- 组合体的表面积与体积
- 共1000题
三棱锥S—ABC中,SA⊥底面ABC,SA=4,AB=3,G为底面三角形ABC的重心,∠ABC=90°,则点G到面SBC的距离等于 ;
正确答案
略
球面上四点P、A、B、C满足:PA、PB、PC两两垂直,PA=PB=PC=2,则球
的体积等于 。
正确答案
由题意三棱锥是正方体的一个角,它的外接球就是三棱锥扩展为正方体的外接球,正方体的体对角线就是外接球的直径,求出直径即可求出这个球的体积和表面积.
解:三棱锥是正方体的一个角,它的外接球就是三棱锥扩展为正方体的外接球,正方体的体对角线就是外接球的直径,
所以正方体的体对角线长为: 2,球的半径为:
=
;
所以球的体积为:
如图,三棱柱ABC-A1B1C1的侧棱AA1⊥平面ABC,△ABC为正三角形,且侧面AA1C1C是边长为2的正方形,E是的中点,F在棱CC1上。
(1)当CF时,求多面体ABCFA1的体积;
(2)当点F使得A1F+BF最小时,判断直线AE与A1F是否垂直,并证明的结论。
正确答案
(1) ;(2)
,证明详见解析
试题分析:(1)此多面体是以为底面,以B为顶点的四棱锥,而且
,因为△ABC为正三角形,所以△ABC的AC边上的高即为此四棱锥的高,底面
是直角梯形,所以利用锥体体积公式即可求得其体积。(2)把立体图展成平面图后,两点之间直线最短,连接
交
与点F,此时A1F+BF最小,分析可知F为
的中点。过点
作
交
于
,则
是
的中点,此时只需判断AE与EG是否垂直即可。求出三角形AEG三边长即可得证,详见解析。
试题解析:解:(Ⅰ)
由已知可得的高为
且等于四棱锥
的高.
,即多面体
的体积为
5分
(Ⅱ)将侧面展开到侧面
得到矩形
,连结
,交
于点
,此时点
使得
最小.此时
平行且等于
的一半,
为
的中点. 7分
过点作
交
于
,则
是
的中点,
.
过点作
交
于
,则
又于是在
中,
在中,
在中,
,
∴
13分
如图,四棱锥中,底面
是边长为1的正方形,
平面
,
,
,
为
的中点,
在棱
上.
(1)求证:;
(2)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:本题主要以四棱锥为几何背景考查线线平行、线线垂直、线面垂直、线面平行、面面垂直以及三棱锥的体积等基础知识,考查学生的空间想象能力和逻辑推理能力.第一问,在中,
和
都是中点,所以
,利用面面垂直的判定可以判断平面
平面
,因为
垂直2个面的交线,所以
垂直平面
,即
平面
,因为
垂直
和
,所以利用线面垂直的判定得
平面
,所以
面内的线
;第二问,将所求三棱锥进行等体积转换,法一是利用
,法二是利用
,进行求解.
试题解析:(Ⅰ)连接,
为
的中点,
,
因为平面
,
平面
,
所以平面平面
,
且平面平面
,
,
平面
所以平面
, 4分
,又
,
平面
,
平面
,
所以. 6分
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,
平面
,所以
平面
,
又平面
,所以
即为点
与平面
的距离,
,而
, 10分
12分
解法二
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,
平面
,所以
平面
,
所以即为点
与平面
的距离
.
某个实心零部件的形状是如下图所示的几何体,其下部是底面均是正方形,侧面是全等的等腰梯形的四棱台,上部是一个底面与四棱台的上底面重合,侧面是全等的矩形的四棱柱
.
(1)证明:直线平面
;
(2)现需要对该零部件表面进行防腐处理.已知,
,
,
(单位:
),每平方厘米的加工处理费为
元,需加工处理费多少元?
正确答案
(1)详见解析;(2)所需加工处理费为元.
试题分析:(1)先证,再证
平面
,从而得到
平面
,在证明
平面
的过程中,利用四边形
为正方形得到
,再由直棱柱的性质得到
平面
,从而得到
,再利用直线与平面垂直的判定定理得到
平面
;(2)先计算该几何体的表面积,然后利用单价乘以表面积便可以得到加工处理费.
试题解析:(1)因为四棱柱ABCD-A2B2C2D2的侧面是全等的矩形,
所以AA2⊥AB,AA2⊥AD,又因为AB∩AD=A,所以AA2⊥平面ABCD.
连接BD,因为BD⊂平面ABCD,所以AA2⊥BD.
因为底面ABCD是正方形,所以AC⊥BD.
根据棱台的定义可知,BD与B1D1共面.
又已知平面ABCD∥平面A1B1C1D1,且平面BB1D1D∩平面ABCD=BD,
平面BB1D1D∩平面A1B1C1D1=B1D1,所以B1D1∥BD.于是
由AA2⊥BD,AC⊥BD,B1D1∥BD,可得AA2⊥B1D1,AC⊥B1D1,
又因为AA2∩AC=A,所以B1D1⊥平面ACC2A2.
(2)因为四棱柱ABCD-A2B2C2D2的底面是正方形,侧面是全等的矩形,
所以S1=S四棱柱上底面+S四棱柱侧面=(A2B2)2+4AB·AA2=102+4×10×30=1 300(cm2).
又因为四棱台A1B1C1D1-ABCD的上、下底面均是正方形,侧面是全等的等腰梯形.
所以S2=S四棱台下底面+S四棱台侧面
=(A1B1)2+4×(AB+A1B1)h等腰梯形的高
=202+4×(10+20)
=1120(cm2).
于是该实心零部件的表面积为S=S1+S2=1300+1120=2420(cm2),
故所需加工处理费为0.2S=0.2×2420=484(元).
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