内容正文:
空间几何体
1.直观图
空间几何体的直观图常用斜二测画法来
画,其规则是:
(1)原图形中x轴、y轴、z轴两两垂直,直
观图中,x'轴、y'轴的夹角为45°(或135°),
z'轴与x'轴、y'轴所在平面垂直.
(2)原图形中平行于坐标轴的线段,直观图
中仍分别平行于坐标轴.平行于x 轴和z
轴的线段在直观图中保持原长度不变,平
行于y轴的线段在直观图中长度变为原来
的一半.
2.圆柱、圆锥、圆台的侧面展开图及侧面积
公式
名称 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(r1+r2)l
3.柱、锥、台、球的表面积和体积
名称 表面积 体积
柱体(棱柱
和圆柱)
S表 =
S侧 +2S底
V=S底h
锥体(棱锥
和圆锥)
S表 =
S侧 +S底
V=13S底h
台体(棱台
和圆台)
S表 =S侧 +
S上 +S下
V=13
(S上 +S下 +
S上 S下)h
球 S=4πR2 V=43πR
3
1.下列说法正确的是 ( )
A.棱台的侧棱长都相等
B.棱锥被平 面 截 成 的 两 部 分 是 棱 锥 和
棱台
C.棱柱的侧棱都相等,侧面都是全等的平
行四边形
D.棱台的两个底面相似
2.已知圆柱的轴截面为矩形,其底边长(圆柱
底面圆直径)是侧边长的2倍,若轴截面的
面积为S,则圆柱的表面积为 ( )
A.2πS B.2πS
C.2 2πS D.4πS
3.《算数书》竹简于20世纪80年代在湖北省
江陵县张家山出土,这是我国现存最早的
成系统的数学典籍,其中记载有求“困盖”
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≈136L
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≈ 7264L
2h相当于将圆锥体积公式
中的π近似取为 ( )
A.227 B.
25
8
C.15750 D.
355
113
—62—
高一数学(配RJB版)
4.(多选)如图,四边形ABCD 的斜二测直观
图为等腰梯形A'B'C'D',已知 A'B'=
2C'D'=4,则 ( )
A.A'D'= 2
B.BC=2 2
C.四边形ABCD 的周长为6+2 2+2 3
D.四边形ABCD 的面积为6 2
5.如图所示的△A'O'B'
是用斜二测画法画出
的△AOB 的直观图(图
中虚线分别与x'轴,y'
轴平行),则△AOB 的周长为 .
1.沿棱长为1的正方体的交于一点的三条棱
的中点作一个截面,截得一个三棱锥,那么
截得的三棱锥的体积与剩下部分的体积之
比是 ( )
A.1∶5 B.1∶23
C.1∶11 D.1∶47
2.(2023·榆林高一期中)某同
学有一个形如圆台的水杯如
图所示,已知圆台形水杯的母
线长为6cm,上、下底面圆的
半径分别为4cm和2cm.为了防烫和防
滑,水杯配有一个杯套,包裹水杯2
3
高度以
下的外壁和杯底,如图中阴影部分所示,
则杯套的表面积为(不考虑水杯材质和杯
套的厚度) ( )
A.683πcm
2 B.24πcm2
C.763πcm
2 D.25πcm2
3.(多选)如图所示是
斜二测画法画出的
水平放置的三角形
的直观图,D'为B'C'
的中点,且A'D'∥y'轴,B'C'∥x'轴,那么
在原平面图形△ABC中 ( )
A.AB 与AC 相等
B.AD 的长度大于AC 的长度
C.AB 的长度大于AD 的长度
D.BC的长度大于AD 的长度
4.底面为正方形的直棱柱,它的底面对角线
长为 2,体对角线长为 6,则这个棱柱的
侧面积是 .
5.(2023·北京高一期中)已知一个正四棱锥
的底面边长为2,高为 3,则该正四棱锥的
表面积为 .
6.如图,已知正三棱锥S ABC 的底面边长
为2,正三棱锥的高SO=1.
(1)求正三棱锥S ABC 的体积;
(2)求正三棱锥S ABC 的表面积.
—72—
7.(2023·信阳高一期中)如
图,某种水箱用的“浮球”
是由两个半球和一个圆柱
筒组成,已知球的直径是
8cm,圆柱筒长3cm.
(1)这种“浮球”的体积是多少cm3?
(2)要在这样1000个“浮球”表面涂一层
胶质,如果每平方厘米需要涂胶0.02克,
共需胶多少克?
1.(2023·全国乙卷)已知圆锥PO 的底面半
径为 3,O 为底面圆心,PA,PB 为圆锥的
母线,∠AOB=2π3
,若△PAB 的面积等于
9 3
4
,则该圆锥的体积为 ( )
A.π B.6π
C.3π D.3 6π
2.(2022·新高考全国卷Ⅰ)南水北调工程缓
解了北方一些地区水资源短缺问题,其中
一部分水蓄入某水库.已知该水库水位
为海拔148.5m 时,相应水面的面积为
140.0km2;水位为海拔157.5m时,相应
水面的面积为180.0km2.将该水库在这
两个水位间的形状看作一个棱台,则该水
库水位从海拔148.5m 上升到157.5m
时,增加的水量约为(7≈2.65) ( )
A.1.0×109m3 B.1.2×109m3
C.1.4×109m3 D.1.6×109m3
易错一 将直观图还原成平面图形时出错
[示例1] △ABC 的直观图△A'B'C'如图
所示,其中 A'B'∥x'轴,A'C'∥y'轴,且
A'B'=A'C'=1,则△ABC的面积为( )
A.2 2 B.1
C.8 D.24
(1)“斜二测”画法的长度变化规则是:平行或与x
轴重合的线段的长度不变,平行或与y 轴重合的
线段的长度变为原来的二分之一.
(2)解决此类问题时要注意角度的变化以及长度
的变化以及线与线之间的关系,直观图面积S'与
原图形面积S 满足S'= 24S.
易错二 求 组 合 体 的 体 积 考 虑 不 全 面
致错
[示例2] (2023·哈尔滨高一期中)如图所
示(单位:cm),直角梯形ABCD 挖去半径
为2的四分之一圆,则图中阴影部分绕
AB 旋转一周所形成的几何体的体积为
.
求组合体的体积的关键是弄清组合体中各简单几
何体的结构特征及组合形式,将它们拆分成几个
简单的组合体,且注意重合部分或挖去部分的处
理方法.
—82—
2.解析 (1)∵A+B=3C,∴π-C=3C,
即C=π4
,又2sin(A-C)=sinB=sin(A+C),
∴2sinAcosC-2cosAsinC=sinAcosC+cosAsinC,
∴sinAcosC=3cosAsinC,∴sinA=3cosA,
即tanA=3,所以0<A<π2
,∴sinA= 3
10
=3 1010 .
(2)由(1)知,cosA= 1
10
= 1010
,由sinB=sin(A+C)=
sinAcosC+cosAsinC= 22
3 10
10 +
10
10 =2 55 ,由正
弦定理 c
sinC=
b
sinB
,可得b=
5×2 55
2
2
=2 10,设AB 边
上的高为h,∴12AB
·h=12AB
·AC·sinA,∴h=b·
sinA=2 10×3 1010 =6.
即AB 边上的高为6.
【易误警示】
[示例1] D 设建筑物的高度为hm,由题图知,
PA=2hm,PB= 2hm,PC=2 33hm
,
在△PBA 和△PBC中,分别由余弦定理的推论,得
cos∠PBA=60
2+2h2-4h2
2×60× 2h
,①
cos∠PBC=
602+2h2-43h
2
2×60× 2h
,②
因为∠PBA+∠PBC=180°,
所以cos∠PBA+cos∠PBC=0,③
由①②③,解得h=30 6或h=-30 6(舍去),
即建筑物的高度为30 6m.
[示例2] B 因为a= 2,b= 3,B=π6
,由正弦定理 a
sinA
= bsinB
可得, 2
sinA=
3
1
2
,解得sinA= 66
,因为a<b,所以
A<B,故 A∈ 0,π6 ,又y=sinx 在 0,π2 上 单 调 递
增,故A 只有一解,故选B.
作业(十一) 复 数
【基础演练】
1.B 2.B 3.C 4.B 5.C
【综合演练】
1.D z=i2+(k+1)i+k=(k-1)+(k+1)i,
因为复数z是纯虚数,所以 k-1=0k+1≠0, 解得k=1.
2.C 由 题 意,在z+iz=i中,1+i z=i,即z= i1+i=
i1-i
1+i 1-i =
1
2+
1
2i
,
∴z=12-
1
2i
,z = 12
2
+ -12
2
= 22.
3.C 因为z=1-4i
3
1-i=
1+4i
1-i=
(1+4i)(1+i)
(1-i)(1+i)=
-3+5i
2
,
所以复数z的实部与虚部分别是-32
,5
2
,则复数z的实
部与虚部之和为-32+
5
2=1.
4.C ∵1+i是方程x2+px+q=0的根,∴(1+i)2+p(1+
i)+q=0⇒p+q+(2+p)i=0,
∵p,q∈R,∴p+q=0且2+p=0,故选C.
5.C 根据复数模的几何意义可知,|z-
1+2i|=1表示复平面内以(1,-2)为
圆心,1为半径的圆,而|z|表示复数z
到原 点 的 距 离,由 图 可 知,|z|min=
12+(-2)2-1= 5-1.
6.AD 因为z=12+
3
2i
,所以z=12-
3
2i
,所以zz= 1
2+
3
2i 12- 32i =14+34=1,故 A
正确;复数z的虚部为 32
,故B错误;
z2= 1
2+
3
2i
2
=14-
3
4+
3
2i=-
1
2+
3
2i
,所以z2≠
z,故C错误;
若复数z1 满足 z1-z =1,设z1=a+bi(a,b∈R),
则点 a,b 的轨迹是以 1
2
,3
2 为圆心,半径为1的圆,
所以 z1 的 最 大 值 为
1
2
2
+ 3
2
2
+1=2,故 D正
确,故选AD.
7.解析 由 题 意,复 数 满 足(1+i)z=2i,则 z= 2i1+i=
2i·(1-i)
(1+i)(1-i)=
2i+2
2 =1+i
,所以|z|= 12+12= 2.
答案 2
8.解析 由题意得z=
(-1+2i)(2+i)
i =
(-4+3i)i
i·i =3+
4i,则z=3-4i,所以z的虚部为-4.
答案 -4
【真题体验】
1.B 由题意可得z= 2+i
1+i2+i5
= 2+i1-1+i=
i2+i
i2
=2i-1-1
=1-2i,则z=1+2i.故选B.
2.A 因为z=1-i2+2i=
1-i 1-i
21+i 1-i =
-2i
4 =-
1
2i
,
所以z=12i
,即z-z=-i.故选A.
3.C 因为(a+i)(1-ai)=a-a2i+i+a=2a+(1-a2)i=2,
所以
2a=2
1-a2=0 ,解得a=1.故选C.
4.C 5
(1+i3)
(2+i)(2-i)=
5(1-i)
5 =1-i.
故选C.
【易误警示】
[示例1] 解析 (1)当 m 满 足m2+3m+2=0,且 m2-
2m-2>0,即m=-2或m=-1时,z是实数.
(2)当m 满足m2+3m+2≠0且m2-2m-2=1,
即m=3时,z是纯虚数.
[示例2] 解析 设x0 是方程的实数根,代入方程并整理得
(x20+kx0+2)+(2x0+k)i=0,∴
x20+kx0+2=0,
2x0+k=0,
解得
x0= 2,
k=-2 2 或 x0=- 2,k=2 2,
∴实数k的值为±2 2.
答案 ±2 2
作业(十二) 空间几何体
【基础演练】
1.D 2.B 3.A 4.ACD 5.4+4 5
【综合演练】
1.D 正方体的体积为1,截得的三棱锥的体积为13×
1
2×
1
2×
1
2×
1
2=
1
48
,
—45—
高一数学(配RJB版)
所以剩下部分的体积为1-148=
47
48
,
所以截得的三棱锥的体积与剩下部分的体积之比是1
48∶
47
48=1∶47.
2.C 根据题意,杯套的形状可看作一个圆台,且该圆台的母
线长是圆台形水杯的母线长的2
3
,即4cm,下底面圆的半
径为圆台形水杯的下底面圆的半径,即2cm,上底面圆的
半径 是10
3 cm
,所 以 杯 套 的 表 面 积 S=π×22 +π×
2+103 ×4=763π(cm2).
3.AC 根 据 斜 二 测 画 法 规 则,AD=2A'D',BC=B'C',
AD⊥BC,BD=CD,由勾股定理得AB=AC,由直角三角
形得AD<AC,AB>AD,BC与AD 的长度大小不确定.
4.解析 如图所示,
BD= 2,∴AB=AD=1,又BD1= 6,
∴ 12+12+DD12= 6,解得DD1=2,
∴棱柱的侧面积S=1×2×4=8.
答案 8
5.解析 如下图所示,在正四棱锥P ABCD 中,底面ABCD
的边长为2,设点P 在底面ABCD 的射影为点O,则四棱
锥P ABCD 的高PO= 3,则O 为AC 的中点,且AO=
1
2AC=
2
2AB= 2
,PB=PA= PO2+AO2= 5,
取 AB 的 中 点 E,连 接 PE,则 PE⊥AB,且 PE =
PA2-AE2=2,S△PAB =
1
2AB
·PE=2,故 正 四 棱 锥
P ABCD的表面积为S=4×2+22=12.
答案 12
6.解析 (1)在 正 三 棱 锥S ABC 中,S△ABC =
1
2
·AB·
BC·sin60°= 34×2×2= 3
,所以正三棱锥S ABC 的
体积V=13S△ABC
·SO=13× 3×1=
3
3.
(2)连接CO 延长交AB 于点E,连接SE,则E 为AB 的中
点,如图所示,所以CE= 22-12= 3,OE=13CE=
3
3
,
在直 角 三 角 形 SOE 中,SE= 3
3
2
+12 =2 33
,在
△ABS中,SA=SB,所以SE⊥AB,所以S△ABS=
1
2×2×
2 3
3 =
2 3
3
,则正 三 棱 锥S ABC 的 表 面 积 为3S△ABS +
S△ABC=3×
2 3
3 + 3=3 3.
7.解析 (1)∵该半球的直径d=8cm,
∴“浮球”的圆柱筒直径也是8cm,R=4cm,
∴两 个 半 球 的 体 积 之 和 为 V球 = 43πR
3= 43π×64=
256π
3
(cm3),
又V圆柱 =πR2h=π×16×3=48π(cm3),
∴该“浮 球”的 体 积 是 V =V球 +V圆柱 =256π3 +48π=
400π
3
(cm3).
(2)上 下 两 个 半 球 的 表 面 积 S球 =4πR2 =4π×16=
64π(cm2),“浮 球”的 圆 柱 筒 侧 面 积 为 S圆柱侧 =2πRh=
2π×4×3=24π(cm2),
∴1个“浮球”的表面积为64π+24π=88π(cm2),
∴1000个“浮球”的表面积的和为1000×88π=88000π(cm2),
∵每平方厘米需要涂胶0.02克,
∴共需要胶的质量为0.02×88000π=1760π(克).
【真题体验】
1.B 在△AOB 中,∠AOB=2π3
,而OA=OB= 3,取AB 中
点C,连接OC,PC,有OC⊥AB,PC⊥AB,如图所示,
∠ABO=π6
,OC= 32
,AB=2BC=3,由△PAB 的面积为
9 3
4
,得1
2×3×PC=
9 3
4
,解 得 PC=3 32
,于 是 PO=
—55—
PC2-OC2= 3 3
2
2
- 3
2
2
= 6,所以圆锥的体积
V=13π×OA
2×PO=13π×
(3)
2
× 6= 6π.
故选B.
2.C 如图,由已知得该棱台的高为157.5-148.5=9(m),
所以该棱台的体积V=13×9×
(140+ 140×180+180)
×106=60×(16+3 7)×106≈60×(16+3×2.65)×
106=1.437×109≈1.4×109(m3),故选C.
【易误警示】
[示例1] B 由题图可知,AB⊥AC,
AB=A'B'=1,AC=2A'C'=2,
所以S△ABC=
1
2×1×2=1.
故选B.
[示例2] 解析 如图,旋转之后形
成的图形为圆台去掉一个半球体.
则旋转一周所形成的几何体的体积
为1
3×4×
(4π+25π+ 4π×25π)-
1
2×
4
3π×2
3=140π3 .
答案 140π3
作业(十三) 空间点、直线、平面之间的位置关系
【基础演练】
1.D 2.D 3.A 4.B 5.B
【综合演练】
1.C 在空间中,两两相交的三条直线
最多可以确定3个平面,如图所示.
PA,PB,PC相交于一点P,若PA,
PB,PC不共面,则PA,PB 确定一
个平面PAB,PB,PC 确 定 一 个 平
面 PBC,PA,PC 确 定 一 个 平
面PAC.
2.AC 对于A,正确;对于B,“α与β相交”推不出“a与b相
交”,也可能a∥b,故B错误;对于C,正确;对于D,正方体
的侧棱 任 意 两 条 都 共 面,但 这4条 侧 棱 却 不 共 面,故 D
错误.
3.D 已知直线c与d 是异面直线,设
直线a与直线c 和直线d 分别交于
点A,B,直线b与直线c和直线d 分
别交于点C,D,根据题意可得当点D
与点B 重合时,两条直线相交,当点
D 与点B 不重合时,两条直线异面,
所以直线a,b的位置 关 系 是 异 面 或
相交.
4.D 在题图②④中,直线GH,MN 是异
面直线;在题图①中,由G,M 均为所在
棱的中点,易得GH∥MN;在题图③中,
连接GM,由G,M 均为所在棱的中点,
所以 GM∥NH,且 GM=12NH
,易得
四边形 GMNH 为 梯 形,则 GH 与 MN
相交.
5.解析 如图所示,补成直四棱柱ABCD A1B1C1D1,
则所 求 角 为 ∠BC1D 或 其 补 角,∵BC1 = 2,BD =
22+1-2×2×1×cos60°= 3,C1D=AB1= 5,易 得
C1D2=BD2+BC21,即BC1⊥BD,因此cos∠BC1D=
BC1
C1D
= 2
5
= 105 .
答案 105
6.证明 不妨设AB≠A1B1,则四边形AA1B1B 为梯形,
∴AA1 与BB1 相交,设其交点为S,则S∈AA1,S∈BB1.
∵BB1⊂平面BCC1B1,∴S∈平面BCC1B1.
同理可证,S∈平面ACC1A1,∴点S 在平面BCC1B1 与平
面ACC1A1 的交线上,
即S∈CC1,∴AA1,BB1,CC1 三线共点.
7.解析 (1)如 图,设 BB1 的 中 点 为
H,连 接 HF,EH,A1H,因 为 F 是
CC1 的中点,所以A1D1∥CB∥HF,
A1D1 =CB = HF,因 此 四 边 形
A1D1FH 是平行四边形,所以D1F∥
A1H,D1F=A1H,因此∠EA1H 是异
面直线A1E与D1F的夹角或其补角,
因为正方体ABCD A1B1C1D1 的棱长为2,E 是AB 的中
点,所以A1E=A1H= 22+12= 5,EH= 12+12= 2,
由余 弦 定 理 可 知,cos∠EA1H=
A1E2+A1H2-EH2
2A1E·A1H
=
5+5-2
2× 5× 5
=45
,所以异面直线 A1E 与D1F 的夹角的余
弦值为4
5.
(2)因 为 A1D1∥HF,HF⊄平 面 A1D1E,A1D1⊂平 面
A1D1E,所 以 HF∥平 面 A1D1E,因 此 点 H,F 到 平 面
A1D1E 的距 离 相 等,即VA1 D1EF =VFA1D1E =VH A1D1E =
VD1 A1EH,VD1-A1EH =
1
3 D1A1
·S△A1EH =
1
3 ×2×
22-12×2×1×2-
1
2×1×1 =1,所以三棱锥A1 D1EF
的体积为1.
【真题体验】
D 如图,∠PBC1 为直线PB 与AD1 所成的角.
易知△A1BC1 为 正 三 角 形,又 P 为 A1C1 中 点,所 以
∠PBC1=
π
6.
【易误警示】
[示例1] D 空间中共线的三点
不能确定一个平面,所以选项 A
错误;空间中两两相交的三条直
线交于同一点时,可能确定一个
平面也可能确定三个平面,所以选项B错误;空间中有三
个角为直角的四边形可能是空间图形,所以选项C错误;
—65—