- 空间几何体的结构
- 共7713题
如图正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为2,则点B1到直线AC的距离是______.
正确答案
设AC∩BD=O,连B1O,
∵AC⊥BD,B1B⊥面ABCD,∴B1O⊥AC,
则B1O的长就是所求点B1到直线AC的距离.
在Rt△BB1O中,BB1=2,BO=,∴B1O=
.
故答案为:;
由简单几何体组合而成的几何体叫做( )。
正确答案
简单组合体
已知一个几何体的三视图如图所示,
(1)求此几何体的表面积;
(2)如果点P,Q在正视图中所示位置:P为所在线段中点,Q为顶点,求在几何体表面上,从P点到Q点的最短路径的长。
正确答案
解:(1)由三视图知:此几何体是一个圆锥加一个圆柱,
其表面积是圆锥的侧面积、圆柱的侧面积和圆柱的一个底面积之和。
,
,
,
所以;
(2)沿P点与Q点所在母线剪开圆柱侧面,如图,
则,
所以从P点到Q点在侧面上的最短路径的长为。
如图,这是一个奖杯的三视图,
(1)请你说明这个奖杯是由哪些基本几何体组成的;
(2)求出这个奖杯的体积.
正确答案
解:(1)该奖杯有三部分组成,
由于上部的三视图均为圆,故上部为一个球;
中部的三视图均为矩形,故中部为一个直四棱柱;
下部的三视图有两个为梯形,一个为正方形,故下部为一个四棱台;
该奖杯由一个球、一个直四棱柱、一个四棱台组成.
(2)由三视图可知,
球的直径为4cm; 直四棱柱的高为20cm,底面长为8cm,底面宽为4cm;
四棱台的高为2cm,上底面长为12cm、宽为8cm,下底面长为20cm、宽为16cm.
所以,所求奖杯的体积为
V=V球+V直四棱柱+V四棱台=+8×4×20+
]×2
如图,这是一个奖杯的三视图,
(1)请你说明这个奖杯是由哪些基本几何体组成的;
(2)求出这个奖杯的体积。
正确答案
解:(1)该奖杯由一个球、一个直四棱柱、一个四棱台组成;
(2)由三视图可知,球的直径为4cm;直四棱柱的高为20cm,底面长为8cm,底面宽为4cm;四棱台的高为2cm,上底面长为12cm、宽为8cm,下底面长为20cm、宽为16cm,
所以,所求奖杯的体积为
。
若某简单组合体的三视图(单位:cm)如图所示,说出它的几何结构特征,并求该几何体的表面积。
正确答案
解:该几何体由球和圆台组成。
球的半径为1,圆台的上下底面半径分别为1、4,高为4,母线长为5,
S球=4πcm2,S台=π(12+42+1×5+4×5)=42πcm2,
故S表=S球+S台=46πcm2。
简单组合体构成的基本形式:一种由简单几何体( );一种由简单几何体( )。
正确答案
拼接而成;截去或挖去一部分而成
已知球的半径为R,在球内作一个底面半径为x,高为h的内接圆柱。
(1)求x与h的关系式;
(2)当x与h为何值时,圆柱的侧面积最大,并求出最大值。
正确答案
解:(1)作出圆柱和球的轴截面,则,
即h2+4x2=4R2(0<x<R)。
(2)设圆柱的侧面积为S,
S=2πxh=4πx=4π
,
设t=x2,则y=R2t-t2=-(t-)2+
≤
,
∴S=4π≤2πR2,
当且仅当t=,即x=
,h=
R时,Smax=2πR2.
如图,P-ABC是底面边长为1的正三棱锥,D、E、F分别为棱长PA、PB、PC上的点,截面DEF∥底面ABC,且棱台DEF-ABC与棱锥P-ABC的棱长和相等。(棱长和是指多面体中所有棱的长度之和)
(1)证明:P-ABC为正四面体;
(2)若PD=PA,求二面角D-BC-A的大小;(结果用反三角函数值表示)
(3)设棱台DEF-ABC的体积为V,是否存在体积为V且各棱长均相等的直平行六面体,使得它与棱台DEF-ABC有相同的棱长和?若存在,请具体构造出这样的一个直平行六面体,并给出证明;若不存在,请说明理由。
正确答案
解:(1)∵棱台DEF-ABC与棱锥P-ABC的棱长和相等,
∴DE+EF+FD=PD+OE+PF
又∵截面DEF∥底面ABC,
∴DE=EF=FD=PD=OE=PF,∠DPE=∠EPF=∠FPD=60°,
∴P-ABC是正四面体。
(2)取BC的中点M,连接PM,DM,AM
∵BC⊥PM,BC⊥AM,
∴BC⊥平面PAM,BC⊥DM,
则∠DMA为二面角D-BC-A的平面角
由(1)知,P-ABC的各棱长均为1,
∴PM=AM=,由D是PA的中点,得
sin∠DMA=,
∴∠DMA=arcsin。
(3)存在满足条件的直平行六面体
棱台DEF-ABC的棱长和为定值6,体积为V
设直平行六面体的棱长均为,底面相邻两边夹角为α,
则该六面体棱长和为6,体积为sinα=V
∵正四面体P-ABC的体积是,
∴0<V<,0<8V<1
可知α=arcsim(8V)
故构造棱长均为,底面相邻两边夹角为arcsim(8V)的直平行六面体即满足要求。
如图,在四面体PABC中,PC⊥AB,PA⊥BC,点D,E,F,G分别是棱AP,AC,BC,PB的中点。
(Ⅰ)求证:DE∥平面BCP;
(Ⅱ)求证:四边形DEFG为矩形;
(Ⅲ)是否存在点Q,到四面体PABC六条棱的中点的距离相等?说明理由。
正确答案
(Ⅰ)证明:因为D,E分别为AP,AC的中点,所以DE//PC,
又因为DE平面BCP,
所以DE//平面BCP。
(Ⅱ)证明:因为D,E,F,G分别为AP,AC,BC,PB的中点,
所以DE∥PC∥FG,DG∥AB∥EF,
所以四边形DEFG为平行四边形,
又因为PC⊥AB,所以DE⊥DG,
所以四边形DEFG为矩形。
(Ⅲ)解:存在点Q满足条件,理由如下:连接DF,EG,
设Q为EG的中点,由(Ⅱ)知,DF∩EG=Q,且QD=QE=QF=QG=EG,
分别取PC,AB的中点M,N,连接ME,EN,NG,MG,MN。
与(Ⅱ)同理,可证四边形MENG为矩形,
其对角线点为EG的中点Q,且QM=QN=EG,
所以Q为满足条件的点。
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