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第1讲 空间几何体的三视图、表面积和体积
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高考定位 1.三视图的识别和简单应用;2.简单几何体的表面积与体积计算,主要以选择题、填空题的形式呈现,在解答题中,有时与空间线、面位置证明相结合,面积与体积的计算作为其中的一问.
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真 题 感 悟
1.(2020·全国Ⅰ卷)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.64π B.48π C.36π D.32π
答案 A
解析 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eq \f(AB,sin 60°)=2r,解得AB=2eq \r(3),故OO1=2eq \r(3),所以R2=OOeq \o\al(2,1)+r2=(2eq \r(3))2+22=16,所以球O的表面积S=4πR2=64π.故选A.
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2.(2020·全国Ⅱ卷)如图是一个多面体的三视图,这个多面体某条棱的一个端点在正视图中对应的点为M,在俯视图中对应的点为N,则该端点在侧视图中对应的点为( )
A.E
B.F
C.G
D.H
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解析 由三视图还原几何体,如图所示,由图可知,M点在侧视图中对应的点为E.
答案 A
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3.(2020·全国Ⅲ卷)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 圆锥内半径最大的球即为圆锥的内切球,设其半径为r.作出圆锥的轴截面PAB,如图所示,则△PAB的内切圆为圆锥的内切球的大圆.在△PAB中,PA=PB=3,D为AB的中点,AB=2,E为切点,则PD=2eq \r(2),△PEO∽△PDB,故eq \f(PO,PB)=eq \f(OE,DB),即eq \f(2\r(2)-r,3)=eq \f(r,1),解得r=eq \f(\r(2),2),故内切球的体积为eq \f(4,3)πeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(2),2)))eq \s\up12(3)=eq \f(\r(2),3)π.
答案 π
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4.(2020·新高考山东卷)已知直四棱柱ABCD-A1B1C1D1的棱长均为2,∠BAD=60°.以D1为球心,eq \r(5)为半径的球面与侧面BCC1B1的交线长为__________.
答案 π
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可得EP=EQ=eq \r(2),∴球面与侧面BCC1B1的交线为以E为圆心的圆弧PQ.又D1P=eq \r(5),∴B1P=2,1)eq \r(D1P2-D1B)
=1,同理C1Q=1,∴P,Q分别为BB1,CC1的中点,∴∠PEQ=eq \f(π,2),知eq \o(PQ,\s\up16(︵))的长为eq \f(π,2)×eq \r(2)=eq \f(\r(2)π,2).
答案
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5.(2019·全国Ⅱ卷)中国有悠久的金石文化,印信是金石文化的代表之一.印信的形状多为长方体、正方体或圆柱体,但南北朝时期的官员独孤信的印信形状是“半正多面体”(图①).半正多面体是由两种或两种以上的正多边形围成的多面体.半正多面体体现了数学的对称美.图②是一个棱数为48的半正多面体,它的所有顶点都在同一个正方体的表面上,且此正方体的棱长为1,则该半正多面体共有________个面,其棱长为________.
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3.(2020·新高考山东卷)已知直四棱柱ABCD-A1B1C1D1的棱长均为2,∠BAD=60°.以D1为球心,eq \r(5)为半径的球面与侧面BCC1B1的交线长为__________.
解析 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eq \f(AB,sin 60°)=2r,解得AB=2eq