2023年高考数学(理科)一轮复习课件——空间几何体的表面积和体积

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解析 (1)锥体的体积等于底面面积与高之积的三分之一,故不正确. (2)球的体积之比等于半径比的立方,故不正确.
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2.已知圆锥的表面积等于12π cm2,其侧面展开图是一个半圆,则底面圆的半径
为( B )
A.1 cm
B.2 cm
C.3 cm
3 D.2 cm
解析 设圆锥的底面圆的半径为r,母线长为l, 因为侧面展开图是一个半圆, 所以πl=2πr,即l=2r, 所以πr2+πrl=πr2+πr·2r=3πr2=12π,解得r=2.
得的截面是面积为8的正方形,则该圆柱的表面积为( B )
A.12 2π
B.12π
C.8 2π
D.10π
解析 由题意知,圆柱的轴截面是一个面积为 8 的正方形,则圆柱的高与底面 直径均为 2 2. 设圆柱的底面半径为 r,则 2r=2 2,得 r= 2. 所以圆柱的表面积 S 圆柱=2πr2+2πrh=2π( 2)2+2π× 2×2 2=4π+8π=12π.
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训练1 (1)(2020·新高考Ⅱ卷)棱长为2的正方体ABCD-A1B1C1D1中,M,N分别
为棱BB1,AB的中点,则三棱锥A1-D1MN的体积为____1____.
解析 如图,由正方体棱长为2及M,N分别为BB1,AB 的中点, 得 S△A1MN=2×2-2×12×2×1-21×1×1=32, 又易知D1A1为三棱锥D1-A1MN的高,且D1A1=2, ∴VA1-D1MN=VD1-A1MN=13·S△A1MN·D1A1=31×32×2=1.
角度1 简单几何体的体积
例1 (1)祖暅是我国南北朝时代的伟大科学家,他提出 的“幂势既同,则积不容异”称为祖暅原理,利用
该原理可以得到柱体的体积公式V柱体=Sh,其中S 是柱体的底面积,h是柱体的高.若某柱体的三视图
如图所示(单位:cm),则该柱体的体积(单位:cm3)
是( B )
A.158
B.162
2.长方体的共顶点的三条棱长分别为 a,b,c,外接球的半径为 R,则 2R= a2+b2+c2.
3.正四面体的外接球的半径 R= 46a,内切球的半径 r=126a,其半径 R∶r= 3∶1(a 为该正四面体的棱长).
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诊断自测 1.思考辨析(在括号内打“√”或“×”)
(1)锥体的体积等于底面面积与高之积.( × ) (2)两个球的体积之比等于它们的半径比的平方.( × ) (3)台体的体积可转化为两个锥体的体积之差.( √ ) (4)已知球 O 的半径为 R,其内接正方体的边长为 a,则 R= 23a.( √ )
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4.(2020·天津卷)若棱长为 2 3的正方体的顶点都在同一球面上,则该球的表面
积为( C )
A.12π
B.24π
C.36π
D.144π
解析 设球的半径为 R, 由题意知球的直径 2R= (2 3)2+(2 3)2+(2 3)2,得 R=3, 该球的表面积S=4πR2=36π.故选C.
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5.(2021·北京卷)某四面体的三视图如图所示,该四面体的表
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2.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=__2_π_r_l__
S圆锥侧= __π_r_l__
S圆台侧=__π_(r_1_+__r_2)_l_
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3.空间几何体的表面积与体积公式
几何体
名称
表面积
柱 体(棱柱和圆柱)
S表面积=S侧+2S底
体积 V=___S_底_h____
若 AB,AC 的夹角是 60°,且 AC 与圆锥底面所成的角是 30°,则该圆锥的 表面积为______(6_+__4___3_)π_______.
解析 如图所示,∵AB,AC的夹角是60°,AB=AC, ∴△ABC是等边三角形, ∴ 43×AC2=2 3,解得 AC=2 2. ∵AC 与圆锥底面所成的角是 30°, ∴圆锥底面半径 r=OC=ACcos 30°=2 2× 23= 6. 则该圆锥的表面积=π×( 6)2+21×2π× 6×2 2=(6+4 3)π.
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感悟提升
空间几何体表面积的求法 (1)旋转体的表面积问题注意其轴截面及侧面展开图的应用,并弄清底面半径、 母线长与对应侧面展开图中边的关系. (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)以三视图为载体的需确定几何体中各元素之间的位置关系及数量.
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考点二 空间几何体的体积
第八章 立体几何与空间向量
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考试要求 了解球、棱柱、棱锥、台的表面积和体积的计算公式.
内容 索引
知识诊断 基础夯实
考点突破 题型剖析
分层训练 巩固提升
知识诊断 基础夯实
ZHISHIZHENDUANJICHUHANGSHI
知识梳理 1.多面体的表(侧)面积
多面体的各个面都是平面,则多面体的侧面积就是所有侧面的面积之和,表 面积是侧面积与底面面积之和.
锥 体(棱锥和圆锥) 台 体(棱台和圆台)
S表面积=S侧+S底 S表面积=S侧+S上+S下
1 V=__3_S__底_h___ V=13(S 上+S 下+ S上S下)h

S=___4_π_R_2___
V=___43_π_R_3___
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常用结论
1.正方体与球的切、接常用结论正方体的棱长为 a,球的半径为 R (1)若球为正方体的外接球,则 2R= 3a; (2)若球为正方体的内切球,则 2R=a; (3)若球与正方体的各棱相切,则 2R= 2a.
12-212=
3 2.
取 AD 的中点 M,则 MG= 22, 所以 S△AGD=21×1× 22= 42, ∴V 多面体=VE-ADG+VF-BHC+VAGD-BHC=2VE-ADG+VAGD-BHC
=13×
42×12×2+
42×1=
2 3.
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感悟提升
1.求不规则几何体的体积:当一个几何体的形状不规则时,常通过分割或者补 形的手段将此几何体变为一个或几个规则的、体积易求的几何体,然后再计算. 2.本题利用“割”的方法把几何体分割成易求体积的三棱锥、三棱柱(也可分割成 四棱锥).另外,经常考虑把棱锥补成棱柱,把台体补成锥体,把三棱锥补成四 棱锥,把三棱柱补成四棱柱,把不规则几何体补成规则几何体,补一个同样的 几何体等.
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3.(2021·贵阳诊断)如图,四面体各个面都是边长为1的正三角形,其三个顶点在
一个圆柱的下底面圆周上,另一个顶点是上底面圆心,圆柱的侧面积是( C )
2 A. 3 π
32 B. 4 π
22 C. 3 π
2 D. 2 π
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解析 如图所示,过点 P 作 PE⊥平面 ABC,E 为垂足,
点 E 为等边三角形 ABC 的中心,连接 AE 并延长,交 BC
于点 D.
AE=23AD,AD= 23,
∴AE=23× 23= 33,
∴PE=
Hale Waihona Puke PA2-AE2=6 3.设圆柱底面半径为 r,则 r=AE= 33,
∴圆柱的侧面积 S=2πr·PE=2π× 33× 36=2 32π.
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4.(2022·成都诊断)已知圆锥的顶点为 A,过母线 AB,AC 的截面面积是 2 3.
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3.如图,将一个长方体用过相邻三条棱的中点的平面截出一 个棱锥,则该棱锥的体积与剩下的几何体体积的比为 __1_∶__4_7__.
解析 设长方体的相邻三条棱长分别为a,b,c, 它截出棱锥的体积为 V1=13×12×12a×12b×12c=418abc, 剩下的几何体的体积 V2=abc-418abc=4478 abc. 所以V1∶V2=1∶47.
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训练2 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
7
14
A.3
B. 3
C.3
D.6
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解析 由三视图可知,该几何体是由一个三棱柱和一个三棱锥 组成的组合体,它们的公共面是等腰直角三角形,如图所示. 由三视图知,三棱柱ABC-A′B′C′的高为2, 三棱锥P-A′B′C′的高为1, 又 S△ABC=12×2×1=1, 所以该几何体体积 V=V 三棱锥 P-A′B′C′+V 棱柱 ABC-A′B′C′=13×1×1+1×2=37(cm3).
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(2)(2021·新高考Ⅱ卷)正四棱台的上、下底面的边长分别为 2,4,侧棱长为 2,
则其体积为( D )
A.20+12 3
B.28 2
56 C. 3
28 2 D. 3
解析 连接该正四棱台上、下底面的中心,如图,
因为该四棱台上、下底面的边长分别为2,4,侧棱长为2,
所以该棱台的高 h= 22-(2 2- 2)2= 2,下底面面积
索引
考点三 与球有关的切、接问题 角度1 外接球
例3 (1)已知直三棱柱ABC-A1B1C1的6个顶点都在球O的球面上,若AB=3,AC 13
=4,AB⊥AC,AA1=12,则球O的半径为_______2_. 解析 如图所示,由球心作平面ABC的垂线,则垂足为 BC的中点M. 又 AM=12BC=25,OM=12AA1=6, 所以球 O 的半径 R=OA= 522+62=123.
C.182
D.324
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解析 由三视图可知,该柱体是一个直五棱柱,如图, 棱柱的高为6,底面可以看作由两个直角梯形组合而成, 其中一个上底为4,下底为6,高为3,另一个的上底为 2,下底为6,高为3. 则底面面积 S=2+2 6×3+4+2 6×3=27. 因此,该柱体的体积V=27×6=162.
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2.(2020·北京卷)某三棱柱的底面为正三角形,其三视图如
图所示,该三棱柱的表面积为( D )
A.6+ 3
B.6+2 3
C.12+ 3
D.12+2 3
解析 由三视图知该几何体为正棱柱,且底面是边长为2的正三角形,高为2, 则表面积为 S=2S 底+S 侧=2× 43×22+3×22=2 3+12.故选 D.
EF∥AB,EF=2,则该多面体的体积为____3____.
解析 如图,分别过点A,B作EF的垂线,垂足分别为 G,H,连接DG,CH. 则原几何体分割为两个三棱锥和一个直三棱柱. 依题意,三棱锥 E-ADG 的高 EG=12,直三棱柱 AGD- BHC 的高 AB=1.
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则 AG= AE2-EG2=
圆锥的母线长为( B )
A.2
B.2 2
C.4
D.4 2
解析 设圆锥的母线长为 l, 因为该圆锥的底面半径为 2,侧面展开图为一个半圆, 所以 2π× 2=πl,解得 l=2 2.
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考点突破 题型剖析
KAODIANTUPOTIXINGPOUXI
考点一 空间几何体的表面积与侧面积
1.已知圆柱的上、下底面的中心分别为O1,O2,过直线O1O2的平面截该圆柱所
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16 (2)已知某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为____3_π___.
解析 由三视图可知,该几何体是一个圆柱挖去了一个同底等高的圆锥,其 体积为 π×22×2-13π×22×2=136π.
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角度2 不规则几何体的体积
例2 如图,在多面体ABCDEF中,已知四边形ABCD是
边长为1的正方形,且△ADE,△BCF均为正三角形, 2
索引
(2)已知正三棱锥 S-ABC 的侧棱长为 4 3,底面边长为 6,则该正三棱锥外 接球的表面积是___6_4_π___.
解析 如图,过点S作SE⊥平面ABC于点E,记球心为O.
∵在正三棱锥 S-ABC 中,底面边长为 6,侧棱长为 4 3, ∴BE=23× 23×6=2 3, ∴SE= SB2-BE2=6. ∵球心O到四个顶点的距离相等,均等于该正三棱锥外 接球的半径R,∴OB=R,OE=6-R. 在Rt△BOE中,OB2=BE2+OE2,即R2=12+(6-R)2,解得R=4, ∴外接球的表面积为S=4πR2=64π.
S1=16,上底面面积 S2=4,
所以该棱台的体积 V=13h(S1+S2+
S1S2)=13×
2×(16+4+
64)=283
2 .
索引
感悟提升
1.求规则几何体的体积,主要利用“直接法”代入体积公式计算. 2.若已知三视图求体积,应注意三视图中的垂直关系在几何体中的位置,确定 几何体中的线面垂直等关系,进而利用公式求解.
面积为( A )
3+ 3 A. 2
1+ 3 C. 2
1 B.2
3 D. 2
解析 根据三视图知该四面体为三棱锥S-ABC,如图
所示(其中正方体的棱长为1), 故 S 表=3×12×1×1+ 43×(1+1)=3+2 3.故选 A.
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6.(2021·新高考Ⅰ卷)已知圆锥的底面半径为 2,其侧面展开图为一个半圆,则该
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