, 则,可得, 所以. 故选:C. 4.D 根据正方体的性质判断A,根据面面平行的性质得到四边形是平行四边形,再由,即可判断B,当为的中点时为的中点,即可判断C,建立空间直角坐标系,利用向量法说明D. 对于A:在正方体中平面, 显然平面与平面不平行,故直线不可能垂直平面,故A错误; 对于B:在正方体中,是棱上一点,平面与棱交于点, 由平面平面, 并且四点共面, 平面平面,平面平面, ∴, 同 ... ...