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- 2021-06-20 发布
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第5讲 简单几何体的面积与体积
一、选择题
1.长方体的三个相邻面的面积分别为2,3,6,这个长方体的顶点都在同一个球面上,则这个球的面积为( )
A.π B.56π
C.14π D.64π
解析 设长方体的过同一顶点的三条棱长分别为a,b,c,则得
令球的半径为R,则(2R)2=22+12+32=14,[来源
∴R2=,
∴S球=4πR2=14π.
答案 C
2.若等腰直角三角形的直角边长为3,则以一直角边所在的直线为轴旋转一周所成的几何体体积是( )
A.9π B.12π
C.6π D.3π
解析 由题意知所得几何体为圆锥,且底面圆半径为3,高为3,故V=·(π·32)·3=9π.
答案 A
3.一个几何体的三视图如图所示,那么此几何体的侧面积(单位:cm2)为( ).
A.48 B.64 C.80 D.120
解析 据三视图知,该几何体是一个正四棱锥(底面边长为8),直观图如图,PE为侧面△PAB的边AB上的高,且PE=5.∴此几何体的侧面积是S=4S△PAB=4××8×5=80(cm2).
答案 C
4.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. B. C. D.
解析 在直角三角形ASC中,AC=1,∠SAC=90°,SC=2,∴SA==;同理SB=.过A点作SC的垂线交SC于D点,连接DB,因△SAC≌△SBC,故BD⊥SC,故SC⊥平面ABD,且平面ABD为等腰三角形,因∠ASC=30°,故AD=SA=,则△ABD的面积为×1×
=,则三棱锥的体积为××2=.
答案 A
5.某品牌香水瓶的三视图如下(单位:cm),则该几何体的表面积为 ( ).
A.cm2 B.cm2
C.cm2 D.cm2
解析 该几何体的上下为长方体,中间为圆柱.
S表面积=S下长方体+S上长方体+S圆柱侧-2S圆柱底=2×4×4+4×4×2+2×3×3+4×3×1+2π××1-2×π2=94+.
答案 C
6.已知球的直径SC=4,A、B是该球球面上的两点,AB=,∠ASC=∠BSC=30°,则棱锥S-ABC的体积为( )
A.3 B.2
C. D.1
解析 由题意知,如图所示,在棱锥SABC中,SAC,SBC
都是有一个角为30°的直角三角形,其中AB=,SC=4,所以
SA=SB=2,AC=BC=2.作BD⊥SC于D点,易证SC⊥平面
ABD,因此V=××()2×4=.
答案 C
二、填空题
7.已知某三棱锥的三视图(单位:cm)如图所示,则该三棱锥的体积等于________cm3.
解析 由三视图可知,该三棱锥底面为两条直角边分别为1 cm和3 cm的直角三角形,一条侧棱垂直于底面,垂足为直角顶点,故高为2 cm,所以体积
V=××1×3×2=1(cm3).
答案 1
8.一个几何体的三视图如图所示(单位:m),则该几何体的体积为________ m3.
解析 由三视图可知,该几何体是组合体,上面是长、宽、高分别是6,3,1的长方体,下面是两个半径均为的球,其体积为6×3×1+2××π×3=18+9π(m3).
答案 18+9π
9.已知某几何体的直观图及三视图如图所示,三视图的轮廓均为正方形,则该几何体的表面积为________.
解析 借助常见的正方体模型解决.由三视图知,该几何体由正方体沿面AB1D1与面CB1D1截去两个角所得,其表面由两个等边三角形、四个直角三角形和一个正方形组成.计算得其表面积为12+4.
答案 12+4
10.一个几何体的三视图如图所示(单位:m),则该几何体的体积为________m3.
[来源:学科网ZXXK]
解析:由三视图可知,该几何体由上下两部分组成,其中下面是一个长、宽、高分别为3、2、1的长方体,上面是一个底面半径为1,高为3的圆锥,所以所求的体积是:V=V圆锥+V长方体=π×12×3+3×2×1=6+π.
答案:6+π
三、解答题
11.如图,在四边形ABCD中,∠DAB=90°,∠ADC=135°,AB=5,CD=2,AD=2,求四边形ABCD绕AD旋转一周所成几何体的表面积及体积.
解 由已知得:CE=2,DE=2,CB=5,
S表面=S圆台侧+S圆台下底+S圆锥侧=π(2+5)×5+π×25+π×2×2=(60+4)π,V=V圆台-V圆锥=(π·22+π·52+)×4-π×22×2=π.
12.在直三棱柱ABC-A1B1C1中,底面为直角三角形,∠ACB=90°,AC=6,BC=CC1=,P是BC1上一动点,如图所示,求CP+PA1的最小值.
解 PA1在平面A1BC1内,PC在平面BCC1内,将其铺平后转化为平面上的问题解决.铺平平面A1BC1、平面BCC1,如图所示.计算A1B=AB1=,BC1=2,又A1C1=6,故△A1BC1是∠A1C1B=90°的直角三角形.
CP+PA1≥A1C.在△AC1C中,由余弦定理,得
A1C===5,
故(CP+PA1)min=5.
13.如图(a),在直角梯形ABCD中,∠ADC=90°,CD∥AB,AB=4,AD=CD=2,将△ADC沿AC折起,使平面ADC⊥平面ABC,得到几何体D-ABC,如图(b)所示.
(1)求证:BC⊥平面ACD;
(2)求几何体D-ABC的体积.
(1)证明 在图中,可得AC=BC=2,
从而AC2+BC2=AB2,
故AC⊥BC,
又平面ADC⊥平面ABC,平面ADC∩平面ABC=AC,BC⊂平面ABC,∴BC⊥平面ACD.
(2)解 由(1)可知,BC为三棱锥B-ACD的高,BC=2,S△ACD=2,
∴VB-ACD=S△ACD·BC=×2×2=,
由等体积性可知,几何体D-ABC的体积为.
14.如图,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,AD=AA1=1,
AB>1,点E在棱AB上移动,小蚂蚁从点A沿
长方体的表面爬到点C1,所爬的最短路程为2.
(1)求AB的长度.
(2)求该长方体外接球的表面积.
解 (1)设AB=x,点A到点C1可能有两种途径,如图甲的最短路程为|AC1|=.
如图乙的最短路程为
|AC1|==,
图甲 图乙
∵x>1,∴x2+2x+2>x2+2+2=x2+4,故从点A沿长方体的表面爬到点C1的最短距离为.
由题意得=2,解得x=2.
即AB的长度为2.
(2)设长方体外接球的半径为R,则
(2R)2=12+12+22=6,
∴R2=,∴S表=4πR2=6π.
即该长方体外接球的表面积为6π.