题目
单选题(共40题,40.0分) 38. (1.0分) 1.已知一正方体,各边长a,沿对角线BH作用一个力F,则该力在x_(1)轴上的投影为()。 A. 0 B. F/sqrt(2) C. F/sqrt(6) D. -F/sqrt(3)
单选题(共40题,40.0分) 38. (1.0分) 1.已知一正方体,各边长a,沿对角线BH作用一个力F,则该力在$x_{1}$轴上的投影为()。
A. 0
B. $F/\sqrt{2}$
C. $F/\sqrt{6}$
D. $-F/\sqrt{3}$
A. 0
B. $F/\sqrt{2}$
C. $F/\sqrt{6}$
D. $-F/\sqrt{3}$
题目解答
答案
设正方体顶点坐标为 $B(a, a, 0)$ 和 $H(0, 0, a)$,向量 $\overrightarrow{BH} = (-a, -a, a)$。
向量 $\overrightarrow{BH}$ 的模长为 $|\overrightarrow{BH}| = a\sqrt{3}$。
方向余弦为 $\cos \alpha = -\frac{1}{\sqrt{3}}$,$\cos \beta = -\frac{1}{\sqrt{3}}$,$\cos \gamma = \frac{1}{\sqrt{3}}$。
力 $\overrightarrow{F}$ 在 $x_1$ 轴(与 $x$ 轴平行)上的投影为 $F \cos \alpha = -\frac{F}{\sqrt{3}}$。
答案:$\boxed{D}$
解析
考查要点:本题主要考查空间向量方向余弦的应用,以及力在坐标轴上的投影计算。
解题核心思路:
- 确定向量方向:根据正方体顶点坐标,求出对角线BH对应的向量。
- 计算方向余弦:利用向量分量与模长的比值,求出力方向与$x_1$轴的夹角余弦。
- 投影公式:力的投影等于力的大小乘以方向余弦。
破题关键点:
- 正确写出向量$\overrightarrow{BH}$的分量,注意坐标系中点的位置。
- 方向余弦的符号由向量分量的正负决定,直接影响投影结果的正负。
- 区分投影与分量:投影是标量,需考虑方向;分量是向量的组成部分。
步骤1:确定向量$\overrightarrow{BH}$的分量
设正方体顶点$B$的坐标为$(a, a, 0)$,顶点$H$的坐标为$(0, 0, a)$,则向量$\overrightarrow{BH}$的分量为:
$\overrightarrow{BH} = H - B = (0 - a, 0 - a, a - 0) = (-a, -a, a)$
步骤2:计算向量$\overrightarrow{BH}$的模长
向量模长公式为:
$|\overrightarrow{BH}| = \sqrt{(-a)^2 + (-a)^2 + a^2} = \sqrt{3a^2} = a\sqrt{3}$
步骤3:求方向余弦$\cos \alpha$
方向余弦$\cos \alpha$为向量$x$分量与模长的比值:
$\cos \alpha = \frac{-a}{a\sqrt{3}} = -\frac{1}{\sqrt{3}}$
步骤4:计算力在$x_1$轴上的投影
力的投影公式为:
$F_x = F \cdot \cos \alpha = F \cdot \left(-\frac{1}{\sqrt{3}}\right) = -\frac{F}{\sqrt{3}}$