- 组合体的表面积与体积
- 共1000题
如图所示,正方体ABCDA1B1C1D1的棱长为6,则以正方体ABCDA1B1C1D1的中心为顶点,以平面AB1D1截正方体外接球所得的圆为底面的圆锥的全面积为________.
正确答案
(18+24)π
设O为正方体外接球的球心,则O也是正方体的中心,O到平面AB1D1的距离是体对角线长的,即为
.又球的半径是正方体对角线长的一半,即为3
,由勾股定理可知,截面圆的半径为
=2
,圆锥底面面积为S1=π·(2
)2=24π,圆锥的母线即为球的半径3
,圆锥的侧面积为S2=π×2
×3
=18
π.因此圆锥的全面积为S=S2+S1=18
π+24π=(18
+24)π.
如图5,在四棱锥中,底面
为正方形,
平面
,
,点
是
的中点.
(1)求证://平面
;
(2)若四面体的体积为
,求
的长.
正确答案
(1)见解析(2)2
本试题主要是考查了立体几何中线面平行的判定和椎体体积的求解的综合运用。
(1)由于四棱锥中,底面
为正方形,
平面
,
,点
是
的中点.利用条件得到
,从而得证。
(2)将锥体的底面积和高求解得到,进而得到体积的值。
(1)证明:连接交
于点
,连接
,
因为是正方形,所以点
是
的中点.
因为点是
的中点,
所以是△
的中位线.
所以.
因为平面
,
平面
,
所以平面
.
(2)解:取的中点
,连接
, 因为点
是
的中点,所以
.
因为平面
,所以
平面
.
设,则
,且
.
所以
.
解得. 故
的长为2.
如图所示,矩形ABCD中,AB=a,AD=b,过点D作DE⊥AC于E,交直线AB于F.现将△ACD沿对角线AC折起到△PAC的位置,使二面角PAC
B的大小为60°.过P作PH⊥EF于H.
(1)求证:PH⊥平面ABC;
(2)若a+b=2,求四面体PABC体积的最大值.
正确答案
(1)见解析 (2)
(1)证明:∵DF⊥AC,
∴折起后AC⊥PE,AC⊥EF,
∴AC⊥平面PEF,
又PH⊂平面PEF,
∴AC⊥PH,
又PH⊥EF,EF∩AC=E,
∴PH⊥平面ABC.
(2)解:∵PE⊥AC,EF⊥AC,
∴∠PEF就是二面角PAC
B的平面角,
∴∠PEF=60°,
∴Rt△PHE中,PH=PE,
折起前,Rt△ADC中,
DE==
,
S△ABC=ab,
折起后,PE=DE,
∴PH=PE=
·
,
∴=
PH·S△ABC
=·
·
·
ab
=·
,
∵a+b=2,a>0,b>0,
∴≤
=
≤
=
,
当且仅当a=b=1时,两个等号同时成立,
因此()max=
.
(本小题满分12分)在三棱柱中,侧面
为矩形,
,
,
为
的中点,
与
交于点
,
侧面
.
(1)证明:;
(2)若,求三棱锥
的体积.
正确答案
(1)证明过程详见解析;(2).
试题分析:本题以三棱柱为几何背景考查线线垂直的判定和线面垂直的判定以及三棱锥的体积的求法,突出考查考生的空间想象能力和推理论证能力以及计算能力.第一问,由于侧面为矩形,所以在直角三角形
和直角三角形
中可求出
和
的正切值相等,从而判断2个角相等,通过转化角得到
, 又由于线面垂直,可得
,所以可证
, 从而得证
;第二问,利用第一问的结论,知
,利用
平行平面
,将三棱锥
进行转换,转换出底和高都比较明显的,利用三棱锥的体积公式进行计算.
试题解析:(1)证明:由题意且
,
,所以
, 3分
又侧面
,
,
又与
交于点
,所以
,
又因为,所以
. 6分
(2)因为且
平面
. 12分
二维空间中圆的一维测度(周长)l=2πr,二维测度(面积)S=πr2;三维空间中球的二维测度(表面积)S=4πr2,三维测度(体积)V=πr3;四维空间中“超球”的三维测度V=8πr3,则猜想其四维测度
▲ .
正确答案
解:因为利用类比推理,将平面的转化为空间问题,二维空间中圆的一维测度(周长)l=2πr,二维测度(面积)S=πr2;三维空间中球的二维测度(表面积)S=4πr2,三维测度(体积)V=πr3;四维空间中“超球”的三维测度V=8πr3,那么四维测度
,系数由二维中除以2,三维中除以3,思维中除以4,次数上几维就是几次幂,因此为答案
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