内容正文:
考点16 空间几何的体积与表面积
一.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′)l
二.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=Sh
锥体(棱锥和圆锥)
S表面积=S侧+S底
V=Sh
台体(棱台和圆台)
S表面积=S侧+S上+S下
V=(S上+S下+)h
球
S=4πR2
V=πR3
三.求空间几何体的体积的常用方法
公式法
对于规则几何体的体积问题,可以直接利用公式进行求解
割补法
把不规则的图形分割成规则的图形,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,便于计算其体积
等体积法
等体积法也称等积转化或等积变形,它是通过选择合适的底面来求几何体体积的一种方法,多用来解决三棱锥的体积
四.求解几何体表面积的类型及求法
求多面体的表面积
只需将它们沿着棱“剪开”展成平面图形,利用求平面图形面积的方法求多面体的表面积
求旋转体的表面积
可以从旋转体的形成过程及其几何特征入手,将其展开后求表面积
求不规则几何体的表面积时
通常将所给几何体分割成基本的柱体、锥体、台体,先求出这些基本的柱体、锥体、台体的表面积,再通过求和或作差,求出所给几何体的表面积
考点一 空间几何的体积
【例1-1】(2023·全国·统考高考真题)底面边长为4的正四棱锥被平行于其底面的平面所截,截去一个底面边长为2,高为3的正四棱锥,所得棱台的体积为 .
【例1-2】(2023·河南·校联考模拟预测)若圆锥的母线长为6,其侧面展开图的面积为,则这个圆锥的体积为( )
A. B. C. D.
【例1-3】(2023·全国·模拟预测)已知正三棱台的上、下底面边长分别为4和6,斜高为1,则该正三棱台的体积为( )
A. B. C. D.
【变式】
1.(2023·广东·东莞市)圆锥侧面展开图为圆心角为直角,半径为2的扇形,则圆锥的体积为 .
2.(2023·全国·统考高考真题)已知圆锥PO的底面半径为,O为底面圆心,PA,PB为圆锥的母线,,若的面积等于,则该圆锥的体积为( )
A. B. C. D.
3.(2023·全国·统考高考真题)在三棱锥中,是边长为2的等边三角形,,则该棱锥的体积为( )
A.1 B. C.2 D.3
4.(2023·全国·统考高考真题)在正四棱台中,,则该棱台的体积为 .
考点二 空间几何的表面积
【例2-1】(2023·西藏拉萨·统考一模)若一个圆锥的轴截面是一个腰长为,底边上的高为1的等腰三角形,则该圆锥的侧面积为( )
A. B.
C. D.
【例2-2】(2023·山东烟台·统考三模)已知底面半径为的圆锥,其轴截面为正三角形,若它的一个内接圆柱的底面半径为,则此圆柱的侧面积为( )
A. B. C. D.
【变式】
1(2023·河南新乡·统考一模)已知某圆锥的侧面展开图是一个半圆,若圆锥的体积为,则该圆锥的表面积为 .
2.(2023·河北唐山·模拟预测)在圆锥中,为底面圆心,为圆锥的母线,且,若棱锥为正三棱锥,则该圆锥的侧面积为 .
3.(2023·浙江宁波·统考一模)已知圆台的上、下底面半径分别为1和2,体积为,则该圆台的侧面积为 .
考点三 外接球体积与表面积
【例3-1】(2023·浙江绍兴)已知某正六棱柱的所有棱长均为2,则该正六棱柱的外接球的表面积为( )
A. B. C. D.
【例3-2】(2023·全国·模拟预测)已知一个圆锥的侧面展开图是一个圆心角为,半径为的扇形.若该圆锥的顶点及底面圆周都在球O的表面上,则球O的体积为( )
A. B. C. D.
【变式】
1.(2023·贵州六盘水·统考模拟预测)如图,在四面体中,,,则四面体外接球的表面积为( )
A. B. C. D.
2.(2023·四川泸州·四川省叙永第一中学校校考一模)如图四面体中,是边长为的正三角形,棱,则四面体的外接球的表面积是( )
A. B. C. D.
3(2023·广西·模拟预测)已知正四棱台的上下底面边长分别为4,6,高为.则正四棱台的体积为 ,外接球的半径为 .
4.(2023·全国·模拟预测)已知圆柱内接于球,当圆柱的侧面积与球的表面积之比最大时,圆柱与球的体积之比为 .
考点四 体积与表面积的最值
【例4-1】(2022·全国·统考高考真题)已