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1、專題四 立體幾何第1講 空間幾何體
自主學(xué)習(xí)導(dǎo)引
真題感悟
1.(2020·遼寧)一個(gè)幾何體的三視圖如圖所示,則該幾何體的表面積為________.
解析 將三視圖還原為直觀圖后求解.
根據(jù)三視圖可知幾何體是一個(gè)長方體挖去一個(gè)圓柱,所以S=2×(4+3+12)+2π-2π=38.
答案 38
2.(2020·遼寧)已知正三棱錐P-ABC,點(diǎn)P、A、B、C都在半徑為的球面上,若PA、PB、PC兩兩相互垂直,則球心到截面ABC的距離為________.
解析 先求出△ABC的中心,再求出高,建立方程求解.
如圖,設(shè)PA=a,
則AB=a,PM=a.
設(shè)球的半徑為R,
2、
所以2+2=R2,
將R=代入上式,
解得a=2,所以d=-=.
答案
考題分析
高考考查本部分內(nèi)容時(shí)一般把三視圖與空間幾何體的表面積與體積相結(jié)合,題型以小題為主,解答此類題目需仔細(xì)觀察圖形,從中獲知線面的位置關(guān)系與數(shù)量大小,然后依據(jù)公式計(jì)算.
網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建
高頻考點(diǎn)突破
考點(diǎn)一:
空間幾何體與三視圖
【例1】已知三棱錐的俯視圖與側(cè)視圖如圖所示,俯視圖是邊長為2的正三角形,側(cè)視圖是有一直角邊為2的直角三角形,則該三棱錐的正視圖可能為
[審題導(dǎo)引] 條件中的俯視圖與側(cè)視圖給出了邊長,故可根據(jù)三視圖的數(shù)量關(guān)系進(jìn)行選擇.
[規(guī)范解答] 空間幾何體的正視圖和側(cè)視
3、圖的“高平齊”,故正視圖的高一定是2,正視圖和俯視圖“長對正”,故正視圖的底面邊長為2,根據(jù)側(cè)視圖中的直角說明這個(gè)空間幾何體最前面的面垂直于底面,這個(gè)面遮住了后面的一個(gè)側(cè)棱,綜合以上可知,這個(gè)空間幾何體的正視圖可能是C.
[答案] C
【規(guī)律總結(jié)】
解決三視圖問題的技巧
空間幾何體的數(shù)量關(guān)系也體現(xiàn)在三視圖中,正視圖和側(cè)視圖的“高平齊”,正視圖和俯視圖的“長對正”,側(cè)視圖和俯視圖的“寬相等”.也就是說正視圖、側(cè)視圖的高就是空間幾何體的高,正視圖、俯視圖中的長就是空間幾何體的最大長度,側(cè)視圖、俯視圖中的寬就是空間幾何體的最大寬度.在繪制三視圖時(shí),分界線和可見輪廓線都用實(shí)線畫出,被遮擋的部分
4、的輪廓線用虛線表示出來,即“眼見為實(shí)、不見為虛”.在三視圖的判斷與識別中要特別注意其中的“虛線”.
【變式訓(xùn)練】
1.(2020·豐臺二模)一個(gè)正四棱錐的所有棱長均為2,其俯視圖如圖所示,則該正四棱錐的正視圖的面積為
A. B. C.2 D.4
解析 正四棱錐的直觀圖如圖所示,BH=,SB=2,
∴SH=,其正視圖為底面邊長為2,高為的等腰三角形,
∴正四棱錐的正視圖的面積為S=×2×=.
答案 A
考點(diǎn)二:空間幾何體的表面積與體積
【例2】 (1)一個(gè)幾何體按比例繪制的三視圖如圖所示(單位:m),則該幾何體的體積為
A.4 m3 B
5、.m3 C.3m3 D. m3
(2)(2020·豐臺一模)若正四棱錐的正視圖和俯視圖如圖所示,則該幾何體的表面積是
A.4
B.4+4
C.8
D.4+4
[審題導(dǎo)引] (1)把三視圖還原為幾何體,畫出其直觀圖,然后分別計(jì)算各個(gè)部分的體積,最后整合得到結(jié)果;
(2)作出幾何體的直觀圖,根據(jù)正視圖中的幾何體的數(shù)量可得直觀圖的數(shù)量,可求其表面積.
[規(guī)范解答] (1)這個(gè)空間幾何體的直觀圖如圖所示,把右半部分割補(bǔ)到上方的后面以后,實(shí)際上就是三個(gè)正方體,故其體積是3 m3.故選C.
(2)正四棱錐的直觀圖如圖所示,
由正視圖與俯視圖可知SH=3,
A
6、H=,AB=2,
∴△SAB的高SE==,
∴所求的表面積為
S=4××2×+2×2
=4+4.
[答案] (1)C (2)B
【規(guī)律總結(jié)】
組合體的表面積和體積的計(jì)算方法
實(shí)際問題中的幾何體往往不是單純的柱、錐、臺、球,而是由柱、錐、臺、球或其一部分組成的組合體,解決這類組合體的表面積或體積的基本方法就是“分解”,將組合體分解成若干部分,每部分是柱、錐、臺、球或其一個(gè)部分,分別計(jì)算其體積,然后根據(jù)組合體的結(jié)構(gòu),將整個(gè)組合體的表面積或體積轉(zhuǎn)化為這些“部分的表面積或體積”的和或差.
[易錯(cuò)提示] 空間幾何體的面積有側(cè)面積和表面積之分,表面積就是全面積,是一個(gè)空間幾何體中“暴
7、露”在外的所有面的面積,在計(jì)算時(shí)要注意區(qū)分是“側(cè)面積還是表面積”.多面體的表面積就是其所有面的面積之和,旋轉(zhuǎn)體的表面積除了球之外,都是其側(cè)面積和底面面積之和.對于簡單的組合體的表面積,一定要注意其表面積是如何構(gòu)成的,在計(jì)算時(shí)不要多算也不要少算,組合體的表面積要根據(jù)情況決定其表面積是哪些面積之和.
【變式訓(xùn)練】
2.(2020·濟(jì)南模擬)已知某幾何體的三視圖如圖所示,則該幾何體的體積為________.
解析 由三視圖可知該幾何體為三棱錐,其高為3,
底面積為S=×3×1=,
∴體積V=××3=.
答案
3.某品牌香水瓶的三視圖如圖所示(單位:cm),則該幾何體的表面積為__
8、______cm2
解析 這個(gè)空間幾何體上面是一個(gè)四棱柱、中間部分是一個(gè)圓柱、下面是一個(gè)四棱柱.上面四棱柱的面積為2×3×3+12×1-=30-;中間部分的面積為2π××1=π,下面部分的面積為2×4×4+16×2-=64-.故其面積是94+.
答案 94+
考點(diǎn)三:球與球的組合體
【例3】正四棱錐S-ABCD的底面邊長和各側(cè)棱長都為,點(diǎn)S、A、B、C、D都在同一個(gè)球面上,則該球的體積為________.
[審題導(dǎo)引] 如圖所示,根據(jù)對稱性,只要在四棱錐的高線SE上找到一個(gè)點(diǎn)O使得OA=OS,則四棱錐的五個(gè)頂點(diǎn)就在同一個(gè)球面上.
[規(guī)范解答] 如圖所示,在Rt△SEA中,SA=
9、,AE=1,故SE=1.設(shè)球的半徑為r,則OA=OS=r,OE=1-r.在Rt△OAE中,r2=(1-r)2+1,解得r=1,即點(diǎn)O即為球心,故這個(gè)球的體積是.
[答案]
【規(guī)律總結(jié)】
巧解球與多面體的組合問題
求解球與多面體的組合問題時(shí),其關(guān)鍵是確定球心的位置,可以根據(jù)空間幾何體的對稱性判斷球心的位置,然后通過作出輔助線或輔助平面確定球的半徑和多面體中各個(gè)幾何元素的關(guān)系,達(dá)到求解解題需要的幾何量的目的.
【變式訓(xùn)練】
4.(2020·普陀區(qū)模擬)若一個(gè)底面邊長為,側(cè)棱長為的正六棱柱的所有頂點(diǎn)都在一個(gè)球面上,則此球的體積為________.
解析 設(shè)正六棱柱的上,下底面的中
10、心分別為O1,O2,
則O1O2的中點(diǎn)即為球心O,
如圖所示,AO2=,O2O=,
∴R=AO==,
∴V=πR3=π×3=π.
答案 π
名師押題高考
【押題1】某三棱錐的側(cè)視圖和俯視圖及部分?jǐn)?shù)據(jù)如圖所示,則該三棱錐的體積為________.
解析 由于側(cè)視圖和俯視圖“寬相等”,故側(cè)視圖的底邊長是2,由此得側(cè)視圖的高為2,此即為三棱錐的高;俯視圖的面積為6,由題設(shè)條件,此即為三棱錐的底面積.所以所求的三棱錐的體積是×6×2=4.
答案 4
[押題依據(jù)] 幾何體的三視圖是高考的熱點(diǎn)問題,通常與幾何體的體積和表面積結(jié)合考查.本題給出幾何體的三視圖及其數(shù)量大小,要求考
11、生據(jù)此計(jì)算幾何體的體積,此類型可以說是高考的必考點(diǎn),故押此題.
【押題2】正四面體的四個(gè)頂點(diǎn)都在同一個(gè)球面上,且正四面體的高為4,則這個(gè)球的表面積是________.
解析 我們不妨設(shè)該正四面體的棱長為a,其外接球的半徑是R,內(nèi)切球的半徑是r,則該正四面體的高h(yuǎn)=R+r,如圖所示,則在Rt△OO1A中,OO1=r,OA=R,O1A=a,
從而有解得R=a,r=a.
根據(jù)R=a,h=a=4?R=3?S=4πR2=36π.
答案 36π
[押題依據(jù)] 本題主要考查空間幾何體與球的組合體知識,這類題是高考考查球及其組合體的常考題型,有兩類重要組合模型,即球的內(nèi)接與球的外切.