2022高考數(shù)學(xué)“一本”培養(yǎng)專(zhuān)題突破 限時(shí)集訓(xùn)6 空間幾何體的三視圖、表面積和體積 文

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1、2022高考數(shù)學(xué)“一本”培養(yǎng)專(zhuān)題突破 限時(shí)集訓(xùn)6 空間幾何體的三視圖、表面積和體積 文 一、選擇題 1．已知圓錐的母線長(zhǎng)為8，底面圓周長(zhǎng)為6π，則它的側(cè)面積是(　　) A．24π　　　B．48π　　　C．33π　　　D．32π A　[∵圓錐的母線長(zhǎng)為8，底面圓周長(zhǎng)為6π，∴圓錐的側(cè)面積為S側(cè)＝×6π×8＝24π.] (教師備選) 1．當(dāng)圓錐的側(cè)面積和底面積的比值是2時(shí)，圓錐側(cè)面展開(kāi)圖的圓心角等于(　　) A. B. C. D．π D　[設(shè)圓錐的母線長(zhǎng)為l，底面半徑為r， 則＝2，∴＝2，因母線長(zhǎng)1，所以r＝，則側(cè)面展開(kāi)圖扇形的弧長(zhǎng)為π，以母線長(zhǎng)為半徑的扇形的圓心角為π，

2、故此時(shí)圓錐側(cè)面展開(kāi)圖的圓心角等于π.] 2．已知三個(gè)球和一個(gè)正方體，第一個(gè)球與正方體各個(gè)面內(nèi)切，第二個(gè)球與正方體各條棱相切，第三個(gè)球過(guò)正方體各頂點(diǎn)，則這三個(gè)球的體積之比為(　　) A．1∶∶ B．1∶2∶3 C．1∶2∶3 D．1∶8∶27 C　[設(shè)正方體的棱長(zhǎng)為a，則其內(nèi)切球半徑R1＝；棱切球直徑為正方體各面上的對(duì)角線長(zhǎng)，則半徑R2＝a；外接球直徑為正方體的體對(duì)角線長(zhǎng)，所以半徑R3＝a，所以這三個(gè)球的體積之比為13∶()3∶()3＝1∶2∶3.故選C.] 3．(2018·沈陽(yáng)模擬)已知S，A，B，C是球O表面上的不同點(diǎn)，SA⊥平面ABC，AB⊥BC，AB＝1，BC＝，若球

3、O的表面積為4π，則SA＝(　　) A. B．1 C. D. B　[根據(jù)已知把S-ABC補(bǔ)成如圖所示的長(zhǎng)方體．因?yàn)榍騉的表面積為4π，所以球O的半徑R＝1,2R＝＝2，解得SA＝1，故選B.] 2．(2018·合肥模擬)如圖2-4-13，網(wǎng)格紙上每個(gè)小正方形的邊長(zhǎng)為1，圖中粗線畫(huà)出的是某多面體的三視圖，則該幾何體的表面中互相垂直的平面有 (　　) 圖2-4-13 A．3對(duì) B．4對(duì) C．5對(duì) D．6對(duì) B　[由三視圖還原出原幾何體的直觀圖如圖所示，因?yàn)锳B⊥平面BCD，AE⊥平面ABC，CD⊥平面ABC，所以平面ABE⊥平面BCD，平面AEB⊥平面A

4、BC，平面BCD⊥平面ABC，平面AEDC⊥平面ABC，故選B.] 3．(2018·鄭州模擬)劉徽的《九章算術(shù)注》中有這樣的記載：“邪解立方有兩塹堵，邪解塹堵，其一為陽(yáng)馬，一為鱉臑，陽(yáng)馬居二，鱉臑居一，不易之率也．”意思是說(shuō)：把一塊立方體沿斜線分成相同的兩塊，這兩塊叫做塹堵，再把一塊塹堵沿斜線分成兩塊，大的叫陽(yáng)馬，小的叫鱉臑，兩者體積比為2∶1，這個(gè)比率是不變的．如圖2-4-14是一個(gè)陽(yáng)馬的三視圖，則其表面積為(　　) 圖2-4-14 A．2 B．2＋ C．3＋ D．3＋ B　[由三視圖可得該四棱錐的底面是邊長(zhǎng)為1的正方形，有一條長(zhǎng)度為1的側(cè)棱垂直于底面，四個(gè)側(cè)面三角

5、形都是直角三角形，側(cè)面積為2××1×1＋2×××1＝1＋，底面積是1，所以其表面積為2＋，故選B.] 4．已知一個(gè)圓錐的側(cè)面積是底面積的2倍，記該圓錐的內(nèi)切球的表面積為S1，外接球的表面積為S2，則＝(　　) A．1∶2 B．1∶3 C．1∶4 D．1∶8 C　[如圖，由已知圓錐側(cè)面積是底面積的2倍，不妨設(shè)底面圓半徑為r， 則lR＝2πr2，·2πr·R＝2πr2，解得R＝2r. 故∠ADC＝30°，∠DCB＝90°. 則＝，∴＝. 故＝. 故選C.] (教師備選) 在三棱錐P-ABC中，側(cè)棱PA＝PB＝2，PC＝，則當(dāng)三棱錐P-ABC的三個(gè)側(cè)面的面積之和最大

6、時(shí)，三棱錐P-ABC的內(nèi)切球的表面積是(　　) A．(32－8)π B．(32－16)π C．(40－8)π D．(40－16)π D　[由已知可得三棱錐的側(cè)面PAB的面積S△PAB＝×PA×PB×sin∠APB＝2sin∠APB，要使此面積最大，則∠APB＝90°，同理可知，當(dāng)PA，PB，PC兩兩垂直時(shí)，三棱錐P-ABC的三個(gè)側(cè)面的面積之和最大．如圖，設(shè)內(nèi)切球的球心為O，則O到三棱錐的四個(gè)面的距離相等，均為球O的半徑r.因?yàn)镻A＝PB＝2，PC＝，所以BC＝AC＝，AB＝2，可得△ABC，△APC，△APB，△BPC的面積分別為4，，2，，所以VP-ABC＝×(4＋＋2＋)·r

7、＝×2×，解得r＝－2，所以內(nèi)切球的表面積S＝4πr2＝(40－16)π.] 二、填空題 (教師備選) 現(xiàn)有橡皮泥制作的底面半徑為5、高為4的圓錐和底面半徑為2，高為8的圓柱各一個(gè)，若將它們重新制作成總體積與高均保持不變，但底面半徑相同的新的圓錐和圓柱各一個(gè)，則新的底面半徑為_(kāi)_______． 　[設(shè)新的底面半徑為r，由題意得 ×π×52×4＋π×22×8＝×π×r2×4＋π×r2×8， ∴r2＝7，∴r＝.] 5．(2018·榆林模擬)如圖2-4-15，在小正方形邊長(zhǎng)為1的網(wǎng)格中畫(huà)出了某多面體的三視圖，則該多面體的外接球表面積為_(kāi)_______． 圖2-4-15 4

8、8π　[根據(jù)三視圖知幾何體的直觀圖如圖所示： 三棱錐P-ABC是棱長(zhǎng)為4的正方體的一部分， 三棱錐P-ABC的外接球是此正方體的外接球，設(shè)外接球的半徑是R， 由正方體的性質(zhì)可得，2R＝＝4，則R＝2，即該幾何體外接球的表面積S＝4πR2＝48π.] (教師備選) 一個(gè)六棱柱的底面是正六邊形，側(cè)棱垂直于底面，所有棱的長(zhǎng)都為1，頂點(diǎn)在同一個(gè)球面上，則該球的體積為_(kāi)_______． 　[由題意知六棱柱的底面正六邊形的外接圓半徑r＝1，其高h(yuǎn)＝1，∴球半徑為R＝＝＝，∴該球的體積V＝πR3＝×3π＝.] 6．(2017·濟(jì)南模擬)已知某幾何體的三視圖及相關(guān)數(shù)據(jù)如圖2-4-16所示，則

9、該幾何體的體積為_(kāi)_______． 圖2-4-16 　[由三視圖得該幾何體是底面半徑為1，高為2的圓錐體的一半和一個(gè)底面半徑為1，高為2的圓柱體的一半的組合體，所以其體積為××π×12×2＋×π×12×2＝.] 三、解答題 7．(2018·廣州模擬)如圖2-4-17，在直角梯形ABCD中，AD∥BC，AB⊥BC，且BC＝2AD＝4，E，F(xiàn)分別為線段AB，DC的中點(diǎn)，沿EF把AEFD折起，使AE⊥CF，得到如下的立體圖形． (1)證明：平面AEFD⊥平面EBCF； (2)若BD⊥EC，求點(diǎn)F到平面ABCD的距離． 圖2-4-17 [解]　(1)證明：由題意可得EF∥AD，

10、 ∴AE⊥EF， 又AE⊥CF，EF∩CF＝F， ∴AE⊥平面EBCF. ∵AE?平面AEFD， ∴平面AEFD⊥平面EBCF. (2)過(guò)點(diǎn)D作DG∥AE交EF于點(diǎn)G，連接BG，則DG⊥平面EBCF， ∵EC?平面EBCF，∴DG⊥EC， 又BD⊥EC，BD∩DG＝D，∴EC⊥平面BDG， 又BG?平面BDG，∴EC⊥BG. 于是可得△EGB∽△BEC， ∴＝，∴EB2＝EG·BC＝AD·BC＝8，∴EB＝2. 設(shè)點(diǎn)F到平面ABCD的距離為h， 由VF-ABC＝VA-BCF，可得S△ABC·h＝S△BCF·AE. ∵BC⊥AE，BC⊥EB，AE∩EB＝E， ∴

11、BC⊥平面AEB，∴AB⊥BC. 又AB＝＝4＝BC， ∴S△ABC＝×4×4＝8. 又S△BCF＝×4×2＝4，AE＝EB＝2， ∴8h＝4×2＝16，解得h＝2. 故點(diǎn)F到平面ABCD的距離為2. 8．(2017·全國(guó)卷Ⅲ)如圖2-4-18，四面體ABCD中，△ABC是正三角形，AD＝CD. 圖2-4-18 (1)證明：AC⊥BD； (2)已知△ACD是直角三角形，AB＝BD，若E為棱BD上與D不重合的點(diǎn)，且AE⊥EC，求四面體ABCE與四面體ACDE的體積比． [解]　(1)證明：如圖，取AC的中點(diǎn)O，連接DO，BO. 因?yàn)锳D＝CD，所以AC⊥DO. 又由于△ABC是正三角形， 所以AC⊥BO. 從而AC⊥平面DOB， 故AC⊥BD. (2)連接EO. 由(1)及題設(shè)知∠ADC＝90°，所以DO＝AO. 在Rt△AOB中，BO2＋AO2＝AB2. 又AB＝BD，所以BO2＋DO2＝BO2＋AO2＝AB2＝BD2， 故∠DOB＝90°. 由題設(shè)知△AEC為直角三角形，所以EO＝AC. 又△ABC是正三角形，且AB＝BD，所以EO＝BD. 故E為BD的中點(diǎn)，從而E到平面ABC的距離為D到平面ABC的距離的，四面體ABCE的體積為四面體ABCD的體積的，即四面體ABCE與四面體ACDE的體積之比為1∶1.