- 球的体积和表面积
- 共1581题
如图,在三棱锥中,
,
,
°,平面
平面
,
,
分别为
,
中点.
(1)求证:∥平面
;
(2)求证:;
(3)求三棱锥的体积.
正确答案
(1)证明过程详见解析;(2)证明过程详见解析;(3).
试题分析:本题主要考查线线平行、线面平行、线线垂直、线面垂直、面面垂直、三棱锥的体积等基础知识,考查学生的空间想象能力、逻辑推理能力.第一问,由于D、E分别为AB、AC中点,所以利用三角形的中位线得出∥
,再利用线面平行的判定直接得到结论;第二问,由
,而
∥
得
,而D为AB中点,PA=PB,得
,所以利用线面垂直的判定得
平面
,再利用线面垂直的性质得
;第三问,由于
,利用面面垂直的性质得
平面
,所以PD是三棱锥的高,而
,所以
.
(1)因为,
分别为
,
中点,
所以∥
,
又平面
,
平面
,
所以∥平面
. 4分
(2)连结,
因为∥
,又
°,
所以.
又,
为
中点,
所以.
所以平面
,
所以. 9分
(3)因为平面平面
, 有
,
所以平面
,
所以. 14分
如图,在三棱锥中,平面
平面
,
于点
,且
,
,
(1)求证:
(2)
(3)若,
,求三棱锥
的体积.
正确答案
(1)参考解析;(2)参考解析;(3)
试题分析:(1)由,
,即可得到线段成比例,即得到直线平行,再根据直线与平面平行的判断定理即可得到结论.
(2)由平面平面
,
于点
,并且AC是平面PAC与平面ABC的交线,根据平面垂直的性质定理即可得PD垂直平面ABC,再根据平面与平面垂直的判断定理即可得到结论.
(3)由即可得AC=3.又由
,
, 在三角形ABC中根据余弦定理即可求得BC的值.所以三角形ABC的面积可以求出来,由于PD垂直于平面ABC所以PD为三棱锥的高,即可求得结论.
(1), 2分
3分
(2)因为平面平面
,
且平面平面
,
平面
,
,
所以平面
, 6分
又平面
,
所以平面平面
. 7分
(3)由(2)可知平面
.
法一:中,
,
由正弦定理,得
,
因为,所以
,则
,因此
, 8分
△的面积
. 10分
所以三棱锥的体积
. 12分
法二:中,
,
,由余弦定理得:
,所以
,
所以. 8分
△的面积
. 10分
所以三棱锥的体积
. 12分
已知底面三角形的边长分别为3、4、5,高为6的直三棱柱形的容器,其内放置一气球,使气球充气且尽可能地膨胀(保持为球的形状),则气球表面积的最大值为______(用含有π的式子表示).
正确答案
由题意,气球充气且尽可能地膨胀时,气球的半径为底面三角形内切圆的半径r
∵底面三角形的边长分别为3、4、5
∴底面三角形的边长为直角三角形
利用等面积可求得S=×3×4=
×(3+4+5)r
∴r=1
∴气球表面积为4π
故答案为:4π
已知两个圆锥有公共底面,且两个圆锥的顶点和底面的圆周都在同一个球面上,若圆锥底面面积是这个球面面积的,则这两个圆锥中,体积较小者的高与体积较大者的高的比值为______.
正确答案
不妨设球的半径为:4;球的表面积为:64π,圆锥的底面积为:12π,圆锥的底面半径为:2;
由几何体的特征知球心到圆锥底面的距离,求的半径以及圆锥底面的半径三者可以构成一个直角三角形
由此可以求得球心到圆锥底面的距离是=2,
所以圆锥体积较小者的高为:4-2=2,同理可得圆锥体积较大者的高为:4+2=6;
所以这两个圆锥中,体积较小者的高与体积较大者的高的比值为:.
故答案为:
(2014·贵阳模拟)一个几何体是由圆柱ADD1A1和三棱锥E-ABC组合而成,点A,B,C在圆O的圆周上,其正(主)视图,侧(左)视图的面积分别为10和12,如图所示,其中EA⊥平面ABC,AB⊥AC,AB=AC.AE=2.
(1)求证:AC⊥BD.
(2)求三棱锥E-BCD的体积.
正确答案
(1)见解析 (2)
(1)因为EA⊥平面ABC,AC⊂平面ABC,所以EA⊥AC,即ED⊥AC.
又因为AC⊥AB,AB∩ED=A,所以AC⊥平面EBD.
因为BD⊂平面EBD,所以AC⊥BD.
(2)因为点A,B,C在圆O的圆周上,且AB⊥AC,所以BC为圆O的直径.
设圆O的半径为r,圆柱高为h,根据正(主)视图,侧(左)视图的面积可得,
解得
所以BC=4,AB=AC=2.
以下给出求三棱锥E-BCD体积的两种方法:
方法一:由(1)知,AC⊥平面EBD,
所以VE-BCD=VC-EBD=S△EBD×CA,
因为EA⊥平面ABC,AB⊂平面ABC,
所以EA⊥AB,即ED⊥AB.
其中ED=EA+DA=2+2=4,
因为AB⊥AC,AB=AC=2,
所以S△EBD=ED×AB=
×4×2
=4
,
所以VE-BCD=×4
×2
=
.
方法二:因为EA⊥平面ABC,
所以VE-BCD=VE-ABC+VD-ABC=S△ABC×EA+
S△ABC×DA=
S△ABC×ED.
其中ED=EA+DA=2+2=4,
因为AB⊥AC,AB=AC=2,
所以S△ABC=×AC×AB=
×2
×2
=4,
所以VE-BCD=×4×4=
.
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