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  • 2021-06-10 发布

高一数学(人教A版)必修4能力提升:2-5 平面向量应用举例

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能 力 提 升 一、选择题 ‎1.(2013·烟台模拟)若M为△ABC所在平面内一点,且满足(-)·(+-2)=0,则△ABC为(  )‎ A.直角三角形       B.等腰三角形 C.等边三角形 D.等腰直角三角形 ‎[答案] B ‎[解析] 由(-)·(+-2)=0,‎ 可知·(+)=0,‎ 设BC的中点为D,则+=2,‎ 故·=0,所以⊥.‎ 又D为BC中点,故△ABC为等腰三角形.‎ ‎2.(2013·福建文)在四边形ABCD中,=(1,2),=(-4,2),则该四边形的面积为(  )‎ A.    B.‎2‎    C.5    D.10‎ ‎[答案] C ‎[解析] 本题考查向量的坐标运算,数量积、模等.‎ 由题意知AC,BD为四边形对角线,‎ 而·=1×(-4)+2×2=0‎ ‎∴AC⊥BD.‎ ‎∴S四边形ABCD=×||×||‎ ‎=×× ‎=××=5.‎ ‎3.若向量=(2,2)、=(-2,3)分别表示两个力F1、F2,则|F1+F2|为(  )‎ A.(0,5) B.(4,-1)‎ C.2 D.5‎ ‎[答案] D ‎[解析] F1+F2=(2,2)+(-2,3)=(0,5),‎ ‎∴|F1+F2|=5.‎ ‎4.速度|v1|=‎10 m/s,|v2|=‎12 m/s,且v1与v2的夹角为60°,则合速度的大小是(  )‎ A.‎2 m/s B.‎10 m/s C.‎12 m/s D.‎2‎m/s ‎[答案] D ‎[解析] |v|2=|v1+v2|2=|v1|2+2v1·v2+|v2|2‎ ‎=100+2×10×12cos60°+144=364.‎ ‎∴|v|=2(m/s).‎ ‎5.一质点受到平面上的三个力F1、F2、F3(单位:N)的作用而处于平衡状态.已知F1、F2成60°角,且F1、F2的大小分别为2和4,则F3的大小为(  )‎ A.2 B.2 ‎ C.2 D.6‎ ‎[答案] A ‎[解析] ∵F1+F2+F3=0,∴F3=-F1-F2,‎ ‎∴|F3|=|-F1-F2|= ‎= ‎==2.‎ ‎6.已知向量a表示“向东航行‎1km”,向量b表示“向北航行km”,则向量a+b表示(  )‎ A.向东北方向航行‎2 km B.向北偏东30°方向航行‎2 km C.向北偏东60°方向航行‎2 km D.向东北方向航行(1+)km ‎[答案] B ‎[解析] a与b的夹角为90°,则a·b=0,‎ 则|a+b|== ‎===2,‎ a·(a+b)=|a|2+a·b=1.‎ 设a与a+b的夹角为θ,‎ 则cosθ===,‎ ‎∴θ=60°,即a+b表示向北偏东30°方向航行‎2 km.‎ 二、填空题 ‎7.某人从点O向正东走‎30 m到达点A,再向正北走‎30‎m到达点B,则此人的位移的大小是________m,方向是东偏北________.‎ ‎[答案] 60 60°‎ ‎[解析] 如图所示,此人的位移是=+,且⊥,‎ 则||==60(m),tan∠BOA==.∴∠BOA=60°.‎ ‎8.(浙江高考)若平面向量α、β满足|α|=1,|β|≤1,且以向量α、β为邻边的平行四边形的面积为,则α与β的夹角θ的取值范围是____________.‎ ‎[答案] [,π]‎ ‎[解析] 以α,β为邻边的平行四边形的面积为:‎ S=|α||β|sinθ=|β|sinθ=,‎ 所以sinθ=,又因为|β|≤1,所以≥,即sinθ≥且θ∈[0,π],所以θ∈[,π].‎ ‎9.(广东韶关模拟)作用于同一点的两个力F1、F2的夹角为,且|F1|=3,|F2|=5,则F1+F2的大小为____________.‎ ‎[答案]  ‎[解析] |F1+F2|2=(F1+F2)2=F+‎2F1·F2+F=32+2×3×5×cos+52=19,‎ 所以|F1+F2|=.‎ 三、解答题 ‎10.如图所示,已知▱ABCD中,AB=3,AD=1,∠DAB=,求对角线AC和BD的长.‎ ‎[解析] 设=a,=b,a与b的夹角为θ,‎ 则|a|=3,|b|=1,θ=.‎ ‎∴a·b=|a||b|cosθ=.‎ 又∵=a+b,=a-b,‎ ‎∴||== ‎==,‎ ‎||== ‎==.‎ ‎∴AC=,DB=.‎ ‎11.已知:▱ABCD中,AC=BD,求证:四边形ABCD是矩形.‎ ‎[证明] 设=a,=b,‎ 由于四边形ABCD是平行四边形,‎ ‎∴=+=a+b,‎ =-=b-a.‎ ‎∵AC=BD,∴|a+b|=|b-a|.‎ ‎∴|a+b|2=|b-a|2.‎ ‎∴|a|2+‎2a·b+|b|2=|b|2-‎2a·b+|a|2.‎ ‎∴a·b=0.∴a⊥b,即⊥.∴AB⊥AD.‎ ‎∴四边形ABCD是矩形.‎ ‎12.今有一小船位于d=‎60 m宽的河边P处,从这里起,在下游l=‎80 m处河流有一瀑布,若河水流速方向由上游指向下游(与河岸平行),水速大小为‎5 m/s,如图,为了使小船能安全渡河,船的划速不能小于多少?当划速最小时,划速方向如何?(sin37°=)‎ ‎[解析] 如图,由题设可知,船的实际速度v=v划+v水,其方向为临界方向.‎ 则最小划速|v划|=|v水|·sinθ,‎ sinθ===,‎ ‎∴θ=37°.‎ ‎∴最小划速应为v划=5×sinθ=5×=3(m/s).‎ 当划速最小时,划速的方向与水流方向的夹角为127°.‎

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