- 组合体的表面积与体积
- 共1000题
在平面上,将两个半圆弧
和
、两条直线
和
围成的封闭图形记为D,如图中阴影部分.记D绕y轴旋转一周而成的几何体为
,过
作
的水平截面,所得截面面积为
,试利用祖暅原理、一个平放的圆柱和一个长方体,得出
的体积值为__________
正确答案
根据提示,一个半径为1,高为的圆柱平放,一个高为2,底面面积
的长方体,这两个几何体与
放在一起,根据祖暅原理,每个平行水平面的截面面积都相等,故它们的体积相等,即
的体积值为
.
【考点定位】考查旋转体组合体体积的计算,重点考查空间想象能力,属难题。
如图,在棱长为的正方体
中,点
是棱
的中点,点
在棱
上,且满足
.
(1)求证:;
(2)在棱上确定一点
,使
、
、
、
四点共面,并求此时
的长;
(3)求几何体的体积.
正确答案
(1)详见解析;(2);(3)
.
试题分析:(1)连接,先由正方体的性质得到
,以及
平面
,从而得到
,利用直线与平面垂直的判定定理可以得到
平面
,于是得到
;(2)假设四点
、
、
、
四点共面,利用平面与平面平行的性质定理得到
,
,于是得到四边形
为平行四边形,从而得到
的长度,再结合勾股定理得到
的长度,最终得到
的长度;(3)连接
,由正方体的性质得到
,结合(1)中的结论
平面
,得到
平面
,然后选择以点
为顶点,
为高,四边形
为底面的四棱锥,利用锥体的体积公式计算几何体
的体积.
试题解析:(1)如下图所示,连接,
由于为正方体,所以四边形
为正方形,所以
,
且平面
,
,
,
平面
,
平面
,
;
(2)如下图所示,假设、
、
、
四点共面,则
、
、
、
四点确定平面
,
由于为正方体,所以平面
平面
,
平面
平面
,平面
平面
,
由平面与平面平行的判定定理得,
同理可得,因此四边形
为平行四边形,
,
在中,
,
,
,
由勾股定理得,
在直角梯形中,下底
,直角腰
,斜腰
,
由勾股定理可得,
结合图形可知,解得
;
(3)如下图所示,连接交
于点
,
由于为正方体,
,
,
,
所以四边形为平行四边形,
,
由(1)知,平面
,所以
平面
,
平面
,
由于为棱长为
正方体,所以
,
,
在直角梯形中,直角腰
,上底
,下底
,
因此梯形的面积
,
因此几何体的体积
.
在△ABC中,∠BAC=90°,∠B=60°,AB=1,D为线段BC的中点,E、F为线段AC的三等分点(如图①).将△ABD沿着AD折起到△AB′D的位置,连结B′C(如图②).
图①
图②
(1)若平面AB′D⊥平面ADC,求三棱锥B′-ADC的体积;
(2)记线段B′C的中点为H,平面B′ED与平面HFD的交线为l,求证:HF∥l;
(3)求证:AD⊥B′E.
正确答案
(1)(2)见解析(3)见解析
(1)解:在直角△ABC中,D为BC的中点,所以AD=BD=CD.又∠B=60°,所以△ABD是等边三角形.取AD中点O,连结B′O,所以B′O⊥AD.因为平面AB′D⊥平面ADC,平面AB′D∩平面ADC=AD,B′O平面AB′D,所以B′O⊥平面ADC.在△ABC中,∠BAC=90°,∠B=60°,AB=1,D为BC的中点,所以AC=
,B′O=
.所以S△ADC=
×
×1×
=
.所以三棱锥B′ADC的体积为V=
×S△ADC×B′O=
.
(2)证明:因为H为B′C的中点,F为CE的中点,所以HF∥B′E.又HF∥平面B′ED, B′E平面B′ED,所以HF∥平面B′ED.因为HF
平面HFD,平面B′ED∩平面HFD=l,所以HF∥l.
(3)证明:连结EO,由(1)知,B′O⊥AD.
因为AE=,AO=
,∠DAC=30°,
所以EO=.
所以AO2+EO2=AE2.所以AD⊥EO.
又B′O平面B′EO,EO
平面B′EO,B′O∩EO=O,
所以AD⊥平面B′EO.
又B′E平面B′EO,所以AD⊥B′E.
如图所示,三棱柱ABCA1B1C1中,AA1⊥平面ABC,D、E分别为A1B1、AA1的中点,点F在棱AB上,且AF=
AB.
(1)求证:EF∥平面BC1D;
(2)在棱AC上是否存在一个点G,使得平面EFG将三棱柱分割成的两部分体积之比为1∶15,若存在,指出点G的位置;若不存在,说明理由.
正确答案
(1)见解析 (2) 不存在.理由见解析
(1)证明:取AB的中点M,
∵AF=AB,
∴F为AM的中点,
又∵E为AA1的中点,
∴EF∥A1M.
在三棱柱ABCA1B1C1中,D、M分别为A1B1、AB的中点,
∴A1D∥BM,A1D=BM,
∴四边形A1DBM为平行四边形,
∴A1M∥BD,
∴EF∥BD,
∵BD⊆平面BC1D,EF⊄平面BC1D,
∴EF∥平面BC1D.
(2)解:设AC上存在一点G,使得平面EFG将三棱柱分割成两部分的体积之比为1∶15,
则∶
=1∶16,
∵=
=×
×
×
=·
.
∴·
=
,
∴=
,
∴AG=AC>AC.
所以符合要求的点G不存在.
在棱长为1的正方体中,点
,
分别是线段
,
(不包括端点)上的动点,且线段
平行于平面
,则四面体
的体积的最大值是_______
正确答案
试题分析:过作
,
为垂足 依题意可得
平面
又因为
平面
所以可得
假设
由
可得
所以四面体
的体积=
=
当且仅当
成立 故填
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