- 球的体积和表面积
- 共1581题
一个正三棱柱有一个内切球(球与三棱柱的两个底面和三个侧面都相切)和一个外接球(球经过三棱柱的六个顶点),则此内切球、外接球与正三棱柱三个几何体的表面积之比为1:______:______.
正确答案
设正三棱柱底面正三角形的边长为a,其内切球的半径为R
当球外切于正三棱柱时,球的半径R等于正三棱柱的底面正三角形的重心到对边的距离即R=a,到相对棱的距离是
a
又正三棱柱的高是其内切球半径的2倍,故正三棱柱的高为 a,
球外接正三棱柱时,球的球心是正三棱柱高的中点,且球的球心与正三棱柱两个底面正三角形构成两个正三棱锥,顶点在底面上的投影恰好是底面三角形的重心到顶点的距离 a,棱锥的高为
a
故正三棱锥外接球的半径满足 R22=(
2
3
3
a)2+(
3
3
a)2=a2,
三棱柱的表面积为:2×a2+3a×
a=
a2
∴内切球、外接球与正三棱柱三个几何体的表面积之比4(πa2):(4π
a2):
a2=R2:R22=1:5:
.
故答案为:5;.
如图所示,PA⊥平面ABCD,ABCD是矩形,AB=1,,点F是PB的中点,点E在边BC上移动.
(1)若,求证:
;
(2)若二面角的大小为
,则CE为何值时,三棱锥
的体积为
.
正确答案
(1)详见解析;(2) .
试题分析:(1)要证明直线和直线垂直,往往通过证明直线和平面垂直来实现.本题只需证明直线,由
,且
为PB中点,可证明
,故只需证明
,再转化为证明
,由
,
,从而可证明
;(2)由(1)知,
,故
=60°,从而可求出
,利用三棱锥
的体积为
,列关于
的等式,求
即可.
试题解析:,
为PB中点, ∴
1分
又⊥平面
,∴
2分
又是矩形,∴
3分
∴,而
4分
∴,∴
5分
而,∴
6分
(2)由(1)知:且
7分
∴为二面角
的一个平面角,则
=60° 8分
∴ 9分
∴,解得
11分
即时,三棱锥
的体积为
12分
如图,在三棱锥中,
,
,D为AC的中点,
.
(1)求证:平面平面
;
(2)如果三棱锥的体积为3,求
.
正确答案
(1)证明过程详见解析;(2).
试题分析:本题主要以三棱锥为几何背景考查线线垂直、平行的判定,线面垂直,面面垂直的判定以及用空间向量法求二面角的余弦值,考查空间想象能力和计算能力.第一问,根据已知条件,取中点
,连结
,得出
,再利用
,根据线面垂直的判定证出
平面
,从而得到
垂直平面
内的线
,再利用
为中位线,得出
平面
,最后利用面面垂直的判定证明平面
垂直平面
;第二问,根据已知进行等体积转换,利用三棱锥的体积公式列出等式,解出
的值.
试题解析:(Ⅰ)取中点为
,连结
,
.
因为,所以
.
又,
,所以
平面
,
因为平面
,所以
. 3分
由已知,,又
,所以
,
因为,所以
平面
.
又平面
,所以平面
⊥平面
. 5分
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,平面
.
设,因为
为
的中点,所以
, 10分
由解得
,即
. 12分
如图所示,在边长为5+的长方形ABCD中,以A为圆心画一个扇形,以O为圆心画一个圆,M,N,K为切点,以扇形为圆锥的侧面,以圆O为圆锥底面,围成一个圆锥,求圆锥的全面积与体积.
正确答案
解:设圆锥的母线长为l,底面半径为r,高为h,
由已知条件
解得r=,l=4
,S全面积=πrl+πr2=10π,h=
=
,V=
πr2h=
.
三棱锥的顶点为P,PA,PB,PC为三条棱,且PA,PB,PC两两垂直,又PA=2,PB=3,PC=4,则三棱锥P-ABC的体积是 .
正确答案
4
试题分析:可以把看作底面,由三棱锥的体积公式可知:
.
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