- 球的体积和表面积
- 共1581题
在三棱锥P-ABC中,PA⊥平面ABC且PA=2,△ABC是边长为的等边三角形,则三棱锥P-ABC外接球的表面积为______.
正确答案
8π
解析
解:根据已知中底面△ABC是边长为的正三角形,PA⊥底面ABC,
可得此三棱锥外接球,即为以△ABC为底面以PA为高的正三棱柱的外接球
∵△ABC是边长为的正三角形,
∴△ABC的外接圆半径r=1,
球心到△ABC的外接圆圆心的距离d=1
故球的半径R=
故三棱锥P-ABC外接球的表面积S=4πR2=8π
故答案为:8π.
若两个球的表面积之比为1:4,则这两个球的体积之比为( )
正确答案
解析
解:设两个球的半径分别为r1、r2,根据球的表面积公式,
可得它们的表面积分别为S1=4,S2=4
∵两个球的表面积之比为1:4,
∴=
=
=
,解之得
=
(舍负)
因此,这两个球的体积之比为=
=(
)3=
即两个球的体积之比为1:8
故选:C
(2015秋•阳江期末)正四面体的棱长为4,顶点都在同一球面上,则该球的表面积为( )
正确答案
解析
解:如图,将正四面体补形成一个正方体,正四面体的外接球与正方体的外接球相同.
∵正四面体为4,∴正方体的棱长是4
,
又∵球的直径是正方体的对角线,设球半径是R,
∴2R=12
∴R=6,球的表面积为4π×62=144π.
故选:C.
已知正三棱柱ABC-A1B1C1(侧棱AA1⊥底面A1B1C1,底面△A1B1C1是正三角形)内接于球O,AB1与底面A1B1C1所成的角是45°,若正三棱柱ABC-A1B1C1的体积是2cm3,则球O的表面积是( )
正确答案
解析
解:设正三棱柱ABC-A1B1C1的底边长为a,则
∵AB1与底面A1B1C1所成的角是45°,
∴高为a,
∵正三棱柱ABC-A1B1C1的体积是2cm3,
∴=2
,
∴a=2,
∴底面△A1B1C1的外接圆的半径为,
∴球O的半径为=
,
∴球O的表面积是4πR2=cm2,
故选:A.
祖暅原理也就是“等积原理”,它是由我国南北朝杰出的数学家、祖冲之的儿子祖暅首先提出来的.祖暅原理的内容是:夹在两个平行平面间的两个几何体,被平行于这两个平行平面的平面所截,如果截得两个截面的面积总相等,那么这两个几何体的体积相等.可以用诗句“两个胖子一般高,平行地面刀刀切,刀刀切出等面积,两人必然同样胖”形象表示其内涵.利用祖暅原理可以推导几何体的体积公式,关键是要构造一个参照体.试用祖暅原理推导球的体积公式.
正确答案
解:我们先推导半球的体积.为了计算半径为R的半球的体积,我们先观察V圆锥、V半球、V圆柱这三个量(等底等高)之间的不等关系,
可以发现V圆锥<V半球<V圆柱,即
<V半球<πR3,根据这一不等关系,我们可以猜测V半球=
πR3,并且由猜测可发现V半球=V圆柱-V圆锥.
下面进一步验证了猜想的可靠性.关键是要构造一个参照体,这样的参照体我们可以用圆柱内挖去一个圆锥构造出,如图所示.下面利用祖暅原理证明猜想.
证明:用平行于平面α的任意一个平面去截这两个几何体,截面分别为圆面和圆环面.
如果截平面与平面α的距离为l,那么圆面半径r=,圆环面的大圆半径为R,小圆半径为r.
因此S圆=πr2=π(R2-l2),
S环=πR2-πl2=π(R2-l2),∴S圆=S环.
根据祖暅原理,这两个几何体的体积相等,即V半球=,
所以V球=.
解析
解:我们先推导半球的体积.为了计算半径为R的半球的体积,我们先观察V圆锥、V半球、V圆柱这三个量(等底等高)之间的不等关系,
可以发现V圆锥<V半球<V圆柱,即
<V半球<πR3,根据这一不等关系,我们可以猜测V半球=
πR3,并且由猜测可发现V半球=V圆柱-V圆锥.
下面进一步验证了猜想的可靠性.关键是要构造一个参照体,这样的参照体我们可以用圆柱内挖去一个圆锥构造出,如图所示.下面利用祖暅原理证明猜想.
证明:用平行于平面α的任意一个平面去截这两个几何体,截面分别为圆面和圆环面.
如果截平面与平面α的距离为l,那么圆面半径r=,圆环面的大圆半径为R,小圆半径为r.
因此S圆=πr2=π(R2-l2),
S环=πR2-πl2=π(R2-l2),∴S圆=S环.
根据祖暅原理,这两个几何体的体积相等,即V半球=,
所以V球=.
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