- 空间几何体的表面积与体积
- 共4499题
如图,圆锥形封闭容器,高为h,圆锥内水面高为h1,h1=
,若将圆锥倒置后,圆锥内水面高为h2,求h2.
正确答案
解:∵圆锥内水面高为h1满足h1=
,
∴两个圆锥体积之比为
即水的体积与容器体积之比为1-=
,
由此可得:倒置后
∴,得
,即h2=
h.
解析
解:∵圆锥内水面高为h1满足h1=
,
∴两个圆锥体积之比为
即水的体积与容器体积之比为1-=
,
由此可得:倒置后
∴,得
,即h2=
h.
一个棱锥的底面是边长为a的正三角形,它的一个侧面也是正三角形,且这个侧面与底面垂直,求这个棱锥的体积和全面积.
正确答案
解:如图所示,平面ABC⊥平面BCD,△ABC与△BCD均为边长为a的正三角形,
取BC中点E,连接AE,则AE⊥平面BCD,
故棱锥A-BCD的高为AE,△BCD的面积为a2,AE=
a,
∴这个棱锥的体积VA-BCD=•
a2•
a=
a3.
连接DE,∵AE⊥平面BCD,DE⊂平面BCD,∴AE⊥DE,
在Rt△AED中,AE=ED=a,
∴AD=•
a=
a.
取AD中点F,连接CF,则CF⊥AD.
在Rt△CDF中,DF=•
a=
a,
∴CF=a.
∴S△ACD=AD•CF=
a×
a=
a2.
∵△ABD≌△ACD,S△ABD=a2.
故S全面积=a2+
a2+2×
a2=
a2.
解析
解:如图所示,平面ABC⊥平面BCD,△ABC与△BCD均为边长为a的正三角形,
取BC中点E,连接AE,则AE⊥平面BCD,
故棱锥A-BCD的高为AE,△BCD的面积为a2,AE=
a,
∴这个棱锥的体积VA-BCD=•
a2•
a=
a3.
连接DE,∵AE⊥平面BCD,DE⊂平面BCD,∴AE⊥DE,
在Rt△AED中,AE=ED=a,
∴AD=•
a=
a.
取AD中点F,连接CF,则CF⊥AD.
在Rt△CDF中,DF=•
a=
a,
∴CF=a.
∴S△ACD=AD•CF=
a×
a=
a2.
∵△ABD≌△ACD,S△ABD=a2.
故S全面积=a2+
a2+2×
a2=
a2.
如图是底面半径为1,母线长均为2的圆锥和圆柱的组合体,则该组合体的体积为______.
正确答案
(2+)π
解析
解:由题意,圆锥的高为,体积为
=
π,
圆柱的体积为π•12•2=2π,
∴该组合体的体积为(2+)π.
故答案为:(2+)π.
如图,多面体ABCDEF中,底面ABCD是菱形,∠BCD=60°,四边形BDEF是正方形且DE⊥平面ABCD.
(Ⅰ)求证:CF∥平面ADE;
(Ⅱ)若AE=,求多面体ABCDEF的体积V.
正确答案
(Ⅰ)证明:∵底面ABCD是菱形,∴AD∥BC,
∵四边形BDEF是正方形,∴DE∥BF,
∵BF∩BC=B,∴平面ADE∥平面BCF,
∵CF⊂平面BCF,∴CF∥平面ADE.
(Ⅱ)解:连结AC,交BD于O,
∵四边形BDEF是正方形且DE⊥平面ABCD.
∴DE⊥平面ABCD,又AC⊂平面ABCD,∴AC⊥DE,
∵底面ABCD是菱形,∴AC⊥BD,
又BD∩DE=D,∴AC⊥平面BDEF,
∵AE=,∠BCD=60°,∴AD=DE=BD=1,
∴AO=CO=,
∴多面体ABCDEF的体积:
V=2VA-BDEF=2×
=2×
=.
解析
(Ⅰ)证明:∵底面ABCD是菱形,∴AD∥BC,
∵四边形BDEF是正方形,∴DE∥BF,
∵BF∩BC=B,∴平面ADE∥平面BCF,
∵CF⊂平面BCF,∴CF∥平面ADE.
(Ⅱ)解:连结AC,交BD于O,
∵四边形BDEF是正方形且DE⊥平面ABCD.
∴DE⊥平面ABCD,又AC⊂平面ABCD,∴AC⊥DE,
∵底面ABCD是菱形,∴AC⊥BD,
又BD∩DE=D,∴AC⊥平面BDEF,
∵AE=,∠BCD=60°,∴AD=DE=BD=1,
∴AO=CO=,
∴多面体ABCDEF的体积:
V=2VA-BDEF=2×
=2×
=.
如图,在体积为15的三棱柱ABC-A1B1C1中,S是侧棱C1C上的一点,三棱锥S-ABC的体积为3,则三棱锥S-A1B1C1的体积为 ______.
正确答案
2
解析
解:设底面积(即ABC面积)为S,
高为H,S-ABC的高为H1即是S-A1B1C1高为:H-H1
即 S•H=15
S-ABC的体积为3 即S•H1=3,
即S•H1=9 =
=
所以S-A1B1C1的体积为S•(H-H1)=
S
H1=
3=2
故答案为:2
如图所示,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为矩形,PA⊥平面ABCD,点E在线段PC上,PC⊥平面BDE.
(Ⅰ)证明:BD⊥平面PAC;
(Ⅱ)若PA=1,AD=2,求三棱锥E-BCD的体积.
正确答案
(Ⅰ)证明:∵PA⊥平面ABCD,BD⊂面ABCD,
∴PA⊥BD.
∵PC⊥平面BDE,BD⊂平面BDE,
∴PC⊥BD.
又PA∩PC=P,∴BD⊥平面PAC.…(6分)
(Ⅱ)解:如图,设AC与BD的交点为O,连结OE.
∵PC⊥平面BDE,∴PC⊥OE.
由(Ⅰ)知,BD⊥平面PAC,∴BD⊥AC,
由题设条件知,四边形ABCD为正方形.
由AD=2,得AC=BD=2,OC=
.
在Rt△PAC中,PC==
=3.
易知Rt△PAC∽Rt△OEC,
∴=
=
,即
=
=
,∴OE=
,CE=
.
∴VE-BCD=S△CEO•BD=
•
OE•CE•BD=
•
•
•2
=
.…(13分)
解析
(Ⅰ)证明:∵PA⊥平面ABCD,BD⊂面ABCD,
∴PA⊥BD.
∵PC⊥平面BDE,BD⊂平面BDE,
∴PC⊥BD.
又PA∩PC=P,∴BD⊥平面PAC.…(6分)
(Ⅱ)解:如图,设AC与BD的交点为O,连结OE.
∵PC⊥平面BDE,∴PC⊥OE.
由(Ⅰ)知,BD⊥平面PAC,∴BD⊥AC,
由题设条件知,四边形ABCD为正方形.
由AD=2,得AC=BD=2,OC=
.
在Rt△PAC中,PC==
=3.
易知Rt△PAC∽Rt△OEC,
∴=
=
,即
=
=
,∴OE=
,CE=
.
∴VE-BCD=S△CEO•BD=
•
OE•CE•BD=
•
•
•2
=
.…(13分)
正方体ABCD-A1B1C1D1棱长为a,P是A1B1上一动点,则四棱锥P-ABC1D1的体积是______.
正确答案
解析
解:∵A1B1∥平面ABC1D1,
∴P到平面ABC1D1的距离等于B1到平面ABC1D1的距离,即a,
∵正方形ABC1D1的面积为a=
a2,
∴四棱锥P-ABC1D1的体积是=
.
故答案为:.
如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E、F分别为DD1、DB的中点.
(Ⅰ)求证:平面CFB1⊥平面EFB1;
(Ⅱ)若求三棱锥B1-EFC的体积为1,求此正方体的棱长.
正确答案
(Ⅰ)证明:E、F分别为D1D,DB的中点,
则CF⊥BD,又CF⊥D1D
∴CF⊥平面BB1D1D,…(3分)
∵CF⊂平面CFB1,∴平面CFB1⊥平面EFB1; …(6分)
(Ⅱ)解:∵CF⊥平面BB1D1D,∴CF⊥平面EFB1,,
∵,
,
∴EF2+B1F2=B1E2,即∠EFB1=90°,…(9分)
∴=
=
×
×CF=
,
由解得a=2…(12分)
解析
(Ⅰ)证明:E、F分别为D1D,DB的中点,
则CF⊥BD,又CF⊥D1D
∴CF⊥平面BB1D1D,…(3分)
∵CF⊂平面CFB1,∴平面CFB1⊥平面EFB1; …(6分)
(Ⅱ)解:∵CF⊥平面BB1D1D,∴CF⊥平面EFB1,,
∵,
,
∴EF2+B1F2=B1E2,即∠EFB1=90°,…(9分)
∴=
=
×
×CF=
,
由解得a=2…(12分)
如图,半径为2的半圆内的阴影部分以直径AB所在直线为轴,旋转一周得到一几何体,求该几何体的体积.(其中∠BAC=30°)
正确答案
解:旋转后阴影部分的体积即是球的体积减去两个圆锥的体积,
因为-----(4分)
-----(8分)
所以-----(12分)
解析
解:旋转后阴影部分的体积即是球的体积减去两个圆锥的体积,
因为-----(4分)
-----(8分)
所以-----(12分)
三棱锥P-ABC内接于球O,球O的表面积是24π,∠BAC=,BC=4,则三棱锥P-ABC的最大体积是______.
正确答案
解析
解:设球的半径为R,球心为O,如图所示,
∵球O的表面积是24π,∴4πR2=24π,解得.
设△ABC的外心为O1,外接圆的半径为r,则O1B=r==
,
∴=
.
∴O1P==
.
在△ABC中,由余弦定理可得:,
化为b2+c2=bc+16≥2bc,∴bc≤16,当且仅当b=c=4时取等号.
∴三棱锥P-ABC的体积V==
×
≤
=
,
故答案为:.
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