内容正文:
第1节 基本立体图形、直观图及其简单几何体的表面积和体积
★[课程标准]
1.认识柱、锥、台、球及其简单组合体的结构特征,并能运用这些特征描述现实生活中简单物体的结构.
2.会用斜二测法画出简单空间图形(长方体、球、圆柱、圆锥、棱柱等的简易组合)的直观图.
3.掌握求解球、柱、锥、台的表面积和体积.
4.会用相关计算公式,会处理棱柱、棱锥与球组合体的“接”“切”问题.
学生用书 P126
1.多面体的结构特征
图形 结构特征
棱柱
两个面互相平行,其
余各面是四边形,侧
棱互相平行
棱锥
底面是多边形,侧棱
交于一点
棱台
上、下底面平行且相
似,侧棱的延长线交
于一点
2.旋转体的结构特征
图形 结构特征
圆柱
两个底面互相平行,
有无数条母线,且长
度 相 等,都 与 轴 平
行,过轴的截面是全
等的矩形
图形 结构特征
圆锥
底面是圆面,有无数
条母线,长度相等且
交于一点,平行于底
面的截面是与底面
大小不相等的圆,过
轴的截面是全等的
等腰三角形
圆台
上、下底面平行且不
相等,母线的延长线
交于一点,平行于底
面的截面是与两底
面大小都不相等的
圆,过轴的截面是全
等的等腰梯形
球
过球心的截面是大
小相等的圆
3.直观图
斜二测画法主要用于画几何体的直观图,它的具体
步骤是:
(1)在已知的空间图形中取水平平面和互相垂直的轴
Ox,Oy;再 取 Oz 轴,使∠xOz=90°,且∠yOz
=90°.
(2)画直观图时,把 Ox,Oy,Oz 画成对应的O′x′,
O′y′,O′z′,使∠x′O′y′=45°(或135°),∠x′O′z′
=90°,x′O′y′所确定的平面表示水平平面.
391
(3)已知图形中平行于x轴、y轴或z 轴的线段,在直
观图中分别画成平行于x′轴、y′轴或z′轴的线段.
(4)已知图形中平行于x 轴和z 轴的线段,在直观图
中保持原长度不变;平行于y 轴的线段长度为原
来的一半.
(5)擦去辅助线,并将被遮线化成虚线.
4.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(r1+r2)l
5.柱、锥、台、球的表面积和体积
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=13Sh
台体(棱台
和圆台)
S表面积 =
S侧 +S上 +S下
V=13
(S上 +
S下 + S上 S下)h
球 S=4πR2 V=43πR
3
1.正方体的外接球、内切球及与各条棱相切球的半径
(1)外接球:球心是正方体的中心;半径r= 32a
(a为
正方体的棱长).
(2)内切球:球心是正方体的中心;半径r=a2
(a为正
方体的棱长).
(3)与各条棱都相切的球:球心是正方体的中心;半径
r= 22a
(a为正方体的棱长).
2.正四面体的外接球、内切球的球心和半径
(1)外接球:球心是正四面体的中心;半径r= 64a
(a
为正四面体的棱长).
(2)内切球:球心是正四面体的中心;半径r= 612a
(a
为正四面体的棱长).
◆[思考辨析]
判断下列说法是否正确,正确的在它后面的括号里
打“√”,错误的打“×”.
(1)球的任何截面都是圆. ( )
(2)有一个面是多边形,其余各面都是三角形的几
何体是棱锥. ( )
(3)若一个球的体积为43π,则它的表面积为12π.
( )
(4)上下底面是两个平行的圆面的旋转体是圆台.
( )
(5)在用斜二测画法画水平放置的∠A 时,若∠A
的两边分别平行于x 轴和y 轴,且∠A =90°,则
在直观图中∠A=45°. ( )
(6)在△ABC中,AB=2,BC=3,∠ABC=120°,使
△ABC绕直线BC 旋转一周所形成的几何体的体
积为9π. ( )
答案:(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)×
(6)×
◆[小题查验]
1.关于空间几何体的结构特征,下列说法不正确的是
( )
A.棱柱的侧棱长都相等
B.棱锥的侧棱长都相等
C.三棱台的上、下底面是相似三角形
D.有的棱台的侧棱长都相等
解析:B [根据棱锥的结构特征知,棱锥的侧棱长
不一定都相等.]
2.(BSD必修第二册P198习题6-1A组T2 改编)下
列几何体中的棱台是 ( )
解析:D [A、C不是由棱锥截成的,不符合棱台的
定义,故A、C不符合题意;B中的截面不平行于底
面,不符合棱台的定义,故B不符合题意;D符合棱
台的定义,故D符合题意.]
3.(2024新课标Ⅰ卷)已知圆柱和圆锥的底面半径
相等,侧面积相等,且它们的高均为 3,则圆锥的体
积为 ( )
A.2 3π B.3 3π C.6 3π D.9 3π
解析:B [由题意,侧面积相等,则圆锥的母线长是
圆柱高的2倍,即2 3,故其底面半径为3,所以圆
锥的体积为1
3×π×3
2× 3=3 3π.]
491
高考总复习 数学(BS)
4.某同学劳动课上制作了一个圆锥形礼品盒,其母线
长为40cm,底面半径为10cm,从底面圆周上一点
A 处出发,围绕礼品盒的侧面贴一条金色彩线回到
A 点,则所用金色彩线的最短长度为 cm.
解析:由圆锥侧面展开为半径为40cm,弧长为
2π×10=20πcm的扇形,
所以圆心角为π
2
,而该扇形圆心角所对的弦长为最
短金色彩线长度,
故所用金色彩线的最短长度为40 2cm.
答案:40 2
5.(长度变换不清致误)用斜二测
画法画出的某平面图形的直观
图如图,边 AB 平行于y 轴,
BC,AD 平行于x 轴.已知四
边形 ABCD 的 面 积 为 2 2
cm2,则原平面图形的面积为 .
解析:法一:依题意可知∠BAD=45°,则原平面图
形为直角梯形,上、下底的长分别与BC,AD 相等,
高为梯形ABCD 的高的2 2倍,所以原平面图形
的面积为8cm2.
法二:依题意可知,S直观图 =2 2cm2,
故S原图形 =2 2S直观图 =8cm2.
答案:8cm2
学生用书 P128
基本立体图形
▶[命题点1] 空间几何体的结构特征
1.(多选)(2025江西上饶期末)下列命题正确的是
( )
A.有两个面平行,其余各面都是平行四边形的几
何体叫棱柱
B.棱锥是由一个底面为多边形,其余各面为具有公
共顶点的三角形围成的几何体
C.用一个平面去截棱锥,棱锥底面和截面之间的部
分为棱台
D.球面可以看作一个圆绕着它的直径所在的直线
旋转180°所形成的曲面
解析:BD [根 据 空 间 几 何 体 的 定
义,对 于 A,如 图 所 示,有 两 个 面 平
行,其余各面都是平行四边形的几何
体,但不是棱柱,错误;对于B,由棱
锥的定义知由一个底面为多边形,其
余各面为具有公共顶点的三角形围成的几何体是
棱锥,正确;对于C,用一个平面去截棱锥,棱锥底
面和截面之间的部分不一定为棱台,因为不能保证
截面与底面平行,错误;对于D,球面可以看作一个
圆绕着它的直径所在的直线旋转180°所形成的曲
面,正确.]
1.解决本类题目的关键是准确理解几何体的定义,
真正把握几何体的结构特征,可以根据条件构建
几何模型,在几何模型中进行判断.
2.解决本类题目的技巧:三棱柱、四棱柱、三棱锥、
四棱锥是常用的几何模型,有些问题可以利用它
们举特例解决或者学会利用反例对概念类的命
题进行辨析.
1.(多选)给出下列命题,其中真命题是 ( )
A.棱柱的侧棱都相等,侧面都是全等的平行四
边形
B.若三棱锥的三条侧棱两两垂直,则其三个侧面也
两两垂直
C.在四棱柱中,若两个过相对侧棱的截面都垂直于
底面,则该四棱柱为直四棱柱
D.存在每个面都是直角三角形的四面体
解析:BCD [A不正确,根据棱
柱的定义,棱柱的各个侧面都是
平行四 边 形,但 不 一 定 全 等;B
正确,若三棱锥的三条侧棱两两
垂直,则三个侧面构成的三个二
面角都是直二面角;C正确,因为两个过相对侧棱
的截面的交线平行于侧棱,又垂直于底面;D正确,
如图,正方体ABCDGA1B1C1D1 中的三棱锥
C1GABC,四个面都是直角三角形.]
▶[命题点2] 直观图
2.(2025福建期中)如图,四边形ABCD 的斜二测
画法直观图为等腰梯形A′B′C′D′.已知A′B′=4,
C′D′=2,则下列说法正确的是 ( )
A.AB=2
B.A′D′=2 2
C.四边形ABCD 的周长为4+2 2+2 3
D.四边形ABCD 的面积为6 2
591
主题三 第七章 立体几何与空间向量
解析:D [如图可知,AB=4,
A′D′= 2,AD=2 2,
四边形ABCD 的周长为6+
2 2+2 3,四边形 ABCD 的
面积为1
2×
(4+2)×2 2=6 2.
直观图的斜二测画法的关键之处在于将图中的关
键点转化为坐标系中的水平方向与垂直方向的坐
标长度,然后运用“水平长不变,垂直长减半”的方
法确定出点,最后连线即得直观图.注意被遮挡的
部分画成虚线.
2.(2025河北保定市高三期
中)如图,△A′B′C′表示水
平放置的△ABC 根据斜二
测画法得到的直观图,A′B′
在x′轴上,B′C′与x′轴垂
直,且 B′C′ =2 2,则
△ABC的边AB 上的高为 ( )
A.2 B.4 C.4 2 D.8
解析:D [如 图,过 C′作
C′M′∥y′轴,交x′轴于M′,
在△C′M′B′中,因为 B′C′
与x′轴 垂 直,且 B′C′=
2 2,∠C′M′B′=45°,
所以C′M′= B′C′sin45°=
2 2
2
2
=4,
由斜二测画法知:CM=2C′M′=8,所以△ABC 的
边AB 上的高为8.]
▶[命题点3] 展开图
3.(2025安徽马鞍山模拟预测)在棱长为4的正方
体ABCDGA1B1C1D1 中,E,F 分别为线段BB1,
BD1 上的动点,点 O 为侧面BCC1B1 的中心,则
△OEF 的周长的最小值为 .
解析:如图①,设侧面 ABB1A1 的中心为 M,根据
正方体的结构特征可得FM=FO,
则△OEF 周 长 的 最 小 值 即OE+EF+FM 的 最
小值.
将侧面BCC1B1 绕着BB1 旋转至与平面B1D1B 在
同一平面上,
将平面A1D1B 绕着BD1 旋转至与平面B1D1B 在
同一平面上,
过点O 作OS⊥BC 于点S,
则OS=BS=2,其中 MB=2 2,
如图②,则OE+EF+FM≥OM= MS2+OS2
= (2+2 2)2+22=2 4+2 2,
故△OEF 的周长的最小值为2 4+2 2.
答案:2 4+2 2
空间几何体侧面上两点间的最短距离问题常常
要归结为求平面上两点间的最短距离问题,因此
解决这类问题的方法就是先把几何体侧面展开
成平面图形,再用平面几何的知识来求解.
3.(2025重庆模拟)如图,已知圆柱的斜截面是一个
椭圆,该椭圆的长轴AC 为圆柱的轴截面对角线,
短轴长等于圆柱的底面直径.将圆柱侧面沿母线
AB 展开,则椭圆曲线在展开图中恰好为一个周期
的正弦曲线.若该段正弦曲线是函数y= 3sinωx
(ω>0)图象的一部分,且其对应的椭圆曲线的离心
率为 3
2
,则ω的值为 ( )
A.32 B.1 C.3 D.2
解析:B [由题意,椭圆曲线在展开图中恰好为函
数y= 3sinωx(ω>0)图象的一部分,
可得AB=2 3.
设圆柱底面半径为r,
则T=2πω=2πr
,所以ω=1r
,
设椭圆长轴长为2a,短轴长为2b,
因为离心率为 3
2
,得e=ca=
3
2
,
则a2=b2+c2=b2+ 3
2a
æ
è
ç
ö
ø
÷
2
,
即a2=4b2,所以ba=
2r
AC=
1
2
,得AC=4r,
又由勾股定理得AC2-BC2=16r2-4r2=(2 3)2,
解得r=1,故ω=1.]
691
高考总复习 数学(BS)
空间几何体的表面积
[典例1] (2025黑龙江铁人中学模拟)已知一个
圆锥的底面半径为6,其体积为30π,则该圆锥的侧
面积为 ( )
A.30π B.32π C.37π D.39π
[解析] 设圆锥的底面半径为r,高为h,母线长为
l,则r=6,13πr
2h=30π,
即1
3π×36h=30π
,解得h=52
,
所以l= r2+h2= 36+254=
13
2
,
所以该圆锥的侧面积为πrl=π×6×132=39π.
[答案] D
[典例2] (2025河南周口模拟)
如 图,在 三 棱 柱 ABCGA1B1C1
中,AA1⊥底面ABC,AB⊥BC,
AA1=AC=2,直线A1C 与侧面
AA1B1B 所成的角为30°,则该
三棱柱的侧面积为 ( )
A.4+4 2 B.4+4 3
C.12 D.8+4 2
[解析] 连接A1B.因为AA1⊥
底面ABC,则AA1⊥BC,又AB
⊥BC,AA1∩AB=A,AA1,AB
⊂平面 AA1B1B,所以 BC⊥平
面AA1B1B,所以直线A1C 与侧
面AA1B1B 所成的角为∠CA1B
=30°.又AA1=AC=2,所以A1C=2 2,BC= 2.
又AB⊥BC,则 AB= 2,则该三棱柱的侧面积为
2 2×2+2×2=4+4 2.
[答案] A
几何体表面积的求法
(1)求解有关多面体表面积的问题,关键是找到其
特征几何图形,如棱柱中的矩形,棱台中的直角
梯形,棱锥中的直角三角形,它们是联系高与斜
高、边长等几何元素的桥梁,从而架起侧面积公
式中的未知量与条件中已知几何元素的联系.
(2)圆柱、圆锥、圆台的侧面是曲面,计算侧面积时
需要将曲面展为平面图形计算,而表面积是侧
面积与底面圆的面积之和.
提醒:组合体的表面积应注意重合部分的处理中.
1.(2025 河南驻马店期末)已 知 三 棱 柱 ABCG
A1B1C1 中,所有棱长均为6,且∠A1AB=∠A1AC
=60°,则该三棱柱的侧面积等于 ( )
A.36 3 B.54 3
C.36+36 3 D.36+54 3
解析:D [由 于 三 棱 柱
ABCGA1B1C1 的 所 有 棱 长
均 等 于 6,且 ∠A1AB =
∠A1AC=60°,
所以 点 A1 在 底 面 内 的 投
影点O 必定在底部正三角
形ABC 的∠BAC 的角平分线上,
所以A1O⊥平面ABC,延长AD 交BC 于点D,D
为BC 的中点,
所以 AD⊥BC,A1O⊥BC,所 以 AD∩A1O=O,
AD,A1O⊂平面A1AO,
所以BC⊥平面A1AO,又因为A1A⊂平面A1AO,
所以BC⊥AA1,又因为AA1//BB1,∴BC⊥BB1,
所以矩形B1BCC1 的面积为6×6=36,正三角形
ABC 的面积为 34×6
2=9 3,
四边形 A1ABB1,A1ACC1 的 面 积 为
1
2×6×6×
sin60°×2=18 3,
所以该三棱柱的表面积为18 3×2+36+9 3×2
=36+54 3.]
2.(2025重庆市第七中学校高一期末)若一个正四
棱台的上、下底面边长分别为2、4,它的高为2,则
该四棱台的表面积为 .
解析:如图所示,AB=DE=2,
AD=12×2=1
,BC=12×4
=2,
所以DC= 22+(2-1)2= 5,
所以该四棱台的表面积为:22+42+4×12
(2+4)
× 5=20+12 5.
答案:20+12 5
空间几何体的体积
▶[命题点1] 直接利用公式求体积
1.(2024全国甲卷)已知圆台甲、乙的上底面半径均
为r1,下底面半径均为r2,圆台的母线长分别为
2(r2-r1),3(r2-r1),则圆台甲与乙的体积之比为
.
791
主题三 第七章 立体几何与空间向量
解析:由题意知h甲
h乙 =
22-12
32-1
= 3
2 2
,
V甲
V乙 =
h甲
h乙 =
3(r1-r2)
2 2(r1-r2)
= 64.
答案:6
4
▶[命题点2] 割补法求体积
2.(2024天津卷)一个五面体
ABCGDEF.已知AD∥BE∥CF,
且两两之间距离为1.AD=1,BE
=2,CF=3,则该五面体的体积
为 ( )
A.36 B.
3 3
4 +
1
2
C.32 D.
3 3
4 -
1
2
解析:C [用一个完全相同的五
面体 HIJGLMN(顶点与五面体
ABCGDEF 一一对应)与该五面
体相嵌,使得 D,N;E,M;F,L
重合,
因为AD∥BE∥CF,且两两之间距离为1.AD=1,
BE=2,CF=3,
则形成的新组合体为一个三棱柱,
该三棱柱的直截面(与侧棱垂直的截面)为边长为
1的等边三角形,侧棱长为1+3=2+2=3+1=4,
VABCGDEF =
1
2VABCGHIJ =
1
2×
1
2×1×1×
3
2 ×4
= 32.
]
▶[命题点3] 等体积法求体积
3.如 图 所 示,已 知 三 棱 柱 ABCG
A1B1C1 的所有棱 长 均 为1,且
AA1 ⊥ 底 面 ABC,则 三 棱 锥
B1GABC1的体积为 ( )
A.312 B.
3
4
C.612 D.
6
4
解析:A [易知三棱锥B1GABC1 的体积等于三棱
锥AGB1BC1的体积,又三棱锥AGB1BC1 的高为
3
2
,
底面积为1
2
,故其体积为1
3×
1
2×
3
2=
3
12.
]
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
一个几何体无论怎样转化,其体积总是不变
的.如果一个几何体的底面面积和高较难求解
时,我们可以采用等体积法进行求解.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
解决有关锥体的体积,特别是三棱锥的体积
提醒:求一些不规则几何体的体积常用割补的方法
将几何体转化成已知体积公式的几何体进行解决.
1.(2025新疆模拟)我国古代数学
著作«九章算术»中记载了一种称
为“羡除”的几何体,该几何体的一
种结构是三个面均为梯形,其他两
面为三角形的五面体.如图所示,
四边形ABCD,ABFE,CDEF 均为等腰梯形,AB
∥CD∥EF,AB=6,CD=8,EF=10,EF 到平面
ABCD 的距离为5,CD 与AB 间的距离为10,则这
个羡除的体积V= .
解析:连接CE,BE,
V=VEGABCD+VCGBEF
=VEGABCD+
5
3VDGABE
=VEGABCD+
5
3VEGABD
=VEGABCD+
5
7VEGABCD=
12
7VEGABCD
=127×
1
3×
1
2
(6+8)×10×5=200.
答案:200
2.(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934
,则该圆锥的体积为 ( )
A.π B.6π C.3π D.3 6π
解析: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,
891
高考总复习 数学(BS)
∠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 = PC2-OC2 =
3 3
2
æ
è
ç
ö
ø
÷
2
- 3
2
æ
è
ç
ö
ø
÷
2
= 6,
所以圆锥的体积V=13π×OA
2×PO=13π×
(3)2
× 6= 6π.]
球与空间几何体的接、切问题
▶[命题点1] 球的内切问题
1.(2025北京二中模拟)如图所示,一
套组合玩具需在一半径为3的球外
罩上一个倒置圆锥,则圆锥体积的最
小值为 ( )
A.64π B.40π C.84π D.72π
解析:D [设母线与底面的夹
角2α,底面半径R,内切球半径
r=3,圆锥的高h,
则 R = rtanα =
3
tanα
,h =
Rtan2α= 3tanα
tan2α= 6
1-tan2α
,
圆锥 的 体 积 V = 13πR
2h= 13π×
3
tanα
æ
è
ç
ö
ø
÷
2
×
6
1-tan2α
=18π× 1
tan2α(1-tan2α)
,
而0°<2α<90°,0°<α<45°,所 以0<tanα<1,
1-tan2α>0又因为tan2α+(1-tan2α)=1定值,
所以tan2α(1-tan2α)≤ tan
2α+1-tan2α
2
æ
è
ç
ö
ø
÷
2
=14
,
当且仅当tan2α=1-tan2α,即tanα= 22
时,所以
Vmin=18π×
1
1
2×
1
2
=72π.]
解决与球的内切问题主要是指球内切多面体与旋
转体,解答时首先要找准切点,通过作截面来解决.
如果内切的是多面体,则作截面时主要抓住多面体
过球心的对角面来作.
1.(2025晋中市模拟)四棱锥PGABCD 的底面ABCD
是边长为6的正方形,且PA=PB=PC=PD,若一个
半径为1的球与此四棱锥所有面都相切,则该四棱锥
的高是 ( )
A.6 B.5 C.92 D.
9
4
解析:D [由 题 意,四 棱 锥
PGABCD是正四棱锥,球的球心
O在四棱锥的高PH 上.过正四
棱锥的高作组合体的轴截面,如
图所示,其中PE,PF是斜高,A′
为球面与侧面的切点.设PH=h,由几何体可知,
Rt△PA′O∽Rt△PHF,
∴OA′FH=
PO
PF
,即1
3=
h-1
h2+32
,解得h=94.
]
▶[命题点2] 球的相接问题
2.(2025贵州模拟)已知直三棱柱ABCGA1B1C1 的
6个顶点都在球O 的球面上,若 AB=3,AC=1,
∠BAC=60°,AA1=2,则该三棱柱的外接球的体
积为 ( )
A.40π3 B.
40 30π
27
C.320 30π27 D.20π
解析:B [设△A1B1C1 的 外 心
为O1,△ABC 的外心为O2,连接
O1O2,O2B,OB,如图所示,
由题意可得该三棱柱的外接球的
球心O 为O1O2 的中点.
在△ABC 中,由余弦定理可得BC2=AB2+AC2-
2AB×ACcos∠BAC=32+12-2×3×1×cos60°
=7,则BC= 7,
由正弦定理可得△ABC 外接圆的直径2r= BCsin60°
=2 7
3
,则r= 7
3
,
而球心 O 到截面ABC 的距离d=OO2=
1
2AA1
=1,
设直三棱柱ABCGA1B1C1 的外接球半径为R,
由球的截面性质可得R2=d2+r2=12+ 7
3
æ
è
ç
ö
ø
÷
2
=103
,故R= 303
,
所以该三棱柱的外接球的体积为
V=43πR
3=43π×
30
3
æ
è
ç
ö
ø
÷
3
=40 30π27 .
]
把一个多面体的几个顶点放在球面上即为球的外
接问题.解决这类问题的关键是抓住外接的特点,
即球心到多面体的顶点的距离等于球的半径.
991
主题三 第七章 立体几何与空间向量
2.圆台上、下底面的圆周都在一个直径为10的球面
上,其上、下底面半径分别为4和5,则该圆台的体
积为 .
解析:圆 台 的 下 底 面 半 径 为
5,故下底面在外接球的大圆
上,如图所示,
设球的球心为O,圆台上底面
的 圆 心 为 O′,则 圆 台 的 高
OO′ = OQ2-O′Q2 =
52-42=3.
据此可得圆台的体积V=13π×3×
(52+5×4+
42)=61π.
答案:61π
3.(2025湖北宜昌市夷陵中学模拟)已知正四面体
ABCD 的表面积为2 3,且A,B,C,D 四点都在球
O 的球面上,则球O 的体积为 .
解析:正四面体各面都是全等的等边三角形,设正
四面体的棱长为a,所以该正四面体的表面积为S
=4×12×a× a
2- a2
æ
è
ç
ö
ø
÷
2
= 3a2,所以a= 2,
又正方体的面对角线可构成正四面体,
若正四面体棱长为 2,可得正方体的棱长为1,
所以正方体的外接球即为该正四面体的外接球,所
以外接球的直径为 3,半径为 32
,所以球O 的体积
为 3
2π.
答案:3
2π
学生用书 P130
空间几何体的内切球问题
▶[命题点1] 等体积法
将空间几何体拆分为以内切球球心为顶点的多个几
何体,再利用等体积法求出内切球半径 ,主要用于多
面体内切球问题.
[例1] (2025虎丘区校级模拟)在三棱锥SGABC
中,SA⊥平面ABC,∠ABC=90°,且SA=3,AB=4,
AC=5,若球O 在三棱锥SGABC 的内部且与四个
面都相切(称球O 为三棱锥SGABC 的内切球),则
球O 的表面积为 ( )
A.32π27 B.
4π
9 C.
16π
9 D.
16π
81
[解析] 因 为 SA⊥平 面 ABC,∠ABC=90°,
AB⊂平面ABC,AC⊂平面ABC,BC⊂平面ABC,
所以SA⊥AB,SA⊥AC,SA⊥BC,
又BC⊥AB,SA∩AB=A,SA,AB⊂平面SAB,
所以BC⊥平面SAB,所以BC⊥SB,
所以△SAB,△ABC,△SAC,△SBC 均为直角三
角形,
设球O 的半径为r,则VSGABC=
1
3
(S△SAB+S△CAB+
S△SAC+S△SBC)r,
而VSGABC=
1
3×3×
1
2×3×4=6
,
S△SAB=S△CAB =
1
2SA
AB=6,
S△SAC=S△SBC=
1
2×3×5=
15
2
,
所以1
3 6+6+
15
2+
15
2
æ
è
ç
ö
ø
÷ r=6,
解得r=23
,
所以球O 的表面积为S=4πr2=4π× 23
æ
è
ç
ö
ø
÷
2
=16π9 .
[答案] C
[例2] 已知点O 到直三棱柱ABCGA1B1C1 各面的
距离都相等,球O 是直三棱柱ABCGA1B1C1 的内切
球,若球O的表面积为16π,△ABC的周长为4,则三
棱锥A1GABC 的体积为 ( )
A.43 B.
16
3 C.
8 3
3 D.
16 3
3
[解析] 设直三棱柱ABCGA1B1C1 的高为h,AB
=c,BC=a,AC=b,内 切 球 O 的 半 径 为r,则h
=2r,
由题意可知球O 的表面积为16π=4πr2,
解得r=2,∴h=4,
又△ABC 的周长为4,即a+b+c=4,
∴连接OA,OB,OC,OA1,OB1,
OC1,可 将 直 三 棱 柱 ABCG
A1B1C1 分成5个棱锥,
即三个以原来三棱柱侧面为底
面,内 切 球 球 心 为 顶 点 的 四 棱
锥,两个以原来三棱柱底面为底
面,内 切 球 球 心 为 顶 点 的 三
棱锥,
∴ 由 体 积 相 等 可 得 直 三 棱 柱
ABCGA1B1C1 的体积为S△ABCh=
1
3ahr+
1
3bhr+
1
3chr+2×
1
3S△ABCr
,
即4S△ABC=
1
3
(a+b+c)hr+43S△ABC
,
∴S△ABC=4,
∴三棱锥A1GABC 的体积为
1
3S△ABCh=
1
3×4×4
=163.
[答案] B
002
高考总复习 数学(BS)