2023届高三数学一轮阶段性测试题5平面向量(含解析)北师大版_第1页
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PAGE1-阶段性测试题五(平面向量)本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分.满分150分.考试时间120分钟.第Ⅰ卷(选择题共50分)一、选择题(本大题共10个小题,每小题5分,共50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.AC为平行四边形ABCD的一条对角线,eq\o(AB,\s\up6(→))=(2,4),eq\o(AC,\s\up6(→))=(1,3),则eq\o(AD,\s\up6(→))=()A.(2,4)ﻩB.(3,7)C.(1,1) D.(-1,-1)[答案]D[解析]因为eq\o(AB,\s\up6(→))=(2,4),eq\o(AC,\s\up6(→))=(1,3),所以eq\o(BC,\s\up6(→))=eq\o(AC,\s\up6(→))-eq\o(AB,\s\up6(→))=(-1,-1),即eq\o(AD,\s\up6(→))=eq\o(BC,\s\up6(→))=(-1,-1).选D.2.(2014·广东高考)已知向量a=(1,2),b=(3,1),则b-a=()A.(-2,1)ﻩB.(2,-1)C.(2,0)ﻩD.(4,3)[答案]B[解析]本题考查向量的坐标运算.b-a=(3,1)-(1,2)=(2,-1),选C.3.已知O,A,B是同一平面内的三个点,直线AB上有一点C,满足2eq\o(AC,\s\up6(→))+eq\o(CB,\s\up6(→))=0,则eq\o(OC,\s\up6(→))等于()A.2eq\o(OA,\s\up6(→))-eq\o(OB,\s\up6(→))ﻩB.-eq\o(OA,\s\up6(→))+2eq\o(OB,\s\up6(→))C.eq\f(2,3)eq\o(OA,\s\up6(→))-eq\f(1,3)eq\o(OB,\s\up6(→)) D.-eq\f(1,3)eq\o(OA,\s\up6(→))+eq\f(2,3)eq\o(OB,\s\up6(→))[答案]A[解析]由题意知eq\o(AC,\s\up6(→))=-eq\o(AB,\s\up6(→)),故eq\o(OC,\s\up6(→))=eq\o(OA,\s\up6(→))+eq\o(AC,\s\up6(→))=eq\o(OA,\s\up6(→))-eq\o(AB,\s\up6(→))=eq\o(OA,\s\up6(→))-(eq\o(OB,\s\up6(→))-eq\o(OA,\s\up6(→)))=2eq\o(OA,\s\up6(→))-eq\o(OB,\s\up6(→)).4.已知正方形ABCD的边长为1,eq\o(AB,\s\up6(→))=a,eq\o(BC,\s\up6(→))=b,eq\o(AC,\s\up6(→))=c,则|a+b+c|等于()A.0ﻩB.2eq\r(2)C.eq\r(2)ﻩD.3[答案]B[解析]由题意得,a+b=c,且|c|=eq\r(2),∴|a+b+c|=|2c|=2eq\r(2).5.已知a=(3,-2),b=(1,0)向量λa+b与a-2b垂直,则实数λ的值为()A.-eq\f(1,6) B.eq\f(1,6)C.-eq\f(1,7) D.eq\f(1,7)[答案]C[解析]向量λa+b与a-2b垂直,则(λa+b)(a-2b)=0,又因为a=(3,-2),b=(1,0),故(3λ+1,-2λ)(1,-2)=0,即3λ+1+4λ=0,解得λ=-eq\f(1,7).6.(2014·四川高考)平面向量a=(1,2),b=(4,2),c=ma+b(m∈R),且c与a的夹角等于c与b的夹角,则m=()A.-2ﻩB.-1C.1ﻩD.2[答案]D[解析]本题考查了平面向量的坐标运算以及向量的夹角公式.c=ma+b=(m+4,2m+2),a·c=5m+8,b·c=8m+20.由两向量的夹角相等可得eq\f(a·c,|a|)=eq\f(b·c,|b|),即为eq\f(5m+8,\r(5))=eq\f(8m+20,\r(20)),解得m=2.7.(2015·皖南八校联考)已知D是△ABC所在平面内一点,且满足(eq\o(BC,\s\up6(→))-eq\o(CA,\s\up6(→)))·(eq\o(BD,\s\up6(→))-eq\o(AD,\s\up6(→)))=0,则△ABC是()A.等腰三角形ﻩB.直角三角形C.等边三角形 D.等腰直角三角形[答案]A[解析](eq\o(BC,\s\up6(→))-eq\o(CA,\s\up6(→)))·(eq\o(BD,\s\up6(→))-eq\o(AD,\s\up6(→)))=(eq\o(BC,\s\up6(→))-eq\o(CA,\s\up6(→)))·eq\o(BA,\s\up6(→))=0,所以eq\o(BC,\s\up6(→))·eq\o(BA,\s\up6(→))=eq\o(CA,\s\up6(→))·eq\o(BA,\s\up6(→)),所以acosB=bcosA,利用余弦定理化简得a2=b2,即a=b,所以△ABC是等腰三角形.8.(2015·保定调研)已知A,B,C是直线l上不同的三个点,点O不在直线l上,则使等式x2eq\o(OA,\s\up6(→))+xeq\o(OB,\s\up6(→))+eq\o(BC,\s\up6(→))=0成立的实数x的取值集合为()A.{-1}ﻩB.∅C.{0}ﻩD.{0,-1}[答案]A[解析]∵eq\o(BC,\s\up6(→))=eq\o(OC,\s\up6(→))-eq\o(OB,\s\up6(→)),∴x2eq\o(OA,\s\up6(→))+xeq\o(OB,\s\up6(→))+eq\o(OC,\s\up6(→))-eq\o(OB,\s\up6(→))=0,即eq\o(OC,\s\up6(→))=-x2eq\o(OA,\s\up6(→))+(1-x)eq\o(OB,\s\up6(→)),∴-x2+(1-x)=1,即x=0或x=-1(x=0舍去),∴x=-1.9.设向量a=(cosα,sinα),b=(cosβ,sinβ),其中0<α<β<π,若|2a+b|=|a-2b|,则β-α等于()A.eq\f(π,2)ﻩB.-eq\f(π,2)C.eq\f(π,4) D.-eq\f(π,4)[答案]A[解析]由|2a+b|=|a-2b|知3|a|2-3|b|2+8a·b=0.而|a|=1,|b|=1,故a·b=0,即cos(α-β)=0,由于0<α<β<π,故-π<α-β<0,故β-α=eq\f(π,2),选A.10.△ABC外接圆的半径为1,圆心为O,且2eq\o(OA,\s\up6(→))+eq\o(AB,\s\up6(→))+eq\o(AC,\s\up6(→))=0,|eq\o(OA,\s\up6(→))|=|eq\o(AB,\s\up6(→))|,则eq\o(CA,\s\up6(→))·eq\o(CB,\s\up6(→))等于()A.eq\f(3,2) B.eq\r(3)C.3ﻩD.2eq\r(3)[答案]C[解析]由2eq\o(OA,\s\up6(→))+eq\o(AB,\s\up6(→))+eq\o(AC,\s\up6(→))=0,得eq\o(OA,\s\up6(→))+eq\o(AB,\s\up6(→))+eq\o(OA,\s\up6(→))+eq\o(AC,\s\up6(→))=eq\o(OB,\s\up6(→))+eq\o(OC,\s\up6(→))=0,所以eq\o(OB,\s\up6(→))=-eq\o(OC,\s\up6(→))=eq\o(CO,\s\up6(→)),即O是BC的中点,所以BC为外接圆的直径,BC=2,则∠BAC=90°,因为|eq\o(OA,\s\up6(→))|=|eq\o(AB,\s\up6(→))|,所以△ABO为正三角形,所以∠ABO=60°,∠ACB=30°,且|AC|=eq\r(3),所以eq\o(CA,\s\up6(→))·eq\o(CB,\s\up6(→))=|eq\o(CA,\s\up6(→))|·|eq\o(CB,\s\up6(→))|·cos30°=2×eq\r(3)×eq\f(\r(3),2)=3,选C.第Ⅱ卷(非选择题共100分)二、填空题(本大题共5个小题,每小题5分,共25分,把正确答案填在题中横线上)11.(文)若A、B、C、D四点共线,且满足eq\o(AB,\s\up6(→))=(3a,2a)(a≠0),eq\o(CD,\s\up6(→))=(2,t),则t=________.[答案]eq\f(4,3)[解析]因为A、B、C、D四点共线,所以3at-4a=0,又a≠0,所以t=eq\f(4,3).(理)已知向量a=(1-sinθ,1),b=(eq\f(1,2),1+sinθ),若a∥B.则锐角θ=________.[答案]45°[解析]因为a∥b,所以(1-sinθ)×(1+sinθ)-1×eq\f(1,2)=0,得cos2θ=eq\f(1,2),cosθ=±eq\f(\r(2),2),锐角θ为θ=45°.12.已知向量a=(cosθ,sinθ),向量b=(eq\r(3),-1),则|2a-b|的最大值、最小值分别是________.[答案]4,0[解析]2a-b=(2cosθ-eq\r(3),2sinθ+1),|2a-b|=eq\r(2cosθ-\r(3)2+2sinθ+12)=eq\r(8+4sinθ-4\r(3)cosθ)=eq\r(8+8sinθ-\f(π,3)),最大值为4,最小值为0.13.(2014·重庆高考)已知向量a与b的夹角为60°,且a=(-2,-6),|b|=eq\r(10),则a·b=________.[答案]10[解析]此题考查向量数量积的运算.∵a=(-2,-6),∴|a|=eq\r(4+36)=2eq\r(10),∴a·b=2eq\r(10)×eq\r(10)×cos60°=10.14.(2014·江苏高考)如图,在平行四边形ABCD中,已知AB=8,AD=5,eq\o(CP,\s\up6(→))=3eq\o(PD,\s\up6(→)),eq\o(AP,\s\up6(→))·eq\o(BP,\s\up6(→))=2,则eq\o(AB,\s\up6(→))·eq\o(AD,\s\up6(→))的值是________.[答案]22[解析]本题考查向量的线性运算及向量的数量积.由题意,eq\o(AP,\s\up6(→))=eq\o(AD,\s\up6(→))+eq\o(DP,\s\up6(→))=eq\o(AD,\s\up6(→))+eq\f(1,4)eq\o(AB,\s\up6(→)),eq\o(BP,\s\up6(→))=eq\o(BC,\s\up6(→))+eq\o(CP,\s\up6(→))=eq\o(BC,\s\up6(→))+eq\f(3,4)eq\o(CD,\s\up6(→))=eq\o(AD,\s\up6(→))-eq\f(3,4)eq\o(AB,\s\up6(→)),所以eq\o(AP,\s\up6(→))·eq\o(BP,\s\up6(→))=(eq\o(AD,\s\up6(→))+eq\f(1,4)eq\o(AB,\s\up6(→)))·(eq\o(AD,\s\up6(→))-eq\f(3,4)eq\o(AB,\s\up6(→)))=eq\o(AD,\s\up6(→))2-eq\f(1,2)eq\o(AD,\s\up6(→))·eq\o(AB,\s\up6(→))-eq\f(3,16)eq\o(AB,\s\up6(→))2,即2=25-eq\f(1,2)eq\o(AD,\s\up6(→))·eq\o(AB,\s\up6(→))-eq\f(3,16)×64,解得eq\o(AD,\s\up6(→))·eq\o(AB,\s\up6(→))=22.借助eq\o(AD,\s\up6(→))·eq\o(AB,\s\up6(→))表示出eq\o(AP,\s\up6(→))·eq\o(BP,\s\up6(→))是解决本题的关键所在.15.以下命题:①若|a·b|=|a|·|b|,则a∥b;②a=(-1,1)在b=(3,4)方向上的投影为eq\f(1,5);③若△ABC中,a=5,b=8,c=7,则eq\o(BC,\s\up6(→))·eq\o(CA,\s\up6(→))=20;④若非零向量a、b满足|a+b|=|b|,则|2b|>|a+2b|.其中所有真命题的标号是________.[答案]①②④[解析]由|a·b|=|a|·|b||cos<a,b>|=|a|·|b|,所以cos<a,b>=±1,即<a,b>=0或<a,b>=π,所以a∥b,所以①正确.a在b方向上的投影为|a|cos<a,b>=eq\f(a·b,|b|)=eq\f(-3+4,5)=eq\f(1,5),所以②正确.cosC=eq\f(52+82-72,2×5×8)=eq\f(1,2),即C=60°,所以eq\o(BC,\s\up6(→))·eq\o(CA,\s\up6(→))=|eq\o(BC,\s\up6(→))|·|eq\o(CA,\s\up6(→))|cos120°=5×8×(-eq\f(1,2))=-20,所以③错误.由|a+b|=|b|得,a2+2a·b=0,即2a·b=-a2,若|2b|>|a+2b|,则有4b2>a2+4a·b+4b2,即a2+4a·b=a2-2a2=-a2<0,显然成立,所以④正确.综上真命题的标号为①②④.三、解答题(本大题共6个小题,共75分,解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤)16.(本小题满分12分)已知向量a=(3,-2),b=(-2,1),c=(7,-4),是否能以a,b为平面内所有向量的一组基底?若能,试将向量c用这一组基底表示出来;若不能,请说明理由.[解析]∵a=(3,-2),b=(-2,1).∴3×1-(-2)×(-2)=-1≠0.∴a与b不共线,故一定能以a,b作为平面内的所有向量的一组基底.设c=λa+ub即(7,-4)=(3λ,-2λ)+(-2u,u)=(3λ-2u,-2λ+u),∴eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(3λ-2u=7,-2λ+u=-4)),解得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(λ=1,,u=-2.))∴c=a-2B.17.(本小题满分12分)已知向量eq\o(OA,\s\up6(→))=(3,-4),eq\o(OB,\s\up6(→))=(6,-3),eq\o(OC,\s\up6(→))=(5-m,-3-m).(1)若A、B、C三点共线,求实数m的值;(2)若∠ABC为锐角,求实数m的取值范围.[解析](1)已知向量eq\o(OA,\s\up6(→))=(3,-4),eq\o(OB,\s\up6(→))=(6,-3),eq\o(OC,\s\up6(→))=(5-m,-(3+m)).∴eq\o(AB,\s\up6(→))=(3,1),eq\o(AC,\s\up6(→))=(2-m,1-m),∵A、B、C三点共线,∴eq\o(AB,\s\up6(→))与eq\o(AC,\s\up6(→))共线,∴3(1-m)=2-m,∴m=eq\f(1,2).(2)由题设知eq\o(BA,\s\up6(→))=(-3,-1),eq\o(BC,\s\up6(→))=(-1-m,-m)∵∠ABC为锐角,∴eq\o(BA,\s\up6(→))·eq\o(BC,\s\up6(→))=3+3m+m>0⇒m>-eq\f(3,4)又由(1)可知,当m=eq\f(1,2)时,∠ABC=0°故m∈eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(3,4),\f(1,2)))∪eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),+∞)).18.(本小题满分12分)A、B、C是△ABC的内角,a、b、c分别是其对边,已知m=(2sinB,-eq\r(3)),n=(cos2B,2cos2eq\f(B,2)-1),且m∥n,B为锐角.(1)求B的大小;(2)如果b=3,求△ABC的面积的最大值.[解析](1)∵m∥n,∴2sinB(2cos2eq\f(B,2)-1)-(-eq\r(3))cos2B=0,∴sin2B+eq\r(3)cos2B=0,∴2sin(2B+eq\f(π,3))=0,∴2B+eq\f(π,3)=kπ(k∈Z),∴B=eq\f(kπ,2)-eq\f(π,6),∵B为锐角,∴B=eq\f(π,3).(2)由余弦定理,b2=a2+c2-2accosB,∴9=a2+c2-ac,∵a2+c2≥2ac,∴ac≤9.等号在a=c时成立,∴S△ABC=eq\f(1,2)acsinB≤eq\f(1,2)×9×eq\f(\r(3),2)=eq\f(9\r(3),4).故△ABC的面积的最大值为eq\f(9\r(3),4).19.(本小题满分12分)已知向量a,b满足|a|=2,|b|=1,a与b的夹角为eq\f(π,3).(1)求|a+2b|;(2)若向量a+2b与ta+b垂直,求实数t的值.[解析](1)∵向量a,b满足|a|=2,|b|=1,a与b的夹角为eq\f(π,3),∴|a+2b|=eq\r(a+2b2)=eq\r(a2+4a·b+4b2)=eq\r(4+4×2×1×cos\f(π,3)+4)=2eq\r(3).(2)∵向量a+2b与ta+b垂直,∴(a+2b)·(ta+b)=0,∴ta2+(2t+1)a·b+2b2=0,∴4t+(2t+1)×2×1×coseq\f(π,3)+2=0,解得t=-eq\f(1,2).20.(本小题满分13分)如图所示,已知△OCB中,点C是点B关于点A的对称点,点D是将eq\o(OB,\s\up6(→))分成21的一个内分点,DC和OA交于点E,设eq\o(OA,\s\up6(→))=a,eq\o(OB,\s\up6(→))=B.(1)用a和b表示向量eq\o(OC,\s\up6(→)),eq\o(DC,\s\up6(→));(2)若eq\o(OE,\s\up6(→))=λeq\o(OA,\s\up6(→)),求实数λ的值.[解析](1)由题意知,A是BC的中点,且eq\o(OD,\s\up6(→))=eq\f(2,3)eq\o(OB,\s\up6(→)).由平行四边形法则,可得eq\o(OB,\s\up6(→))+eq\o(OC,\s\up6(→))=2eq\o(OA,\s\up6(→)),所以eq\o(OC,\s\up6(→))=2eq\o(OA,\s\up6(→))-eq\o(OB,\s\up6(→))=2a-b,eq\o(DC,\s\up6(→))=eq\o(OC,\s\up6(→))-eq\o(OD,\s\up6(→))=(2a-b)-eq\f(2,3)b=2a-eq\f(5,3)B.(2)如题图,eq\o(EC,\s\up6(→))∥eq\o(DC,\s\up6(→)),又因为eq\o(EC,\s\up6(→))=eq\o(OC,\s\up6(→))-eq\o(OE,\s\up6(→))=(2a-b)-λa=(2-λ)a-b,且eq\o(DC,\s\up6(→))=2a-eq\f(5,3)b,所以eq\f(2-λ,2)=eq\f(-1,-\f(5,3)),所以λ=eq\f(4,5).21.(本小题满分14分)(文)已知向量OP=(2cos(eq\f(π,2)+x),-1),OQ=(-sin(eq\f(π,2)-x),cos2x),定义函数f(x)=OP·OQ.(1)求函数f(x)的表达式,并指出其最大值和最小值;(2)在锐角△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,且f(A)=1,bc=8,求△ABC的面积S.[解析](1)f(x)=OP·OQ=(-2sinx,-1)·(-cosx,cos2x)=sin2x-cos2x=eq\r(2)sin(2x-eq\f(π,4)),∴f(x)的最大值和最小值分别是eq\r(2)和-eq\r(2).(2)∵f(A)=1,∴sin(2A-eq\f(π,4))=eq\f(\r(2),2).∴2A-eq\f(π,4)=eq\f(π,4)或2A-eq\f(π,4)=eq\f(3π,4).∴A=eq\f(π,4)或A=eq\f(π,2).又∵△ABC为锐角三角形,∴A=eq\f(π,4),∵bc=8,∴△A

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