高考理科数学复习练习作业50

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高考理科数学复习练习作业50

专题层级快练(五十)‎ ‎1.(2017·唐山模拟)正三棱锥的高和底面边长都等于6,则其外接球的表面积为(  )‎ A.64π          B.32π C.16π D.8π 答案 A 解析 如图,作PM⊥平面ABC于点M,则球心O在PM上,PM=6,连接AM,AO,则OP=OA=R(R为外接球半径),在Rt△OAM中,OM=6-R,OA=R,又AB=6,且△ABC为等边三角形,故AM==2,则R2-(6-R)2=(2)2,则R=4,所以球的表面积S=4πR2=64π.‎ ‎2.已知各顶点都在一个球面上的正四棱柱高为4,体积为16,则这个球的表面积是(  )‎ A.16π B.20π C.24π D.32π 答案 C 解析 由V=Sh,得S=4,得正四棱柱底面边长为2.画出球的轴截面可得,该正四棱柱的对角线即为球的直径,所以球的半径为R==.所以球的表面积为S=4πR2=24π.故选C.‎ ‎3.长方体的三个相邻面的面积分别为2,3,6,若这个长方体的顶点都在同一球面上,则这个球的表面积为(  )‎ A.π B.56π C.14π D.64π 答案 C 解析 设长方体长、宽、高分别为a,b,c,不妨取ab=2,bc=3,ac=6,长方体的体对角线长为.‎ 而由得∴球的直径d==.∴r==.‎ ‎∴S球=4πr2=4π×=14π.‎ ‎4.若一个正方体的体积是8,则这个正方体的内切球的表面积是(  )‎ A.8π B.6π C.4π D.π 答案 C 解析 设正方体的棱长为a,则a3=8.‎ 因此内切球直径为2,∴S表=4πr2=4π.‎ ‎5.已知三棱锥S-ABC的所有顶点都在球O的球面上,SA⊥平面ABC,SA=2,AB=1,AC=2,∠BAC=60°,则球O的体积为(  )‎ A.4π B.π C.π D.12π 答案 C 解析 如图所示,在△ABC中,根据余弦定理得BC=,从而有AB2+BC2=AC2,所以△ABC是直角三角形,∠ABC=90°,BC⊥AB.由于SA⊥平面ABC,所以SA⊥BC.因为AB∩SA=A,所以BC⊥平面SAB,所以BC⊥SB,所以△SBC是直角三角形.取SC的中点O′,连接O′A,O′B,则O′S=O′B=O′C.在Rt△SAC中,有O′A=O′S=O′C,所以点O′为此三棱锥外接球的球心,即O′与O重合.在Rt△SAC中,SC==4,‎ 所以球的半径R=SC=2,球的体积V=R3=.‎ ‎6.(2012·课标全国Ⅰ)已知三棱锥S-ABC的所有顶点都在球O的球面上,△ABC是边长为1的正三角形,SC为球O的直径,且SC=2,则此棱锥的体积为(  )‎ A. B. C. D. 答案 A 解析 ∵SC是球O的直径,∴∠CAS=∠CBS=90°.‎ ‎∵BA=BC=AB=1,SC=2,∴AS=BS=.‎ 取AB的中点D,显然AB⊥CD,AB⊥CS.‎ ‎∴AB⊥平面CSD.‎ 在△CDS中,CD=,DS=,SC=2,利用余弦定理可得cos∠CDS==-.故sin∠CDS=.‎ ‎∴S△CDS=×××=,‎ ‎∴V=VB-CDS+VA-CDS =×S△CDS×BD+S△CDS×AD =S△CDS×BA ‎ =××1=.‎ ‎7.(2013·课标全国Ⅰ)如图,有一个水平放置的透明无盖的正方体容器,容器高8 cm,将一个球放在容器口,再向容器内注水,当球面恰好接触水面时测得水深为6 cm,如果不计容器的厚度,则球的体积为(  )‎ A. cm3      B. cm3‎ C. cm3 D. cm3‎ 答案 A 解析 设球心为O,正方体上底面中心为A,上底面一边的中点为B,在Rt△OAB中,|OA|=R-2,|AB|=4,|OB|=R,由R2=(R-2)2+42得R=5,∴V球=πR3=π(cm3).故选A.‎ ‎8.(2016·新课标全国Ⅲ)在封闭的直三棱柱ABC-A1B1C1内有一个体积为V的球.若AB⊥BC,AB=6,BC=8,AA1=3,则V的最大值是(  )‎ A.4π B. C.6π D. 答案 B 解析 由题意可得若V最大,则球与直三棱柱的部分面相切,若与三个侧面都相切,可求得球的半径为2,球的直径为4,超过直三棱柱的高,所以这个球放不进去,则球可与上下底面相切,此时球的半径R=,此时的体积最大,Vmax=πR3=×=.‎ ‎9.(2017·郑州质检)四棱锥P-ABCD的五个顶点都在一个球面上,该四棱锥的三视图如图所示,E,F分别是棱AB,CD的中点,直线EF被球面所截得的线段长为2,则该球的表面积为(  )‎ A.9π B.3π C.2π D.12π 答案 D 解析 该几何体的直观图如图所示,该几何体可看作由正方体截得,则正方体外接球的直径即为PC.由直线EF被球面所截得的线段长为2,可知正方形ABCD对角线AC的长为2,可得正方形ABCD的边长a=2,在△PAC中,PC==2,球的半径R=,∴S表=4πR2=4π×()2=12π.‎ ‎10.(2017·洛阳统一考试)如图是某几何体的三视图,则该几何体的外接球的表面积为 ‎(  )‎ A.200π B.150π C.100π D.50π 答案 D 解析 由三视图知,该几何体可以由一个长方体截去3个角后得到,该长方体的长、宽、高分别为5、4、3,所以其外接球半径R满足2R==5,所以该几何体的外接球的表面积为S=4πR2=4π×()2=50π,故选D.‎ ‎11.(2014·湖南)一块石材表示的几何体的三视图如图所示.将该石材切削、打磨,加工成球,则能得到的最大球的半径等于(  )‎ A.1 B.2‎ C.3 D.4‎ 答案 B 解析 此几何体为一直三棱柱,底面是边长为6,8,10的直角三角形,侧棱为12,故其最大球的半径为底面直角三角形内切圆的半径,故其半径为r=×(6+8-10)=2,‎ 故选B.‎ ‎12. (2017·张掖模拟)如图是一个空间几何体的三视图,该几何体的外接球的体积记为V1,俯视图绕斜边所在直线旋转一周形成的几何体的体积记为V2,则V1∶V2=(  )‎ A.12 B.8 C.6 D.4 答案 D 解析 三视图复原的几何体如图,它是底面为等腰直角三角形,一条侧棱垂直底面的三棱锥,它的外接球,就是扩展为长方体的外接球,外接球的直径是2,则几何体的外接球的体积V1=π×()3=π,‎ V2=2×(×12×1×π)=π,所以V1∶V2=π∶=4.‎ ‎13.若一个正四面体的表面积为S1,其内切球的表面积为S2,则=________.‎ 答案  解析 设正四面体的棱长为a,则正四面体的表面积为S1=4··a2=a2,‎ 其内切球半径为正四面体高的,即r=·a=a,因此内切球表面积为S2=4πr2=,则==.‎ ‎14.已知一圆柱内接于球O,且圆柱的底面圆的直径与母线长均为2,则球O的表面积为________.‎ 答案 8π 解析 圆柱的底面圆的直径与母线长均为2,所以球的直径为==2,即球半径为,所以球的表面积为4π×()2=8π.‎ ‎15.(2017·衡水中学调研卷)已知正三棱锥P-ABC,点P,A,B,C都在半径为的球面上,若PA,PB,PC两两相互垂直,则球心到截面ABC的距离为________.‎ 答案  解析 先在一个正方体中找一个满足条件的正三棱锥,再利用正方体的性质解题.如图,满足题意的正三棱锥P-ABC可以是正方体的一部分,其外接球的直径是正方体的体对角线,‎ 且面ABC与体对角线的交点是体对角线的一个三等分点,所以球心到平面ABC的距离等于体对角线长的,故球心到截面ABC的距离为×2=(或用等体积法:VP-ABC=VA-PBC求解).‎ ‎16. (2017·德州模拟)一个几何体的三视图如图所示,其中正视图和侧视图是腰长为1的两个全等的等腰直角三角形,该几何体的体积是________;若该几何体的所有顶点在同一球面上,则球的表面积是________.‎ 答案  3π 解析 由三视图知该几何体是底面为1的正方形,高为1的四棱锥,故体积V=×1×1×1=,该几何体与棱长为1的正方体具有相同的外接球,外接球直径为,该球表面积S=4π×()2=3π,正方体、长方体的体对角线即为外接球的直径.‎ ‎1.(2014·陕西,理)已知底面边长为1,侧棱长为的正四棱柱的各顶点均在同一个球面上,则该球的体积为(  )‎ A. B.4π C.2π D. 答案 D 解析 因为该正四棱柱的外接球的半径是四棱柱体对角线的一半,所以半径r==1,所以V球=×13=.故选D.‎ ‎2.(2017·人大附中模拟)已知矩形ABCD的顶点都在半径为R的球O的球面上,AB=6,BC=2,棱锥O-ABCD的体积为8,则球O的表面积为(  )‎ A.8π B.16π C.32π D.64π 答案 D 解析 由题意可知矩形ABCD所在截面圆的半径r==2,S矩形ABCD=12.设球心O到平面ABCD的距离为h,则×12×h=8,解得h=2,∴R==4,∴S球O=4πR2=64π.‎
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