2020版 高考高频考点对点练15 空间几何体的三视图、表面积与体积

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2020高考数学核心突破《专题5 立体几何 第1讲 空间几何体的三视图、表面积与体积》

2020高考数学核心突破《专题5 立体几何 第1讲 空间几何体的三视图、表面积与体积》

专题五 第1讲1.(教材回归)一个几何体的三视图如图所示,则该几何体的表面积为( D )A .3πB .4πC .2π+4D .3π+4解析 由题中三视图知该几何体是底面半径为1,高为2的半个圆柱,故其表面积S =2×12×π×12+π×1×2+2×2=3π+4.故选D.2.(2017·山东烟台模拟)一个几何体的三视图如图所示,其中俯视图是一个正三角形及其内切圆,则该几何体的体积为( A )A .163-16π3B.163-16π3C .83-8π3D.83-8π3解析 由三视图可知,几何体为一个棱长为4的正三棱柱去掉了一个内切圆柱.V三棱柱=⎝⎛⎭⎫12×4×4×sin 60°×4=16 3.在俯视图中,设内切圆半径为r ,则内切圆圆心与各顶点连接分三角形为3个全等的小三角形,由三角形面积可得12×4×4×sin 60°=3×⎝⎛⎭⎫12×4×r ,解得r =233.故V 圆柱=πr 2h =π×⎝⎛⎭⎫2332×4=16π3.∴几何体的体积V =V 三棱柱-V 圆柱=163-16π3.故选A.3.一个正方体被一个平面截去一部分后,剩余部分的三视图如图所示,则截去部分体积与剩余部分体积的比值为( D )A.18 B.17 C.16 D.15解析 如图,由已知条件可知,截去部分是以△ABC 为底面且三条侧棱两两垂直的正三棱锥D -ABC .设正方体的棱长为a ,则截去部分的体积为16a 3,剩余部分的体积为a 3-16a 3=56a 3.它们的体积之比为15.故选D.4.(考点聚焦)一个四面体的三视图如图所示,则该四面体的表面积是( B )A .1+ 3B .2+3C .1+2 2D .2 2解析 四面体的直观图如图所示.侧面SAC ⊥底面ABC ,且△SAC 与△ABC 均为腰长是2的等腰直角三角形,SA =SC =AB =BC =2,AC =2.设AC 的中点为O ,连结SO ,BO ,则SO ⊥AC ,∴SO ⊥平面ABC ,∴SO ⊥BO .又OS =OB =1,∴SB =2,故△SAB 与△SBC 均是边长为2的正三角形,故该四面体的表面积为2×12×2×2+2×34×(2)2=2+ 3.5.已知底面边长为1,侧棱长为2的正四棱柱的各顶点均在同一个球面上,则该球的体积为( D )A.32π3 B .4π C .2πD.4π3解析 正四棱柱的外接球的球心为上下底面的中心连线的中点,所以球的半径r =⎝⎛⎭⎫222+⎝⎛⎭⎫222=1,球的体积V =4π3r 3=4π3.故选D.6.一个球与一个正三棱柱的三个侧面和两个底面都相切,已知这个球的体积是32π3,那么这个三棱柱的体积是( D )A .963B .163C .24 3D .48 3解析 如图,设球的半径为R ,由43πR 3=32π3,得R =2. 所以正三棱柱的高h =4. 设其底面边长为a , 则13·32a =2,所以a =43, 所以V =34×(43)2×4=48 3.故选D. 7.(书中淘金)如图,在棱长为6的正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,E ,F 分别在C 1D 1与C 1B 1上,且C 1E =4,C 1F =3,连接EF ,FB ,BD ,DE ,DF ,则几何体EFC 1DBC 的体积为( A )A .66B .68C .70D .72解析 如图,连接DC 1,那么几何体EFC 1-DBC 被分割成三棱锥D -EFC 1及四棱锥D -CBFC 1,那么几何体EFC 1DBC 的体积为V =13×12×3×4×6+13×12×(3+6)×6×6=12+54=66.故所求几何体EFC 1DBC 的体积为66.8.(2017·湖北八校联考)如图,网格纸上小正方形的边长为1,粗线画的是某多面体的三视图,则该多面体的外接球的表面积为__41π__.解析 由三视图可知该几何体是如图所示的三棱锥A -BCD ,将该三棱锥放在棱长为4的正方体中,E 是棱的中点,所以三棱锥A -BCD 和三棱柱EFD -ABC 的外接球相同.设外接球的球心为O ,半径为R ,△ABC 的外接圆的圆心是M ,则OM =2.在△ABC 中,AB =AC =25,由余弦定理得cos ∠CAB =AC 2+AB 2-BC 22AC ·AB =20+20-162×25×25=35,所以sin ∠CAB =45,由正弦定理得2CM =BC sin ∠CAB =5,则CM =52.所以R =OC =OM 2+CM 2=412,则外接球的表面积为S =4πR 2=41π.9.一个几何体的三视图如图所示(单位:m),则该几何体的体积为 83π m 3.解析 由三视图知该几何体由两个相同的圆锥和一个圆柱组成.其中,圆锥的底面半径和圆柱的底面半径均为1,圆锥的高均为1,圆柱的高为2.因此该几何体的体积为V =2×13π×12×1+π×12×2=83π (m 3).10.(数学文化)我国古代数学家祖暅是著名数学家祖冲之之子,祖暅原理叙述道:“夫叠基成立积,缘幂势既同,则积不容异:”意思是:夹在两个平行平面之间的两个几何体被平行于这两个平行平面的任意平面所截,如果截得的两个截面面积总相等,那么这两个几何体的体积相等,其最著名之处是解决了“牟合方盖”中的体积问题,其核心过程为:如图中正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1,求图中四分之一的圆柱体BB 1C 1-AA 1D 1和四分之一圆柱体AA 1B 1-DD 1C 1公共部分的体积V ,若图中正方体的棱长为2,则V =163.(在高度h 处的截面:用平行于正方体上下底面的平面去截,记截得两圆柱体公共部分所得面积为S 1,截得正方体所得面积为S 2,截得四棱锥C 1-ABCD 所得面积S 3,S 1=R 2-h 2,S 2=R 2,S 3=h 2,S 2-S 1=S 3)解析 由题意可知,用平行于底面的平面截得的面积满足S 2-S 1=S 3,其中S 1表示两个圆柱的公共部分的截面面积,S 2表示截得正方体的截面面积,S 3表示截得锥体的截面面积.由祖暅原理可知:正方体体积减去两个圆柱的公共部分体积等于锥体体积,即23-V =13×22×2,即V =23-13×22×2=163.。

2020年高考数学三轮题型突破 1 选择题突破 题型10 空间几何体的三视图、体积、表面积与传统文化(学生版)

2020年高考数学三轮题型突破 1 选择题突破 题型10 空间几何体的三视图、体积、表面积与传统文化(学生版)

第一篇主题10 空间几何体的三视图、体积、表面积与传统文化【主题考法】本主题的题型为选择填空题,主要考查简单几何体的三视图、由三视图求原几何体的表面积、体积、文科求体积占多数,理科则求面积居多,考查与简单几何体有关的传统文化,考查空间想象能力、运算求解能力,难度为中档或以下试题,分值为5分.【主题回扣】1.概念理解(1)四棱柱、直四棱柱、正四棱柱、正方体、平行六面体、直平行六面体、长方体之间的关系.(2)三视图①三视图的正(主)视图、侧(左)视图、俯视图分别是从几何的正前方、正左方、正上方观察几何体画出的轮廓线.画三视图的基本要求:正俯一样长,俯侧一样宽,正侧一样高.②三视图排列规则:俯视图放在正(主)视图的下面,长度与正(主)视图一样;侧(左)视图放在正(主)视图的右面,高度和正(主)视图一样,宽度与俯视图一样. 2.柱、锥、台、球体的表面积和体积侧面展开图 表面积体积 直棱柱 长方形S =2S 底+S 侧 V =S 底·h 圆柱 长方形 S =2πr 2+2πrl V =πr 2·l 棱锥 由若干三角形构成S =S 底+S 侧 V =13S 底·h 圆锥 扇形 S =πr 2+πrl V =13πr 2·h 棱台 由若干个梯形构成S =S 上底+S 下底+S 侧 V =13(S +SS ′+S ′)·h 圆台扇环S =πr ′2+π(r +r ′)l +πr 2V =13π(r 2+rr ′+r ′2)·h球 S =4πr 2S =43πr 3【易错提醒】1.在由三视图还原为空间几何体的实际形状时,根据三视图的规则,空间几何体的可见轮廓线在三视图中为实线,不可见轮廓线为虚线.在还原空间几何体实际形状时一般是以正(主)视图和俯视图为主. 2.易混淆几何体的表面积与侧面积的区别,几何体的表面积是几何体的侧面积与所有底面面积之和,不能漏掉几何体的底面积;求锥体体积时,易漏掉体积公式中的系数13. 3.忽视三视图的实、虚线,导致几何体的形状结构理解错误.【主题考向】考向一 空间几何体的三视图【解决法宝】在分析空间几何体的三视图问题时,先根据俯视图确定几何体的底面,然后根据正视图或侧视图确定几何体的侧棱与侧面的特征,调整实线和虚线所对应的棱、面的位置,再确定几何体的形状,即可得到结果.在处理三视图问题时,要根据“长对正,宽相等、高平齐”的原则由三视图确定对应几何体中的量,或由几何体确定三视图中的量.例1【2020届陕西省二质检】某三棱锥的三视图如图所示,其俯视图是一个等腰直角三角形,在此三棱锥的六条棱中,最长棱的长度为( )正视图 仰视图 俯视图 A . B . C .D .【分析】 【解析】考向二 几何体的表面积【解决法宝】利用三视图求解几何体的表面积,关键是确定几何体的形状和相关数据,计算出各个面的面积,再求和即为表面积,掌握应用三视图的“长对正、高平齐、宽相等”.例2【2020山西长治3月在线综合测试】如图是某几何体的三视图,则它的表面积为( )A.172++9 B.17+22+11 C.172++8 D.217+22+11【分析】【解析】、考向三几何体的体积【解决法宝】1.求简单几何体的体积,要选择适当的底面和高,然后应用公式进行计算.2.求几何体的体积的常用方法有割补法和等积变换法.(1)割补法:求一个几何体的体积可以将这个几何体分割成几个柱体、椎体等,分别求出柱体、椎体等的体积,从而得出几何体的体积.(2)等体积转化法:利用三棱锥的每一个面可做底面.①求体积时,可选择容易计算的方式来求解;②利用“等积性”可求“点到面的距离”.3.利用三视图为载体求解几何体的体积,关键是是根据三视图想象原几何体的形状构成,并从三视图图中发现几何体中各元素间的位置关系及数量关系,然后在直观图中求解.例3【2020山西大同3月模拟】某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为( )A.4 B.2 C.6 D.7 3【分析】【详解】考向四简单几何体与传统文化【解决法宝】认真阅读题目,将传统文化给出的题目转化为数学语言给出问题,得到题中给出的几何体和有关的数据,转化为几何问题,再利用有关知识解决相关问题.例4【2020届四川成都石室天府中学第四次质检】阿基米德(公元前287年—公元前212年)是古希腊伟大的哲学家、数学家和物理学家,他和高斯、牛顿并列被称为世界三大数学家.据说,他自己觉得最为满意的一个数学发现就是“圆柱内切球体的体积是圆柱体积的三分之二,并且球的表面积也是圆柱表面积的三分之二”.他特别喜欢这个结论,要求后人在他的墓碑上刻着一个圆柱容器里放了一个球,如图,该球顶天立地,四周碰边,表面积为54π的圆柱的底面直径与高都等于球的直径,则该球的体积为( )A.4πB.16πC.36πD.64 3π【分析】【解析】【主题集训】1.【2019届第一次全国大联考(新课标Ⅰ卷)】如图所示为某三棱锥的三视图,若该三棱锥的体积为,则图中x的值为( )A.B.C.4 D.2.【2020四川成都石室中学一模】一个底面为正方形的四棱锥,其三视图如图所示,若这个四棱锥的体积为2 ,则此四棱锥最长的侧棱长为( )A. B. C. D.3.【2020届全国大联考三4月联考】下图是某几何体的三视图,该几何体的体积为( )A.112B.16C.13D.124.【2020届陕西汉中期末】某几何体的三视图如图所示,则该几何体的表面积为( )A.3244π+B.5244π+C.24π+D.384π+5.【2020届陕西省宝鸡市模拟检测(二)】《九章算术》中将底面是直角三角形的直三棱柱称为“堑堵”.某“堑堵”的三视图如图,则它的外接球的表面积为( )A.4πB.8πC.642+D.8 3π6.【2019届安徽省合肥市二质检】如图,正方形网格纸中的实线图形是一个多面体的三视图,则该多面体各表面所在平面互相垂直的有( )A.2对B.3对C.4对D.5对7.【2020中学生标准学术能力诊断性测试测】某三棱锥的三视图如图所示,网格纸上小正方形的边长为1,则该三棱锥外接球的表面积为( )A.27πB.28πC.29πD.30π8.【2020福建福清3月线上教学质量检测】如图,如图,网格纸上小正方形的边长为1,粗实线画出的是某几何体的三视图,已知其俯视图是正三角形,则该几何体的表面积是( )A .225+B .425+C .235+D .435+9.【2020贵州铜仁一中期末】某几何体的三视图如图所示,则该几何体中,面积最大的侧面的面积为( )A .22B .52C .62D .3。

空间几何体的三视图、表面积、体积专题复习

空间几何体的三视图、表面积、体积专题复习

空间几何体的三视图、表面积、体积专题复习简单几何体的表面积与体积:(1)柱体、锥体、台体和球的表面积:①S 直棱柱侧面积=ch ,其中c 为底面多边形的周长,h 为直棱柱的高.②'=ch S 21正棱锥形面积,其中c 为底面多边形的周长,h '为正棱锥的斜高. ③''+=h c c S )(21正棱台侧面积,其中c ',c 分别是棱台的上、下底面周长,h '为正棱台的斜高.④S 圆柱侧面积=2πRh ,其中R 是圆柱的底面半径,h 是圆柱的高. ⑤S 圆锥侧面积=πRl ,其中R 是圆锥的底面半径,l 是圆锥的母线长. ⑥S 球=4πR 2,其中R 是球的半径. (2)柱体、锥体、台体和球的体积:①V 柱体=Sh ,其中S 是柱体的底面积,h 是柱体的高.②Sh V 31=锥体,其中S 是锥体的底面积,h 是锥体的高. ③)(31'+'+=S SS S h V 台体,其中S ',S 分别是台体的上、下底面的面积,h 为台体的高.④3π34R V =球,其中R 是球的半径.练习:1. 已知某几何体的俯视图是如图所示的边长为2的正方形,主视图与左视图是边长为2的正∆, 则其全面积是 A .8B .12 C.4(1+ D.2. 一个几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为A .14+πB .134+πC .834+πD .84+π3. 如右图,已知一个锥体的正视图,侧视图和俯视图均为Rt ∆,且面积分别为3,4,6,则该锥体的体积为( ) A .24 B .8 C .12 D .44. 如右图,一个简单空间几何体的三视图其主视图与左视图是边长为2的正三角形、俯视 图轮廓为正方形,则其体积是( ) A.423 B.433 C.36 D.835. 用大小相同的且体积为1的小立方块搭一个几何体,使它的主视图和俯视图如上图所示,则它的体积的最小值与 最大值分别为( )A .9与13B .7与10C .10与16D .10与15 6. 下列几何体各自的三视图中,有且仅有两个视图相同的是( ) A .①② B .①③ C .①④ D .②④7. 一个几何体的三视图如图所示,其中正视图中ABC ∆是边长为2的正∆,俯视图为俯视图正视侧视CA5题正六边形,那么该几何体的侧视图的面积为A.12B.32C.23 D.6 8. 如右图所示是某一容器的三视图,现向容器中匀速注水,容器中水面的高度h 随时间t 变化的图象可能是( )9. 某几何体的一条棱长为7,在该几何体的正视图中,这条棱的投影是长为6的线段,在该几何体的侧视图与俯视图中,这条棱的投影分别是长为a 和b 的线段,则a +b 的最大值为( ) A. 22 B. 23 C. 4 D. 2 510.一个正三棱柱的三视图如下所示,则这个正三棱柱的高和底面边长分别为( )A . 2,B .,2 C . 4,2 D . 2,4 11.某三棱锥的三视图如图所示,该三棱锥的体积是( )A .403B.3C .503D.612.下图是某个四面体的三视图,该四面体的体积为( )A .72B .36C .24D .1213.已知一个空间几何体的三视图如右图所示,根据图中标出的尺寸(单位:cm),可得这个几何体的体积是 ( )A .4 cm 3B .5 cm 3C .6 cm 3D .7 cm 314.一个圆锥的正视图及其尺寸如图2所示.若一个平行于圆锥底面的平面将此圆锥截成体积之比为1﹕7的上、下两部分,则截面的面积为( )A .4πB .πC .94πD .4π主视图正视图侧视图俯视图俯视图左视图13题15.已知某四棱锥的三视图,如图.则此四棱锥的体积为( ) A .3 B .4C .5D .616.已知某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为( )A .8π3B .3πC.10π3D .6π17.已知一个几何体的三视图及其大小如图1,这个几何体的体积=V ( )A .π12B .π16C .π18D .π6418.已知某个几何体的三视图如图2所示,根据图中标出的尺寸(单位:cm ),则这个几何体的体积是( )A .38cmB .312cmC .324cmD .372cm19.一个直棱柱被一个平面截去一部分后所剩几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为( )A .9B .10C .11D .23220.一空间几何体的三视图如右上图所示,该几何体的体积为12π+则正视图与侧视图中x 的值为( ) A .5 B .4 C .3 D .221.已知正三棱柱(侧棱与底面垂直,底面是正∆)的高与底面边长均为2,其直观图和正视图如下,则它的侧视图的面积是 .俯视图侧视图正视图第16题图图222.设某几何体的三视图如下左边所示(尺寸的长度单位为m )。

2020届高考数学复习备考-空间几何体的三视图、表面积及体积

2020届高考数学复习备考-空间几何体的三视图、表面积及体积

2020届高考数学复习备考-空间几何体的三视图、表面积及体积高考考点聚焦高考考点考点解读空间几何体的三视图与直观图的关系1.根据某几何体的部分三视图,判断该几何体的其他三视图;或者已知某几何体的三视图,判断该几何体的形状2.考查三视图的画法以及数量关系空间几何体的表面积与体积的计算1.以三视图为命题背景,考查空间几何体体积、表面积的计算方法2.以空间几何体为命题背景考查空间几何体体积、表面积的计算方法多面体与球的切、接问题以球与多面体为背景,考查球的截面性质高考真题体验1.某几何体的三视图如图所示(单位:cm),则该几何体的体积(单位:cm3)是()A.π2+1B.π2+3C.3π2+1 D.3π2+32.如图,网格纸上小正方形的边长为1,粗实线画出的是某几何体的三视图,该几何体由一平面将一圆柱截去一部分后所得,则该几何体的体积为()A.90πB.63πC.42πD.36π3.某三棱锥的三视图如图所示,则该三棱锥的体积为()A.60 B.30C.20 D.104.某四棱锥的三视图如图所示,则该四棱锥的最长棱的长度为()A.3 2 B.2 3C.2 2 D.25.体积为8的正方体的顶点都在同一球面上,则该球的表面积为()A.12πB.32 3πC.8πD.4π6.已知三棱锥S-ABC的所有顶点都在球O的球面上,SC是球O的直径.若平面SCA⊥平面SCB,SA=AC,SB=BC,三棱锥S-ABC的体积为9,则球O的表面积为____.命题热点突破热点1空间几何体的三视图例1(1)某几何体的三视图如图所示,且该几何体的体积是3,则正(主)视图中的x的值是()A.2B.9 2C.32D.3(2)一只蚂蚁从正方体ABCD-A1B1C1D1的顶点A处出发,经正方体的表面,按最短路线爬行到顶点C1处,则下列图形中可以表示正方体及蚂蚁最短爬行路线的正视图的是()A .(1)(2)B .(1)(3)C .(2)(4)D .(3)(4)热点2 空间几何体的表面积与体积例2 (1)某多面体的三视图如图所示,其中正视图和左视图都由正方形和等腰直角三角形组成,正方形的边长为2,俯视图为等腰直角三角形.该多面体的各个面中有若干个是梯形,这些梯形的面积之和为 ( )A .10B .12C .14D .16(2)一个正方体被一个平面截去一部分后,剩余部分的三视图如下图,则截去部分体积与剩余部分体积的比值为 ( )A .18 B .17 C .16D .15(3)由一个长方体和两个14圆柱体构成的几何体的三视图如下,则该几何体的体积为 _____热点3多面体与球例3(1)已知正四棱锥P-ABCD内接于一个半径为R的球,则正四棱锥P-ABCD体积的最大值是()A.16R381B.32R381C.64R381D.R3(2)设三棱柱的侧棱垂直于底面,所有棱的长都为a,顶点都在一个球面上,则该球的表面积为______.强化训练提升1.已知三棱锥P-ABC的所有顶点都在球O的球面上,△ABC是边长为1的正三角形,PC为球O的直径,该三棱锥的体积为26,则球O的表面积为()A.4πB.8πC.12πD.16π.2.已知三棱锥D-ABC中,AB=BC=1,AD=2,BD=5,AC=2,BC⊥AD,则该三棱锥的外接球的表面积为()3.若某棱锥的三视图(单位:cm)如图所示,则该棱锥的体积等于()A.10 cm3B.20 cm3C.30 cm3D.40 cm34.某几何体的三视图如图所示,则该几何体的表面积为()A .18+2πB .20+πC .20+π2 D .16+π5.某四面体的三视图如图所示,正视图、俯视图都是腰长为2的等腰直角三角形,侧视图是边长为2的正方形,则此四面体的四个面中面积最大的为 ( )A .2 2B .2 3C .4D .2 66.三棱锥S -ABC 及其三视图中的正视图和侧视图如图所示,则棱SB 的长为 ( )A .211B .4 2C .38D .16 37.三棱锥P -ABC 中,P A ⊥平面ABC 且P A =2,△ABC 是边长为3的等边三角形,则该三棱锥外接球的表面积为 ( )A .4π3B .4πC .8πD .20π8.如图,正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1的棱长为1,E ,F 分别为线段AA 1,B 1C 上的点,则三棱锥D 1-EDF 的体积为______.9.已知E ,F 分别是矩形ABCD 的边BC 与AD 的中点,且BC =2AB =2,现沿EF 将平面ABEF 折起,使平面ABEF ⊥平面EFDC ,则三棱锥A -FEC 外接球的体积为______10.甲、乙两个圆柱的底面积分别为S 1,S 2,体积分别为V 1,V 2.若它们的侧面积相等且V 1V 2=32,则S 1S 2的值是_____.11.已知在直角梯形ABCD 中,AB ⊥AD ,CD ⊥AD ,AB =2AD =2CD =2,将直角梯形ABCD 沿AC 折叠成三棱锥D -ABC ,当三棱锥D -ABC 的体积取最大值时,其外接球的体积为_____.。

2020版高考数学 立体几何第1讲空间几何体的三视图、表面积及体积练习(文)(含解析)

2020版高考数学 立体几何第1讲空间几何体的三视图、表面积及体积练习(文)(含解析)

第1讲 空间几何体的三视图、表面积及体积A 级 基础通关一、选择题1.半径为R 的半圆卷成一个圆锥,则它的体积为( ) A.525πR 3B.324πR 3C.58πR 3D.38πR 3 解析:设圆锥的底面圆的半径为r ,高为h , 由2πr =πR ,得r =R2,因此h =R 2-r 2=32R . 所以V 圆锥=13πr 2·h =13π·⎝ ⎛⎭⎪⎫R 22·32R =324πR 3.答案:B2.(2018·北京卷)某四棱锥的三视图如图所示,在此四棱锥的侧面中,直角三角形的个数为( )A .1B .2C .3D .4解析:由三视图得到空间几何体,如图所示,则PA ⊥平面ABCD ,平面ABCD 为直角梯形,PA =AB =AD =2,BC =1,所以PA ⊥AD ,PA ⊥AB ,PA ⊥BC .又BC ⊥AB ,AB ∩PA =A ,所以BC ⊥平面PAB ,所以BC ⊥PB .在△PCD 中,PD =22,PC =3,CD =5,所以△PCD 为锐角三角形.所以侧面中的直角三角形为△PAB ,△PAD ,△PBC ,共3个.答案:C3.如图,网格纸上小正方形的边长为1,粗线画出的是某几何体的三视图,则该几何体的表面积为( )A .8+3πB .8+4πC .8+5πD .8+6π解析:由题图可知,几何体为半圆柱挖去半球体,几何体的表面积为2×π2×4+π+2×4-π+4π2=8+6π.答案:D4.中国古代数学名著《九章算术》中,将底面是直角三角形的直棱柱称为“堑堵”.已知“堑堵”的正视图和俯视图如图所示,则该“堑堵”的侧视图的面积为( )A .18 6B .18 3C .18 2D.2722解析:在俯视图Rt △ABC 中,作AH ⊥BC 交于点H .由三视图的意义,则BH =6,HC =3,根据射影定理,AH 2=BH ·HC ,所以AH =3 2.易知该“堑堵”的侧视图是矩形,长为6,宽为AH =32,故侧视图的面积S =6×32=18 2.答案:C5.(2019·青岛二中检测)某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为( )A .6B .4C.223D.203解析:由三视图知该几何体是边长为2的正方体挖去一个三棱柱(如图),且挖去的三棱柱的高为1,底面是等腰直角三角形,等腰直角三角形的直角边长为2,故几何体体积V =23-12×2×2×1=6.答案:A6.(2017·全国卷Ⅲ)已知圆柱的高为1,它的两个底面的圆周在直径为2的同一个球的球面上,则该圆柱的体积为( )A .πB.3π4C.π2D.π4解析:设圆柱的底面半径为r ,球的半径为R ,且R =1, 由圆柱两个底面的圆周在同一个球的球面上可知,r ,R 及圆柱的高的一半构成直角三角形.所以r =12-⎝ ⎛⎭⎪⎫122=32.所以圆柱的体积为V =πr 2h =34π×1=3π4.故选B.答案:B 二、填空题7.(2019·江苏卷)如图,长方体ABCD-A 1B 1C 1D 1的体积是120,E 为CC 1的中点,则三棱锥E-BCD 的体积是________.解析:设长方体中BC =a ,CD =b ,CC 1=c ,则abc =120,所以V EBCD =13×12ab ×12c =112abc =10.答案:108.(2018·浙江卷改编)某几何体的三视图如图所示(单位:cm),则该几何体的体积(单位:cm 3)为________.解析:由三视图可知,该几何体是一个底面为直角梯形的直四棱柱,所以该几何体的体积V =12×(1+2)×2×2=6.答案:69.(2017·北京卷改编)某四棱锥的三视图如图所示,则该四棱锥的最长棱的长度为________.解析:根据三视图可得该四棱锥的直观图(四棱锥P-ABCD)如图所示,将该四棱锥放入棱长为2的正方体中.由图可知该四棱锥的最长棱为PD,PD=22+22+22=2 3.答案:2 310.(2019·惠州调研)已知一张矩形白纸ABCD,AB=10,AD=102,E,F分别为AD,BC的中点,现分别将△ABE,△CDF沿BE,DF折起,使A,C重合于点P,则三棱锥PDEF的外接球的表面积为________.解析:三棱锥P-DEF中,PD2+PF2=CD2+CF2=DF2,所以∠DPF=90°,且DF2=102+(52)2=150.又∠DEF=90°,所以DF的中点为三棱锥PDEF的外接球的球心,则2R=DF,故球的表面积S=4πR2=150π.答案:150πB级能力提升11.(2019·雅礼中学质检)一个几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为( )A.5π3B .5C.2π3D .π解析:由三视图可知,该几何体是一个组合体,它由半个圆锥与四分之一球体组成,其中圆锥的底面半径为1,高为2,体积为12×13×π×12×2=π3;球的半径为1,体积为14×43π×13=π3.所以该几何体的体积V =π3+π3=2π3.答案:C12.我国齐梁时代的数学家祖暅提出了一条原理:“幂势既同,则积不容异”.意思是:两个等高的几何体若在所有等高处的水平截面的面积相等,则这两个几何体的体积相等.椭球体是椭圆绕其轴旋转所成的旋转体.如图,将底面直径都为2b ,高皆为a 的椭半球体和已被挖去了圆锥体的圆柱放置于同一平面β上,用平行于平面β且与平面β任意距离d 处的平面截这两个几何体,可横截得到S 圆及S 环两截面.可以证明S 圆=S 环总成立.据此,半短轴长为1,半长轴长为3的椭球体的体积是________.解析:因为S 圆=S 环总成立,则半椭球体的体积为πb 2a -13πb 2a =23πb 2a .所以椭球体的体积V =43πb 2a .因为椭球体半短轴长为1,半长轴长为3即b =1,a =3. 故椭球体的体积V =43πb 2a =4π.答案:4π13.在《九章算术》中,将底面为矩形且有一条侧棱与底面垂直的四棱锥称之为阳马.如图,若四棱锥P-ABCD 为阳马,侧棱PA ⊥底面ABCD ,且PA =3,BC =AB =4,设该阳马的外接球半径为R ,内切球半径为r ,则R =________,内切球的体积V =________.解析:在四棱锥P-ABCD 中,侧棱PA ⊥底面ABCD ,且底面为矩形,将该“阳马”补成长方体,则(2R )2=AB 2+AD 2+AP 2=16+16+9=41. 因此R =412. 依题意Rt △PAB ≌Rt △PAD ,则内切球O 在侧面PAD 内的正视图是△PAD 的内切圆,且该内切圆与△PAB 的内切圆全等.故内切球的半径r =12(3+4-5)=1,则V =43πr 3=43π.答案:412 43π 14.(2017·全国卷Ⅰ)已知三棱锥S ­ABC 的所有顶点都在球O 的球面上,SC 是球O 的直径.若平面SCA ⊥平面SCB ,SA =AC ,SB =BC ,三棱锥S ­ABC 的体积为9,则球O 的表面积为________.解析:如图,连接OA ,OB .由SA =AC ,SB =BC ,SC 为球O 的直径,知OA ⊥SC ,OB ⊥SC . 由平面SCA ⊥平面SCB , 平面SCA ∩平面SCB =SC , 所以OA ⊥平面SCB . 设球O 的半径为r ,则OA =OB =r ,SC =2r ,所以三棱锥S ­ABC 的体积V =13×⎝ ⎛⎭⎪⎫12SC ·OB ·OA =r 33, 即r 33=9,所以r =3,所以S 球表=4πr 2=36π. 答案:36π。

【高考复习】2020年高考数学(文数) 空间几何体的三视图、表面积及体积 小题练(含答案解析)

【高考复习】2020年高考数学(文数) 空间几何体的三视图、表面积及体积 小题练(含答案解析)

【高考复习】2020年高考数学(文数)空间几何体的三视图、表面积及体积小题练一、选择题1.多面体的三视图如图所示,其中正视图和侧视图都由正方形和等腰直角三角形组成,正方形的边长为2,俯视图为等腰直角三角形.该多面体的各个面中有若干个是梯形,这些梯形的面积之和为( )A.10 B.12 C.14 D.162.用斜二测画法画一个水平放置的平面图形的直观图为如图所示的一个正方形,则原来的图形是( )3.一个几何体的三视图如上图所示,则该几何体的体积为()A. B. C. D.4.如图,网格纸上小正方形的边长为1,粗线画出的是某几何体的三视图,已知该几何体的各个面中有n个面是矩形,体积为V,则( )A.n=4,V=10 B.n=5,V=12C.n=4,V=12 D.n=5,V=105.某几何体的三视图如图所示,图中三个正方形的边长均为2,则该几何体的表面积为( )A.24+(2-1)π B.24+(22-2)πC.24+(5-1)π D.24+(23-2)π6.若某几何体的三视图(单位:cm)如图所示,则该几何体的体积等于( )A.10 cm3 B.20 cm3 C.30 cm3D.40 cm37.若球的半径扩大为原来的2倍,则它的体积扩大为原来的( )A.2倍 B.4倍 C.8倍D.16倍8.平面α截球O的球面所得圆的半径为1,球心O到平面α的距离为2,则此球的体积为( )A.6π B.43π C.46π D.63π9.已知A,B是球O的球面上两点,∠AOB=90°,C为该球面上的动点,若三棱锥O­ABC体积的最大值为36,则球O的表面积为( )A.36π B.64π C.144π D.256π10.如图,网格纸上小正方形的边长为1,粗线画出的是某四面体的三视图,则该四面体表面积为()A.2(1B.2(1C.4(111.设A,B,C,D是同一个半径为4的球的球面上四点,△ABC为等边三角形且其面积为93,则三棱锥D­ABC体积的最大值为( )A.12 3 B.18 3 C.24 3 D.54 312.已知四面体P­ABC的四个顶点都在球O的球面上,PA=8,BC=4,PB=PC=AB=AC,且平面PBC⊥平面ABC,则球O的表面积为( )A.64π B.65π C.66π D.128π二、填空题13.用一张16×10的长方形纸片,在四个角剪去四个边长为x的正方形(如图),然后沿虚线折起,得到一个无盖的长方体纸盒,则这个纸盒的最大容积是________.14.如图所示,已知一个多面体的平面展开图由一个边长为1的正方形和4个边长为1的正三角形组成,则该多面体的体积是________.15.我国古代数学名著《数书九章》中有“天池盆测雨”题:在下雨时,用一个圆台形的天池盆接雨水,天池盆盆口直径为二尺八寸,盆底直径为一尺二寸,盆深一尺八寸,若盆中积水深九寸,则平地降雨量是________寸.(注:①平地降雨量等于盆中积水体积除以盆口面积;②一尺等于十寸)16.已知圆锥侧面展开图的圆心角为90°,则该圆锥的底面半径与母线长的比为________.17.如图,BD是边长为3的正方形ABCD的对角线,将△BCD绕直线AB旋转一周后形成的几何体的体积等于________.18.如图,已知球O的面上有四点A,B,C,D,DA⊥平面ABC,AB⊥BC,DA=AB=BC=2,则球O的体积等于________.答案解析1.答案为:B ;解析:由多面体的三视图还原直观图如图.该几何体由上方的三棱锥A -BCE 和下方的三棱柱BCE -B 1C 1A 1构成,其中面CC 1A 1A 和面BB 1A 1A 是梯形,则梯形的面积之和为2×(2+4)×22=12.故选B.2.答案为:A ;解析:由直观图可知,在直观图中多边形为正方形,对角线长为2,所以原图形为平行四边形,位于y 轴上的对角线长为2 2.3.答案为:B ;4.答案为:D ;解析:由三视图可知,该几何体为直五棱柱,其直观图如图所示,故n =5,体积V =2×22+12×2×1=10.故选D .5.答案为:B ;解析:如图,由三视图可知,该几何体是棱长为2的正方体挖出两个圆锥体所得. 由图中知圆锥的半径为1,母线为2,该几何体的表面积为S =6×22-2π×12+2×12×2π×1×2=24+(22-2)π,故选B .6.答案为:B解析:由三视图可知,该几何体是一个直三棱柱ABC -A 1B 1C 1截去一个三棱锥B 1-ABC ,则该几何体的体积为V =12×3×4×5-13×12×3×4×5=20(cm 3).故选B .7.答案为:C ;8.答案为:B ;解析:设球的半径为R ,由球的截面性质得R=22+12=3,所以球的体积V=43πR 3=43π.9.答案为:C.解析:如图所示,当点C 位于垂直于面AOB 的直径端点时,三棱锥O­ABC 的体积最大,设球O 的半径为R ,此时V O ­ABC =V C ­AOB =13×12R 2×R=16R 3=36,故R=6,则球O 的表面积为S=4πR 2=144π.10.B.解题思路:该几何体是棱长为2的正方体内的四面体11A BCC .1BCC ∆的面积为2,111A BC A CC ∆∆、的面积均为,11A BC ∆的面积为24表面积为,故选B.11.答案为:B ;解析:由等边△ABC 的面积为93,可得34AB 2=93,所以AB=6, 所以等边△ABC 的外接圆的半径为r=33AB=2 3.设球的半径为R , 球心到等边△ABC 的外接圆圆心的距离为d ,则d=R 2-r 2=16-12=2.所以三棱锥D­ABC 高的最大值为2+4=6,所以三棱锥D­ABC 体积的最大值为13×93×6=18 3.12.答案为:B.解析:如图,D ,E 分别为BC ,PA 的中点,易知球心O 在线段DE 上. ∵PB=PC=AB=AC ,∴PD ⊥BC ,AD ⊥BC ,PD=AD.又平面PBC⊥平面ABC ,平面PBC∩平面ABC=BC ,∴PD ⊥平面ABC.∴PD⊥AD.∴PD =AD=4 2.∵点E 是PA 的中点,∴ED ⊥PA ,且DE=EA=PE=4.设球O 的半径为R ,OE=x ,则OD=4-x.在Rt △OEA 中,有R 2=16+x 2,在Rt △OBD 中,有R 2=4+(4-x)2,解得R 2=654,所以S=4πR 2=65π,故选B.13.答案为:144;解析:沿虚线折出纸盒后,该纸盒的长为16-2x ,宽为10-2x ,高为x ,则0<x <5,其容积为V =x(16-2x)·(10-2x)=4x 3-52x 2+160x ,所以V′=12x 2-104x +160=4(x -2)(3x -20),令V′=0,得x =2或x =203>5(舍去),当x ∈(0,2)时,V′>0,即在(0,2)上,V(x)是增函数; 当x ∈(2,5),V′<0,即在(2,5)上,V(x)是减函数, 所以当x =2时,V(x)有最大值为144.14.答案为:26; 解析:易知该几何体是正四棱锥.连接BD ,设正四棱锥P -ABCD ,由PD =PB =1,BD =2,则PD ⊥PB .设底面中心O ,则四棱锥高PO =22,则其体积是V =13Sh =13×12×22=26.15.答案为:3;解析:由题意知,圆台中截面圆的半径为十寸,圆台内水的体积为V =13πh(r 2中+r 2下+r 中r 下)=π3×9×(102+62+10×6)=588π(立方寸),降雨量为V 142π=588π196π=3(寸).16.答案为:14;解析:设圆锥的母线长是R,则扇形的弧长是90πR180=πR2,设底面半径是r,则πR2=2πr,所以r=R4,所以圆锥的底面半径与母线长的比为1∶4.17.答案为:18π;解析:对角线BD绕着AB旋转,形成圆锥的侧面;边BC绕着AB旋转形成圆面;边CD绕着AB 旋转,形成圆柱的侧面,所以该几何体是由圆柱挖去一个同底面的圆锥,所以V=π·32·3-13·π·32·3=18π.18.答案为:6π;解析:如图,以DA,AB,BC为棱长构造正方体,设正方体的外接球O的半径为R,则正方体的体对角线长即为球O的直径,所以|CD|=(2)2+(2)2+(2)2=2R,所以R=62,故球O的体积V=4πR33=6π.。

高考数学复习:空间几何体的三视图、表面积及体积

高考数学复习:空间几何体的三视图、表面积及体积

V=13×3×6×3=18.
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专题五 立体几何
空间几何体的三视图与直观图的对应关系
典题例析 例 1 (1)下列三视图所对应的直观图是
二 轮 复 习
(C )
数 学
[解析] 由题意可知,几何体的直观图下部是长方体,上部是圆柱,并且高 相等,所以C选项符合题意.
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专题五 立体几何
(2)如图是一个空间几何体的正视图和俯视图,则它的侧视图为


(r,r′为底面半径,h 为高)
球 V 球=__43_π_R_3_____(R 为球的半径) S 球=___4_π_R_2___(R 为球的半径)
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专题五 立体几何
2.空间几何体的三视图和直观图
(1)空间几何体的三视图
三视图的正视图、侧视图、俯视图分别是从物体的正前方、正左方、正上
方看到的物体轮廓线的正投影围成的平面图形,三视图的画法规则为“长对
=π4.
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专题五 立体几何
7.(2019·北京卷,11)某几何体是由一个正方体去 掉一个四棱柱所得,其三视图如图所示.如果网格纸上 小正方形的边长为1,那么该几何体的体积为__4_0___.
数 学
二 轮 复 习
[解析 ] 由题意知去掉的四棱柱的底面为直角梯形,底面积S=(2+4) ×2÷2=6,高为正方体的棱长4,所以去掉的四棱柱的体积为6×4=24.又正方 体的体积为43=64,所以该几何体的体积为64-24=40.
(1)加强对空间几何体结构特征的理解,掌握各种几何体的体积、表面积公式.
(2)掌握空间几何三视图的画法规则,掌握几何直观图中各个元素之间的关系以
及三视图中长宽之间的关系.

高考专题练习: 空间几何体的表面积与体积

高考专题练习: 空间几何体的表面积与体积

1.圆柱、圆锥、圆台的侧面展开图及侧面积公式圆柱圆锥圆台侧面展开图侧面积公式S圆柱侧=2πrl S圆锥侧=πrl S圆台侧=π(r+r′)l2.空间几何体的表面积与体积公式名称几何体表面积体积柱体(棱柱和圆柱)S表面积=S侧+2S底V=S底h锥体(棱锥和圆锥)S表面积=S侧+S底V=13S底h台体(棱台和圆台)S表面积=S侧+S上+S下V=13(S上+S下+S上S下)h球S=4πR2V=43πR3常用结论1.正方体的外接球、内切球及与各条棱相切的球的半径(1)外接球:球心是正方体的中心;半径r=32a(a为正方体的棱长).(2)内切球:球心是正方体的中心;半径r=a2(a为正方体的棱长).(3)与各条棱都相切的球:球心是正方体的中心;半径r=22a(a为正方体的棱长).2.正四面体的外接球、内切球的球心和半径(1)外接球:球心是正四面体的中心;半径r=64a(a为正四面体的棱长).(2)内切球:球心是正四面体的中心;半径r=612a(a为正四面体的棱长).一、思考辨析判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)多面体的表面积等于各个面的面积之和.( ) (2)锥体的体积等于底面积与高之积.( ) (3)球的体积之比等于半径比的平方.( )(4)简单组合体的体积等于组成它的简单几何体体积的和或差.( ) (5)长方体既有外接球又有内切球.( ) 答案:(1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)× 二、易错纠偏常见误区| (1)考虑不周,忽视分类讨论; (2)锥体的底面及其对应高不清楚; (3)组合体的表面积没注意衔接部分.1.将一个相邻边长分别为4π,8π的矩形卷成一个圆柱,则这个圆柱的表面积是________.解析:当底面周长为4π时,底面圆的半径为2,两个底面的面积之和是8π;当底面周长为8π时,底面圆的半径为4,两个底面的面积之和为32π.无论哪种方式,侧面积都是矩形的面积32π2,故所求的表面积是32π2+8π或32π2+32π.答案:32π2+8π或32π2+32π2.已知三棱锥S -ABC 中,∠SAB =∠ABC =π2,SB =4,SC =213,AB =2,BC =6,则三棱锥S -ABC 的体积是________.解析:由∠ABC =π2,AB =2,BC =6,得AC =210.由∠SAB =π2,AB =2,SB =4,得SA =2 3.由SA 2+AC 2=SC 2,得SA ⊥AC ,又SA ⊥AB ,所以SA ⊥平面ABC .所以三棱锥S -ABC 的体积为13S △ABC ·SA =13×12×2×6×23=4 3.答案:4 33.已知一几何体的三视图如图所示,它的侧视图与正视图相同,则该几何体的表面积为________.解析:由三视图知,该几何体是一个正四棱柱与半球的组合体,且正四棱柱的高为2,底面对角线长为4,球的半径为2,所以该正四棱柱的底面正方形的边长为22,该几何体的表面积S=12×4π×22+π×22+22×2×4=12π+16.答案:12π+16空间几何体的表面积(师生共研)(1)在梯形ABCD中,∠ABC=π2,AD∥BC,BC=2AD=2AB=2.将梯形ABCD绕AD所在的直线旋转一周而形成的曲面所围成的几何体的表面积为()A.(5+2)πB.(4+2)πC.(5+22)πD.(3+2)π(2)(2021·吉林梅河口五中模拟)阳马和鳖臑(biē nào)是《九章算术·商功》里对两种锥体的称谓.如图所示,取一个长方体,按下图斜割一分为二,得两个一模一样的三棱柱,称为堑堵.再沿其中一个堑堵的一个顶点与相对的棱剖开,得四棱锥和三棱锥各一个,有一棱与底面垂直的四棱锥称为阳马(四棱锥S-ABCD),余下三棱锥称为鳖臑(三棱锥S-ECD),若将某长方体沿上述切割方法得到一个阳马和一个鳖臑,且该阳马的正视图和鳖臑的侧视图如图所示,则该阳马和鳖臑的表面积之和为()A.12+13+3 5 B.11+13+3 5 C.12+313+ 5 D.11+313+ 5【解析】(1)因为在梯形ABCD中,∠ABC=π2,AD∥BC,BC=2AD=2AB=2,所以将梯形ABCD绕AD所在的直线旋转一周而形成的曲面所围成的几何体是一个底面半径为AB=1,高为BC=2的圆柱挖去一个底面半径为AB=1,高为BC-AD=1的圆锥,所以该几何体的表面积S=π×12+2π×1×2+π×1×12+12=(5+2)π.故选A.(2)由三视图可知,在阳马中,AS=2,AD=3,CD=1,SD=13,SB=5,所以S阳马=S△SAD+S△SCD+S△SBC+S△SAB+S矩形ABCD=3×22+1×132+3×52+1×2 2+3=7+13+352.S鳖臑=S△SCD+S△CDE+S△SDE+S△SCE=132+1×22+2×32+3×52=4+13+352,所以所求表面积之和=11+13+35,故选B.【答案】(1)A(2)B空间几何体表面积的求法(1)以三视图为载体的几何体的表面积问题,关键是分析三视图确定几何体中各元素之间的位置关系及数量.(2)多面体的表面积是各个面的面积之和;组合体的表面积注意衔接部分的处理.(3)旋转体的表面积问题注意其侧面展开图的应用.某几何体的三视图如图所示,其中正视图和侧视图均为直角梯形,俯视图为两个正方形,则该几何体的表面积为()A.992B.61C.62 D.73解析:选C.由三视图画出几何体的直观图如图所示,上、下底面分别为边长是1,4的正方形;图中朝里的两个侧面是上底为1,下底为4,高为4的梯形;图中朝外的两个侧面是上底为1,下底为4,高为5的梯形,其表面积为S=1×1+4×4+12×(1+4)×4×2+12×(1+4)×5×2=62.空间几何体的体积(多维探究)角度一求简单几何体的体积(1)(2020·石家庄质量检测)某几何体的三视图如图所示(图中小正方形网格的边长为1),则该几何体的体积是()A .8B .6C .4D .2(2)如图,在直四棱柱ABCD -A 1B 1C 1D 1中,底面ABCD 是平行四边形,点E 是棱BB 1的中点,点F 是棱CC 1上靠近C 1的三等分点,且三棱锥A 1­AEF 的体积为2,则四棱柱ABCD -A 1B 1C 1D 1的体积为( )A .12B .8C .20D .18【解析】 (1)由三视图可得该几何体为底面是直角梯形的直四棱柱(如图所示),其中底面直角梯形的上、下底分别为1,2,高为2,直四棱柱的高为2,所以该几何体的体积为(1+2)×22×2=6,故选B .(2)设点F 到平面ABB 1A 1的距离为h ,由题意得V A 1­AEF=VF ­A 1AE.又VF ­A 1AE=13S△A 1AE ·h =13×⎝ ⎛⎭⎪⎫12AA 1·AB ·h =16(AA 1·AB )·h =16S 四边形ABB 1A 1·h =16V ABCD ­A 1B 1C 1D1,所以VABCD ­A 1B 1C 1D 1=6VA 1­AEF=6×2=12.所以四棱柱ABCD -A 1B 1C 1D 1的体积为12.故选A .【答案】 (1)B (2)A 角度二 求组合体的体积(1)(2020·高考浙江卷)某几何体的三视图(单位:cm)如图所示,则该几何体的体积(单位:cm3)是()A.73B.143C.3 D.6(2)(2021·贵阳市第一学期监测考试)某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为(俯视图中弧线是14圆弧)()A.4-πB.π-2C.1-π2D.1-π4【解析】(1)由三视图可知,该几何体是三棱柱和三棱锥的组合体,结合图中数据可得该几何体的体积V=12×2×1×2+13×12×2×1×1=73(cm3),故选A.(2)由题设知,该几何体是棱长为1的正方体被截去底面半径为1的14圆柱后剩下的部分,直观图如图所示,该几何体的体积V=1×1×1-14×π×12×1=1-π4,故选D.【答案】(1)A (2)D(1)处理体积问题的思路(2)求体积的常用方法直接法对于规则的几何体,利用相关公式直接计算割补法把不规则的几何体分割成规则的几何体,然后进行体积计算;或者把不规则的几何体补成规则的几何体,不熟悉的几何体补成熟悉的几何体,便于计算等体积法选择合适的底面来求几何体体积,常用于求三棱锥的体积,即利用三棱锥的任一个面作为三棱锥的底面进行等体积变换1.《九章算术》卷五商功中有如下问题:今有刍甍,下广三丈,袤四丈,上袤二丈,无广,高一丈,问积几何?刍甍:底面为矩形的屋脊状的几何体(网格纸中粗线部分为其三视图,设网格纸上每个小正方形的边长为1),那么该刍甍的体积为()A.4 B.5C.6 D.12解析:选B.如图所示,由三视图可还原得到几何体ABCDEF,过E,F分别作垂直于底面的截面EGH和FMN,可将原几何体切割成三棱柱EHG-FNM,四棱锥E­ADHG和四棱锥F-MBCN,易知三棱柱的体积为12×3×1×2=3,两个四棱锥的体积相同,都为13×1×3×1=1,则原几何体的体积为3+1+1=5.故选B.2.学生到工厂劳动实践,利用3D打印技术制作模型.如图,该模型为长方体ABCD-A1B1C1D1挖去四棱锥O-EFGH后所得的几何体,其中O为长方体的中心,E,F,G,H分别为所在棱的中点,AB=BC=6 cm,AA1=4 cm.3D打印所用原料密度为0.9 g/cm3.不考虑打印损耗,制作该模型所需原料的质量为________g.解析:由题易得长方体ABCD-A1B1C1D1的体积为6×6×4=144(cm3),四边形EFGH为平行四边形,如图所示,连接GE,HF,易知四边形EFGH的面积为矩形BCC1B1面积的一半,即12),所以V四棱锥O-EFGH=13×3×122×6×4=12(cm=12(cm3),所以该模型的体积为144-12=132(cm3),所以制作该模型所需原料的质量为132×0.9=118.8(g).答案:118.8球与空间几何体的接、切问题(多维探究) 角度一 外接球(1)已知三棱柱ABC -A 1B 1C 1的底面是边长为6的正三角形,侧棱垂直于底面,且该三棱柱的外接球的表面积为12π,则该三棱柱的体积为________.(2)已知三棱锥S -ABC 的所有顶点都在球O 的球面上,SC 是球O 的直径.若平面SCA ⊥平面SCB ,SA =AC ,SB =BC ,三棱锥S -ABC 的体积为9,则球O 的表面积为________.【解析】 (1)设球的半径为R ,上,下底面中心设为M ,N ,由题意,外接球球心为MN 的中点,设为O ,则OA =R ,由4πR 2=12π,得R =OA = 3.又易得AN =2,由勾股定理可知ON =1,所以MN =2,即棱柱的高h =2,所以该三棱柱的体积为34×(6)2×2=3 3.(2)设球O 的半径为R ,因为SC 为球O 的直径,所以点O 为SC 的中点,连接AO ,OB ,因为SA =AC ,SB =BC ,所以AO ⊥SC ,BO ⊥SC ,因为平面SCA ⊥平面SCB ,平面SCA ∩平面SCB =SC ,所以AO ⊥平面SCB ,所以V S ­ABC =V A ­SBC =13×S △SBC ×AO =13×⎝ ⎛⎭⎪⎫12×SC ×OB ×AO ,即9=13×⎝ ⎛⎭⎪⎫12×2R ×R ×R ,解得R =3,所以球O 的表面积为S =4πR 2=4π×32=36π.【答案】 (1)33 (2)36π(1)求解多面体的外接球时,经常用到截面圆.如图所示,设球O的半径为R,截面圆O′的半径为r,M为截面圆上任意一点,球心O到截面圆O′的距离为d,则在Rt△OO′M中,OM2=OO′2+O′M2,即R2=d2+r2.(2)求解球的内接正方体、长方体等问题的关键是把握球的直径即是几何体的体对角线.(3)若球面上四点P,A,B,C的连线中P A,PB,PC两两垂直或三棱锥的三条侧棱两两垂直,则可构造长方体或正方体解决问题.角度二内切球(1)(2021·重庆七校联考)已知正三棱锥的高为6,内切球(与四个面都相切)的表面积为16π,则其底面边长为()A.18 B.12C.6 3 D.4 3(2)(2020·高考全国卷Ⅲ)已知圆锥的底面半径为1,母线长为3,则该圆锥内半径最大的球的体积为________.【解析】(1)如图,由题意知,球心在三棱锥的高PE上,设内切球的半径为R,则S球=4πR2=16π,所以R=2.所以OE=OF=2,OP=4.在Rt△OPF中,PF=OP2-OF2=2 3.因为△OPF∽△DPE,所以OFDE=PFPE,得DE=23,AD=3DE=63,AB=23AD=12.故选B.(2)易知半径最大的球即为该圆锥的内切球.圆锥PE及其内切球O如图所示,设内切球的半径为R,则sin∠BPE=ROP =BEPB=13,所以OP=3R,所以PE=4R=PB2-BE2=32-12=22,所以R=22,所以内切球的体积V=43πR3=23π,即该圆锥内半径最大的球的体积为2 3π.【答案】(1)B(2)2 3π(1)在求四面体内切球的半径时,应重视分割的思想方法,即将该四面体分割为以球心为顶点,各面为底面的四个三棱锥,通过其体积关系求得半径.(2)与球有关的组合体问题,一种是内切,一种是外接.球与旋转体的组合通常作出它们的轴截面解题;球与多面体的组合,一般通过多面体的一条侧棱和球心,并结合“切点”或“接点”作出截面图,把空间问题化归为平面问题求解.1.已知正四棱锥P-ABCD内接于一个半径为R的球,则正四棱锥P-ABCD 体积的最大值是()A.16R381B.32R381C.64R381D.R3解析:选C.如图,记O为正四棱锥P­ABCD外接球的球心,O1为底面ABCD 的中心,则P,O,O1三点共线,连接PO1,OA,O1A.设OO 1=x ,则O 1A =R 2-x 2,AB =2·R 2-x 2,PO 1=R +x ,所以正四棱锥P -ABCD 的体积V =13AB 2·PO 1=13×2(R 2-x 2)(R +x )=23(-x 3-Rx 2+R 2x +R 3),求导得V ′=23(-3x 2-2Rx +R 2)=-23(x +R )·(3x -R ),当x =R3时,体积V 有最大值64R 381,故选C .2.设球O 内切于正三棱柱ABC -A 1B 1C 1,则球O 的体积与正三棱柱ABC -A 1B 1C 1的体积的比值为________.解析:设球O 的半径为R ,正三棱柱ABC -A 1B 1C 1的底面边长为a ,则R =33×a 2=36a ,即a =23R .又正三棱柱ABC -A 1B 1C 1的高为2R ,所以球O 的体积与正三棱柱ABC -A 1B 1C 1的体积的比值为43πR 334a 2×2R =43πR 334×12R 2×2R =23π27.答案:23π27核心素养系列14 直观想象——确定球心位置的三种方法决定球的几何要素是球心的位置和球的半径,在球与其他几何体的结合问题中,通过位置关系的分析,找出球心所在的位置是解题的关键,不妨称这个方法为球心位置分析法.方法一 由球的定义确定球心若一个多面体的各顶点都在一个球的球面上,则称这个多面体是这个球的内接多面体,这个球是这个多面体的外接球.也就是说如果一个定点到一个简单多面体的所有顶点的距离都相等,那么这个定点就是该简单多面体外接球的球心.(1)长方体或正方体的外接球的球心是其体对角线的中点; (2)正三棱柱的外接球的球心是上、下底面中心连线的中点;(3)直三棱柱的外接球的球心是上、下底面三角形外心连线的中点;(4)正棱锥的外接球球心在其高上,具体位置可通过建立直角三角形运用勾股定理计算得到;(5)若棱锥的顶点可构成共斜边的直角三角形,则公共斜边的中点就是其外接球的球心.已知各顶点都在同一个球面上的正四棱柱的高为4,体积为16,则这个球的表面积是()A.16πB.20πC.24πD.32π【解析】已知各顶点都在同一个球面上的正四棱柱的高为4,体积为16,可求得底面边长为2,故球的直径为22+22+42=26,则半径为6,故球的表面积为24π,故选C.【答案】 C方法二构造长方体或正方体确定球心(1)正四面体、三条侧棱两两垂直的正三棱锥、四个面都是直角三角形的三棱锥,可将三棱锥补形成长方体或正方体;(2)同一个顶点上的三条棱两两垂直的四面体、相对的棱相等的三棱锥,可将三棱锥补形成长方体或正方体;(3)若已知棱锥含有线面垂直关系,则可将棱锥补形成长方体或正方体;(4)若三棱锥的三个侧面两两垂直,则可将三棱锥补形成长方体或正方体.如图,边长为2的正方形ABCD中,点E,F分别是边AB,BC的中点,将△AED,△EBF,△FCD分别沿DE,EF,FD折起,使A,B,C三点重合于点A′,若四面体A′EFD的四个顶点在同一个球面上,则该球的半径为()A. 2 B.6 2C.112D.52【解析】 易知四面体A ′EFD 的三条侧棱A ′E ,A ′F ,A ′D 两两垂直,且A ′E =1,A ′F =1,A ′D =2,把四面体A ′EFD 补成从顶点A ′出发的三条棱长分别为1,1,2的一个长方体,则长方体的外接球即为四面体A ′EFD 的外接球,球的半径为r =1212+12+22=62.故选B .【答案】 B方法三 由性质确定球心利用球心O 与截面圆圆心O ′的连线垂直于截面圆及球心O 与弦中点的连线垂直于弦的性质,确定球心.正三棱锥A -BCD 内接于球O ,且底面边长为3,侧棱长为2,则球O 的表面积为________.【解析】 如图,M 为底面△BCD 的中心,易知AM ⊥MD ,DM =1,AM = 3.在Rt △DOM 中,OD 2=OM 2+MD 2,即OD 2=(3-OD )2+1,解得OD =233,故球O 的表面积为4π×⎝ ⎛⎭⎪⎫2332=163π.【答案】 163π[A 级 基础练]1.(2020·高考全国卷Ⅲ)如图为某几何体的三视图,则该几何体的表面积是( )A .6+42B .4+4 2C .6+2 3D .4+2 3解析:选C .由三视图知该几何体为如图所示的三棱锥P -ABC ,其中P A ⊥平面ABC ,AB ⊥AC ,AB =AC =AP =2,故其表面积S =⎝ ⎛⎭⎪⎫12×2×2×3+12×(22)2×sin 60°=6+2 3.2.(2021·贵阳市适应性考试)某几何体的三视图如图所示,已知正视图和侧视图是全等的直角三角形,俯视图是圆心角为90°的扇形,则该几何体的体积是( )A .2πB .π2C .3π2D .3π解析:选D .依题意,题中的几何体是一个圆锥的14(其中该圆锥的底面半径为23,高为3),如图所示,因此该几何体的体积为14×⎣⎢⎡⎦⎥⎤13×π×(23)2×3=3π,选D .3.(2020·高考全国卷Ⅰ)已知A,B,C为球O的球面上的三个点,⊙O1为△ABC的外接圆.若⊙O1的面积为4π,AB=BC=AC=OO1,则球O的表面积为()A.64πB.48πC.36πD.32π解析:选A.如图所示,设球O的半径为R,⊙O1的半径为r,因为⊙O1的面积为4π,所以4π=πr2,解得r=2,又AB=BC=AC=OO1,所以ABsin 60°=2r,解得AB=23,故OO1=23,所以R2=OO21+r2=(23)2+22=16,所以球O的表面积S=4πR2=64π.故选A.4.(2021·东北三校第一次联考)如图,四边形ABCD是边长为2的正方形,ED⊥平面ABCD,FC⊥平面ABCD,ED=2FC=2,则三棱锥A-BEF的体积为()A.13B.23C.1 D.4 3解析:选B.如图,分别取BC,ED,AD的中点G,P,Q,连接FG,FP,PQ,QG,因为ED⊥平面ABCD,FC⊥平面ABCD,ED=2FC=2,所以PD∥=FC,所以四边形FCDP为平行四边形,所以PF∥DC.又Q,G分别为DA,CB的中点,所以QG ∥DC ,且QG =DC ,所以QG ∥PF ,且QG =PF ,所以四边形QGFP 为平行四边形,所以PQ ∥FG .又P 为DE 的中点,所以PQ ∥EA ,所以FG ∥EA ,因为EA ⊂平面EAB ,FG ⊄平面EAB ,所以FG ∥平面EAB .连接EG ,AG ,则V 三棱锥A -BEF =V 三棱锥F -ABE =V 三棱锥G -ABE =V 三棱锥E -ABG =13·ED ·S △ABG=23,故选B .5.(2021·福建省质量检测)某学生到工厂实践,欲将一个底面半径为2,高为3的实心圆锥体工件切割成一个圆柱体,并使圆柱体的一个底面落在圆锥体的底面内.若不考虑损耗,则得到的圆柱体的最大体积是( )A .16π9 B .8π9 C .16π27D .8π27解析:选A .方法一:如图,OC =2,OA =3,由△AED ∽△AOC 可得EDOC =AEAO .设圆柱体的底面半径r =ED =2x (0<x <1),可得AE =3x ,则圆柱体的高h =OE =3-3x ,圆柱体的体积V =π(2x )2(3-3x )=12π(x 2-x 3),令V (x )=12π(x 2-x 3),则V ′(x )=12π(2x -3x 2),令V ′(x )=0,解得x =23或x =0(舍去),可得V (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫0,23上单调递增,在⎝ ⎛⎭⎪⎫23,1上单调递减,故当x =23时,V (x )取得最大值,V (x )max =16π9,即圆柱体的最大体积是16π9.方法二:同方法一,则圆柱体的体积V =12πx 2(1-x )=6π·x ·x (2-2x )≤6π·⎣⎢⎡⎦⎥⎤x +x +(2-2x )33=16π9,当且仅当x =2-2x ,即x =23时等号成立,故圆柱体的最大体积是16π9.6.已知圆柱的底面积为S ,侧面展开图是一个正方形,那么圆柱的侧面积是________.解析:由πr 2=S 得圆柱的底面半径是Sπ,故侧面展开图的边长为2π·S π=2πS ,所以圆柱的侧面积是4πS .答案:4πS7.(2020·高考浙江卷)已知圆锥的侧面积(单位:cm 2)为2π,且它的侧面展开图是一个半圆,则这个圆锥的底面半径(单位:cm)是________.解析:方法一:设该圆锥的母线长为l ,因为圆锥的侧面展开图是一个半圆,其面积为2π,所以12πl 2 =2π,解得l =2,所以该半圆的弧长为2π.设该圆锥的底面半径为R ,则2πR =2π,解得R =1.方法二:设该圆锥的底面半径为R ,则该圆锥侧面展开图中的圆弧的弧长为2πR .因为侧面展开图是一个半圆,设该半圆的半径为r ,则πr = 2πR ,即r =2R ,所以侧面展开图的面积为12·2R ·2πR =2πR 2=2π,解得R =1.答案:18.(2021·长沙市统一模拟考试)在四面体P ABC 中,△ABC 为等边三角形,且边长为6,P A =6,PB =8,PC =10,则四面体P ABC 的体积为________.解析:如图,延长CA 到D ,使得AD =6,连接DB ,PD .因为AD =AB =6,所以△ADB 为等腰三角形,又∠DAB =180°-∠CAB =120°,所以∠ABD =12(180°-120°)=30°,所以∠ABD +∠CBA =90°,即∠DBC =90°,故CB ⊥DB .因为PB =8,PC =10,BC =6,所以PC 2=PB 2+BC 2,所以CB ⊥PB .因为DB ∩PB =B ,DB ⊂平面PBD ,PB ⊂平面PBD ,所以CB ⊥平面PBD ,所以V三棱锥C -PBD=13×CB ×S △PBD .因为DA =AC =AP =6,所以△PDC 为直角三角形,所以PD =CD 2-PC 2=144-100=211.又DB =3AD =63,PB =8,所以DB 2=PD 2+PB 2,故BP ⊥DP ,即△PBD 为直角三角形,所以S △PBD =12×8×211=811.因为A 为DC 的中点,所以V 四面体P ABC =12V 三棱锥P -CBD =12V 三棱锥C -PBD =12×13×6×811=811.答案:8119.已知一个几何体的三视图如图所示.(1)求此几何体的表面积;(2)如果点P ,Q 在正视图中所示位置,P 为所在线段的中点,Q 为顶点,求在几何体表面上,从P 点到Q 点的最短路径的长.解:(1)由三视图知该几何体是由一个圆锥与一个圆柱组成的组合体,其表面积是圆锥的侧面积、圆柱的侧面积和圆柱的一个底面积之和.S 圆锥侧=12(2πa )·(2a )=2πa 2, S 圆柱侧=(2πa )·(2a )=4πa 2, S 圆柱底=πa 2,所以S 表=2πa 2+4πa 2+πa 2=(2+5)πa 2.(2)沿P点与Q点所在母线剪开圆柱侧面,如图.则PQ=AP2+AQ2=a2+(πa)2=a1+π2,所以从P点到Q点在侧面上的最短路径的长为a1+π2.10.如图,四边形ABCD为菱形,G为AC与BD的交点,BE⊥平面ABCD.(1)证明:平面AEC⊥平面BED;(2)若∠ABC=120°,AE⊥EC,三棱锥E-ACD的体积为63,求该三棱锥的侧面积.解:(1)证明:因为四边形ABCD为菱形,所以AC⊥BD.因为BE⊥平面ABCD,所以AC⊥BE.因为BD∩BE=B,BD⊂平面BED,BE⊂平面BED,所以AC⊥平面BED.又AC⊂平面AEC,所以平面AEC⊥平面BED.(2)设AB=x,在菱形ABCD中,由∠ABC=120°,可得AG=GC=32x,GB=GD=x 2.因为AE⊥EC,所以在Rt△AEC中,可得EG=32x.由BE⊥平面ABCD,知△EBG为直角三角形,可得BE=22x.由已知得,三棱锥E-ACD的体积V三棱锥E-ACD=13×12·AC·GD·BE=624x3=63,故x=2.从而可得AE=EC=ED= 6.所以△EAC的面积为3,△EAD的面积与△ECD的面积均为 5.故三棱锥E-ACD的侧面积为3+2 5.[B级综合练]11.(2021·安徽省部分重点学校联考)已知三棱锥D-ABC的体积为2,△ABC 是边长为2的等边三角形,且三棱锥D-ABC的外接球的球心O恰好是CD的中点,则球O的表面积为()A.52π3B.24πC.56π3D.20π3解析:选A.设球O的半径为R,球心O到平面ABC的距离为d,因为O是CD的中点,所以点D到平面ABC的距离为2d,则V D­ABC=13S△ABC2d=13×34×22×2d=2,解得d= 3.过点O向平面ABC作垂线,垂足为O′,则O′为等边三角形ABC的外心,连接O′A,则O′A=2×32×23=233,R2=d2+O′A2=3+43=133,所以球O的表面积S=4πR2=52π3.12.(2021·南充市第一次适应性考试)如图,在正三棱锥A-BCD中,AB=BC,E为棱AD的中点.若△BCE的面积为2,则三棱锥A-BCD的体积为()A.23B.33C.233D.223解析:选D.因为AB=BC,所以正三棱锥A-BCD为正四面体,因为E为AD 的中点,所以AD ⊥BE ,AD ⊥CE ,又CE ∩BE =E ,所以AD ⊥平面BCE .设AD =a ,则BE =CE =32a ,所以等腰三角形BCE 的面积S △BCE =12×BC × BE 2-⎝ ⎛⎭⎪⎫BC 22=12×a ×⎝ ⎛⎭⎪⎫32a 2-⎝ ⎛⎭⎪⎫a 22=12×22a 2=2,所以a =2,所以V 三棱锥A -BCD =V 三棱锥A -BCE +V 三棱锥D -BCE =2V 三棱锥A -BCE =2×13S △BCE ×AE =2×13×2×a 2=223.13.如图所示是一个几何体的三视图,根据图中所给的数据,这个几何体的表面积为________,体积为________.解析:如图所示是还原后的几何体的直观图,分别取BC ,AD 的中点E ,F ,连接SE ,EF ,SF ,由图中数据有AB =BC =CD =DA =SE =EF =2,BE =EC =1,因为△SBC 是等腰三角形,所以SB =SC = 5. 因为△SBA 为直角三角形,所以SA =3. 又因为△SAD 是等腰三角形,所以SF ⊥AD . 所以SF =2 2.所以S 正方形ABCD =4,S △SBC =2,S △SAB =S △SCD =5,S △SAD =2 2. 所以S S ­ABCD =6+2(2+5). 所以V S ­ABCD =13·S 正方形ABCD ·SE =83. 答案:6+2(2+5) 8314.(2020·河北九校第二次联考)如图,正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1的棱长为a ,E ,F ,G 分别是DD 1,AB ,BC 的中点,过点E ,F ,G 的截面将正方体分割成两部分,则较大几何体的体积为________.解析:如图所示,延长GF ,DA 交于点M ,延长FG ,DC 交于点N ,连接EM ,EN 分别与A 1A ,C 1C 交于点P ,Q ,连接PF ,QG ,则五边形EPFGQ 即为过点E ,F ,G 的平面与正方体的截面图形.易得P A =QC =a6,连接EA ,EC ,截面下面部分可分割成三部分,分别是三棱锥E -P AF 、三棱锥E -CGQ 、五棱锥E -AFGCD ,则截面下面部分的体积V 1=V E ­P AF +V E ­CGQ +V E ­AFGCD =13×12×a 6×a2×a +13×12×a 6×a 2×a +13(a 2-12×a 2×a 2)×a 2=25144a 3,则较大几何体的体积V =a 3-25144a 3=119144a 3.答案:119144a 3[C级提升练]15.设A,B,C,D是同一个半径为4的球的球面上的四点,△ABC为等边三角形且其面积为93,则三棱锥D-ABC体积的最大值为() A.12 3 B.18 3C.24 3 D.54 3解析:选B.如图,E是AC的中点,M是△ABC的重心,O为球心,连接BE,OM,OD,BO.因为S△ABC=34AB2=93,所以AB=6,BM=23BE=23AB2-AE2=2 3.易知OM⊥平面ABC,所以在Rt△OBM中,OM=OB2-BM2=2,所以当D,O,M三点共线且DM=OD+OM时,三棱锥D-ABC的体积取得最大值,且最大值V max=13S△ABC×(4+OM)=13×93×6=18 3.故选B.16.如图,正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为3,线段B1D1上有两个动点E,F且EF=1,则当E,F移动时,下列结论正确的有________.(填序号)①AE∥平面C1BD;②四面体ACEF的体积为定值;③三棱锥A-BEF的体积为定值;④四面体ACDF 的体积为定值.解析:对于①,如图1,AB 1∥DC 1,易证AB 1∥平面C 1BD ,同理AD 1∥平面C 1BD ,且AB 1∩AD 1=A ,所以平面AB 1D 1∥平面C 1BD ,又AE ⊂平面AB 1D 1,所以AE ∥平面C 1BD ,①正确;对于②,如图2,S △AEF =12EF ·h 1=12×1×(32)2-⎝⎛⎭⎪⎫3222=364,点C 到平面AEF 的距离为点C 到平面AB 1D 1的距离d 为定值,所以V A ­CEF =V C ­AEF =13×364×d =64d 为定值,所以②正确;对于③,如图3,S △BEF =12×1×3=32,点A 到平面BEF 的距离为A 到平面BB 1D 1D 的距离d 为定值,所以V A ­BEF =13×32×d =12d 为定值,③正确;对于④,如图4,四面体ACDF 的体积为V A ­CDF =V F ­ACD =13×12×3×3×3=92为定值,④正确.答案:①②③④。

2020高考数学复习--专题三立体几何第1讲空间几何体的三视图、表面积与体积练典型习题提数学素养(含解析)

2020高考数学复习--专题三立体几何第1讲空间几何体的三视图、表面积与体积练典型习题提数学素养(含解析)

第1讲 空间几何体的三视图、表面积与体积一、选择题1.水平放置的△ABC 的直观图如图,其中B ′O ′=C ′O ′=1,A ′O ′=32,那么原△ABC 是一个( ) A .等边三角形 B .直角三角形C .三边中只有两边相等的等腰三角形D .三边互不相等的三角形 解析:选A.AO =2A ′O ′=2×32=3,BC =B ′O ′+C ′O ′=1+1=2, 在Rt △AOB 中,AB =12+(3)2=2,同理AC =2,所以△ABC 是等边三角形. 2.给出下列几个命题:①在圆柱的上、下底面的圆周上各取一点,则这两点的连线是圆柱的母线; ②底面为正多边形,且有相邻两个侧面与底面垂直的棱柱是正棱柱;③棱台的上、下底面可以不相似,但侧棱长一定相等.其中正确命题的个数是( ) A .0 B .1 C .2D .3解析:选B.①错误,只有这两点的连线平行于轴时才是母线;②正确;③错误,棱台是上、下底面相似且对应边平行的多边形,各侧棱延长线交于一点,但是侧棱长不一定相等.3.(2019·武汉市调研测试)如图,在棱长为1的正方体ABCD ­A 1B 1C 1D 1中,M 为CD 的中点,则三棱锥A ­BC 1M 的体积VA ­BC 1M =( )A .12B .14C .16D .112解析:选C.VA ­BC 1M =VC 1­ABM =13S △ABM ·C 1C =13×12AB ×AD ×C 1C =16.故选C.4.把一个半径为20的半圆卷成圆锥的侧面,则这个圆锥的高为( ) A .10 B .10 3 C .10 2D .5 3解析:选B.设圆锥的底面半径为r ,高为h .因为半圆的弧长等于圆锥的底面周长,半圆的半径等于圆锥的母线,所以2πr =20π,所以r =10,所以h =202-102=10 3.5.(2019·湖北武汉5月模拟)已知长方体全部棱长的和为36,表面积为52,则其体对角线的长为( )A .4B .29C .223D .417解析:选B.设长方体的长、宽、高分别为x ,y ,z ,由已知得⎩⎪⎨⎪⎧4(x +y +z )=36,①2(xy +xz +yz )=52,②①的两边同时平方得x 2+y 2+z 2+2xy +2xz +2yz =81,把②代入得x 2+y 2+z 2=29,所以长方体的体对角线的长为29.故选B.6.已知圆柱的高为2,底面半径为3,若该圆柱的两个底面的圆周都在同一个球面上,则这个球的表面积等于( )A .4πB .163πC .323πD .16π解析:选D.如图,由题意知圆柱的中心O 为这个球的球心,于是,球的半径r =OB =OA 2+AB 2=12+(3)2=2.故这个球的表面积S =4πr 2=16π.故选D.7.在长方体ABCD ­A 1B 1C 1D 1中,AB =AD =2,AA 1=1,则点B 到平面D 1AC 的距离等于( )A .33B .63C .1D .2解析:选B.如图,连接BD 1,易知D 1D 就是三棱锥D 1­ABC 的高,AD 1=CD 1=5,取AC 的中点O ,连接D 1O ,则D 1O ⊥AC ,所以D 1O =AD 21-AO2= 3.设点B 到平面D 1AC 的距离为h ,则由VB ­D 1AC =VD 1­ABC ,即13S △D 1AC ·h =13S △ABC ·D 1D ,又S △D 1AC =12D 1O ·AC =12×3×22=6,S △ABC =12AB ·BC =12×2×2=2,所以h =63.故选B. 8.在三棱锥S ­ABC 中,SB ⊥BC ,SA ⊥AC ,SB =BC ,SA =AC ,AB =12SC ,且三棱锥S ­ABC的体积为932,则该三棱锥的外接球半径是( )A .1B .2C .3D .4解析:选C.取SC 的中点O ,连接OA ,OB ,则OA =OB =OC =OS ,即O 为三棱锥的外接球球心,设半径为r ,则13×2r ×34r 2=932,所以r =3.9.(2019·安徽省江南十校3月检测)我国南北朝时期的科学家祖暅提出了计算体积的祖暅原理:“幂势既同,则积不容异.”意思是:如果两个等高的几何体在等高处的水平截面的面积恒等,那么这两个几何体的体积相等.利用此原理求以下几何体的体积:如图,曲线y =x 2(0≤y ≤L )和直线y =L 围成的封闭图形绕y 轴旋转一周得几何体Z ,将Z 放在与y 轴垂直的水平面α上,用平行于平面α,且与Z 的顶点O 距离为l 的平面截几何体Z ,得截面圆的面积为π(l )2=πl .由此构造右边的几何体Z 1(三棱柱ABC ­A 1B 1C 1),其中AC ⊥平面α,BB 1C 1C ∥α,EFPQ ∥α,AC =L ,AA 1⊂α,AA 1=π,Z 1与Z 在等高处的截面面积都相等,图中EFPQ 和BB 1C 1C 为矩形,且PQ =π,FP =l ,则几何体Z 1的体积为( )A .πL 2B .πL 3C .12πL 2D .12πL 3 解析:选C.由题意可知,在高为L 处,几何体Z 和Z 1的水平截面面积相等,为πL , 所以S 矩形BB 1C 1C =πL ,所以BC =L ,所以V 三棱柱ABC ­A 1B 1C 1=S △ABC ·π=12πL 2,故选C.10.(2019·重庆市七校联合考试)已知正三棱锥的高为6,内切球(与四个面都相切)的表面积为16π,则其底面边长为( )A .18B .12C .6 3D .4 3解析:选B.由题意知,球心在三棱锥的高PE 上,设内切球的半径为R ,则S 球=4πR 2=16π,所以R =2,所以OE =OF =2,OP =4.在Rt △OPF 中,PF =OP 2-OF 2=2 3.因为△OPF ∽△DPE ,所以OF DE =PF PE ,得DE =23,AD =3DE =63,AB =23AD =12.故选B. 11.(多选)在正方体上任意选择4个顶点,它们可能是如下几种几何图形的4个顶点,这些几何图形可以是( )A .矩形B .有三个面为等腰直角三角形,有一个面为等边三角形的四面体C .每个面都是直角三角形的四面体D .每个面都是等边三角形的四面体解析:选ABCD.4个顶点连成矩形的情形显然成立;图(1)中四面体A 1­D 1B 1A 是B 中描述的情形;图(2)中四面体D ­A 1C 1B 是D 中描述的情形;图(3)中四面体A 1­D 1B 1D 是C 中描述的情形.12.(多选)如图,已知正方体ABCD ­A 1B 1C 1D 1的棱长为2,则下列四个结论正确的是( )A .直线A 1C 1与AD 1为异面直线B .A 1C 1∥平面ACD 1 C .BD 1⊥ACD .三棱锥D 1­ADC 的体积为83解析:选ABC.对于A ,直线A 1C 1⊂平面A 1B 1C 1D 1,AD 1⊂平面ADD 1A 1,D 1∉直线A 1C 1,则易得直线A 1C 1与AD 1为异面直线,故A 正确;对于B ,因为A 1C 1∥AC ,A 1C 1⊄平面ACD 1,AC ⊂平面ACD 1, 所以A 1C 1∥平面ACD 1,故B 正确;对于C ,连接BD ,因为正方体ABCD ­A 1B 1C 1D 1中,AC ⊥BD ,AC ⊥DD 1,BD ∩DD 1=D ,所以AC ⊥平面BDD 1,所以BD 1⊥AC ,故C 正确;对于D ,三棱锥D 1­ADC 的体积V 三棱锥D 1­ADC =13×12×2×2×2=43,故D 错误.13.(多选)如图,AB 为圆O 的直径,点E ,F 在圆O 上,AB ∥EF ,矩形ABCD 所在平面和圆O 所在平面垂直,且AB =2,AD =EF =1.则( )A .平面BCF ⊥平面ADFB .EF ⊥平面DAFC .△EFC 为直角三角形D .V C ­BEF ∶V F ­ABCD =1∶4解析:选AD.因BF ⊥AF ,BF ⊥DA ,所以BF ⊥平面DAF , 所以平面BCF ⊥平面ADF ,由题意可知,平面CBF 将几何体EFABCD 分成的两个锥体的体积分别为V 四棱锥F ­ABCD ,V 三棱锥F ­CBE .过点F 作FG ⊥AB 于点G ,因为平面ABCD ⊥平面ABEF ,平面ABCD ∩平面ABEF =AB ,FG ⊂平面ABEF ,所以FG ⊥平面ABCD .所以V 四棱锥F ­ABCD =13×1×2×FG =23FG ,V 三棱锥F ­BCE =V 三棱锥C ­BEF =13×S △BEF×CB =13×12×FG ×1×1=16FG ,由此可得V 三棱锥C ­BEF ∶V 四棱锥F ­ABCD =1∶4.二、填空题14.(一题多解)(2019·淄博市第一次模拟测试)底面边长为6,侧面为等腰直角三角形的正三棱锥的高为________.解析:法一:由题意得,三棱锥的侧棱长为32,设正三棱锥的高为h ,则13×12×32×32×32=13×34×36h ,解得h = 6.法二:由题意得,三棱锥的侧棱长为32,底面正三角形的外接圆的半径为23,所以正三棱锥的高为18-12= 6.答案: 615.(2019·高考天津卷)已知四棱锥的底面是边长为2的正方形,侧棱长均为 5.若圆柱的一个底面的圆周经过四棱锥四条侧棱的中点,另一个底面的圆心为四棱锥底面的中心,则该圆柱的体积为________.解析:由题可得,四棱锥底面对角线的长为2,则圆柱底面的半径为12,易知四棱锥的高为5-1=2,故圆柱的高为1,所以圆柱的体积为π×⎝ ⎛⎭⎪⎫122×1=π4. 答案:π416.(2019·高考全国卷Ⅰ)已知∠ACB =90°,P 为平面ABC 外一点,PC =2,点P 到∠ACB 两边AC ,BC 的距离均为3,那么P 到平面ABC 的距离为____________.解析:如图,过点P 分别作PE ⊥BC 交BC 于点E ,作PF ⊥AC 交AC 于点F .由题意知PE =PF = 3.过P 作PH ⊥平面ABC 于点H ,连接HE ,HF ,HC ,易知HE =HF ,则点H 在∠ACB 的平分线上,又∠ACB =90°,故△CEH为等腰直角三角形.在Rt △PCE 中,PC =2,PE =3,则CE =1,故CH =2,在Rt △PCH 中,可得PH =2,即点P 到平面ABC 的距离为 2.答案: 217.(2019·河南八市重点高中联盟测评改编)已知一个高为1的三棱锥,各侧棱长都相等,底面是边长为2的等边三角形,则三棱锥的表面积为________,若三棱锥内有一个体积为V 的球,则V 的最大值为________.解析:该三棱锥侧面的斜高为⎝ ⎛⎭⎪⎫13×32+12=233,则S 侧=3×12×2×233=23,S底=12×3×2=3,所以三棱锥的表面积S 表=23+3=3 3.由题意知,当球与三棱锥的四个面都相切时,其体积最大.设三棱锥的内切球的半径为r ,则三棱锥的体积V 锥=13S 表·r=13S 底·1,所以33r =3,所以r =13,所以三棱锥的内切球的体积最大为V max =43πr 3=4π81. 答案:3 3 4π81。

2020年高考数学(理)总复习:空间几何体的三视图、表面积与体积(原卷版)

2020年高考数学(理)总复习:空间几何体的三视图、表面积与体积(原卷版)

2020年高考数学(理)总复习: 空间几何体的三视图、表面积与体积题型一 空间几何体的三视图与直观图【题型要点】 三视图往往与几何体的体积、表面积以及空间线面关系、角、距离等问题相结合,解决此类问题的关键是由三视图准确确定空间几何体的形状及其结构特征并且熟悉常见几何体的三视图.由三视图还原几何体的步骤(1)根据俯视图确定几何体的底面;(2)根据正(主)视图或侧(左)视图确定几何体的侧棱与侧面的特征,调整实线和虚线所对应的棱、面的位置;(3)确定几何体的形状,即可得到结果.【例1】某多面体的三视图如图所示,其中正视图和左视图都由正方形和等腰直角三角形组成,正方形的边长为2,俯视图为等腰直角三角形.该多面体的各个面中有若干个是梯形,这些梯形的面积之和为( )A .10B .12C .14D .16【例2】.已知某锥体的正(主)视图和侧(左)视图如图,则该锥体的俯视图不可能是( )题组训练一 空间几何体的三视图与直观图1.如图,网格纸上小正方形的边长为1,粗线画出的是某几何体的正视图(等腰直角三角形)和侧视图,且该几何体的体积为83,则该几何体的俯视图可以是( )2.如图,网格纸上小正方形的边长为1,粗线画出的是某几何体的三视图,则此几何体的体积为()A.12 B.18C.24 D.30题型二空间几何体的表面积与体积【题型要点】(1)求解几何体的表面积及体积的技巧①求几何体的表面积及体积问题,可以多角度、多方位地考虑,熟记公式是关键所在.求三棱锥的体积,等体积转化是常用的方法,转化原则是其高易求,底面放在已知几何体的某一面上.②求不规则几何体的体积,常用分割或补形的思想,将不规则几何体转化为规则几何体以易于求解.(2)根据几何体的三视图求其表面积与体积的三个步骤第一步:根据给出的三视图判断该几何体的形状.第二步:由三视图中的大小标示确定该几何体的各个度量.第三步:套用相应的面积公式与体积公式计算求解.【例3】如图,网格纸上小正方形的边长为1,粗实线画出的是某几何体的三视图,该几何体由一平面将一圆柱截去一部分后所得,则该几何体的体积为()A.90π B.63πC.42π D.36π【例4】.某几何体的三视图如图所示,若该几何体的体积为12π+8,则该几何体的表面积为()A.18π+82+4 B.20π+8 2C.10π+4 2 D.45π+272+9题组训练二空间几何体的表面积与体积1.《九章算术》是我国古代内容极为丰富的数学名著,系统地总结了战国、秦、汉时期的数学成就.书中将底面为长方形且有一条侧棱与底面垂直的四棱锥称之为“阳马”,若某“阳马”的三视图如图所示(单位:cm),则该“阳马”的外接球的体积为()A .100π cm 3B.500π3 cm 3C .400π cm 3D.4 000π3cm 32.由一个长方体和两个14圆柱体构成的几何体的三视图如下图,则该几何体的体积为________.3.一个四棱锥的三视图如图所示,其俯视图为等腰直角三角形,则该几何体的体积为( )A.223B.43 C. 2D .4题型三 多面体与球 【题型要点】(1)解决球与几何体的切、接问题的关键在于确定球的半径与几何体的度量之间的关系,这就需要灵活利用球的截面性持以及组合体的截面特征来确定.对于旋转体与球的组合体,主要利用它们的轴截面性质建立相关数据之间的关系;而对于多面体,应抓住多面体的结构特征灵活选择过球心的截面,把多面体的相关数据和球的半径在截面图形中体现出来.(2)若球面上四点P ,A ,B ,C 构成的三条线段P A ,PB ,PC 两两互相垂直,且P A =a ,PB =b ,PC =c ,一般把有关元素“补形”成为一个球内接长方体,则4R 2=a 2+b 2+c 2求解.【例5】某几何体的三视图如图所示,则该几何体的外接球的体积为( )A.43πB.32327πC.28327πD.282127π【例6】.已知圆柱的高为1,它的两个底面的圆周在直径为2的同一个球的球面上,则该圆柱的体积为( )A .π B.3π4 C.π2 D.π4题组训练三 多面体与球1.等腰△ABC 中,AB =AC =5,BC =6,将△ABC 沿BC 边上的高AD 折成直二面角B -AD -C ,则三棱锥B -ACD 的外接球的表面积为( )A .5π B.203π C .10πD .34π 2.如图,有一个水平放置的透明无盖的正方体容器,容器高8 cm ,将一个球放在容器口,再向容器内注水,当球面恰好接触水面时测得水深为6 cm ,如果不计容器的厚度,则球的体积为( )A.500π3 cm 3B.866π3 cm 3C.1 372π3cm 3D.2 048π3cm 3题型四 转化思想在三视图与直观图中的应用空间几何体的三视图还原为直观图求其表面积与体积能让学生经历由三视图到实物图,再到直观图的过程,能较好地考查学生的空间想象能力,命题涉及几何体的结构特征、表面积和体积问题是课标区高考的热点之一.(1)根据三视图判断空间几何体的形状,应特别注意三个视图中的实线与虚线,知道为什么是实线或虚线,为什么有这些线或没有某些线,对于正视图、侧视图中的直角,更要弄清楚它们是直角的原因.(2)要弄清三视图的有关数据与空间几何体的哪些数据相当,只需搞清由空间几何体如何得到三视图即可,平时应多加练习,总结规律.【例7】 已知一个空间几何体的三视图如图所示,根据图中标出的尺寸(单位:cm),可得这个几何体的体积是________cm 3.题组训练四 转化思想在三视图与直观图中的应用1.如图,网络纸上小正方形的边长为1,粗线画出的是某几何体的三视图,则在该几何体中,最长的棱与最短的棱所成角的余弦值是( )A.22B.32 C.12D.33【专题训练】 一、选择题1.某几何体的三视图如图所示(单位:cm),则该几何体的体积(单位:cm 3)是( )A.π2+1 B.π2+3 C.3π2+1 D.3π2+3 2.在正三棱锥S -ABC 中,点M 是SC 的中点,且AM ⊥SB ,底面边长AB =22,则正三棱锥S -ABC 的外接球的表面积为( )A .6πB .12πC .32πD .36π3.如图所示是一个组合几何体的三视图,则该几何体的体积为( )A.163πB.643C.16π+643D .16π+644.如图所示,将图(1)中的正方体截去两个三棱锥,得到图(2)中的几何体,则该几何体的侧视图为()5.如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,点P是线段A1C1上的动点,则三棱锥P-BCD 的俯视图与正视图面积之比的最大值为()A.1 B. 2C. 3 D.26.一个长方体被一个平面截去一部分后,所剩几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为()A.24 B.48C.72 D.967.已知三棱锥S-ABC,△ABC是直角三角形,其斜边AB=8,SC⊥平面ABC,SC=6,则三棱锥的外接球的表面积为()A.64π B.68πC.72π D.100π8.下图中,是某几何体的三视图,且该几何体的顶点都在同一球面上,则该几何体的外接球的表面积为()A.32π B.48πC.50π D.64π9.如图所示,平面四边形ABCD中,AB=AD=CD=1,BD=2,BD⊥CD,将其沿对角线BD折成四面体A′­BCD,使平面A′BD⊥平面BCD,若四面体A′­BCD的顶点在同一个球面上,则该球的体积为()A.32π B.3πC.23π D.2π10.一光源P在桌面A的正上方,半径为2的球与桌面相切,且P A与球相切,小球在光源P的中心投影下在桌面产生的投影为一椭圆,如图所示,形成一个空间几何体,且正视图是Rt△P AB,其中P A=6,则该椭圆的短轴长为()A.6 B.8C.4 3 D.311.已知在三棱锥P—ABC中,P A⊥平面ABC,AB=AC=P A=2,且在△ABC中,∠BAC=120°,则三棱锥P —ABC 的外接球的体积为________.12.如图是某组合体的三视图,则内部几何体的体积的最大值为( )A.52()2-1π B.254()3-22π C .25()3-22π D.1256()52-7π 二、填空题13.如图所示,三棱锥P -ABC 中, △ABC 是边长为3的等边三角形, D 是线段AB 的中点, DE ∩PB =E ,且DE ⊥AB ,若∠EDC =120°, P A =32, PB =332,则三棱锥P -ABC 的外接球的表面积为________.14.如图,在三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,侧棱AA 1⊥平面AB 1C 1,AA 1=1,底面△ABC 是边长为2的正三角形,则此三棱柱的体积为________.15.已知三棱锥A -BCD 中,AB =AC =BC =2,BD =CD =2,点E 是BC 的中点,点A 在平面BCD 上的射影恰好为DE 的中点,则该三棱锥外接球的表面积为________.16.如图,四棱锥P -ABCD 中,四边形ABCD 为矩形,平面P AD ⊥平面ABCD .若∠BPC =90°,PB =2,PC =2,则四棱锥P -ABCD 的体积最大值为________.11。

2020高考数学题型整理分类《(6)空间几何体的三视图、表面积与体积》解析版(含历年真题)

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(六)小题考法——空间几何体的三视图、表面积与体积 A 组——10+7提速练一、选择题1.如图为一个几何体的侧视图和俯视图,则它的正视图为( )解析:选B 根据题中侧视图和俯视图的形状,判断出该几何体是在一个正方体的上表面上放置一个四棱锥(其中四棱锥的底面是边长与正方体棱长相等的正方形、顶点在底面上的射影是底面一边的中点),结合选项知,它的正视图为B.2.(2017·全国卷Ⅰ)某多面体的三视图如图所示,其中正视图和左视图都由正方形和等腰直角三角形组成,正方形的边长为2,俯视图为等腰直角三角形.该多面体的各个面中有若干个是梯形,这些梯形的面积之和为( )A .10B .12C .14D .16解析:选B 由三视图可知该多面体是一个组合体,下面是一个底面是等腰直角三角形的直三棱柱,上面是一个底面是等腰直角三角形的三棱锥,等腰直角三角形的腰长为2,直三棱柱的高为2,三棱锥的高为2,易知该多面体有2个面是梯形,这些梯形的面积之和为(2+4)×22×2=12,故选B. 3.(2017·浙江高考)某几何体的三视图如图所示(单位:cm),则该几何体的体积(单位:cm 3)是( )A.π2+1B.π2+3 C.3π2+1 D.3π2+3 解析:选A 由几何体的三视图可得,该几何体是一个底面半径为1,高为3的圆锥的一半与一个底面为直角边长为2的等腰直角三角形,高为3的三棱锥的组合体,故该几何体的体积V =13×12π×12×3+13×12×2×2×3=π2+1.4.(2017·郑州质检)某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为()A.80 B.160C.240 D.480解析:选B如图所示,题中的几何体是从直三棱柱ABC-A′B′C′中截去一个三棱锥A-A′B′C′后所剩余的部分,其中底面△ABC是直角三角形,AC⊥AB,AC=6,AB=8,BB′=10.因此题中的几何体的体积为12×6×8×10-13×12×6×8×10=23×12×6×8×10=160,故选B.5.(2018·湖州模拟)某三棱锥的三视图如图所示,则该三棱锥最长棱的长为()A. 5 B.2 2C.3 D.2 3解析:选C在棱长为2的正方体ABCD-A1B1C1D1中,M,N分别为AD,BC的中点,该几何体的直观图如图中三棱锥D1-MNB1,故通过计算可得,D1B1=22,D1M=B1N=5,MN=2,MB1=ND1=3,故该三棱锥中最长棱的长为3.6.一个几何体的三视图如图所示(其中正视图的弧线为四分之一圆周),则该几何体的表面积为()A .72+6πB .72+4πC .48+6πD .48+4π解析:选A 由三视图知,该几何体由一个正方体的34部分与一个圆柱的14部分组合而成(如图所示),其表面积为16×2+(16-4+π)×2+4×2×2+14×2π×2×4=72+6π,故选A. 7.某几何体的三视图如图所示,则其体积为( )A .207B .216-9π2C .216-36πD .216-18π解析:选B 由三视图知,该几何体是一个棱长为6的正方体挖去14个底面半径为3,高为6的圆锥而得到的,所以该几何体的体积V =63-14×13×π×32×6=216-9π2,故选B. 8.(2018·贵阳检测)三棱锥P -ABC 的四个顶点都在体积为500π3的球的表面上,底面ABC 所在的小圆面积为16π,则该三棱锥的高的最大值为( )A .4B .6C .8D .10 解析:选C 依题意,设题中球的球心为O ,半径为R ,△ABC 的外接圆半径为r ,则4πR 33=500π3,解得R =5,由πr 2=16π,解得r =4,又球心O 到平面ABC 的距离为R 2-r 2=3,因此三棱锥P -ABC 的高的最大值为5+3=8,故选C.9.(2019届高三·浙江第二次联考)已知一个几何体的三视图如图所示,则该几何体的表面积为( )A .3πB .15π4C .33π4D .6π解析:选B 由三视图还原直观图知,该几何体为底面半径为1,高为3的圆锥挖去一个球心为圆锥底面圆的圆心且与圆锥相切的半球,易知圆锥的母线长为2,则圆锥的轴截面为边长为2的等边三角形,球的半径为32,故该几何体的表面积为π×1×2+12×4π×⎝⎛⎭⎫322+π×12-π×⎝⎛⎭⎫322=15π4,故选B. 10.(2018·嘉兴高三期末)某几何体的三视图如图所示(单位:cm),则该几何体的表面积(单位:cm 2)是( )A .36+24 2B .36+12 5C .40+24 2D .40+12 5解析:选B 由三视图可知该几何体为一正方体和一正四棱台的简单组合体.正方体的棱长为2 cm ,正四棱台上底面的边长为2 cm ,下底面的边长为4 cm ,棱台的高为2 cm ,可求得正四棱台的斜高为22+12=5(cm),故该几何体的表面积S =22×5+12×(2+4)×5×4+42=36+125(cm 2).故选B.二、填空题11.高为4的直三棱柱被削去一部分后得到一个几何体,它的直观图和三视图中的侧视图、俯视图如图所示,则该几何体的体积是原直三棱柱的体积的________.解析:由侧视图、俯视图知该几何体是高为2、底面积为 12×2×(2+4)=6的四棱锥,其体积为13×6×2=4.而直三棱柱的体积为12×2×2×4=8,则该几何体的体积是原直三棱柱的体积的12. 答案:1212.(2019届高三·浙江名校联考)某几何体的三视图如图所示,且该几何体的体积是3,则正视图中的x 的值是________,该几何体的表面积是________.解析:由三视图可知,该几何体为四棱锥,由3=13×12×3×(1+2)x ,解得x =2.作出该几何体的直观图并标注相应棱的长度如图所示,则S表=12×3×(1+2)+12×2×3+12×22+12×2×7+12×1×7=53+37+42. 答案:253+37+42 13.已知某几何体的三视图如图所示,则该几何体的表面积为________,体积为________.解析:由三视图作出该空间几何体的直观图(如图所示),可知其表面积为12×1×2+12×5×2+12×1×2+12×2×5=2+25,体积为13×12×1×2×2=23. 答案:2+25 2314.已知正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1的棱长为2,球O 与正方体的各条棱都相切,M 为球O 上的一点,点N 是△ACB 1外接圆上的一点,则线段MN 长度的取值范围是________.解析:易求得棱切球的半径为2,易知△ACB 1为正三角形,则球心O 到△ACB 1的外接圆上任意一点的距离均为12+(2)2=3,于是OM =2,ON = 3.因为|OM -ON |≤|MN |≤|OM +ON |,所以线段MN 长度的取值范围是[3-2,3+2].答案:[3-2,3+2]15.(2018·浙江高考数学原创猜题卷)已知一个空间几何体的三视图如图所示(单位:cm),则这个几何体的体积为________cm 3,表面积为________cm 2.解析:由三视图可知,空间几何体是一个四棱锥,该四棱锥的底面为直角梯形,一条侧棱与底面垂直.如图所示,四边形ABCD 是直角梯形,因为AB ⊥AD ,AB =AD =2 cm ,BC =4 cm ,所以CD =2 2cm.因为PA =2 cm ,AD =AB =2 cm ,所以PD =PB =2 2 cm ,连接AC ,易得AC =2 5 cm ,因为PA ⊥平面ABCD ,所以PC =PA 2+AC 2=2 6 cm ,所以该几何体的体积为13×(2+4)×22×2=4 cm 3. 易得S 梯形ABCD =(2+4)×22=6 cm 2, S △PAB =12×2×2=2 cm 2, S △PAD =12×2×2=2 cm 2, S △PBC =12×22×4=4 2 cm 2, △DPC 中,PC 边上的高为(22)2-(6)2= 2 cm ,所以S △PDC =12×26×2=2 3 cm 2, 所以该几何体的表面积为6+2+2+23+42=(10+23+42)cm 2.答案:4 (10+23+42)16.某几何体的三视图如图所示,俯视图由一个直径为2的半圆和一个正三角形组成,则此几何体的体积是________,表面积是________.解析:由题意可知,该几何体是由一个正三棱柱和半个圆柱组合而成的,正三棱柱的底面边长为2,高为4,半圆柱的底面半径为1,高为4,所以V =12×2×3×4+12π×12×4=43+2π,表面积S =2×4×2+12×3×2×2+π×12+π×1×4=16+23+5π. 答案:43+2π 16+23+5π17.已知在三棱锥P -ABC 中,V P -ABC =433,∠APC =π4,∠BPC =π3,PA ⊥AC ,PB ⊥BC ,且平面PAC ⊥平面PBC ,那么三棱锥P -ABC 外接球的体积为________.解析:如图,取PC 的中点O ,连接AO ,BO ,设PC =2R ,则OA=OB =OC =OP =R ,∴O 是三棱锥P -ABC 外接球的球心,易知,PB =R ,BC =3R ,∵∠APC =π4,PA ⊥AC ,O 为PC 的中点,∴AO ⊥PC ,又平面PAC ⊥平面PBC ,且平面PAC ∩平面PBC =PC ,∴AO ⊥平面PBC ,∴V P -ABC =V A -PBC =13×12×PB ×BC ×AO =13×12×R ×3R ×R =433,解得R =2,∴三棱锥P -ABC 外接球的体积V =43πR 3=32π3. 答案:32π3B 组——能力小题保分练1.某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积是( )A .16B .20C .52D .60解析:选B 由三视图知,该几何体由一个底面为直角三角形(直角边分别为3,4),高为6的三棱柱截去两个等体积的四棱锥所得,且四棱锥的底面是矩形(边长分别为2,4),高为3,如图所示,所以该几何体的体积V =12×3×4×6-2×13×2×4×3=20,故选B. 2.如图,网格纸上小正方形的边长为1,粗实线画出的是某四棱锥的三视图,则该四棱锥外接球的表面积为( )A .136πB .34πC .25πD .18π解析:选B 由三视图知,该四棱锥的底面是边长为3的正方形,高为4,且有一条侧棱垂直于底面,所以可将该四棱锥补形为长、宽、高分别为3,3,4的长方体,该长方体外接球的半径R 即为该四棱锥外接球的半径,所以2R =32+32+42,解得R =342,所以该四棱锥外接球的表面积为4πR 2=34π,故选B. 3.如图,小方格是边长为1的正方形,一个几何体的三视图如图所示,则该几何体的表面积为( )A .45π+96B .(25+6)π+96C .(45+4)π+64D .(45+4)π+96解析:选D 由三视图可知,该几何体为一个圆锥和一个正方体的组合体,正方体的棱长为4,圆锥的高为4,底面半径为2,所以该几何体的表面积为S =6×42+π×22+π×2×42+22=(45+4)π+96.4.设球O 是正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1的内切球,若平面ACD 1截球O 所得的截面面积为6π,则球O 的半径为( )A .32B .3C .32D . 3解析:选B 如图,易知B 1D 过球心O ,且B 1D ⊥平面ACD 1,不妨设垂足为M ,正方体棱长为a ,则球半径R =a 2,易知DM =13DB 1,∴OM=16DB1=36a,∴截面圆半径r=⎝⎛⎭⎫a22-OM2=66a,由截面圆面积S=πr2=6π,得r=66a=6,a=6,∴球O的半径为R=a2=3.5.如图所示,等腰△ABC的底边AB=66,高CD=3,点E是线段BD上异于点B,D的动点,点F在BC边上,且EF⊥AB,现沿EF将△BEF折起到△PEF的位置,使PE⊥AE,记BE=x,V(x)表示四棱锥P-ACFE的体积,则V(x)的最大值为________.解析:因为PE⊥EF,PE⊥AE,EF∩AE=E,所以PE⊥平面ABC.因为CD⊥AB,FE⊥AB,所以EF∥CD,所以EFCD=BE BD,即EF3=x36,所以EF=x6,所以S△ABC=12×66×3=96,S△BEF=12×x×x6=612x2,所以V(x)=13×⎝⎛⎭⎫96-612x2x=63x⎝⎛⎭⎫9-112x2(0<x<36).因为V′(x)=63⎝⎛⎭⎫9-14x2,所以当x∈(0,6)时,V′(x)>0,V(x)单调递增;当6<x<36时,V′(x)<0,V(x)单调递减,因此当x=6时,V(x)取得最大值12 6.答案:12 66.已知A,B,C是球O的球面上三点,且AB=AC=3,BC=33,D为该球面上的动点,球心O到平面ABC的距离为球半径的一半,则三棱锥D -ABC体积的最大值为______.解析:如图,在△ABC中,∵AB=AC=3,BC=33,∴由余弦定理可得cos A=32+32-(33)22×3×3=-12,∴sin A=3 2.设△ABC外接圆O′的半径为r,则3332=2r ,得r =3. 设球的半径为R ,连接OO ′,BO ′,OB , 则R 2=⎝⎛⎭⎫R 22+32,解得R =2 3.由图可知,当点D 到平面ABC 的距离为32R 时,三棱锥D -ABC 的体积最大, ∵S △ABC =12×3×3×32=934, ∴三棱锥D -ABC 体积的最大值为13×934×33=274. 答案:274。

2020高中数学学考冲刺辅导第30讲 空间几何体的三视图、直观图、表面积与体积

2020高中数学学考冲刺辅导第30讲 空间几何体的三视图、直观图、表面积与体积

第七章立体几何第30讲空间几何体的三视图、直观图、表面积与体积项目一知识概要1.空间几何体的结构特征2(1)在已知图形中建立直角坐标系xOy.画直观图时,它们分别对应x′轴和y′轴,两轴交于点O′,使∠x′O′y′=45°,它们确定的平面表示水平平面;(2)已知图形中平行于x轴或y轴的线段,在直观图中分别画成平行于x′轴和y′轴的线段;(3)已知图形中平行于x轴的线段,在直观图中保持原长度不变;平行于y轴的线段,长度为原来的1 2 .3.空间几何体的三视图空间几何体的三视图是用正投影得到,这种投影下与投影面平行的平面图形留下的影子与平面图形的形状和大小是完全相同的,三视图包括主视图、左视图、俯视图.4.柱、锥、台和球的表面积和体积项目二例题精讲任务一空间几何体的结构特征问题【例1】(1)下列说法正确的是( )A.有两个平面互相平行,其余各面都是平行四边形的多面体是棱柱B.四棱锥的四个侧面都可以是直角三角形C.有两个平面互相平行,其余各面都是梯形的多面体是棱台D.棱台的各侧棱延长后不一定交于一点(2)给出下列命题:①在圆柱的上、下底面的圆周上各取一点,则这两点的连线是圆柱的母线;②有一个面是多边形,其余各面都是三角形的几何体是棱锥;③直角三角形绕其任一边所在直线旋转一周所形成的几何体都是圆锥;④棱台的上、下底面可以不相似,但侧棱长一定相等.其中正确命题的个数是( ) A.0 B.1 C.2 D.3分析从多面体、旋转体的定义入手,可以借助实例或几何模型理解几何体的结构特征.答案(1)B (2)A解析(1)A错,如图1;B正确,如图2,其中底面ABCD是矩形,可证明∠PAB,∠PCB都是直角,这样四个侧面都是直角三角形;C错,如图3;D错,由棱台的定义知,其侧棱必相交于同一点.(2)①不一定,只有这两点的连线平行于轴时才是母线;②不一定,因为“其余各面都是三角形”并不等价于“其余各面都是有一个公共顶点的三角形”,如图1所示;③不一定,当以斜边所在直线为旋转轴时,其余两边旋转形成的面所围成的几何体不是圆锥,如图2所示,它是由两个同底圆锥组成的几何体;④错误,棱台的上、下底面是相似且对应边平行的多边形,各侧棱延长线交于一点,但是侧棱长不一定相等.评注(1)有两个面互相平行,其余各面都是平行四边形的几何体不一定是棱柱.(2)既然棱台是由棱锥定义的,所以在解决棱台问题时,要注意“还台为锥”的解题策略.(3)旋转体的形成不仅要看由何种图形旋转得到,还要看旋转轴是哪条直线.任务二空间几何体的三视图和直观图问题【例2】(1)如图,某几何体的主视图与左视图都是边长为1的正方形,且体积为12,则该几何体的俯视图可以是( )(2)正三角形AOB 的边长为a ,建立如图所示的直角坐标系xOy ,则它的直观图的面积是________.分析 (1)由主视图和左视图可知该几何体的高是1,由体积是12可求出底面积.由底面积的大小可判断其俯视图是哪一个. (2)按照直观图画法规则确定平面图形和其直观图面积的关系. 答案 (1)C (2)616a 2 解析 (1)由该几何体的主视图和左视图可知该几何体是柱体,且其高为1,由其体积是12可知该几何体的底面积是12,由图知A 的面积是1,B 的面积是π4,C 的面积是12,D 的面积是π4,故选C.(2)画出坐标系x ′O ′y ′,作出△OAB 的直观图O ′A ′B ′(如图).D ′为O ′A ′的中点. 易知D ′B ′=12DB ,∴S △O ′A ′B ′=12×22S △OAB =24×34a 2=616a 2.评注 (1)三视图中,主视图和左视图一样高,主视图和俯视图一样长,左视图和俯视图一样宽.即“长对正,宽相等,高平齐”.(2)解决有关“斜二测画法”问题时,一般在已知图形中建立直角坐标系,尽量运用图形中原有的垂直直线或图形的对称轴为坐标轴,图形的对称中心为原点,注意两个图形中关键线段长度的关系. 任务三 空间几何体的表面积与体积问题【例3】 (1)一个空间几何体的三视图如图所示,则该几何体的表面积为( )A .48B .32+817C .48+817D .80(2)已知某几何体的三视图如图所示,其中主视图、左视图均由直角三角形与半圆构成,俯视图由圆与内接三角形构成,根据图中的数据可得几何体的体积为( )A.2π3+12B.4π3+16 C.2π6+16D.2π3+12分析 先由三视图确定几何体的构成及度量,然后求表面积或体积. 答案 (1)C (2)C解析 (1)由三视图知该几何体的直观图如图所示,该几何体的下底面是边长为4的正方形;上底面是长为4、宽为2的矩形;两个梯形侧面 垂直于底面,上底长为2,下底长为4,高为4;另两个侧面是矩形, 宽为4,长为42+12=17.所以S 表=42+2×4+12×(2+4)×4×2+4×17×2=48+817.(2)由三视图确定该几何体是一个半球体与三棱锥构成的组合体,如图,其中AP,AB,AC两两垂直,且AP=AB=AC=1,故AP⊥平面ABC,S△ABC =12AB×AC=12,所以三棱锥P-ABC的体积V1=13×S△ABC×AP=13×12×1=16,又Rt△ABC是半球底面的内接三角形,所以球的直径2R=BC=2,解得R=2 2,所以半球的体积V2=12×4π3×(22)3=2π6,故所求几何体的体积V=V1+V2=16+2π6.评注解决此类问题需先由三视图确定几何体的结构特征,判断是否为组合体,由哪些简单几何体构成,并准确判断这些几何体之间的关系,将其切割为一些简单的几何体,再求出各个简单几何体的体积,最后求出组合体的体积.任务四立体几何计算中的转化思想应用问题【例4】如图,在直棱柱ABC—A′B′C′中,底面是边长为3的等边三角形,AA′=4,M为AA′的中点,P是BC上一点,且由P沿棱柱侧面经过棱CC′到M的最短路线长为29,设这条最短路线与CC′的交点为N,求:(1)该三棱柱的侧面展开图的对角线长;(2)PC与NC的长;(3)三棱锥C—MNP的体积.分析(1)侧面展开图从哪里剪开展平;(2)MN+NP最短在展开图上呈现怎样的形式;(3)三棱锥以谁做底好.解析(1)该三棱柱的侧面展开图为一边长分别为4和9的矩形,故对角线长为42+92=97.(2)将该三棱柱的侧面沿棱BB′展开,如下图,设PC=x,则MP2=MA2+(AC +x)2.∵MP=29,MA=2,AC=3,∴x=2,即PC=2.又NC∥AM,故PCPA=NCAM,即25=NC2.∴NC=4 5 .(3)S△PCN=12×CP×CN=12×2×45=45.在三棱锥M—PCN中,M到面PCN的距离,即h=32×3=332.∴V C—MNP=V M—PCN=13·h·S△PCN=13×332×45=235.评注(1)解决空间几何体表面上的最值问题的根本思路是“展开”,即将空间几何体的“面”展开后铺在一个平面上,将问题转化为平面上的最值问题.(2)如果已知的空间几何体是多面体,则根据问题的具体情况可以将这个多面体沿多面体中某条棱或者两个面的交线展开,把不在一个平面上的问题转化到一个平面上.如果是圆柱、圆锥则可沿母线展开,把曲面上的问题转化为平面上的问题.(3)本题的易错点是,不知道从哪条侧棱剪开展平,不能正确地画出侧面展开图.缺乏空间图形向平面图形的转化意识.项目三感悟提高1.棱柱、棱锥要掌握各部分的结构特征,计算问题往往转化到一个三角形中进行解决.2.旋转体要抓住“旋转”特点,弄清底面、侧面及展开图形状.3.三视图画法:(1)实虚线的画法:分界线和可见轮廓线用实线,看不见的轮廓线用虚线;(2)理解“长对正、宽平齐、高相等”.4.直观图画法:平行性、长度两个要素.5.求几何体的体积,要注意分割与补形.将不规则的几何体通过分割或补形将其转化为规则的几何体求解.6.与球有关的组合体问题,一种是内切,一种是外接.解题时要认真分析图形,明确切点和接点的位置,确定有关元素间的数量关系,并作出合适的截面图,如球内切于正方体,切点为正方体各个面的中心,正方体的棱长等于球的直径;球外接于正方体,正方体的顶点均在球面上,正方体的体对角线长等于球的直径.项目四冲刺必练A组专项基础训练(时间:40分钟)一、选择题1.五棱柱中,不同在任何侧面且不同在任何底面的两顶点的连线称为它的对角线,那么一个五棱柱对角线的条数共有( )A.20 B.15 C.12 D.10答案 D解析如图,在五棱柱ABCDE-A1B1C1D1E1中,从顶点A出发的对角线有两条:AC 1,AD 1,同理从B ,C ,D ,E 点出发的对角线均有两条, 共2×5=10(条).2.一个几何体的三视图形状都相同、大小均相等,那么这个几何体不可以是( )A .球B .三棱锥C .正方体D .圆柱答案 D解析 考虑选项中几何体的三视图的形状、大小,分析可得. 球、正方体的三视图形状都相同、大小均相等,首先排除选项A 和C.对于如图所示三棱锥O -ABC ,当OA 、OB 、OC 两两垂直且OA =OB =OC 时,其三视图的形状都相同,大小均相等,故排除选项B. 不论圆柱如何设置,其三视图的形状都不会完全相同, 故答案选D.3.某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为( )A.5603B.5803C .200D .240答案 C解析 由三视图知该几何体为直四棱柱,其底面为等腰梯形,上底长为2,下底长为8,高为4,故面积为S =2+842=20.又棱柱的高为10,所以体积V =Sh =20×10=200.4.如图是一个物体的三视图,则此三视图所描述物体的直观图是( )答案 D解析 由俯视图可知是B 和D 中的一个,由主视图和左视图可知B 错. 5.某几何体的三视图如图所示,其中俯视图是个半圆,则该几何体的表面积为( )A.32πB .π+ 3 C.32π+ 3D.52π+ 3 答案 C解析 由三视图可知该几何体为一个半圆锥,底面半径为1,高为3,∴表面积S =12×2×3+12×π×12+12×π×1×2=3+3π2.6.已知三棱锥S -ABC 的所有顶点都在球O 的球面上,△ABC 是边长为1的正三角形,SC 为球O 的直径,且SC =2,则此棱锥的体积为 ( )A.26B.36 C.23D.22答案 A解析 由于三棱锥S -ABC 与三棱锥O -ABC 底面都是△ABC ,O 是SC 的中点,因此三棱锥S -ABC 的高是三棱锥O -ABC 高的2倍, 所以三棱锥S -ABC 的体积也是三棱锥O -ABC 体积的2倍.在三棱锥O -ABC 中,其棱长都是1,如图所示,S △ABC =34×AB 2=34, 高OD =12-⎝ ⎛⎭⎪⎫332=63,∴V S -ABC =2V O -ABC =2×13×34×63=26.二、填空题7.如图所示,E 、F 分别为正方体ABCD —A 1B 1C 1D 1的面ADD 1A 1、面BCC 1B 1的中心,则四边形BFD 1E 在该正方体的面DCC 1D 1上的投影是________.(填序号)答案 ②解析 四边形在面DCC 1D 1上的投影为②:B 在面DCC 1D 1上的投影为C ,F 、E 在面DCC 1D 1上的投影应在边CC 1与DD 1上,而不在四边形的内部,故①③④错误. 8.已知三棱锥A —BCD 的所有棱长都为2,则该三棱锥的外接球的表面积为________.答案 3π解析 如图,构造正方体ANDM —FBEC .因为三棱锥A —BCD 的所有棱长都为2,所以正方体ANDM —FBEC 的棱长为1.所以该正方体的 外接球的半径为32. 易知三棱锥A —BCD 的外接球就是正方体ANDM —FBEC 的外接球, 所以三棱锥A —BCD 的外接球的半径为32.所以三棱锥A —BCD 的外接球的表面积为S 球=4π⎝ ⎛⎭⎪⎫322=3π.9.如图,在三棱柱A 1B 1C 1-ABC 中,D ,E ,F 分别是AB ,AC ,AA 1的中点,设三棱锥F -ADE 的体积为V 1,三棱柱A 1B 1C 1-ABC 的体积为V 2,则V 1∶V 2=________.答案 1∶24解析 设三棱锥F -ADE 的高为h ,则V 1V 2=13h ⎝ ⎛⎭⎪⎫12AD ·AE ·sin ∠DAE 2h 122AD 2AE sin ∠DAE=124. 10.已知棱长为1的正方体的俯视图是一个面积为1的正方形,则该正方体的主视图的面积的取值范围是________.答案 [1,2]解析 由俯视图知正方体的底面水平放置,其主视图为矩形,以正方体的高为一边长,另一边长最小为1,最大为2,面积范围应为[1,2]. 三、解答题11.一个几何体的三视图及其相关数据如图所示,求这个几何体的表面积.解 这个几何体是一个圆台被轴截面割出来的一半.根据图中数据可知圆台的上底面半径为1,下底面半径为2,高为3,母线长为2,几何体的表面积是两个半圆的面积、圆台侧面积的一半和轴截面的面积之和,故这个几何体的表面积为S =12π×12+12π×22+12π×(1+2)×2+12×(2+4)×3=11π2+3 3. 12.已知一个上、下底面为正三角形且两底面中心连线垂直于底面的三棱台的两底面边长分别为30 cm 和20 cm ,且其侧面积等于两底面面积之和,求棱台的高.解 如图所示,三棱台ABC —A 1B 1C 1中,O 、O 1分别为两底面中心,D 、D 1分别为BC 和B 1C 1的中点,则DD 1为棱台的斜高. 由题意知A 1B 1=20,AB =30, 则OD =53,O 1D 1=1033, 由S 侧=S 上+S 下,得12×(20+30)×3DD 1=34×(202+302), 解得DD 1=1333, 在直角梯形O 1ODD 1中,O 1O =DD 21OD -O 1D 12=43,所以棱台的高为4 3 cm.B 组 专项能力提升(时间:20分钟)1.在四棱锥E —ABCD 中,底面ABCD 为梯形,AB ∥CD,2AB =3CD ,M 为AE 的中点,设E —ABCD 的体积为V ,那么三棱锥M —EBC 的体积为( )A.25VB.13VC.23VD.310V 答案 D解析 设点B 到平面EMC 的距离为h 1,点D 到平面EMC 的距离为h 2. 连接MD .因为M 是AE 的中点, 所以V M —ABCD =12V .所以V E —MBC =12V -V E —MDC .而V E —MBC =V B —EMC ,V E —MDC =V D —EMC , 所以V E —MBC V E —MDC =V B —EMC V D —EMC =h 1h 2. 因为B ,D 到平面EMC 的距离即为到平面EAC 的距离,而AB ∥CD ,且2AB =3CD ,所以h 1h 2=32.所以V E —MBC =V M -EBC =310V .2.已知四棱锥P -ABCD 的三视图如下图所示,则四棱锥P -ABCD 的四个侧面中的最大的面积是( )A .3B .2 5C .6D .8答案 C解析因为三视图复原的几何体是四棱锥,顶点在底面的射影是底面矩形的长边的中点,底面边长分别为4,2,后面是等腰三角形,腰为3,所以后面的三角形的高为32-22=5,所以后面三角形的面积为12×4×5=25,两个侧面面积为12×2×3=3,后面三角形的面积为12×4×52+22=6,四棱锥P-ABCD的四个侧面中面积最大的是前面三角形的面积:6.故选C. 3.表面积为3π的圆锥,它的侧面展开图是一个半圆,则该圆锥的底面直径为________.答案 2解析设圆锥的母线为l,圆锥底面半径为r.则12πl2+πr2=3π,πl=2πr,∴r=1,即圆锥的底面直径为2.4.已知一个圆锥的底面半径为R,高为H,在其内部有一个高为x的内接圆柱.则圆柱的侧面积为_______;当x=_______时,圆柱的侧面积最大。

2020届高考数学理一轮复习空间几何体及其三视图、直观图、表面积与体积

2020届高考数学理一轮复习空间几何体及其三视图、直观图、表面积与体积

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2.如图,下列几何体各自的三视图中,有且仅有两个视图相同的是 ()
A.①② B.②③ C.②④ D.③④ 答案 C 由几何体的结构可知,圆锥、正四棱锥两个几何体各自的正 视图和侧视图相同,且其不与俯视图相同;正方体的三个视图都相同,正 三棱台的三个视图都不相同.
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3.用斜二测画法画一个水平放置的平面图形的直观图为如图所示的一 个正方形,则原来的图形是 ( )
该几何体的侧视图为选项B.故选B.
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方法指导 三视图问题的常见类型及解题策略 (1)由几何体的直观图求三视图.注意正视图、侧视图和俯视图的观察 方向,注意看到的部分用实线,看不到的部分用虚线. (2)由几何体的部分视图画出剩余的视图.先根据已知的一部分视图,还 原、推测直观图的可能形式,然后再找其剩下部分视图的可能形式.当 然作为选择题,也可将选项逐项代入,再看看给出的部分三视图是否符 合. (3)由几何体的三视图还原几何体的形状.要熟悉柱、锥、台、球的三 视图,明确三视图的形成原理,结合空间想象将三视图还原为实物图.
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方法技巧 解决与空间几何体结构特征有关问题的技巧 (1)要想真正把握几何体的结构特征,必须多角度、全方面分析,多观察 实物,提高空间想象能力; (2)紧扣结构特征是判断的关键,熟悉空间几何体的结构特征,依据条件 构建几何模型,在条件不变的情况下,变换模型中的线面关系或增加 线、面等基本元素,然后依据题意判定; (3)通过反例对结构特征进行辨析,即要说明一个命题是错误的,只要举 出一个反例即可.
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2-1 (2014课标Ⅰ,8,5分)如图,网格纸的各小格都是正方形,粗实线画出 的是一个几何体的三视图,则这个几何体是 ( )

A.三棱锥 B.三棱柱 C.四棱锥 D.四棱柱 答案 B 由题中三视图可知该几何体的直观图如图所示,则这个几何 体是三棱柱,故选B.

2020年高考课标版高考文科数学 §8.1 空间几何体的三视图、表面积和体积

2020年高考课标版高考文科数学    §8.1  空间几何体的三视图、表面积和体积

第八章 立体几何【真题典例】§8.1 空间几何体的三视图、表面积和体积挖命题【考情探究】5年考情考点内容解读考题示例考向关联考点预测热度2018课标全国Ⅰ,9,5分空间几何体的三视图空间几何体的结构特征及空间几何体表面最短路径问题空间几何体的结构及其三视图和直观图①认识柱、锥、台、球及其简单组合体的结构特征,并能运用这些特征描述现实生活中简单物体的结构;②能画出简单空间图形的三视图,能识别三视图所表示的立体模型;会用斜二测画法画出简单几何体的直观图;③会用平行投影与中心投影两种方法画出简单空间图形的三视图和直观图,了解空间图形的不同表示形式2018课标全国Ⅲ,3,5分空间几何体的三视图数学文化及空间几何体的俯视图★★★2018课标全国Ⅰ,5,5分圆柱的表面积圆柱的轴截面2017课标全国Ⅰ,16,5分三棱锥外接球的表面积面面垂直的性质定理及三棱锥的体积2016课标全国Ⅰ,7,5分球的表面积空间几何体的三视图空间几何体的表面积通过对柱、锥、台、球的研究,掌握柱、锥、台、球的表面积的求法2015课标Ⅰ,11,5分组合体的表面积空间几何体的三视图★★★2018课标全国Ⅰ,10,5分长方体的体积直线与平面所成角2017课标全国Ⅱ,6,5分不规则几何体的体积空间几何体的三视图空间几何体的体积①理解柱、锥、台体的体积概念;②能运用公式求解柱、锥、台、球的体积,并且熟悉台体、柱体与锥体之间的转换关系2015课标Ⅰ,6,5分空间几何体的体积数学文化,圆锥的体积公式★★★分析解读 1.理解柱、锥、台、球的概念,牢记它们的几何特征及形成过程.正确把握轴截面、中截面的含义及空间问题转化为平面问题的方法.2.理解三视图的形成过程及掌握三视图与直观图的画法.3.理解柱、锥、台、球的表面积和体积的概念,掌握其表面积和体积公式.4.高考对本节内容的考查主要以几何体的三视图为背景考查几何体的表面积和体积,分值约为5分,属于中档题.破考点【考点集训】考点一 空间几何体的结构及其三视图和直观图1.(2018辽宁六校协作体12月联考,6)如图,在四棱锥P-ABCD 中,PA ⊥平面ABCD,底面ABCD 是平行四边形,∠ACB=90°,AB=2,PA=BC=1,则此几何体的左视图的面积是( ) A. B.1C. D.143212答案 D 2.(2015北京,7,5分)某四棱锥的三视图如图所示,该四棱锥最长棱的棱长为( )A.1B.2C.D.23答案 C 3.某几何体的主视图和左视图如图1,它的俯视图的直观图是矩形O 1A 1B 1C 1,如图2,其中O 1A 1=6,O 1C 1=2,则该几何体的侧面积为( )A.48B.64C.96D.128答案 C 考点二 空间几何体的表面积1.(2016课标全国Ⅱ,4,5分)体积为8的正方体的顶点都在同一球面上,则该球的表面积为( )A.12πB.πC.8πD.4π323答案 A 2.(2018湖北八校12月联考,8)已知一几何体的三视图如图所示,它的侧视图与正视图相同,则该几何体的表面积为( )A.16+12πB.32+12πC.24+12πD.32+20π答案 A3.(2017河北衡水中学周测卷(十六),2)一个空间几何体的三视图如图所示,则该几何体的表面积为( )A.48B.32+8C.48+8D.801717答案 C 考点三 空间几何体的体积1.(2019届湖北武汉重点中学9月联考,9)平面α截球O 的球面所得圆的半径为1,球心O 到平面α的距离为,则此球的体积2为( )A.4πB.6π33C.π D.4π66答案 A 2.(2017浙江,3,4分)某几何体的三视图如图所示(单位:cm),则该几何体的体积(单位:cm 3)是( )A.+1B.+3C.+1D.+3π2π23π23π2答案 A 3.(2018吉林长春质检,8)《九章算术》卷五商功中有如下问题:今有刍甍,下广三丈,袤四丈,上袤二丈,无广,高一丈,问积几何.刍甍:底面为矩形的屋脊状的几何体(网格纸中粗线部分为其三视图,设网格纸上每个小正方形的边长为1丈),那么该刍甍的体积为( )A.4立方丈B.5立方丈C.6立方丈D.12立方丈答案 B 炼技法【方法集训】方法1 空间几何体表面积的求解方法1.(2016课标全国Ⅱ,7,5分)如图是由圆柱与圆锥组合而成的几何体的三视图,则该几何体的表面积为( )A.20πB.24πC.28πD.32π答案 C 2.(2018安徽皖南八校二联,8)榫卯是我国古代工匠极为精巧的发明,它是在两个构件上采用凹凸部位相结合的一种连接方式.我国的北京紫禁城,山西悬空寺,福建宁德的廊桥等建筑都用到了榫卯结构.图中网格纸上小正方形的边长为1,粗实线画出的是一种榫卯构件中榫的三视图,则其体积与表面积分别为( )A.24+52π,34+52πB.24+52π,36+54πC.24+54π,36+54πD.24+54π,34+52π答案 C 3.(2018福建六校12月联考,11)如图是某几何体的三视图,正视图是等边三角形,侧视图和俯视图为直角三角形,则该几何体的表面积为( )A.43335答案 B 4.(2019届广东韶关一调,15)若圆锥与球的体积相等,且圆锥底面半径与球的直径相等,则圆锥侧面积与球面面积之比为 .5答案 ∶2方法2 空间几何体体积的求解方法1.(2017北京,6,5分)某三棱锥的三视图如图所示,则该三棱锥的体积为( )A.60B.30C.20D.10答案 D2.(2019届湖南长沙长郡中学9月月考,8)若某四棱锥的三视图如图所示,则该四棱锥的体积为( )A.4B.6C.8D.10答案 B3.(2018江苏,10,5分)如图所示,正方体的棱长为2,以其所有面的中心为顶点的多面体的体积为 .答案 43方法3 与球有关的切、接问题的求解方法1.(2018云南民族大学附中月考,8)《九章算术》是我国古代内容极为丰富的数学名著.书中将底面为长方形且有一条侧棱与底面垂直的四棱锥称为“阳马”,若某“阳马”的三视图如图所示(单位:cm),则该阳马的外接球的体积为( )A.100π cm 3B.π cm 3C.400π cm 3D.π cm 35003 4 0003答案 B 2.(2019届安徽皖中入学摸底考试,10)将半径为3,圆心角为的扇形围成一个圆锥(接缝处忽略不计),则该圆锥的内切球的体积2π3为( )A. B. C. D.2π2π33π34π3答案 A 3.(2016课标全国Ⅲ,11,5分)在封闭的直三棱柱ABC-A 1B 1C 1内有一个体积为V 的球.若AB ⊥BC,AB=6,BC=8,AA 1=3,则V 的最大值是( )A.4πB. C.6πD.9π232π3答案 B 4.(2017天津,11,5分)已知一个正方体的所有顶点在一个球面上,若这个正方体的表面积为18,则这个球的体积为 . 答案 π92过专题【五年高考】A 组 统一命题·课标卷题组考点一 空间几何体的结构及其三视图和直视图1.(2018课标全国Ⅰ,9,5分)某圆柱的高为2,底面周长为16,其三视图如图.圆柱表面上的点M 在正视图上的对应点为A,圆柱表面上的点N 在左视图上的对应点为B,则在此圆柱侧面上,从M 到N 的路径中,最短路径的长度为( ) A.2B.2C.3D.2175答案 B 2.(2018课标全国Ⅲ,3,5分)中国古建筑借助榫卯将木构件连接起来.构件的凸出部分叫榫头,凹进部分叫卯眼,图中木构件右边的小长方体是榫头.若如图摆放的木构件与某一带卯眼的木构件咬合成长方体,则咬合时带卯眼的木构件的俯视图可以是( )答案 A 考点二 空间几何体的表面积1.(2018课标全国Ⅰ,5,5分)已知圆柱的上、下底面的中心分别为O 1,O 2,过直线O 1O 2的平面截该圆柱所得的截面是面积为8的正方形,则该圆柱的表面积为( )π B.12π C.8π D.10π22答案 B 2.(2016课标全国Ⅰ,7,5分)如图,某几何体的三视图是三个半径相等的圆及每个圆中两条互相垂直的半径.若该几何体的体积是,则它的表面积是( )28π3A.17πB.18πC.20πD.28π答案 A 3.(2016课标全国Ⅲ,10,5分)如图,网格纸上小正方形的边长为1,粗实线画出的是某多面体的三视图,则该多面体的表面积为( )55A.18+36B.54+18C.90D.81答案 B 4.(2015课标Ⅰ,11,5分)圆柱被一个平面截去一部分后与半球(半径为r)组成一个几何体,该几何体三视图中的正视图和俯视图如图所示.若该几何体的表面积为16+20π,则r=( )A.1B.2C.4D.8答案 B 5.(2017课标全国Ⅱ,15,5分)长方体的长,宽,高分别为3,2,1,其顶点都在球O的球面上,则球O的表面积为 .答案 14π6.(2017课标全国Ⅰ,16,5分)已知三棱锥S-ABC的所有顶点都在球O的球面上,SC是球O的直径.若平面SCA⊥平面SCB,SA=AC,SB=BC,三棱锥S-ABC的体积为9,则球O的表面积为 .答案 36π考点三 空间几何体的体积1.(2018课标全国Ⅰ,10,5分)在长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=BC=2,AC1与平面BB1C1C所成的角为30°,则该长方体的体积为( )223A.8B.6C.8D.8答案 C 2.(2017课标全国Ⅱ,6,5分)如图,网格纸上小正方形的边长为1,粗实线画出的是某几何体的三视图,该几何体由一平面将一圆柱截去一部分后所得,则该几何体的体积为( )A.90πB.63πC.42πD.36π答案 B3.(2017课标全国Ⅲ,9,5分)已知圆柱的高为1,它的两个底面的圆周在直径为2的同一个球的球面上,则该圆柱的体积为( )A.πB. C. D.3π4π2π4答案 B 4.(2015课标Ⅰ,6,5分)《九章算术》是我国古代内容极为丰富的数学名著,书中有如下问题:“今有委米依垣内角,下周八尺,高五尺.问:积及为米几何?”其意思为:“在屋内墙角处堆放米(如图,米堆为一个圆锥的四分之一),米堆底部的弧长为8尺,米堆的高为5尺,问米堆的体积和堆放的米各为多少?”已知1斛米的体积约为1.62立方尺,圆周率约为3,估算出堆放的米约有( )A.14斛B.22斛C.36斛D.66斛答案 B5.(2018课标全国Ⅱ,16,5分)已知圆锥的顶点为S,母线SA,SB 互相垂直,SA 与圆锥底面所成角为30°.若△SAB 的面积为8,则该圆锥的体积为 . 答案 8π6.(2017课标全国Ⅱ,18,12分)如图,四棱锥P-ABCD 中,侧面PAD 为等边三角形且垂直于底面ABCD,AB=BC=AD,∠BAD=∠ABC=90°.12(1)证明:直线BC ∥平面PAD;(2)若△PCD 的面积为2,求四棱锥P-ABCD 的体积.7解析 (1)证明:在平面ABCD 内,因为∠BAD=∠ABC=90°,所以BC ∥AD.又BC ⊄平面PAD,AD ⊂平面PAD,故BC ∥平面PAD.(2)取AD 的中点M,连接PM,CM.由AB=BC=AD 及BC ∥AD,∠ABC=90°得四边形ABCM 为正方形,则CM ⊥AD.12因为侧面PAD 为等边三角形且垂直于底面ABCD,平面PAD ∩平面ABCD=AD,所以PM ⊥AD,PM ⊥底面ABCD.因为CM ⊂底面ABCD,所以PM ⊥CM.设BC=x,则CM=x,CD=x,PM=x,PC=PD=2x.23取CD 的中点N,连接PN,则PN ⊥CD,所以PN=x.142因为△PCD 的面积为2,7所以×x×x=2,1221427解得x=-2(舍去)或x=2.于是AB=BC=2,AD=4,PM=2.3所以四棱锥P-ABCD 的体积V=××2=4.132×(2+4)2337.(2016课标全国Ⅱ,19,12分)如图,菱形ABCD 的对角线AC 与BD 交于点O,点E,F 分别在AD,CD 上,AE=CF,EF 交BD 于点H.将△DEF 沿EF 折到△D'EF 的位置.(1)证明:AC ⊥HD';(2)若AB=5,AC=6,AE=,OD'=2,求五棱锥D'-ABCFE 的体积.542解析 (1)证明:由已知得AC ⊥BD,AD=CD.又由AE=CF 得=,故AC ∥EF.(2分)AE AD CFCD 由此得EF ⊥HD,EF ⊥HD',所以AC ⊥HD'.(4分)(2)由EF ∥AC 得==.(5分)OH DO AE AD 14由AB=5,AC=6得DO=BO==4.AB 2-A O 2所以OH=1,D'H=DH=3.于是OD'2+OH 2=(2)2+12=9=D'H 2,故OD'⊥OH.2由(1)知AC ⊥HD',又AC ⊥BD,BD ∩HD'=H,所以AC ⊥平面BHD',因为OD'⊂平面BHD',所以AC ⊥OD'.又由OD'⊥OH,AC ∩OH=O,所以OD'⊥平面ABC.(8分)又由=得EF=.EF AC DHDO 92五边形ABCFE 的面积S=×6×8-××3=.(10分)121292694所以五棱锥D'-ABCFE 的体积V=××2=.(12分)1369422322B组 自主命题·省(区、市)卷题组考点一 空间几何体的结构及其三视图和直观图1.(2018北京,6,5分)某四棱锥的三视图如图所示,在此四棱锥的侧面中,直角三角形的个数为( )A.1B.2C.3D.4答案 C 2.(2014湖北,7,5分)在如图所示的空间直角坐标系O-xyz中,一个四面体的顶点坐标分别是(0,0,2),(2,2,0),(1,2,1),(2,2,2).给出编号为①、②、③、④的四个图,则该四面体的正视图和俯视图分别为( )A.①和②B.③和①C.④和③D.④和②答案 D 3.(2014北京,11,5分)某三棱锥的三视图如图所示,则该三棱锥最长棱的棱长为 .答案 22考点二 空间几何体的表面积1.(2015福建,9,5分)某几何体的三视图如图所示,则该几何体的表面积等于( )222A.8+2 C.14+2 D.15答案 B 2.(2015陕西,5,5分)一个几何体的三视图如图所示,则该几何体的表面积为( )A.3πB.4πC.2π+4D.3π+4答案 D 3.(2016浙江,9,6分)某几何体的三视图如图所示(单位:cm),则该几何体的表面积是 cm2,体积是 cm3.答案 80;40考点三 空间几何体的体积1.(2018浙江,3,4分)某几何体的三视图如图所示(单位:cm),则该几何体的体积(单位:cm3)是( )A.2B.4C.6D.8答案 C 2.(2016山东,5,5分)一个由半球和四棱锥组成的几何体,其三视图如图所示.则该几何体的体积为( )A.+πB.+πC.+πD.1+π132********626答案 C 3.(2017山东,13,5分)由一个长方体和两个圆柱体构成的几何体的三视图如图,则该几何体的体积为 .14答案 2+π24.(2016北京,11,5分)某四棱柱的三视图如图所示,则该四棱柱的体积为 .答案 32C组 教师专用题组考点一 空间几何体的结构及其三视图和直观图1.(2016天津,3,5分)将一个长方体沿相邻三个面的对角线截去一个棱锥,得到的几何体的正视图与俯视图如图所示,则该几何体的侧(左)视图为( )答案 B 2.(2014课标Ⅰ,8,5分)如图,网格纸的各小格都是正方形,粗实线画出的是一个几何体的三视图,则这个几何体是( )A.三棱锥B.三棱柱C.四棱锥D.四棱柱答案 B 3.(2014湖南,8,5分)一块石材表示的几何体的三视图如图所示,将该石材切削、打磨,加工成球,则能得到的最大球的半径等于( )A.1B.2C.3D.4答案 B 考点二 空间几何体的表面积1.(2015安徽,9,5分)一个四面体的三视图如图所示,则该四面体的表面积是( )B.1+23232答案 C 2.(2014大纲全国,10,5分)正四棱锥的顶点都在同一球面上.若该棱锥的高为4,底面边长为2,则该球的表面积为( )A. B.16π C.9πD.81π427π4答案 A 3.(2015课标Ⅱ,10,5分)已知A,B 是球O 的球面上两点,∠AOB=90°,C 为该球面上的动点.若三棱锥O-ABC 体积的最大值为36,则球O 的表面积为( )A.36πB.64πC.144πD.256π答案 C4.(2013课标Ⅰ,15,5分)已知H 是球O 的直径AB 上一点,AH∶HB=1∶2,AB⊥平面α,H 为垂足,α截球O 所得截面的面积为π,则球O 的表面积为 . 答案 9π25.(2013课标Ⅱ,15,5分)已知正四棱锥O-ABCD 的体积为,底面边长为,则以O 为球心,OA 为半径的球的表面积为 .3223答案 24π考点三 空间几何体的体积1.(2015课标Ⅱ,6,5分)一个正方体被一个平面截去一部分后,剩余部分的三视图如下图,则截去部分体积与剩余部分体积的比值为( )A. B. C. D.18171615答案 D 2.(2015浙江,2,5分)某几何体的三视图如图所示(单位:cm),则该几何体的体积是( )A.8 cm 3B.12 cm 3C. cm 3D. cm 3323403答案 C 3.(2015山东,9,5分)已知等腰直角三角形的直角边的长为2,将该三角形绕其斜边所在的直线旋转一周而形成的曲面所围成的几何体的体积为( )A. B. C.2πD.4π22π342π322答案 B 4.(2015重庆,5,5分)某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为( )A.+2πB.C.D.1313π67π35π2答案 B 5.(2015湖南,10,5分)某工件的三视图如图所示.现将该工件通过切削,加工成一个体积尽可能大的正方体新工件,并使新工件的一个面落在原工件的一个面内,则原工件材料的利用率为材料利用率=( )新工件的体积原工件的体积A. B. C. D.89π827π24(2-1)3π8(2-1)3π答案 A 6.(2014课标Ⅱ,6,5分)如图,网格纸上正方形小格的边长为1(表示1 cm),图中粗线画出的是某零件的三视图,该零件由一个底面半径为3 cm,高为6 cm 的圆柱体毛坯切削得到,则切削掉部分的体积与原来毛坯体积的比值为( )A. B. C. D.172759102713答案 C 7.(2014湖北,10,5分)《算数书》竹简于上世纪八十年代在湖北省江陵县张家山出土,这是我国现存最早的有系统的数学典籍,其中记载有求“囷盖”的术:置如其周,令相乘也.又以高乘之,三十六成一.该术相当于给出了由圆锥的底面周长L 与高h,计算其体积V 的近似公式V ≈L 2h.它实际上是将圆锥体积公式中的圆周率π近似取为3.那么,近似公式V ≈L 2h 相当于将圆锥体积公式136275中的π近似取为( )A. B.227258C. D.15750355113答案 B 8.(2014辽宁,7,5分)某几何体三视图如图所示,则该几何体的体积为( )A.8-B.8-π4π2C.8-πD.8-2π答案 C9.(2014四川,4,5分)某三棱锥的侧视图、俯视图如图所示,则该三棱锥的体积是( )锥体体积公式:V=Sh,其中S 为底面面积,h 为高13A.3B.2C. D.13答案 D 10.(2014浙江,3,5分)某几何体的三视图(单位:cm)如图所示,则该几何体的体积是( )A.72 cm 3B.90 cm 3C.108 cm 3D.138 cm 3答案 B11.(2014重庆,7,5分)某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为( )A.12B.18C.24D.30答案 C12.(2013课标Ⅰ,11,5分)某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为( )A.16+8πB.8+8πC.16+16πD.8+16π答案 A13.(2012课标全国,7,5分)如图,网格纸上小正方形的边长为1,粗线画出的是某几何体的三视图,则此几何体的体积为( )A.6B.9C.12D.18答案 B 14.(2012课标全国,8,5分)平面α截球O 的球面所得圆的半径为1,球心O 到平面α的距离为,则此球的体积为( )2A.π B.4πC.4πD.6π6363答案 B 15.(2010全国Ⅰ,12,5分)已知在半径为2的球面上有A 、B 、C 、D 四点,若AB=CD=2,则四面体ABCD 的体积的最大值为( )A. B. C.2 D.2334333833答案 B 16.(2016四川,12,5分)已知某三棱锥的三视图如图所示,则该三棱锥的体积是 .答案 3317.(2015天津,10,5分)一个几何体的三视图如图所示(单位:m),则该几何体的体积为 m 3.答案 π8318.(2014天津,10,5分)一个几何体的三视图如图所示(单位:m),则该几何体的体积为 m 3.答案 20π319.(2011课标,16,5分)已知两个圆锥有公共底面,且两圆锥的顶点和底面的圆周都在同一个球面上.若圆锥底面面积是这个球面面积的,则这两个圆锥中,体积较小者的高与体积较大者的高的比值为 . 316答案 1320.(2015课标Ⅱ,19,12分)如图,长方体ABCD-A 1B 1C 1D 1中,AB=16,BC=10,AA 1=8,点E,F 分别在A 1B 1,D 1C 1上,A 1E=D 1F=4.过点E,F 的平面α与此长方体的面相交,交线围成一个正方形.(1)在图中画出这个正方形(不必说明画法和理由);(2)求平面α把该长方体分成的两部分体积的比值.解析 (1)交线围成的正方形EHGF 如图:(2)作EM ⊥AB,垂足为M,则AM=A 1E=4,EB 1=12,EM=AA 1=8.因为EHGF 为正方形,所以EH=EF=BC=10.于是MH==6,AH=10,HB=6.EH 2-E M 2因为长方体被平面α分成两个高为10的直棱柱,所以其体积的比值为.97(79也正确)21.(2015安徽,19,13分)如图,三棱锥P-ABC 中,PA ⊥平面ABC,PA=1,AB=1,AC=2,∠BAC=60°.(1)求三棱锥P-ABC 的体积;(2)证明:在线段PC 上存在点M,使得AC ⊥BM,并求的值.PMMC解析 (1)由题设AB=1,AC=2,∠BAC=60°,可得S △ABC =·AB·AC·sin 60°=.1232由PA ⊥平面ABC,可知PA 是三棱锥P-ABC 的高,又PA=1,所以三棱锥P-ABC 的体积V=·S △ABC ·PA=.1336(2)证明:在平面ABC 内,过点B 作BN ⊥AC,垂足为N.在平面PAC 内,过点N 作MN ∥PA 交PC 于点M,连接BM.由PA ⊥平面ABC 知PA ⊥AC,所以MN ⊥AC.由于BN ∩MN=N,故AC ⊥平面MBN.又BM ⊂平面MBN,所以AC ⊥BM.在直角△BAN 中,AN=AB·cos ∠BAC=,从而NC=AC-AN=.由MN ∥PA,得==.1232PM MC AN NC 1322.(2014广东,18,13分)如图1,四边形ABCD 为矩形,PD ⊥平面ABCD,AB=1,BC=PC=2.作如图2折叠:折痕EF ∥DC,其中点E,F 分别在线段PD,PC 上,沿EF 折叠后点P 在线段AD 上的点记为M,并且MF ⊥CF.(1)证明:CF ⊥平面MDF;(2)求三棱锥M-CDE 的体积.解析 (1)证明:∵PD⊥平面ABCD,AD ⊂平面ABCD,∴PD⊥AD.∵四边形ABCD 是矩形,∴AD⊥DC.又∵PD∩DC=D,∴AD⊥平面PCD.∵CF⊂平面PCD,∴AD⊥CF.又∵MF⊥CF,MF ∩AD=M,∴CF⊥平面MDF.(2)由(1)知CF ⊥DF,PD ⊥DC,在△PCD 中,DC 2=CF·PC.∴CF==.CD 2PC 12又∵EF∥DC,∴=⇒ED===.PC PD FC ED PD ·FC PC 3×12234-=,334334∴S △CDE =DC·ED=×1×=.12123438在Rt △MDE 中=,ME 2-E D 262∴V M-CDE =S △CDE ·MD=××=.1313386221623.(2014福建,19,12分)如图,三棱锥A-BCD 中,AB ⊥平面BCD,CD ⊥BD.(1)求证:CD ⊥平面ABD;(2)若AB=BD=CD=1,M 为AD 中点,求三棱锥A-MBC 的体积.解析 (1)证明:∵AB⊥平面BCD,CD ⊂平面BCD,∴AB⊥CD.又∵CD⊥BD,AB ∩BD=B,AB ⊂平面ABD,BD ⊂平面ABD,∴CD⊥平面ABD.(2)解法一:由AB ⊥平面BCD,得AB ⊥BD.∵AB=BD=1,∴S △ABD =.12∵M 是AD 的中点,∴S △ABM =S △ABD =.1214由(1)知,CD ⊥平面ABD,∴三棱锥C-ABM 的高h=CD=1,因此三棱锥A-MBC 的体积V A-MBC =V C-ABM =S △ABM ·h=.13112解法二:由AB ⊥平面BCD 知,平面ABD ⊥平面BCD,又平面ABD ∩平面BCD=BD,如图,过点M 作MN ⊥BD 交BD 于点N,则MN ⊥平面BCD,且MN=AB=,1212又CD ⊥BD,BD=CD=1,∴S △BCD =.12∴三棱锥A-MBC 的体积V A-MBC =V A-BCD -V M-BCD=AB·S △BCD -MN·S △BCD =.131311224.(2014江西,19,12分)如图,三棱柱ABC-A 1B 1C 1中,AA 1⊥BC,A 1B ⊥BB 1.(1)求证:A 1C ⊥CC 1;(2)若AB=2,AC=,BC=,问AA 1为何值时,三棱柱ABC-A 1B 1C 1体积最大?并求此最大值.37解析 (1)证明:由AA 1⊥BC 知BB 1⊥BC,又BB 1⊥A 1B,故BB 1⊥平面BCA 1,则BB 1⊥A 1C,又BB 1∥CC 1,所以A 1C ⊥CC 1.(2)解法一:设AA 1=x,在Rt △A 1BB 1中,A 1B==.A 1B 21-B B 214-x 2同理,A 1C==.A 1C 21-C C 213-x 2在△A 1BC 中,cos ∠BA 1C=A 1B 2+A 1C 2-B C 22A 1B·A 1C =-,所以sin ∠BA 1C=,x2(4-x 2)(3-x 2)12-7x2(4-x 2)(3-x 2)所以=A 1B·A 1C·sin ∠BA 1C=.S △A 1BC 1212-7x 22从而三棱柱ABC-A 1B 1C 1的体积V=·AA 1=.S △A1BC x 12-7x 22因为x ==,12-7x 212x 2-7x 4-7(x 2-67)2+367故当x==,即AA 1=时,体积V 取到最大值.67427427377解法二:过A 1作BC 的垂线,垂足为D,连接AD.由于AA 1⊥BC,A 1D ⊥BC,故BC ⊥平面AA 1D,BC ⊥AD.又∠BAC=90°,所以S △ABC =AD·BC=AB·AC,得AD=.12122217设AA 1=x,在Rt △AA 1D 中,A 1D==,AD 2-A A 21127-x 2=A 1D·BC=.S △A 1BC 1212-7x 22从而三棱柱ABC-A 1B 1C 1的体积V=·AA 1=.S △A 1BC x 12-7x 22因为x ==,12-7x 212x 2-7x 4-7(x 2-67)2+367故当x==,即AA 1=时,体积V 取到最大值.6742742737725.(2013课标Ⅱ,18,12分)如图,直三棱柱ABC-A 1B 1C 1中,D,E 分别是AB,BB 1的中点.(1)证明:BC 1∥平面A 1CD;(2)设AA 1=AC=CB=2,AB=2,求三棱锥C-A 1DE 的体积.2解析 (1)证明:连接AC 1交A 1C 于点F,则F 为AC 1中点.由D 是AB 中点,连接DF,则BC 1∥DF.因为DF ⊂平面A 1CD,BC 1⊄平面A 1CD,所以BC 1∥平面A 1CD.(2)因为ABC-A 1B 1C 1是直三棱柱,所以AA 1⊥CD.由已知AC=CB,D 为AB 的中点,所以CD ⊥AB.又AA 1∩AB=A,于是CD ⊥平面ABB 1A 1.由AA 1=AC=CB=2,AB=2得2∠ACB=90°,CD=,A 1D=,DE=,A 1E=3,263故A 1D 2+DE 2=A 1E 2,即DE ⊥A 1D.所以=××××=1.V C -A 1DE 1312632【三年模拟】时间:45分钟 分值:65分一、选择题(每小题5分,共45分)1.(2019届安徽芜湖11月调研,7)如图,一个直三棱柱容器中盛有水,且侧棱AA 1=8.当侧面AA 1B 1B 水平放置时,液面恰好过AC,BC,A 1C 1,B 1C 1的中点,当底面ABC 水平放置时,液面高为( )A.7B.6C.4D.2答案 B 2.(2019届湖北孝感摸底测试,8)已知正四棱锥P-ABCD,底面ABCD 为正方形,点P 在底面的投影为O,已知PO=1,该四棱锥的侧面积为4,则该四棱锥的体积为( )2A.8 B. C.4 D.8343答案 D 3.(2019届河南联盟尖子生调研考试,7)已知某几何体的三视图如图所示,则在该几何体的所有顶点中任取两点,它们之间的距离不可能为( )A. B. C.2 D.635答案 C 4.(2018广东佛山一模,9)某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为( )A. B.15 C. D.18212332答案 C 5.(2019届湖北武汉重点中学9月联考,11)已知四棱锥S-ABCD 的三视图如图所示,则围成四棱锥S-ABCD 的五个面中最大面的面积是( )A.3B.6C.8D.10答案 C 6.(2019届河南信阳期中联考,10)我国古代数学名著《九章算术》对立体几何有深入的研究,从其中的一些数学用语可见,譬如“堑堵”意指底面为直角三角形,且侧棱垂直于底面的三棱柱,“阳马”指底面为矩形且有一侧棱垂直于底面的四棱锥.现有一如图所示的“堑堵”,即三棱柱ABC-A 1B 1C 1,其中AC ⊥BC,若AA 1=AB=1,当“阳马”(四棱锥B-A 1ACC 1)体积最大时,“堑堵”(三棱柱ABC-A 1B 1C 1)的表面积为( )A.+1B.+123C. D.22+323+32答案 C 7.(2017河南天一12月联考,10)如图,在四面体PABC 中,PA=PB=PC=4,点O 是点P 在平面ABC 上的投影,且tan ∠APO=,则四面体22PABC 的外接球的体积为( )A.24πB.48πC.8ππ63答案 C 8.(2018云南玉溪一中期中,11)已知三棱锥P-ABC 的各顶点都在同一球面上,且PA ⊥平面ABC,若该三棱锥的体积为233,AB=2,AC=1,∠BAC=60°,则球的表面积等于( )A.5πB.20πC.8πD.16π答案 B 9.(2019届湖北八校9月调研,10)某四面体的三视图如图所示,则该四面体的四个面中,直角三角形的面积和是( )A.2B.4 D.4+255答案 C 二、填空题(每小题5分,共20分)10.(2019届安徽皖中入学摸底考试,15)已知某三棱柱的三视图如图所示,那么该三棱柱的侧面中,最大侧面的面积为 .答案 511.(2018陕西部分重点中学摸底检测,14)把边长为1的正方形ABCD 沿对角线BD 折起,使得平面ABD ⊥平面CBD,形成的三棱锥C-ABD 的正视图与俯视图如图所示,则侧视图的面积为 .答案 1412.(2017福建四地六校联考,15)一个球与一个正三棱柱的三个侧面和两个底面均相切,已知这个球的体积为π,则该正三棱柱323的体积为 . 答案 48313.(2019届陕西四校期中联考,16)直三棱柱ABC-A 1B 1C 1的底面是直角三角形,侧棱长等于底面三角形的斜边长,若其外接球的体积为,则该三棱柱体积的最大值为 . 32π3答案 42。

高考数学三轮冲刺专题12空间几何体的三视图、表面积及体积专项讲解与训练

高考数学三轮冲刺专题12空间几何体的三视图、表面积及体积专项讲解与训练

专题12 空间几何体的三视图、表面积及体积空间几何体的三视图[核心提炼]一个物体的三视图的排列规则俯视图放在正(主)视图的下面,长度与正(主)视图的长度一样,侧(左)视图放在正(主)视图的右面,高度与正(主)视图的高度一样,宽度与俯视图的宽度一样.即“长对正、高平齐、宽相等”.(1)某四棱锥的三视图如图所示,则该四棱锥的最长棱的长度为( )A.3 2 B.2 3C.2 2 D.2(2)某多面体的三视图如图所示,其中正视图和左视图都由正方形和等腰直角三角形组成,正方形的边长为2,俯视图为等腰直角三角形.该多面体的各个面中有若干个是梯形,这些梯形的面积之和为( )A.10 B.12C.14 D.16【答案】(1)B (2)B【解析】(1)根据三视图可得该四棱锥的直观图(四棱锥P­ABCD)如图所示,将该四棱锥放入棱长为2的正方体中.由图可知该四棱锥的最长棱为PD,PD=22+22+22=2 3.故选B.(2)由多面体的三视图还原直观图如图所示.该几何体由上方的三棱锥A ­BCE 和下方的三棱柱BCE ­B 1C 1A 1构成,其中平面CC 1A 1A 和平面BB 1A 1A 是梯形,则梯形的面积之和为2×(2+4)×22=12.故选B.由三视图还原到直观图的三个步骤(1)根据俯视图确定几何体的底面.(2)根据正(主)视图或侧(左)视图确定几何体的侧棱与侧面的特征,调整实线和虚线所对应的棱、面的位置. 格纸上小正方形的边长为1,粗线画出的是某几何体的正视图(等腰直角三角形)和侧视图,且该几何体的体积为83,则该几何体的俯视图可以是( )【答案】D.【解析】由题意可得该几何体可能为四棱锥,如图所示,其高为2,其底面为正方形,面积为2×2=4,因为该几何体的体积为13×4×2=83,满足条件,所以俯视图可以为一个直角三角形.选D.空间几何体的表面积和体积考向1 由空间几何体的结构特征计算表面积与体积 1.柱体、锥体、台体的侧面积公式(1)S 柱侧=ch (c 为底面周长,h 为高); (2)S 锥侧=12ch ′(c 为底面周长,h ′为斜高);(3)S 台侧=12(c +c ′)h ′(c ′,c 分别为上下底面的周长,h ′为斜高).2.柱体、锥体、台体的体积公式 (1)V 柱体=Sh (S 为底面面积,h 为高); (2)V 锥体=13Sh (S 为底面面积,h 为高);(3)V 台=13(S +SS ′+S ′)h (S ,S ′分别为上下底面面积,h 为高)(不要求记忆).(2017·高考全国卷Ⅰ)如图,在四棱锥P ­ABCD 中,AB ∥CD ,且∠BAP =∠CDP =90°. (1)证明:平面PAB ⊥平面PAD ;(2)若PA =PD =AB =DC ,∠APD =90°,且四棱锥P ­ABCD 的体积为83,求该四棱锥的侧面积.【解析】 (1)证明:由已知∠BAP =∠CDP =90°,得AB ⊥AP ,CD ⊥PD . 由于AB ∥CD ,故AB ⊥PD ,从而AB ⊥平面PAD . 又AB ⊂平面PAB ,所以平面PAB ⊥平面PAD .考向2 由三视图计算空间几何体的体积和表面积根据几何体的三视图求其表面积与体积的三个步骤第一步:根据给出的三视图判断该几何体的形状.第二步:由三视图中的数量标示确定该几何体的各个度量.第三步:套用相应的面积公式与体积公式计算求解.格纸上小正方形的边长为1,粗实线画出的是某几何体的三视图,该几何体由一平面将一圆柱截去一部分后所得,则该几何体的体积为( )A.90πB.63πC.42π D.36π(2)如图,网格纸上小正方形的边长为1,粗实线画出的是某多面体的三视图,则该多面体的表面积为( )A.18+36 5 B.54+18 5C.90 D.81【答案】(1)B (2)B空间几何体的表面积与体积的求法(1)据三视图求表面积、体积时,解题的关键是对所给三视图进行分析,得到几何体的直观图;(2)多面体的表面积是各个面的面积之和,求组合体的表面积时要注意重合部分的面积;(3)求规则几何体的体积时,只需确定底面与相应的高,而求一些不规则几何体的体积时,往往需采用分割或补形思想,转化求解.【对点训练】1.(2019·广州五校协作体第一次诊断)某几何体的三视图如图所示,则该几何体的表面积为( )A.(10+22)π2+1B .13π6C.(11+2)π2+1D.(11+22)π2+1【答案】C.【解析】由三视图可知该几何体是一个圆柱和半个圆锥的组合体,故其表面积为22π+1+2π×2+32π=(11+2)π2+1,选C.2.(2017·高考山东卷)由一个长方体和两个14圆柱体构成的几何体的三视图如图,则该几何体的体积为________.【答案】:2+π2【解析】:由题意知该几何体是由一个长方体和两个14圆柱体构成,其中长方体的体积V 1=2×1×1=2,两个14圆柱体的体积之和V 2=14×π×12×1×2=π2,所以该几何体的体积V =V 1+V 2=2+π2.与球有关的切、接问题考向1 外接球(1)已知圆柱的高为1,它的两个底面的圆周在直径为2的同一个球的球面上,则该圆柱的体积为( )A .πB .3π4C.π2D.π4(2)已知三棱锥S ­ABC 的所有顶点都在球O 的球面上,SC 是球O 的直径.若平面SCA ⊥平面SCB ,SA =AC ,SB =BC ,三棱锥S ­ABC 的体积为9,则球O 的表面积为________.【答案】 (1)B (2)36π【解析】 (1)球心到圆柱的底面的距离为圆柱高的12,球的半径为1,则圆柱底面圆的半径r =1-(12)2=32,故该圆柱的体积V =π×(32)2×1=3π4,故选B. (2)设球O 的半径为R ,因为SC 为球O 的直径,所以点O 为SC 的中点,连接AO ,OB ,因为SA =AC ,SB =BC ,所以AO ⊥SC ,BO ⊥SC ,因为平面SCA ⊥平面SCB ,平面SCA ∩平面SCB =SC ,所以AO ⊥平面SCB ,所以V S ­ABC =V A ­SBC =13×S △SBC ×AO =13×(12×SC ×OB )×AO ,即9=13×(12×2R ×R )×R ,解得R =3,所以球O 的表面积为S=4πR 2=4π×32=36π. 考向2 内切球(1)在封闭的直三棱柱ABC ­A 1B 1C 1内有一个体积为V 的球.若AB ⊥BC ,AB =6,BC =8,AA 1=3,则V 的最大值是( ) A .4π B .9π2C .6πD.32π3(2)如图,在圆柱O 1O 2 内有一个球O ,该球与圆柱的上、下底面及母线均相切.记圆柱O 1O 2 的体积为V 1 ,球O 的体积为V 2 ,则V 1V 2的值是________. 格纸上小正方形的边长为1,粗实线画出的是某四棱锥的三视图,则该四棱锥的外接球的表面积为( )A .136πB .34πC .25πD .18π【答案】B.【解析】由三视图知,该四棱锥的底面是边长为3的正方形、高为4,且有一条侧棱垂直于底面,所以可将该四棱锥补形为长、宽、高分别为3、3、4的长方体,该长方体外接球的半径R 即为该四棱锥外接球的半径,所以2R =32+32+42,解得R =342,所以该四棱锥外接球的表面积为4πR 2=34π,选B. 7.(2018·合肥质量检测(二))一个几何体的三视图及其尺寸如图所示,则该几何体的体积为( )A.283B .2823C .28D .22+6 3【答案】A.【解析】由三视图知,该几何体为三棱台,其上、下底面分别是直角边为2,4的等腰直角三角形,高为2,所以该几何体的体积V =13×[12×2×2+12×4×4+(12×2×2)(12×4×4)]×2=283,故选A. 8.一个几何体的三视图如图所示(其中正视图的弧线为四分之一圆周),则该几何体的表面积为( )A .72+6πB .72+4πC .48+6πD .48+4π【答案】A.【解析】由三视图知,该几何体由一个正方体的34部分与一个圆柱的14部分组合而成(如图所示),其表面积为16×2+(16-4+π)×2+4×(2+2+π)=72+6π,故选A.9.(2019·广西三市联考)如图是某几何体的三视图,则该几何体的体积为( )A .6B .9C .12D .18【答案】B.【解析】该几何体是一个直三棱柱截去14所得,如图所示,其体积为34×12×3×4×2=9.10.(2019·贵阳检测)三棱锥P ­ABC 的四个顶点都在体积为500π3的球的表面上,底面ABC 所在的小圆面积为16π,则该三棱锥的高的最大值为( ) A .4 B .6 C .8 D .10【答案】C.【解析】依题意,设题中球的球心为O 、半径为R ,△ABC 的外接圆半径为r ,则4πR 33=500π3,解得R =5,由πr 2=16π,解得r =4,又球心O 到平面ABC 的距离为R 2-r 2=3,因此三棱锥P ­ABC 的高的最大值为5+3=8,选C.(2)在平面PCBM 内,过点M 作MN ⊥BC 交BC 于点N ,连接AN ,则CN =PM =1, 又PM ∥BC ,所以四边形PMNC 为平行四边形,所以PC ∥MN 且PC =MN , 由(1)得PC ⊥平面ABC ,所以MN ⊥平面ABC ,在△ACN 中,AN 2=AC 2+CN 2-2AC ·CN cos 120°=3,即AN = 3. 又AM =2,所以在Rt △AMN 中,MN =1,所以PC =MN =1.在平面ABC 内,过点A 作AH ⊥BC 交BC 的延长线于点H ,则AH ⊥平面PMC , 因为AC =CN =1,∠ACB =120°,所以∠ANC =30°. 所以在Rt △AHN 中,AH =12AN =32,而S △PMC =12×1×1=12,所以V P ­MAC =V A ­PMC =13×12×32=312.6.(2019·成都第一次诊断性检测)如图(1),在正方形ABCD 中,点E ,F 分别是AB ,BC 的中点,BD 与EF 交于点H ,点G ,R 分别在线段DH ,HB 上,且DG GH =BRRH.将△AED ,△CFD ,△BEF 分别沿DE ,DF ,EF 折起,使点A ,B ,C 重合于点P ,如图(2)所示.(1)求证:GR ⊥平面PEF ;(2)若正方形ABCD 的边长为4,求三棱锥P ­DEF 的内切球的半径. 【解析】:(1)证明:在正方形ABCD 中,∠A ,∠ABC ,∠C 为直角. 所以在三棱锥P ­DEF 中,PE ,PF ,PD 两两垂直. 所以PD ⊥平面PEF .因为DG GH =BRRH ,即DG GH =PR RH,所以在△PDH 中,RG ∥PD . 所以GR ⊥平面PEF . (2)正方形ABCD 边长为4.由题意知,PE =PF =2,PD =4,EF =22,DF =2 5. 所以S △PEF =2,S △DPF =S △DPE =4.S △DEF =12×22×(25)2-(2)2=6.设三棱锥P ­DEF 内切球的半径为r ,则三棱锥的体积V P ­DEF =13×12×2×2×4=13(S △PEF +2S △DPF +S △DEF )·r ,解得r =12.所以三棱锥P ­DEF 的内切球的半径为12.。

2020高考数学核心突破《专题5 立体几何 第1讲 空间几何体的三视图、表面积与体积》 (2)

2020高考数学核心突破《专题5 立体几何 第1讲 空间几何体的三视图、表面积与体积》 (2)

专题五 第1讲1.如图所示是一个物体的三视图,则此三视图所描述物体的直观图是( D )解析 先观察俯视图,由俯视图可知B 项和D 项中的一个正确,由正视图和侧视图可知D 项正确.2.如图是某三棱锥的三视图,则该几何体的外接球的表面积为( D )A .200πB .150πC .100πD .50π解析 由三视图知,该几何体可以由一个长方体截去4个角后得到,该长方体的长、宽、高分别为5,4,3,所以其外接球半径R 满足2R =42+32+52=52,所以该几何体的外接球的表面积为S =4πR 2=4π×⎝⎛⎭⎫5222=50π.故选D. 3.(2017·湖南长沙模拟)某几何体的三视图如图所示,该几何体的体积为( A )A .2 B.83 C .3D.103解析 该几何体还原后是一个四棱锥,其中底面是以1,2为上、下底边长,高为2的直角梯形,该棱锥的高为2,所以其体积为V =(1+2)×2×12×2×13=2.4.某三棱锥的三视图如图所示,且三个三角形均为直角三角形,则xy 的最大值为( C )A .32B .327C .64D .647解析 由三视图知三棱锥如图所示,底面ABC 是直角三角形,AB ⊥BC ,P A ⊥平面ABC ,BC =27,P A 2+y 2=102,(27)2+P A 2=x 2,因此xy =x 102-[x 2-(27)2] =x128-x 2≤x 2+(128-x 2)2=64,当且仅当x 2=128-x 2,即x =8时取等号,因此xy 的最大值是64,故选C.5.(2017·湖北襄阳质检)如图,网格纸上正方形小格的边长为1,图中实线画出的是某几何体的三视图,则该几何体的体积为( B )A.23 B.43 C.83D .4解析 由几何体的三视图可知该几何体为四棱锥P -ABCD ,将其放在正方体中,如图所示,由于正方体的棱长为2,且△PBC 为直角三角形,其面积为S △PBC =12×1×2=1.连接BD ,而点D 到平面PBC 的距离为2.因此V D -PBC =13S △PBC ×2.故V P -ABCD =2V D -PBC =43.6.某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为( A )A.2π3 B .π C.4π3D .2π解析 由三视图可知,该几何体是在一个圆柱中挖去两个半球而形成的,且圆柱的底面圆半径为1,母线长为2,则圆柱的体积V 柱=π×12×2=2π,挖去的两个半球的半径均为1,因此挖去部分的体积为V 球=2×12×43π×13=43π,因此,几何体的体积为V =V 柱-V 球=2π-4π3=2π3,故选A. 7.(2017·山西太原质检)已知球O 是棱长为6的正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1的内切球,则平面BDC 1截球O 所得的截面面积为__6π__.解析 设BD ,DC 1,BC 1的中点分别为I 1,I 2,I 3,它们也是球O 与正方体的三个切点.根据题意知,平面BDC 1截球O 的截面为△I 1I 2I 3的外接圆,△BDC 1是边长为62的正三角形,△I 1I 2I 3的外接圆的半径是32×33=6,则所求的截面圆的面积是π×(6)2=6π.8.如图①,已知在直角梯形ABCD 中,AB ⊥AD ,CD ⊥AD ,AB =2AD =2CD =2,将直角梯形ABCD 沿AC 折叠成三棱锥D -ABC ,如图②,当三棱锥D -ABC 的体积取最大值时,其外接球的体积为 43π .图① 图②解析 当平面DAC ⊥平面ABC 时,三棱锥D -ABC 的体积取最大值.此时易知BC ⊥平面DAC ,∴BC ⊥AD ,又AD ⊥DC ,∴AD ⊥平面BCD ,∴AD ⊥BD ,取AB 的中点O ,易得OA =OB =OC =OD =1,故O 为所求外接球的球心,故半径r =1,体积V =43πr 3=43π.9.表面积为60π的球面上有四点S ,A ,B ,C ,且△ABC 是等边三角形,球心O 到平面ABC 的距离为3,若平面SAB ⊥平面ABC ,则三棱锥S -ABC 体积的最大值为__27__.解析 设球O 的半径为R ,则有4πR 2=60π,解得R =15.由于平面SAB ⊥平面ABC ,所以点S 在平面ABC 上的射影D 在AB 上,如图,当球心O 在三棱锥S -ABC 中,且D 为AB 的中点时,SD 最大,三棱锥S -ABC 的体积最大.设O ′为等边三角形ABC 的中心,则OO ′⊥平面ABC ,即有OO ′∥SD .由于OC =15,OO ′=3,则CO ′=CO 2-OO ′2=23,则DO ′=3,则△ABC 是边长为6的等边三角形,则△ABC 的面积为12×6×33=93,在直角梯形SDO ′O 中,作OM ⊥SD 于M ,则OM =DO ′=3,DM =OO ′=3,所以SD =DM +MS =3+(15)2-(3)2=33,所以三棱锥S -ABC 体积的最大值为13×93×33=27.10.(2017·江苏南京调研)某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积是163.解析 如图所示,该几何体是一个斜四棱柱与一个四棱锥的组合体. 四棱柱底面的面积为2,高为2,四棱锥底面的面积为25,高为255.则该几何体的体积V =2×2+13×25×255=4+43=163.11.如图,三棱锥V -ABC 的底面为正三角形,侧面VAC 与底面垂直,且VA =VC ,已知其正视图的面积为23,则其侧视图的面积为 33.解析 设三棱锥V -ABC 的底面边长为a ,侧面VAC 边AC 上的高为h ,则ah =43,其侧视图是由底面三角形ABC 边AC 上的高与侧面三角形VAC 边AC 上的高组成的直角三角形,其面积为12×32a ·h =12×32×43=33.12.已知某四棱锥的底面是边长为2的正方形,且俯视图如图所示.(1)若该四棱锥的侧视图为直角三角形,则它的体积为 43 ;(2)关于该四棱锥的下列结论中: ①四棱锥中至少有两组侧面互相垂直; ②四棱锥的侧面中可能存在三个直角三角形; ③四棱锥中不可能存在四组互相垂直的侧面. 所有正确结论的序号是__①②③__.解析 (1)由三视图可知该几何体是底面边长为2的正方形、高为1的四棱锥,如图所示,所以该四棱锥的体积为13×2×2×1=43.(2)由图可知PQ ⊥平面ABCD ,则有PQ ⊥AB ,又AB ⊥BC ,所以AB ⊥平面PBC ,于是侧面P AB ⊥侧面PBC ,同理可知侧面PDC ⊥侧面PBC ,故①正确;由上述易知AB ⊥PB ,CD ⊥PC ,所以△P AB ,△PCD 为直角三角形,又四棱锥的侧视图为直角三角形,所以△PBC 为直角三角形,故②正确;由图易判断平面P AB 与平面P AD 不垂直,故③正确.综上知①②③均正确.1.如图,在△ABC 中,AB =BC =6,∠ABC =90°,D 为AC 的中点.将△ABD 沿BD 折起到△PBD 的位置,使PC =PD ,连接PC ,得到三棱锥P -BCD ,若该三棱锥的所有顶点在同一球面上,则该球的表面积为__7π__.解析 由题意可得三角形PCD 是边长为3的正三角形,又PD ⊥BD ,BD ⊥CD ,PD ∩CD =D ,所以BD ⊥平面PCD .设三棱锥P -BCD 外接球的球心为O ,△PCD 外接圆的圆心为O 1,则OO 1⊥平面PCD ,所以四边形OO 1DB 为直角梯形(其中O 1O ∥BD ,O 1D ⊥DB ).由BD =DC =3,O 1D =33DC =1及OB =OD ,可得OB =72,即外接球的半径为72,则其表面积为7π. 2.(2017·山东济南二模)已知某生产厂家的年利润y (单位:万元)与年产量x (单位:万件)的函数关系式为y =-13x 3+81x -234,则使该生产厂家获取最大年利润的年产量为__9__万件.解析 ∵y =f (x )=-13x 3+81x -234,∴y ′=-x 2+81.令y ′=0,得x =9或x =-9(舍去).当0<x <9时,y ′>0,函数f (x )单调递增;当x >9时,y ′<0,函数f (x )单调递减.故当x =9时,y 取最大值.3.(2017·福建厦门质检)某工厂需要建一个面积为512 m 2的矩形堆料场,一边可以利用原有的墙壁,则要使砌墙所用的材料最省,则堆料场的长和宽各为__32__m 和__16__m.解析 如图所示,设场地一边长为x m ,则另一边长为512x m ,因此新墙总长度L =2x +512x (x >0),L ′=2-512x 2.令L ′=2-512x2=0,得x =16或x =-16.∵x >0,∴x =16.∵L 在(0,+∞)上只有一个极小值点, ∴它必是最小值点.∵x =16,∴512x =32.故当堆料场的宽为16 m ,长为32 m 时,可使砌墙所用的材料最省.4.(2017·江西南昌调考)要做一个圆锥形漏斗,其母线长为20 cm ,要使体积最大,则其高应为2033cm. 解析 设圆锥底面半径为r ,高为h ,则h 2+r 2=202,∴r =400-h 2.∴圆锥体积V =13πr 2h=13π(400-h 2)h =13π(400h -h 3).令V ′=13π(400-3h 2)=0,得h =2033,当0<h <2033时,V ′>0;当h >2033时,V ′<0,∴h =2033时,V 最大.5.(2017·江苏苏州模拟)要做一个底面为长方形的带盖的盒子,其体积为72 cm 3,其底面两邻边边长之比为1∶2,则它的长为__6_cm__、宽为__3_cm__、高为__4_cm__时,可使表面积最小.解析 设底面的长为2x cm ,宽为x cm ,则高为36x 2 cm ,表面积S =2×2x ·x +2×x ·36x 2+2×2x ·36x 2=4x 2+216x (x >0),S ′=8x -216x 2,由S ′=0,得x =3,x ∈(0,3)时,S ′<0,x ∈(3,+∞)时,S ′>0,∴x =3时,S 最小.此时,长为6 cm ,宽为3 cm ,高为4 cm.6.(2017·北京西城一模)如图所示,设P 为正四面体ABCD 表面(含棱)上与顶点不重合的一点,由点P 到四个顶点的距离组成的集合记为M ,如果集合M 中有且只有2个元素,那么符合条件的点P 有__10__个.解析 分以下两种情况讨论:①点P 到其中两个点的距离相等,到另外两点的距离也相等,且这两个距离不相等,此时点P 位于正四面体各棱的中点,符合条件的共有6个点;②点P 到其中三个点的距离相等,到另外一点的距离与它到其他三点的距离不相等,此时点P 位于正四面体各侧面的中心,符合条件的有4个点.故共有6+4=10个点.7.(2017·河北唐山一中调研)如图,正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1的棱长为3,以顶点A 为球心,2为半径作一个球,则图中球面与正方体的表面相交所得到的两段弧长之和等于 56π .解析 由题意,得圆弧G F 在以B 为圆心,以BG 为半径的圆上,而圆弧E F 在以A 为圆心,AE 为半径的圆上.故lGF=14·2π·BG =14·2π·AG 2-AB 2=π2.由于cos ∠A 1AE =AA 1AE =32,所以∠A 1AE =π6,故∠EAF =π6,则lEF=π6×2=π3,所以l GF +lEF=5π6. 8.(2017·浙江台州一模)长方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,AB =BC =2,AA 1=1,若E ,F 为BD 1的两个三等分点,G 为长方体ABCD -A 1B 1C 1D 1表面上的动点,则∠EGF 的最大值是__90°__.解析 根据题意,画出图形,如图所示.因为长方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,AB =BC =2,AA 1=1,所以长方体的体对角线BD 1=3.设BD 1的中点为O ,因为E ,F 是BD 1的三等分点,所以OE =OF =12,且长方体的高为1.现以EF 为直径作一个球,这个球与长方体的上下两个面相切于面的中心(即该球与长方体的表面仅有两个公共点),因此,当G 位于这两个公共点处时,∠EGF 最大,此时EF 为直径,所以∠EGF =90°.若G 在长方体表面的其他位置时,则G 必在该球的外部,∠EGF 必小于90°,所以∠EGF 的最大值为90°.9.(2017·河北石家庄模拟)在三棱锥P -ABC 中,底面△ABC 为正三角形,且P A =PB =PC ,G 为△P AC 的重心,过点G 作三棱锥的一个截面,使截面平行于直线AC 与PB ,若截面是边长为2的正方形,则三棱锥的体积为9114. 解析 如图所示,连接PG 并延长,交AC 于点D ,过G 作MN ∥AC ,交P A 于点M ,交PC 于点N ,过M 作MQ ∥PB 交AB 于点Q ,过N 作NF ∥PB 交BC 于点F .连接QF ,则四边形MNFQ 为符合条件的截面.∵G 是△P AC 的重心,∴PN PC =MN AC =PG PD =23,∴AC =3,CN CP =13.∵NF ∥PB ,∴NF PB =CN PC =13,∴PB =6.过P 作PE ⊥平面ABC ,垂足为E ,∵△ABC 为正三角形,∴E 是△ABC 的中心,∴BE = 3.∴PE =PB 2-BE 2=33.∴V P -ABC =13S △ABC ·PE =13×34×32×33=9114.10.如图所示,边长为2的正方形ABCD 中,E ,F 分别是边AB ,BC 的中点,△AED ,△EBF ,△FCD 分别沿DE ,EF ,FD 折起,使A ,B ,C 三点重合于点A ′,若四面体A ′-EFD 的四个顶点在同一个球面上,则该球的半径为62.解析 由题意知DF =5,A ′E =A ′F =1,A ′D =2,以A ′E ,A ′F ,A ′D 为棱,建立一个长方体,则长方体的体对角线长为2R =12+12+22(R 为外接球的半径),解得R=62. 11.已知某几何体由正方体和直三棱柱组成,其三视图和直观图如图所示.记直观图中从点B 出发沿棱柱的侧面到达PD 1的中点R 的最短距离为d ,则d 2= 252+62 .解析 将由正方体与直三棱柱构成的五棱柱沿侧棱BB 1剪开并展平,如图所示.由图易知BR 为从点B 出发沿棱柱的侧面到达PD 1的中点R 的最短距离,即d =BR .由三视图知A 1B 1=2,A 1P =PD 1=2,所以PR =12PD 1=22,所以B 1R =A 1B 1+A 1P +PR =2+322,故d 2=BR 2=B 1R 2+BB 21=⎝⎛⎭⎫2+3222+22=252+6 2.12.艾萨克·牛顿(1643年1月4日~1727年3月21日)英国皇家学会会长,英国著名物理学家,同时在数学上也有许多杰出的贡献.牛顿用“作切线”的方法求函数f (x )零点时给出一个数列{x n }满足x n +1=x n -f (x n )f ′(x n ),我们把该数列叫做牛顿数列.如果函数f (x )=ax 2+bx +c (a >0)有两个零点1,2,数列{x n }为牛顿数列,设a n =lnx n -2x n -1,已知a 1=2,x n >2,则{a n }的通项公式a n =__2n __.解析 ∵函数f (x )=ax 2+bx +c (a >0)有两个零点1,2,∴⎩⎪⎨⎪⎧ a +b +c =0,4a +2b +c =0,解得⎩⎪⎨⎪⎧c =2a ,b =-3a .∴f (x )=ax 2-3ax +2a ,则f ′(x )=2ax -3a ,则x n +1=x n -ax 2n -3ax n +2a 2ax n -3a=x n -x 2n -3x n +22x n -3=x 2n -22x n -3, ∴x n +1-2x n +1-1=x 2n -22x n -3-2x 2n -22x n -3-1=x 2n -2-2(2x n -3)x 2n -2-(2x n -3)=⎝ ⎛⎭⎪⎫x n -2x n -12, 则⎩⎨⎧⎭⎬⎫ln x n +1-2x n +1-1是以2为公比的等比数列. ∵a n =ln x n -2x n -1,且a 1=2,x n >2,∴数列{a n }是以2为首项,2为公比的等比数列,则a n =2·2n -1=2n .。

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A.9π 2
C.5π 2
B.7π 2
D.3π 2
D [依题意可知,旋转体是一个大圆锥去掉一个小圆锥,如图所示,OA=
AB·cos 30°=2× 3= 3,所以旋转体的体积为1π·( 3)2·(OC-OB)=3π.]
2
3
2
5.(2019·汕头模拟)某多面体的三视图如图所示,则该多面体的各个三角形 面中,最大面积为( )
3
B.
9.已知 E,F 分别是棱长为 a 的正方体 ABCD­A1B1C1D1 的棱 AA1,CC1 的中 点,则四棱锥 C1­B1EDF 的体积为________.
1a3 6
[连接 EF,B1D.
设 B1 到平面 C1EF 的距离为 h1,D 到平面 C1EF 的距离为 h2,则 h1+h2=B1D1 = 2a.
16π [由题意知,CD 为该球的直径,由此易知,当顶点 A 在底面的射影为
球心 O 时,且底面 BCD 为等腰直角三角形时,三棱锥 A­BCD 体积最大,所以
1×1·2R·R×R=8,解得 R=2,故所求球 O 的表面积为 S=4πR2=16π.]
32
3
11.(2019·唐山月考)如图,在多面体 ABCDEF 中,已知 ABCD 是边长为 1
A.8 5
B.16
C.4 5 D.4 2
C [由三视图可知:该几何体为一个四棱锥,底面 ABCD 是正方形,其中
AB=AD=4,侧面 PDC⊥底面垂 ABCD.顶点 P 到 ABCD 的距离 PO=2,可得 PC
=PD=2 2,AP=BP= AD2+DP2=2 6,∴该多面体的各个三角形面中,面积
2
2, 4
∴V=VE­ADG+VF­BCH+VAGD­BHC
=2VE­ADG+VAGD­BHC=13×
2×1×2+ 42
2×1= 4
2.] 3
5
+π,则俯视图中圆的半径为( )
A.1
B.2
C.3
D.4
A [由三视图可知该几何体为一个长方体挖去了一个半球,设圆半径为 r,
所以该几何体的表面积 S=2×2r·2r+4×2r·r-π·r2+2π·r2=16+π,得 r=1,故
选 A.]
3.长方体的顶点都在同一球面上,其同一顶点处的三条棱长分别为 3,4,5,
使得平面 ABC⊥平面 ADC,连接 BD,得到三棱锥 B­ACD,则其外接球的体积 为( )
A.500π 9
B.250π 3
C.1000π 3
D.500π 3
D [结合几何体的特征可得,外接球的球心为 AC 的中点,则外接球半径 R
3
=1 AB2+BC2=1 82+62=5,则外接球的体积 V=4πR3=500π.选 D.]
的正方形,且△ADE,△BCF 均为正三角形,EF∥AB,EF=2,则该多面体的
体积为________.
2 [如图,分别过点 A,B 作 EF 的垂线,垂足分别为 G,H,连接 DG, 3 CH,
容易求得 EG=HF=1,AG=GD=BH=HC= 3,
2
2
∴S△AGD=S△BHC=12×
2×1= 2
2
2
3
3
8.(2019·济宁模拟)已知正三棱柱 ABC­A1B1C1(底面是正三角形,且侧棱垂
直于底面)的底面边长为 4,侧棱长为 2 3,则该正三棱柱外接球的表面积为( )
A.25π 3
B.100π 3
C.25π D.100π
B [如图,取△ABC 的重心 E,△A1B1C1 的重心 E1,取 AC 中点 D,则 EE1
则该球面的表面积为( )
A.25π
B.50π
C.75π
D.125 2π 3
B [设球的半径为 R,由题意可得(2R)2=32+42+52=50,∴4R2=50,球的
1
表面积为 S=4πR2=50π.] 4.(2019· 黔东南州联考)在△ABC 中,AB=2,BC=1.5,∠ABC=120°(如
图所示),若将△ABC 绕直线 BC 旋转一周,则形成的旋转体的体积是( )
4
由题意得,V 四棱锥 C1­B1EDF=V 三棱锥 B1­C1EF+V 三棱锥 D­C1EF=
13·S△C1EF ·(h1+h2)=16a3.]
10.(2018· 张家界三模)已知球面上有四个点 A,B,C,D,球心为点 O,O
在 CD 上,若三棱锥 A­BCD 的体积的最大值为8,则该球 O 的表面积为________. 3
15 空间几何体的三视图、表面积与体

1《. 九章算术》商功章有题:一圆柱形谷仓,高 1 丈 3 尺 3 1寸,容纳米 2 000 3
斛(1 丈=10 尺,1 尺=10 寸,斛为容积单位,1 斛≈1.62 立方尺,π≈3),则圆
柱底圆周长约为( )
A.1 丈 3 尺
B.5 丈 4 尺
C.9 丈 2 尺
最大的是△ABP,面积为 S=1×4× 24-4=4 5.故选 C.] 2
6.(2019· 开封模拟)已知一个空间几何体的三视图如图所示,根据图中标出 的尺寸(单位:cm),可得这个几何体的体
C.6 cm3 D.7 cm3
A [如图三视图复原的几何体是底面为直角梯形,ABCD 是直角梯形,
D.48 丈 6 尺
B [ 设 圆 柱 底 面 圆 的 半 径 为 r , 若 以 尺 为 单 位 , 则 2000×1.62 =
3r2
10+3+1 3
,解得
r=9(尺),所以底面圆周长约为
2×3×9=54(尺),换算单
位后为 5 丈 4 尺,故选 B.]
2.(2019·南昌模拟)某几何体的三视图如图所示,若该几何体的表面积为 16
的中点 O 是该正三棱柱外接球的球心,OA 为球半径,∵正三棱柱 ABC­A1B1C1
的底面边长为 4,侧棱长为 2 3,∴OE= 3,AE=BE=2BD=2 42-22=4 3,
33
3
43 ∴R=OA= 32+ 3 2=
25,∴该正三棱柱外接球的表面积 S=4πR2= 3
4π×
25 3
2 =100π.故选
AB⊥AD,AB=AD=2,BC=4,一条侧棱垂直直角梯形的直角顶点的四棱锥,
即 PA⊥ 平 面 ABCD , PA = 2 , 所 以 几 何 体 的 体 积 为 1 × AD+CB ×AB·PA =
3
2
2+4
1× 3
2
×2×2=4,故选 A.
7.(2019·阜阳模拟)如图,已知矩形 ABCD 中,AB=4BC=8,现沿 AC 折起, 3
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