- 空间几何体的表面积与体积
- 共4499题
在空间直角坐标系Oxyz中有四点O(0,0,0),A(0,0,3),B(0,3,0),C(2,3,4),则多面体OABC的体积是______.
正确答案
3
解析
解:多面体OABC是以△OAB为底面,2为高的三棱锥,
所以多面体OABC的体积是.
故答案为:3.
如图,四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是直角梯形,AB∥CD,∠DAB=60°,AB=AD=2CD=2,侧面PAD⊥底面ABCD,且△PAD是以AD为底的等腰三角形.
(Ⅰ)证明:AD⊥PB;
(Ⅱ)若四棱锥P-ABCD的体积等于,问:是否存在过点C的平面CMN,分别交PB,AB 于点M,N,使得平面CMN∥平面PAD?若存在,求出△CMN
的面积;若不存在,请说明理由.
正确答案
(Ⅰ)证明:取AD的中点G,连接PG、GB、BD∵PA=PD,
∴PG⊥AD.(2分)
∵AB=AD,且∠DAB=60°,
∴△ABD是正三角形,∴BG⊥AD,
又∵PG∩BG=G,PG、BG⊂平面PGB
∴AD⊥平面PGB.
∴AD⊥PB.(5分)
(Ⅱ)解:存在,理由如下:
分别取PA、AB的中点M、N,连结CM、MN、NC,则MN∥PA;
∵ABCD是梯形,且DC平行且等于AB,
∴DC平行且等于AN,于是,四边形ANCD为平行四边形,
∴平面CMN∥平面PAD.
由(Ⅰ)知,MN=1,CN=2,在△PBC与在△CBM中:,
∴△PBC∽△CBM,得CM=,∴△CBM是直角三角形,
∴.…(12分)
解析
(Ⅰ)证明:取AD的中点G,连接PG、GB、BD∵PA=PD,
∴PG⊥AD.(2分)
∵AB=AD,且∠DAB=60°,
∴△ABD是正三角形,∴BG⊥AD,
又∵PG∩BG=G,PG、BG⊂平面PGB
∴AD⊥平面PGB.
∴AD⊥PB.(5分)
(Ⅱ)解:存在,理由如下:
分别取PA、AB的中点M、N,连结CM、MN、NC,则MN∥PA;
∵ABCD是梯形,且DC平行且等于AB,
∴DC平行且等于AN,于是,四边形ANCD为平行四边形,
∴平面CMN∥平面PAD.
由(Ⅰ)知,MN=1,CN=2,在△PBC与在△CBM中:,
∴△PBC∽△CBM,得CM=,∴△CBM是直角三角形,
∴.…(12分)
有一个正四棱台形状的油槽,可以装油190L,假如它的两底面边长分别等于60cm和40cm,求它的深度.
正确答案
解:由于台体的体积V=(S+
+S′)h,
则h==
cm.
故它的深度为75cm.
解析
解:由于台体的体积V=(S+
+S′)h,
则h==
cm.
故它的深度为75cm.
如图甲,⊙O的直径AB=2,圆上两点C,D在直径AB的两侧,且∠CBA=∠DAB=.沿直径AB折起,使两个半圆所在的平面互相垂直(如图乙),F为BC的中点,E为AO的中点.
根据图乙解答下列各题:
(Ⅰ)求证:CB⊥DE;
(Ⅱ)求三棱锥C-BOD的体积;
(Ⅲ)在劣弧上是否存在一点G,使得FG∥平面ACD?若存在,试确定点G的位置;若不存在,请说明理由.
正确答案
(Ⅰ)证明:在△AOD中,
∵,OA=OD,
∴△AOD为正三角形,
又∵E为OA的中点,
∴DE⊥AO…(1分)
∵两个半圆所在平面ACB与平面ADB互相垂直且其交线为AB,
∴DE⊥平面ABC. …(3分)
又CB⊂平面ABC,∴CB⊥DE. …5分
(Ⅱ)解:由(Ⅰ)知DE⊥平面ABC,
∴DE为三棱锥D-BOC的高.∵D为圆周上一点,且AB为直径,∴,
在△ABD中,由AD⊥BD,,AB=2,得AD=1,
. …(6分)
∵,
∴=
=
. …(8分)
(Ⅲ)解:存在满足题意的点G,G为劣弧的中点. …(9分)
证明如下:连接OG,OF,FG,易知OG⊥BD,又AD⊥BD∴OG∥AD,
∵OG⊄平面ACD,∴OG∥平面ACD. …(10分)
在△ABC中,O,F分别为AB,BC的中点,
∴OF∥AC,OF⊄平面ACD,∴OF∥平面ACD,…(11分)
∵OG∩OF=O,∴平面OFG∥平面ACD.
又FG⊂平面OFG,∴FG∥平面ACD. …(12分)
解析
(Ⅰ)证明:在△AOD中,
∵,OA=OD,
∴△AOD为正三角形,
又∵E为OA的中点,
∴DE⊥AO…(1分)
∵两个半圆所在平面ACB与平面ADB互相垂直且其交线为AB,
∴DE⊥平面ABC. …(3分)
又CB⊂平面ABC,∴CB⊥DE. …5分
(Ⅱ)解:由(Ⅰ)知DE⊥平面ABC,
∴DE为三棱锥D-BOC的高.∵D为圆周上一点,且AB为直径,∴,
在△ABD中,由AD⊥BD,,AB=2,得AD=1,
. …(6分)
∵,
∴=
=
. …(8分)
(Ⅲ)解:存在满足题意的点G,G为劣弧的中点. …(9分)
证明如下:连接OG,OF,FG,易知OG⊥BD,又AD⊥BD∴OG∥AD,
∵OG⊄平面ACD,∴OG∥平面ACD. …(10分)
在△ABC中,O,F分别为AB,BC的中点,
∴OF∥AC,OF⊄平面ACD,∴OF∥平面ACD,…(11分)
∵OG∩OF=O,∴平面OFG∥平面ACD.
又FG⊂平面OFG,∴FG∥平面ACD. …(12分)
如图,在△ABC中,∠B=
,AB=BC=2,P为AB边上一动点,PD∥BC交AC于点D,现将△PDA沿PD翻折至△PDA′,使平面PDA′⊥平面PBCD.
(Ⅰ)若点P为AB的中点,E为A′C的中点,求证:A′B⊥DE;
(Ⅱ)当棱锥A′-PBCD的体积最大时,求PA的长.
正确答案
(Ⅰ)证明:如图,设F为A′B的中点,连结PF,FE.
则有EF∥BC,EF=BC,PD∥BC,PD=
BC,
∴DE∥PF,又A′P=PB,
∴PF⊥A′B,
故A′B⊥DE.
(Ⅱ)解:令PA=x(0<x<2),则A′P=PD=x,BP=2-x.
∵A′P⊥PD,且平面A′PD⊥平面PBCD,
∴A′P⊥平面PBCD.
∴VA′-PBCD=Sh=
(2-x)(2+x)x=
(4x-x3).
令f(x)=(4x-x3),
由f′(x)=(4-3x2)=0,得x=
.
当x∈(0,)时,f′(x)>0,f(x)单调递增;
当x∈(,2)时,f′(x)<0,f(x)单调递减.
∴当x=时,f(x)取得最大值,
故当VA′-PBCD最大时,PA=.
解析
(Ⅰ)证明:如图,设F为A′B的中点,连结PF,FE.
则有EF∥BC,EF=BC,PD∥BC,PD=
BC,
∴DE∥PF,又A′P=PB,
∴PF⊥A′B,
故A′B⊥DE.
(Ⅱ)解:令PA=x(0<x<2),则A′P=PD=x,BP=2-x.
∵A′P⊥PD,且平面A′PD⊥平面PBCD,
∴A′P⊥平面PBCD.
∴VA′-PBCD=Sh=
(2-x)(2+x)x=
(4x-x3).
令f(x)=(4x-x3),
由f′(x)=(4-3x2)=0,得x=
.
当x∈(0,)时,f′(x)>0,f(x)单调递增;
当x∈(,2)时,f′(x)<0,f(x)单调递减.
∴当x=时,f(x)取得最大值,
故当VA′-PBCD最大时,PA=.
如图是一个空间几何体的三视图,则该几何体的体积为( )
正确答案
解析
解:由三视图可知该几何体是:底面是一个直角三角形的三棱柱,切去一个三棱锥得到的,
∴V=-
=24.
故选:B.
已知棱长为2的正方体ABCD-GPHF截去一个多面体后,所得几何体如图所示,点E在GP上,且EG=1.
(1)求证:AF⊥CE;
(2)求多面体EFG-ABCD的体积.
正确答案
(1)证明:连接DG,则AF⊥DG,
∵AF⊥CD,CD∩DG=D,
∴AF⊥平面CDGE,
∵CE⊂平面CDGE,
∴AF⊥CE;
(2)解:多面体EFG-ABCD的体积=正方体ABCD-GPHF-四棱锥C-HFEP
=23-=7.
解析
(1)证明:连接DG,则AF⊥DG,
∵AF⊥CD,CD∩DG=D,
∴AF⊥平面CDGE,
∵CE⊂平面CDGE,
∴AF⊥CE;
(2)解:多面体EFG-ABCD的体积=正方体ABCD-GPHF-四棱锥C-HFEP
=23-=7.
已知斜三棱柱ABC-A1B1C1,所有棱长均为2,若点A1在底面ABC的射影O落在AB的中点M上.
(1)在线段A1C1上找到一点N,使得MN∥面B1C1CB,求A1N的长度;
(2)求四棱锥体积VA-BB1C1C.
正确答案
解:(1)取A1C1中点N,则A1N=1,
取B1C1的中点为E,连结BE,EN则EN∥A1B1,
又A1B1∥BM,∴EN∥BM,且,
∴四边形ENBM为平行四边形,
∴有MN∥BE,即MN∥面B1C1CB,此时A1N=1;
(2)∵,
,
∴=
,
=
,
∴=
=3-1=2.
解析
解:(1)取A1C1中点N,则A1N=1,
取B1C1的中点为E,连结BE,EN则EN∥A1B1,
又A1B1∥BM,∴EN∥BM,且,
∴四边形ENBM为平行四边形,
∴有MN∥BE,即MN∥面B1C1CB,此时A1N=1;
(2)∵,
,
∴=
,
=
,
∴=
=3-1=2.
已知在直角梯形ABCD中,AD∥BC,∠ABC=,AB=BC=2AD=4,E、F分别是两腰AB、CD上的点,EF∥BC,AE=x,G是BC的中点.沿EF将梯形ABCD翻折,使平面AEFD⊥平面EBCF(如图).
(1)若以F、B、C、D为顶点的三棱锥的体积记为f(x),求f(x)的最大值.
(2)当f(x)取得最大值时,求BD与平面BCFE所成角的正弦值.
正确答案
解:(1)因为ABCD为直角梯形,沿EF将梯形ABCD翻折后,平面AEFD⊥平面EBCF;所以三棱锥D-BCF的高为AE所以三棱锥D-BCF的体积为:
(4分)
所以
所以当x=2时,f(x)取最大值为(7分)
(2)作DH⊥EF于H,连接HB,
因为平面AEFD⊥平面EBCF;
所以DH⊥面BCFE,所以∠DBH就是所求的BD与平面BCFE所成角(10分)
容易计算得,DH=2,,R所以
所以(13分)
所以,BD与平面BCFE所成角的正弦值为(14分)
解析
解:(1)因为ABCD为直角梯形,沿EF将梯形ABCD翻折后,平面AEFD⊥平面EBCF;所以三棱锥D-BCF的高为AE所以三棱锥D-BCF的体积为:
(4分)
所以
所以当x=2时,f(x)取最大值为(7分)
(2)作DH⊥EF于H,连接HB,
因为平面AEFD⊥平面EBCF;
所以DH⊥面BCFE,所以∠DBH就是所求的BD与平面BCFE所成角(10分)
容易计算得,DH=2,,R所以
所以(13分)
所以,BD与平面BCFE所成角的正弦值为(14分)
如图,正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为4,点P、Q在棱CC1上,PQ=1,则三棱锥P-QBD的体积是( )
正确答案
解析
解:三棱锥P-QBD的体积,就是三棱锥P-BCD的体积减去三棱锥Q-BCD的体积,
即:VP-BQD=VP-BCD-VQ-BCD==
故选A.
扫码查看完整答案与解析