内容正文:
[基础过关]
1.给出下列命题:
①在圆柱的上、下底面的圆周上各取一点,则这两点的连线是圆柱的母线;
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直角三角形绕其任一边所在直线旋转一周所形成的几何体都是圆锥;
其中正确命题的个数是( )
A.0 B.1 C.2 D.3
解析:A [①不一定,只有这两点的连线平行于轴时才是母线;
②不一定,因为“其余各面都是三角形”并不等价于“其余各面都是有一个公共顶点的三角形”,
③不一定,当以斜边所在直线为旋转轴时,其余两边旋转形成的面所围成的几何体不是圆锥,它是由两个同底圆锥组成的几何体;故选:A.]
2.已知一个圆锥的母线长为20 cm,母线与轴的夹角为60°,则圆锥的高为( )
A.10 cm B.20 cm
C.20 cm D.10 cm
解析:D [如图,由题意得:∠ACB=60°,BC=20 cm,
则AC=BC·cos 60°=10 cm.故选:D.]
3.已知圆锥的底面半径为2,其侧面展开图为一个半圆,则该圆锥的母线长为( )
A.2 B.2 C.4 D.4
解析:C [设圆锥的母线长为l,由于圆锥底面圆的周长等于扇形的弧长,则πl=2π×2,解得l=4.故选:C.]
4.若圆锥的轴截面(过圆锥轴的一个截面)是一个边长为2的等边三角形,则该圆锥的侧面积为( )
A.π B.2π C.3π D.4π
解析:B [由题意,得圆锥的母线长为2,底面半径为1,底面周长为2π,则该圆锥的侧面积为×2π×2=2π.]
5.圆锥的顶点与底面圆心的连线 ________ 于底面.
解析:圆锥的顶点与底面圆心的连线垂直于底面.
答案:垂直
6.已知圆锥的母线长等于2,侧面积等于2 π,则该圆锥的体积等于 ________ .
解析:设圆锥的母线长为l,底面半径为r,高为h
根据题意可得:l=2,πrl=2 π,则r=1
∴h==
则该圆锥的体积V=πr2×h=.
答案:
7.圆锥的底面半径为2,高为6,则该圆锥的侧面积为 ________ .
解析:由题意可知,该圆锥的母线长为=4,
因此,该圆锥的侧面积为π×2×4=24π.
答案:24 π
8.如图所示,它们是不是棱锥、棱柱、圆柱、圆锥等几何体?
解:图①不是圆柱,因为上下两面不平行(或不是由一个矩形旋转而成);图②不是由一个直角三角形旋转而成,故不是圆锥.显然,图①不是棱锥或棱柱、圆锥;图②不是棱锥或棱柱、圆柱.
9.已知圆锥的顶点为S,底面圆心为O,母线SA的长为2.
若圆锥的侧面积为2π,求圆锥的体积
解:设圆锥的底面半径为r,侧面母线长为l,圆锥的高为h,
则πrl=2π,
因为l=2,所以r=1,
所以h==,
所以圆锥的体积V=πr2h=.
[能力提升]
10.已知圆锥的底面半径为1,其侧面展开图是一个圆心角为120°的扇形,则该圆锥的表面积为( )
A.2 π B.3 π C.4 π D.5 π
解析:C [设圆锥的母线长为l,则l·=2π,解得l=3,则该圆锥的表面积为π×3×1+π×12=4π.故选:C.]
11.若一圆柱与圆锥的高相等,且轴截面面积也相等,那么圆柱与圆锥的体积之比为( )
A.1 B. C. D.
解析:D [设圆柱底面半径为R,圆锥底面半径r,高都为h,由已知得2Rh=rh,∴r=2R,
V柱∶V锥=πR2h∶πr2h=3∶4,故选D.]
12.轴截面是正三角形的圆锥称作等边圆锥,则等边圆锥的侧面积是底面积的( )
A.4倍 B.3倍 C.倍 D.2倍
解析:D [设轴截面正三角形的边长为2a,
∴S底=πa2,S侧=πa×2a=2πa2,∴S侧=2S底.故选D.]
13.若一个圆锥的母线长为4,其侧面积为过圆锥轴的截面面积的2π倍,则该圆锥的高为 ______ .
解析:设圆锥底面圆半径为r、圆锥的高为h,依题意有·2r·h·2π=πr·4,解得h=2,
所以圆锥的高为2.
答案:2
14.轴截面为等腰直角三角形的圆锥为直角圆锥.若一个直角圆锥的体积为9 π,则它的侧面积 ________ .
解析:设圆锥的底面半径为r,
因为三棱锥的轴截面为等腰直角三角形,所以三棱锥的高为r,母线为r,
所以πr3=9π,解得r=3,三棱锥的高为3,母线为3,则三棱锥的侧面积为S=×2π×3×3=9π.
答案:9π
15.如图,一个几何体由圆锥和圆柱组合而成,且圆锥与圆柱的底面半径均为2,圆锥的高为2,圆柱的高为3.
(1)求该几何体的表面积;
(2)求该几何体的体积.
解:(1)由题意得,
圆柱的底面积为πr2=4π,
圆柱的侧面积为2rπ×3=12 π,
圆锥的侧面积为πrl=2π×=4π,
所以该几何体的表面积为4 π+12 π+4 π=16 π+4 π;
(2)由(1)知,圆柱的底面积为πr2=4 π,
所以圆柱的体积为πr2×3=4π×3=12 π,
圆锥的体积为×πr2×2=,
故该几何体的体积为12π+π= π.
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7.2.2 圆锥
课程标准
素养解读
1.了解圆锥的概念及其结构特征
2.会求圆锥的表面积和体积
通过了解圆锥的结构特征,从而计算圆锥的表面积和体积,培养数学运算素养,提升直观想象和数学建模素养
如图所示的生活中常见的各种实物,其外形有什么特征?
提示:圆锥.
[知识点一] 圆锥的结构特征
定义
以 直角 三角形的一条 直角边 所在直线为轴,其余各边绕轴旋转形成的封闭几何体称为圆锥
有关
概念
这条轴称为圆锥的 轴 ,另一条直角边旋转所形成的圆面称为圆锥的 底面 ,斜边旋转而成的曲面称为圆锥的 侧面 ,这条斜边称为圆锥的 母线 .母线与轴的交点称为 顶点 .顶点到底面圆心的距离称为圆锥的 高 .
图形
表示法
圆锥用表示它的 轴 的字母表示,上图中的圆锥可记作圆锥 SO
规定
棱锥 与 圆锥 统称为锥体
圆锥的性质:
(1)平行于底面的截面都是圆,如图①所示;
(2)高垂直于底面圆,且过圆心;
(3)轴截面为等腰三角形,高为圆锥的高,腰是圆锥的母线,底边是底面圆的直径,如图②所示.
[知识点二] 圆锥的表面积和体积
(1)侧面展开图:圆锥的侧面展开图是 扇形 ,扇形的半径是圆锥的 母线 ,扇形的弧长等于圆锥的 底面周长 ,如图所示.
(2)面积:锥体的表面积S表=S侧+S底.特别地,圆锥的底面半径为r,母线长为l,则圆锥的侧面积S侧= πrl ,表面积S表= πr(l+r) .
(3)体积V圆锥=S底h= π·r2h
其中,r为圆锥的底面半径,h为圆锥的高.
1.圆锥的母线有( )
A.2条 B.3条
C.4条 D.无数条
解析:D [圆锥的顶点与其底面圆上任意一点的连线都是圆锥的母线.]
2.圆锥的侧面展开图是( )
A.长方形 B.扇形
C.圆 D.三角形
解析:B [如图,圆锥的侧面展开图是一个扇形.故选B.]
3.一个直角三角形绕其任一直角边所在直线旋转360°形成的空间几何体是 ________ .
解析:绕直角三角形一条直角边所在直线旋转一周形成圆锥.
答案:圆锥
圆锥的结构特征
下列说法中正确的有 ________ 个.
(1)圆锥的母线就是高;
(2)圆锥的轴截面是等腰三角形;
(3)直角三角形统一边所在直线旋转得到是几何体的圆锥;
(4)用平面截圆锥一定会得到一个小圆锥.
[思路点拨] 利用圆锥的概念及特征求解.
[解析] (1)如图所示,圆锥的母线是l,高是h.母线是斜边,高是直角边,故(1)错误.
(2)如图所示,圆锥的轴截面为△ABC,∵圆锥侧面弧长相等.∴AB=AC,∴△ABC为等腰三角形,即圆锥的轴截面是等腰三角形,故(2)正确.(3)如图所示,绕PN斜边旋转,得到的几何体不是圆锥,故(3)错误.(4)如图所示,平面斜着截圆锥,得不到小圆锥,平行于底面的平面截圆锥,可以得到一个小圆锥,故(4)错误,即正确的有1个.
[答案] 1
有关圆锥概念辨析问题应紧扣圆锥的定义及性质:
(1)以直角三角形的一条直角边所在直线为轴,其余各边绕轴旋转形成的封闭几何体称为圆锥;
(2)平行于底面的截面都是圆,截圆锥可以得到小圆锥;
(3)高垂直于底面圆,且过圆心;
(4)轴截面为等腰三角形,高为圆锥的高,腰是圆锥的母线,底边是底面圆的直径.
[变式训练]
1.下列几何体中是旋转体的是( )
①圆柱;②六棱锥;③正方体;④圆锥;⑤四面体.
A.① B.①和④
C.①和⑤ D.③和④
解析:B [①④是旋转体,②③⑤是多面体,故选B.]
圆锥的表面积与体积
已知某圆锥的高为3,底面半径为,则该圆锥的侧面积为( )
A. π B.2π
C.2 π D.6 π
[思路点拨] 先求圆锥的母线,然后利用圆锥的侧面积公式求解.
[解析] 由题意得,该圆锥的侧面积为π××=π.故选A.
[答案] A
一圆锥的轴截面是边长为4 cm的等边三角形,则这个圆锥的体积是 ________ .
[思路点拨] 先确定圆锥的底面半径和高,然后利用圆锥的体积公式求解.
[解析] 设圆锥的底面半径为r,母线为l,高为h,
因为圆锥的轴截面是边长为4的等边三角形,
所以r=2,l=4,h==2,
则这个圆锥的体积为V=Sh=×π×22×2=.
[答案]
求圆锥的侧面积和体积,关键是抓住底面半径和母线及侧面展开图、轴截面来寻找各量间的关系.
[变式训练]
2.已知一个圆锥的轴截面是一个等边三角形,且该圆锥的底面半径为1,则该圆锥的侧面积为 ________ .
解析:因圆锥的轴截面是等边三角形,且该圆锥的底面半径r=1,则该圆锥母线长l=2r=2,
所以该圆锥的侧面积S=πrl=2π.
答案:2π
3.若圆锥的底面面积为π,母线长为2,则该圆锥的体积为 ________ .
解析:圆锥的底面面积为π,则底面半径r=1,由勾股定理可得:h==,所以圆锥的体积为πh=π.
答案:π
1.等腰三角形ABC绕底边上的中线AD所在的直线旋转一周所得的几何体是( )
A.圆台 B.圆锥 C.圆柱 D.球
解析:B [等腰三角形绕底边上的中线所在直线旋转一周形成圆锥,故选B.]
2.圆锥的轴截面是( )
A.三角形 B.矩形 C.圆 D.梯形
解析:A [圆锥的轴截面是等腰三角形,故选A.]
3.已知某圆锥的母线长为2,其轴截面为直角三角形,则圆锥的体积为( )
A.π B.2π C.π D.π
解析:A [由题意,圆锥的底面半径r=,圆锥的高h==,所以圆锥的体积V=·πr2·h=.故选:A.]
4.已知圆锥的母线长为5,底面圆直径为8,则圆锥的高h= ________ .
解析:如图,
∵圆锥的底面直径AB=8,
∴圆锥的底面半径R=OA=4,
又∵SA=5,
∴圆锥的高h=SO==3.
答案:3
[基础过关]
1.给出下列命题:
①在圆柱的上、下底面的圆周上各取一点,则这两点的连线是圆柱的母线;
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直角三角形绕其任一边所在直线旋转一周所形成的几何体都是圆锥;
其中正确命题的个数是( )
A.0 B.1 C.2 D.3
解析:A [①不一定,只有这两点的连线平行于轴时才是母线;
②不一定,因为“其余各面都是三角形”并不等价于“其余各面都是有一个公共顶点的三角形”,
③不一定,当以斜边所在直线为旋转轴时,其余两边旋转形成的面所围成的几何体不是圆锥,它是由两个同底圆锥组成的几何体;故选:A.]
2.已知一个圆锥的母线长为20 cm,母线与轴的夹角为60°,则圆锥的高为( )
A.10 cm B.20 cm
C.20 cm D.10 cm
解析:D [如图,由题意得:∠ACB=60°,BC=20 cm,
则AC=BC·cos 60°=10 cm.故选:D.]
3.已知圆锥的底面半径为2,其侧面展开图为一个半圆,则该圆锥的母线长为( )
A.2 B.2 C.4 D.4
解析:C [设圆锥的母线长为l,由于圆锥底面圆的周长等于扇形的弧长,则πl=2π×2,解得l=4.故选:C.]
4.若圆锥的轴截面(过圆锥轴的一个截面)是一个边长为2的等边三角形,则该圆锥的侧面积为( )
A.π B.2π C.3π D.4π
解析:B [由题意,得圆锥的母线长为2,底面半径为1,底面周长为2π,则该圆锥的侧面积为×2π×2=2π.]
5.圆锥的顶点与底面圆心的连线 ________ 于底面.
解析:圆锥的顶点与底面圆心的连线垂直于底面.
答案:垂直
6.已知圆锥的母线长等于2,侧面积等于2 π,则该圆锥的体积等于 ________ .
解析:设圆锥的母线长为l,底面半径为r,高为h
根据题意可得:l=2,πrl=2 π,则r=1
∴h==
则该圆锥的体积V=πr2×h=.
答案:
7.圆锥的底面半径为2,高为6,则该圆锥的侧面积为 ________ .
解析:由题意可知,该圆锥的母线长为=4,
因此,该圆锥的侧面积为π×2×4=24π.
答案:24 π
8.如图所示,它们是不是棱锥、棱柱、圆柱、圆锥等几何体?
解:图①不是圆柱,因为上下两面不平行(或不是由一个矩形旋转而成);图②不是由一个直角三角形旋转而成,故不是圆锥.显然,图①不是棱锥或棱柱、圆锥;图②不是棱锥或棱柱、圆柱.
9.已知圆锥的顶点为S,底面圆心为O,母线SA的长为2.
若圆锥的侧面积为2π,求圆锥的体积
解:设圆锥的底面半径为r,侧面母线长为l,圆锥的高为h,
则πrl=2π,
因为l=2,所以r=1,
所以h==,
所以圆锥的体积V=πr2h=.
[能力提升]
10.已知圆锥的底面半径为1,其侧面展开图是一个圆心角为120°的扇形,则该圆锥的表面积为( )
A.2 π B.3 π C.4 π D.5 π
解析:C [设圆锥的母线长为l,则l·=2π,解得l=3,则该圆锥的表面积为π×3×1+π×12=4π.故选:C.]
11.若一圆柱与圆锥的高相等,且轴截面面积也相等,那么圆柱与圆锥的体积之比为( )
A.1 B. C. D.
解析:D [设圆柱底面半径为R,圆锥底面半径r,高都为h,由已知得2Rh=rh,∴r=2R,
V柱∶V锥=πR2h∶πr2h=3∶4,故选D.]
12.轴截面是正三角形的圆锥称作等边圆锥,则等边圆锥的侧面积是底面积的( )
A.4倍 B.3倍 C.倍 D.2倍
解析:D [设轴截面正三角形的边长为2a,
∴S底=πa2,S侧=πa×2a=2πa2,∴S侧=2S底.故选D.]
13.若一个圆锥的母线长为4,其侧面积为过圆锥轴的截面面积的2π倍,则该圆锥的高为 ______ .
解析:设圆锥底面圆半径为r、圆锥的高为h,依题意有·2r·h·2π=πr·4,解得h=2,
所以圆锥的高为2.
答案:2
14.轴截面为等腰直角三角形的圆锥为直角圆锥.若一个直角圆锥的体积为9 π,则它的侧面积 ________ .
解析:设圆锥的底面半径为r,
因为三棱锥的轴截面为等腰直角三角形,所以三棱锥的高为r,母线为r,
所以πr3=9π,解得r=3,三棱锥的高为3,母线为3,则三棱锥的侧面积为S=×2π×3×3=9π.
答案:9π
15.如图,一个几何体由圆锥和圆柱组合而成,且圆锥与圆柱的底面半径均为2,圆锥的高为2,圆柱的高为3.
(1)求该几何体的表面积;
(2)求该几何体的体积.
解:(1)由题意得,
圆柱的底面积为πr2=4π,
圆柱的侧面积为2rπ×3=12 π,
圆锥的侧面积为πrl=2π×=4π,
所以该几何体的表面积为4 π+12 π+4 π=16 π+4 π;
(2)由(1)知,圆柱的底面积为πr2=4 π,
所以圆柱的体积为πr2×3=4π×3=12 π,
圆锥的体积为×πr2×2=,
故该几何体的体积为12π+π= π.
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第7章 简单几何体
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课前·预习学案
课堂·互动学案
01
02
随堂·步步夯实
03
课后·素养提升
04
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素养解读
1.了解圆锥的概念及其结构特征
2.会求圆锥的表面积和体积
通过了解圆锥的结构特征,从而计算圆锥的表面积和体积,培养数学运算素养,提升直观想象和数学建模素养
如图所示的生活中常见的各种实物,其外形有什么特征?
提示:圆锥.
[知识点一] 圆锥的结构特征
定义
以 直角 三角形的一条 直角边 所在直线为轴,其余各边绕轴旋转形成的封闭几何体称为圆锥
有关
概念
这条轴称为圆锥的 轴 ,另一条直角边旋转所形成的圆面称为圆锥的 底面 ,斜边旋转而成的曲面称为圆锥的 侧面 ,这条斜边称为圆锥的 母线 .母线与轴的交点称为 顶点 .顶点到底面圆心的距离称为圆锥的 高 .
图形
表示法
圆锥用表示它的 轴 的字母表示,上图中的圆锥可记作圆锥 SO
规定
棱锥 与 圆锥 统称为锥体
圆锥的性质:
(1)平行于底面的截面都是圆,如图①所示;
(2)高垂直于底面圆,且过圆心;
(3)轴截面为等腰三角形,高为圆锥的高,腰是圆锥的母线,底边是底面圆的直径,如图②所示.
[知识点二] 圆锥的表面积和体积
(1)侧面展开图:圆锥的侧面展开图是 扇形 ,扇形的半径是圆锥的 母线 ,扇形的弧长等于圆锥的 底面周长 ,如图所示.
(2)面积:锥体的表面积S表=S侧+S底.特别地,圆锥的底面半径为r,母线长为l,则圆锥的侧面积S侧= πrl ,表面积S表= πr(l+r) .
(3)体积V圆锥=eq \f(1,3)S底h= eq \f(1,3)π·r2h
其中,r为圆锥的底面半径,h为圆锥的高.
1.圆锥的母线有( )
A.2条
B.3条
C.4条
D.无数条
解析:D [圆锥的顶点与其底面圆上任意一点的连线都是圆锥的母线.]
2.圆锥的侧面展开图是( )
A.长方形
B.扇形
C.圆
D.三角形
解析:B [如图,圆锥的侧面展开图是一个扇形.故选B.]
3.一个直角三角形绕其任一直角边所在直线旋转360°形成的空间几何体是 ________ .
解析:绕直角三角形一条直角边所在直线旋转一周形成圆锥.
答案:圆锥
圆锥的结构特征
下列说法中正确的有 ________ 个.
(1)圆锥的母线就是高;
(2)圆锥的轴截面是等腰三角形;
(3)直角三角形统一边所在直线旋转得到是几何体的圆锥;
(4)用平面截圆锥一定会得到一个小圆锥.
[思路点拨] 利用圆锥的概念及特征求解.
[解析] (1)如图所示,圆锥的母线是l,高是h.母线是斜边,高是直角边,故(1)错误.
(2)如图所示,圆锥的轴截面为△ABC,∵圆锥侧面弧长相等.∴AB=AC,∴△ABC为等腰三角形,即圆锥的轴截面是等腰三角形,故(2)正确.(3)如图所示,绕PN斜边旋转,得到的几何体不是圆锥,故(3)错误.(4)如图所示,平面斜着截圆锥,得不到小圆锥,平行于底面的平面截圆锥,可以得到一个小圆锥,故(4)错误,即正确的有1个.
[答案] 1
有关圆锥概念辨析问题应紧扣圆锥的定义及性质:
(1)以直角三角形的一条直角边所在直线为轴,其余各边绕轴旋转形成的封闭几何体称为圆锥;
(2)平行于底面的截面都是圆,截圆锥可以得到小圆锥;
(3)高垂直于底面圆,且过圆心;
(4)轴截面为等腰三角形,高为圆锥的高,腰是圆锥的母线,底边是底面圆的直径.
[变式训练]
1.下列几何体中是旋转体的是( )
①圆柱;②六棱锥;③正方体;④圆锥;⑤四面体.
A.①
B.①和④
C.①和⑤
D.③和④
解析:B [①④是旋转体,②③⑤是多面体,故选B.]
圆锥的表面积与体积
已知某圆锥的高为3,底面半径为eq \r(2),则该圆锥的侧面积为( )
A.eq \r(22) π
B.2eq \r(22)π
C.2 π
D.6 π
[思路点拨] 先求圆锥的母线,然后利用圆锥的侧面积公式求解.
[解析] 由题意得,该圆锥的侧面积为π×eq \r(2)×eq \r(32+2)=eq \r(22)π.故选A.
[答案] A
一圆锥的轴截面是边长为4 cm的等边三角形,则这个圆锥的体积是 ________ .
[思路点拨] 先确定圆锥的底面半径和高,然后利用圆锥的体积公式求解.
[解析] 设圆锥的底面半径为r,母线为l,高为h,
因为圆锥的轴截面是边长为4的等边三角形,
所以r=2,l=4,h=eq \r(42-22)=2eq \r(3),
则这个圆锥的体积为V=eq \f(1,3)Sh=eq \f(1,3)×π×22×2eq \r(3)=eq \f(8\r(3)π,3).
[答案] eq \f(8\r(3)π,3)
求圆锥的侧面积和体积,关键是抓住底面半径和母线及侧面展开图、轴截面来寻找各量间的关系.
[变式训练]
2.已知一个圆锥的轴截面是一个等边三角形,且该圆锥的底面半径为1,则该圆锥的侧面积为 ________ .
解析:因圆锥的轴截面是等边三角形,且该圆锥的底面半径r=1,则该圆锥母线长l=2r=2,
所以该圆锥的侧面积S=πrl=2π.
答案:2π
3.若圆锥的底面面积为π,母线长为2,则该圆锥的体积为 _______.
解析:圆锥的底面面积为π,则底面半径r=1,由勾股定理可得:h=eq \r(22-12)=eq \r(3),所以圆锥的体积为eq \f(1,3)πh=eq \f(\r(3),3)π.
答案:eq \f(\r(3),3)π
1.等腰三角形ABC绕底边上的中线AD所在的直线旋转一周所得的几何体是( )
A.圆台
B.圆锥
C.圆柱
D.球
解析:B [等腰三角形绕底边上的中线所在直线旋转一周形成圆锥,故选B.]
2.圆锥的轴截面是( )
A.三角形
B.矩形
C.圆
D.梯形
解析:A [圆锥的轴截面是等腰三角形,故选A.]
3.已知某圆锥的母线长为2,其轴截面为直角三角形,则圆锥的体积为( )
A.eq \f(2\r(2),3)π
B.2eq \r(2)π
C.eq \r(2)π
D.eq \f(\r(2),3)π
解析:A [由题意,圆锥的底面半径r=eq \r(2),圆锥的高h=eq \r(4-2)=eq \r(2),所以圆锥的体积V=eq \f(1,3)·πr2·h=eq \f(2\r(2)π,3).故选:A.]
4.已知圆锥的母线长为5,底面圆直径为8,则圆锥的高h=______.
解析:如图,
∵圆锥的底面直径AB=8,
∴圆锥的底面半径R=OA=4,
又∵SA=5,
∴圆锥的高h=SO=eq \r(52-42)=3.
答案:3
$$