- 组合体的表面积与体积
- 共1000题
如图:已知长方体的底面
是边长为
的正方形,高
,
为
的中点,
与
交于
点.
(1)求证:平面
;
(2)求证:∥平面
;
(3)求三棱锥的体积.
正确答案
(1)证明见解析;(2)证明见解析;(3).
试题分析:(1)要证平面
,就要在平面
内找两条与
垂直的相交直线,由于
是正方形,因此有
,而在长方体中,侧棱
与底面垂直,从而一定有
,两条直线找到了;(2)要证
平面
,就应该在平面内找一条直线与
平行,观察图形发现平面
与平面
相交于直线
(
是
与
的交点),那么
就是我们要找的平行线,这个根据中位线定理可得;(3)求三梭锥
的体积,一般是求出其底
的面积
和高(顶点
到底面
的距离)
,利用体积公式
得到结论,本题中点
到底面
的距离,即过
到底面
垂直的直线比较难以找到,考虑到三棱锥的每个面都是三角形,因此我们可以换底,即以其他面为底面,目的是高易求,由于长方体
的底面
是正方形,其中垂直关系较多,可证
平面
,即
平面
,因此以
为底,
就是高,体积可得.
试题解析:(1)底面
是边长为正方形,
底面
,
平面
3分
,
平面
5分
(2)连结,
为
的中点,
为
的中点
∥
, 7分
又平面
,
平面
∥平面
10分
(3),
,
,
同样计算可得,
为等腰三角形, 12分
,
,
等腰三角形
的高为
14分
如图,斜三棱柱ABC-A'B'C'中,底面是边长为a的正三角形,侧棱长为b,侧棱AA'与底面相邻两边AB,AC都成45°角.
(Ⅰ)求此斜三棱柱的表面积.
(Ⅱ)求三棱锥B'-ABC的体积.
正确答案
(1)(+1)ab+
a2;(2)
.
试题分析:(1)要求表面积,最难求的是面的面积,要分析它的特征,如图,过A'作A'D⊥平面ABC于点D,过点D作DE⊥AB于点E,DF⊥AC于点F,连接A'E,A'F,AD.由题意可知∠A'AE=∠A'AF=45°,AA'=AA',于是Rt△A'AE≌Rt△A'AF.,因此A'E=A'F,从而可得DE=DF.故AD平分∠BAC,又∵AB=AC,∴BC⊥AD.故BC⊥AA'.∵AA'∥BB',∴BC⊥BB'.因此四边形BCC'B'是矩形,故斜三棱柱的侧面积为2×a×bsin45°+ab=(
+1)ab.又∵斜三棱柱的底面积为2×
a2=
a2,∴斜三棱柱的表面积为(
+1)ab+
a2.(2)求B'-ABC的体积,要求出底面ABC的面积
,高
的求解根据
,
,
,
所以.
试题解析:
(1)如图,过A'作A'D⊥平面ABC于点D,过点D作DE⊥AB于点E,DF⊥AC于点F,连接A'E,A'F,AD.
由题意可知∠A'AE=∠A'AF=45°,AA'=AA',于是Rt△A'AE≌Rt△A'AF.
因此A'E=A'F,从而可得DE=DF.故AD平分∠BAC,
又∵AB=AC,∴BC⊥AD.故BC⊥AA'.∵AA'∥BB',∴BC⊥BB'.因此四边形BCC'B'是矩形,故斜三棱柱的侧面积为2×a×bsin45°+ab=(+1)ab.
又∵斜三棱柱的底面积为2×a2=
a2,∴斜三棱柱的表面积为(
+1)ab+
a2.
(2)由(1),
,
,所以
.
在三棱锥中,
,
,
,
,
,
.则三棱锥
体积的最大值为 .
正确答案
.
设,根据余弦定理
有,
故,
.由于棱锥的高不超过它的侧棱长,所以
.事实上,取
,
且
时,可以验证满足已知条件,此时
,棱锥的体积可以达到最大.
如图,在三棱柱ABC-A1B1C1中,C1C⊥底面ABC,AC=BC=CC1=2,AC⊥BC,点D是AB的中点.
(1)求证:AC1∥平面CDB1;
(2)求四面体B1C1CD的体积.
正确答案
(1)证明过程详见试题解析;(2)三棱锥D-B1C1C的体积为.
试题分析:(1)连接BC1,设BC1与B1C的交点为E,连接DE,证得DE∥AC1;由线面平行的判定定理即可证明AC1∥平面CDB1;(2)在平面ABC内作DF⊥BC于点F,可以证明DF是三棱锥D-CC1B1的高,再由锥体体积公式即可求解.
试题解析:
(1)证明:连结BC1,设BC1与B1C的交点为E,连结DE.
∵三棱柱ABC-A1B1C1,CC1⊥底面ABC,CC1=BC=2,
∴四边形BCC1B1为正方形. ∴E为BC1中点.
∵D是AB的中点, ∴DE∥AC1.
∵DE平面CDB1,AC1
平面CDB1,
∴AC1∥平面CDB1. 4分
(2)在平面ABC内作DF⊥BC于点F,
∵CC1⊥平面ACB , DF平面ACB,
∴CC1⊥DF.
∵BCCC1=C
∴DF⊥平面BCC1B1.
∴DF是三棱锥D-CC1B1的高,
∵AC=BC=CC1=2
∴ DF=1.
∴四面体B1C1CD的体积为. 9分
如图,FD垂直于矩形ABCD所在平面,CE//DF, ∠DEF=900。
(1)求证:BE//平面ADF;
(2)若矩形ABCD的一个边AB="3," 另一边BC=2
,EF=2
,求几何体ABCDEF的体积。
正确答案
33
1)由矩形ABCD得BC//AD,推出BC//平面ADF,由CE//DF得CE//平面DCF。
所以平面BCE//平面ADF,从而BE//平面DCF。 (6分)
(2)连接BD,几何体ABCDEF的体积
在梯形CEFD中,EF⊥DE,CE⊥CD,CE⊥DF,由CD="3," EF=2解得:
CE=3, DF=4
。
∴
扫码查看完整答案与解析