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1、 精品資料
第八篇 立體幾何
第1講 空間幾何體及其表面積與體積
基礎(chǔ)鞏固題組
(建議用時(shí):40分鐘)
一、填空題
1.以下命題:
①以直角三角形的一邊為軸旋轉(zhuǎn)一周所得的旋轉(zhuǎn)體是圓錐;
②以直角梯形的一腰為軸旋轉(zhuǎn)一周所得的旋轉(zhuǎn)體是圓臺(tái);
③圓柱、圓錐、圓臺(tái)的底面都是圓;
④一個(gè)平面截圓錐,得到一個(gè)圓錐和一個(gè)圓臺(tái).
其中正確命題的個(gè)數(shù)是________.
解析 命題①錯(cuò),因?yàn)檫@條邊若是直角三角形的斜邊,則得不到圓錐.命題②題,因這條腰必須是垂直于兩底的腰.命題③對(duì).命題④錯(cuò),必須用平行于圓錐底面的平面截圓錐才行.
2、
答案 1
2.在正方體上任意選擇4個(gè)頂點(diǎn),它們可能是如下各種幾何形體的四個(gè)頂點(diǎn),這些幾何形體是________(寫出所有正確結(jié)論的編號(hào)).
①矩形;②不是矩形的平行四邊形;③有三個(gè)面為等腰直角三角形,有一個(gè)面為等邊三角形的四面體;④每個(gè)面都是等邊三角形的四面體;⑤每個(gè)面都是直角三角形的四面體.
解析?、亠@然可能;②不可能;③取一個(gè)頂點(diǎn)處的三條棱,連接各棱端點(diǎn)構(gòu)成的四面體;④取正方體中對(duì)面上的兩條異面對(duì)角線的四個(gè)端點(diǎn)構(gòu)成的幾何體;⑤正方體ABCD -A1B1C1D1中,三棱錐D1-DBC滿足條件.
答案?、佗邰堍?
3.在三棱錐S-ABC中,面SAB,SBC,SAC都是以S為直角
3、頂點(diǎn)的等腰直角三角形,且AB=BC=CA=2,則三棱錐S-ABC的表面積是________.
解析 設(shè)側(cè)棱長(zhǎng)為a,則a=2,a=,側(cè)面積為3a2=3,底面積為22=,表面積為3+.
答案 3+
4.若圓錐的側(cè)面積為2π,底面面積為π,則該圓錐的體積為________.
解析 設(shè)圓錐的底面圓半徑為r,高為h,母線長(zhǎng)為l,則∴
∴h===.
∴圓錐的體積V=π12=π.
答案 π
5.(2012新課標(biāo)全國(guó)卷改編)平面α截球O的球面所得圓的半徑為1,球心O到平面α的距離為,則此球的體積為________.
解析 如圖,設(shè)截面圓的圓心為O′,M為截面圓上任一點(diǎn),則OO′=,O′M=1
4、,∴OM==,即球的半徑為,∴V=π()3=4π.
答案 4π
6.如圖所示,已知一個(gè)多面體的平面展開圖由一個(gè)邊長(zhǎng)為1的正方形和4個(gè)邊長(zhǎng)為1的正三角形組成,則該多面體的體積是________.
解析 由題知該多面體為正四棱錐,底面邊長(zhǎng)為1,側(cè)棱長(zhǎng)為1,斜高為,連接頂點(diǎn)和底面中心即為高,可求得高為,所以體積V=11=.
答案
7.(2013天津卷)已知一個(gè)正方體的所有頂點(diǎn)在一個(gè)球面上,若球的體積為,則正方體的棱長(zhǎng)為________.
解析 設(shè)正方體的棱長(zhǎng)為a,外接球的半徑為R,由題意知πR3=,∴R3=,而R=.
由于3a2=4R2,∴a2=R2=2=3,∴a=.
答案
5、
8.如圖,在多面體ABCDEF中,已知ABCD是邊長(zhǎng)為1的正方形,且△ADE,△BCF均為正三角形,EF∥AB,EF=2,則該多面體的體積為________.
解析 如圖,分別過點(diǎn)A,B作EF的垂線,垂足分別為G,H,連接DG,CH,容易求得EG=HF=,AG=GD=BH=HC=,∴S△AGD=S△BHC=1=,∴V=VE-ADG+VF-BHC+VAGD-BHC=2VE-ADG+VAGD-BHC=2+1=.
答案
二、解答題
9.如圖,在三棱錐P-ABC中,AC=BC=2,∠ACB=90,AP=BP=AB,PC⊥AC.
(1)求證:PC⊥AB;
(2)求點(diǎn)C到平面A
6、PB的距離.
(1)證明 取AB中點(diǎn)D,連接PD,CD.
因?yàn)锳P=BP,所以PD⊥AB,
因?yàn)锳C=BC,所以CD⊥AB.
因?yàn)镻D∩CD=D,所以AB⊥平面PCD.因?yàn)镻C?平面PCD,所以PC⊥AB.
(2)解 設(shè)C到平面APB的距離為h,
則由題意,得AP=PB=AB==2,
所以PC==2.
因?yàn)镃D=AB=,PD=PB=,
所以PC2+CD2=PD2,所以PC⊥CD.
由(1)得AB⊥平面PCD,于是由VCAPB=VAPDC+VBPDC,
得hS△APB=ABS△PDC,
所以h===.
故點(diǎn)C到平面APB的距離為.
10.有一個(gè)倒圓錐形容器,它的
7、軸截面是一個(gè)正三角形,在容器內(nèi)放一個(gè)半徑為r的鐵球,并注入水,使水面與球正好相切,然后將球取出,求這時(shí)容器中水的深度.
解 如圖所示,作出軸截面,因軸截面是正三角形,根據(jù)切線性質(zhì)知當(dāng)球在容器內(nèi)時(shí),水的深度為3r,水面半徑BC的長(zhǎng)為r,則容器內(nèi)水的體積為
V=V圓錐-V球=π(r)23r-
πr3=πr3,
將球取出后,設(shè)容器中水的深度為h,
則水面圓的半徑為h,從而容器內(nèi)水的體積為
V′=π2h=πh3,由V=V′,得h=r.
能力提升題組
(建議用時(shí):25分鐘)
一、填空題
1.已知球的直徑SC=4,A,B是該球球面上的兩點(diǎn),AB=,∠ASC=∠BSC=30,則棱錐S-A
8、BC的體積為________.
解析 由題意知,如圖所示,在棱錐S-ABC中,△SAC,△SBC都是有一個(gè)角為30的直角三角形,其中AB=,SC=4,所以SA=SB=2,AC=BC=2,作BD⊥SC于D點(diǎn),連接AD,易證SC⊥平面ABD,因此VS-ABC=()24=.
答案
2.(2014南京模擬)如圖,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AB=1,BC=2,AC=,AA1=3,M為線段B1B上的一動(dòng)點(diǎn),則當(dāng)AM+MC1最小時(shí),△AMC1的面積為________.
解析 如圖,當(dāng)AM+MC1最小時(shí),BM=1,所以AM2=2,C1M2=8,AC=14,于是由余弦定理,得cos∠AM
9、C1==-,所以sin∠AMC1=,S△AMC1=2=.
答案
3.如圖,已知正三棱柱ABC-A1B1C1的底面邊長(zhǎng)為2 cm、高為5 cm,則一質(zhì)點(diǎn)自點(diǎn)A出發(fā),沿著三棱柱的側(cè)面繞行兩周到達(dá)點(diǎn)A1的最短路線的長(zhǎng)為________cm.
解析 根據(jù)題意,利用分割法將原三棱柱分割為兩個(gè)相同的三棱柱,然后將其展開為如圖所示的實(shí)線部分,則可知所求最短路線的長(zhǎng)為=13 cm.
答案 13
二、解答題
4.如圖1,在直角梯形ABCD中,∠ADC=90,CD∥AB,AB=4,AD=CD=2,將△ADC沿AC折起,使平面ADC⊥平面ABC,得到幾何體D-ABC,如圖2所示.
(1)求證:BC⊥平面ACD;
(2)求幾何體D-ABC的體積.
(1)證明 在圖中,可得AC=BC=2,
從而AC2+BC2=AB2,
故AC⊥BC,
又平面ADC⊥平面ABC,
平面ADC∩平面ABC=AC,
BC?平面ABC,
∴BC⊥平面ACD.
(2)解 由(1)可知,BC為三棱錐B-ACD的高,BC=2,S△ACD=2,∴VB-ACD=S△ACDBC=22=,由等體積性可知,幾何體D-ABC的體積為.