进阶训练9 球的切、接、截问题-【高考DNA解码】2026年高考数学一轮总复习学生用书word（基础版）

进阶训练(九)　球的切、接、截问题 1．(2024·白银靖远县校级期末)若棱长为a的正方体的内切球的表面积为16π，则a＝(　　) [A]　2 [B]　4 [C]　 [D]　2 2．(2025·西安莲湖区模拟)已知圆柱的底面直径为2，它的两个底面的圆周都在同一个表面积为20π的球面上，该圆柱的体积为(　　) [A]　8π [B]　6π [C]　5π [D]　4π 3．(2024·南宁良庆区期末)已知三棱锥P-ABC的所有顶点都在球O的球面上，AB＝5，AC＝3，BC＝4，PB为球O的直径，PB＝10，则这个三棱锥的体积为(　　) [A]　30 [B]　15 [C]　10 [D]　5 4．(2024·泉州鲤城区期末)已知直三棱柱ABC-A1B1C1的各个顶点都在球O的球面上，且AB＝AC＝1，BC＝，球O的体积为π，则该三棱柱的体积为(　　) [A]　 [B]　1 [C]　 [D]　3 5．(2025·吉林模拟)已知圆锥的底面半径为1，体积为π，则该圆锥内切球的体积为(　　) [A]　π [B]　π [C]　π [D]　π 6．(2024·白银靖远县期末)在三棱锥A-BCD中，AB⊥平面BCD，BC＝BD＝2，∠BCD＝60°．若AB＝3，A，B，C，D四点都在球O的表面上，则球O的表面积为(　　) [A]　25π [B]　36π [C]　12π [D]　24π 7．(2024·张家口尚义县月考)球的体积为36π cm3，用一个平面截球，若球心到截面的距离为2 cm，则截面圆的半径为_________cm． 8．(2025·温州模拟)侧棱和底面边长都是3的正四棱锥的各顶点都在以O为球心的球面上，则其外接球的体积为________． 9．(2024·锡林郭勒盟期末)已知直三棱柱ABC-A1B1C1中，底面边长分别为，3，高AA1＝2，则该三棱柱的外接球的表面积为________． 1/1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 进阶训练(九)　球的切、接、截问题 1．B　[设内切球的半径为r(r＞0)，由球的表面积为S＝4πr2＝16π， 得r2＝4，所以r＝2，又球内切于正方体， 所以正方体的棱长等于球的直径，则a＝2r＝4．故选B．] 2．D　[球的表面积为4πR2＝20π，可得其半径为R＝， 圆柱的底面半径为r＝1，在轴截面中，可知圆柱的高为h＝2＝4， 所以圆柱的体积为πr2h＝4π．故选D．] 3．C　[如图所示，由条件△ABC为直角三角形，则斜边AB的中点O1为△ABC的外接圆的圆心， 连接OO1得OO1⊥平面ABC，OO1＝＝， ∵OO1∥PA，PA＝2OO1＝5，∴PA⊥平面ABC， ∴三棱锥的体积为×3×4×5＝10．故选C．] 4．A　[设△ABC外接圆的半径为r，因为AB＝AC＝1，BC＝， 由余弦定理可得，cos A＝＝－， 因为0°<A<180°，所以A＝120°， 由正弦定理可得，2r＝＝2，即r＝1， 因为直三棱柱ABC-A1B1C1的各个顶点都在球O的球面上，球O的体积为π＝， 即球的半径R＝2， 由直三棱柱和球的性质可知，R2＝r2＋，即4＝1＋， 所以AA1＝2，故该三棱柱的体积V＝×1×1××2＝．故选A．] 5．D　[设圆锥的高为h，又圆锥的底面半径为1，体积为π， ∴×π×12×h＝π， ∴h＝2，∴圆锥的母线长为＝3． 设圆锥内切球的半径为r，则圆锥内切球的半径即为圆锥的轴截面的内切圆的半径， 根据等面积法可得：×2×2＝×(3＋3＋2)×r，∴r＝， ∴该圆锥内切球的体积为πr3＝π×＝π．故选D．] 6．A　[如图，取CD的中点E，连接AE，BE， ∵在四面体ABCD中，AB⊥平面BCD，△BCD是边长为2的等边三角形， ∴Rt△ABC≌Rt△ABD，△ACD是等腰三角形， 令△BCD的中心为G，作OG∥AB交AB的中垂线HO于O， O为外接球的球心，由BE＝3，BG＝2， 得球O的半径R＝＝， 故球O的表面积为4πR2＝25π． 故选A．] 7．　[令球半径为R，则R3＝36π，解得R＝3 cm， 所以截面圆的半径r＝＝(cm)．] 8．36π　[依题意，得该正四棱锥底面对角线的长为3＝6，高为＝3， 因此底面中心到各顶点的距离均等于3，所以该正四棱锥的外接球的球心即为底面正方形的中心，其外接球的半径为3，故体积为36π．] 9．20π　[不妨设AB＝AC＝，BC＝3， 由余弦定理可得cos A＝ ＝＝－， 由A∈(0，π)，则A＝， 所以△ABC的外接圆半径r＝＝， 可得该三棱柱的外接球的半径 R＝＝， 所以该三棱柱的外接球的表面积为S＝4πR2＝20π．] 1/1 学科网（北京）股份有限公司 $$