高中数学同步讲义必修二——第一章 1.1 第1课时
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第一章 空间几何体1.1柱、锥、台、球的结构特征1 三视图:正视图:从前往后 侧视图:从左往右 俯视图:从上往下 2 画三视图的原则:长对齐、高对齐、宽相等 3直观图:斜二测画法 4斜二测画法的步骤:(1).平行于坐标轴的线依然平行于坐标轴;(2).平行于y 轴的线长度变半,平行于x ,z 轴的线长度不变; (3).画法要写好。
5 用斜二测画法画出长方体的步骤:(1)画轴(2)画底面(3)画侧棱(4)成图空间几何体的表面积与体积(一 )空间几何体的表面积1棱柱、棱锥的表面积: 各个面面积之和2 圆柱的表面积3 圆锥的表面积2r rl S ππ+=4 圆台的表面积22R Rl r rl S ππππ+++= 5 球的表面积24R S π=(二)空间几何体的体积 1柱体的体积 h S V ⨯=底2锥体的体积 h S V ⨯=底313台体的体积 h S S S S V ⨯++=)31下下上上(4球体的体积 334R V π=第一章 空间几何体一、选择题1.有一个几何体的三视图如下图所示,这个几何体可能是一个( ).222r rl S ππ+=主视图 左视图 俯视图 (第1题)A .棱台B .棱锥C .棱柱D .正八面体2.如果一个水平放置的平面图形的斜二测直观图是一个底角为45°,腰和上底均为1的等腰梯形,那么原平面图形的面积是( ).A .2+2B .221+ C .22+2 D .2+13.棱长都是1的三棱锥的表面积为( ). A .3B .23C .33D .434.长方体的一个顶点上三条棱长分别是3,4,5,且它的8个顶点都在同一球面上,则这个球的表面积是( ).A .25πB .50πC .125πD .都不对5.正方体的棱长和外接球的半径之比为( ). A .3∶1B .3∶2C .2∶3D .3∶36.在△ABC 中,AB =2,BC =1.5,∠ABC =120°,若使△ABC 绕直线BC 旋转一周,则所形成的几何体的体积是( ).A .29π B .27π C .25π D .23π 7.若底面是菱形的棱柱其侧棱垂直于底面,且侧棱长为5,它的对角线的长分别是9和15,则这个棱柱的侧面积是( ).A .130B .140C .150D .1608.如图,在多面体ABCDEF 中,已知平面ABCD 是边长为3的正方形,EF ∥AB ,EF =23,且EF 与平面ABCD 的距离为2,则该多面体的体积为( ).A .29 B .5C .6D .215 9.下列关于用斜二测画法画直观图的说法中,错误..的是( ). A .用斜二测画法画出的直观图是在平行投影下画出的空间图形 B .几何体的直观图的长、宽、高与其几何体的长、宽、高的比例相同C.水平放置的矩形的直观图是平行四边形D.水平放置的圆的直观图是椭圆10.如图是一个物体的三视图,则此物体的直观图是().(第10题)二、填空题11.一个棱柱至少有______个面,面数最少的一个棱锥有________个顶点,顶点最少的一个棱台有________条侧棱.12.若三个球的表面积之比是1∶2∶3,则它们的体积之比是_____________.13.正方体ABCD-A1B1C1D1 中,O是上底面ABCD的中心,若正方体的棱长为a,则三棱锥O-AB1D1的体积为_____________.14.如图,E,F分别为正方体的面ADD1A1、面BCC1B1的中心,则四边形BFD1E在该正方体的面上的射影可能是___________.15.已知一个长方体共一顶点的三个面的面积分别是2、3、6,则这个长方体的对角线长是___________,它的体积为___________.16.一个直径为32厘米的圆柱形水桶中放入一个铁球,球全部没入水中后,水面升高9厘米则此球的半径为_________厘米.三、解答题17.有一个正四棱台形状的油槽,可以装油190 L,假如它的两底面边长分别等于60 cm和40 cm,求它的深度.18 *.已知半球内有一个内接正方体,求这个半球的体积与正方体的体积之比.[提示:过正方体的对角面作截面]19.如图,在四边形ABCD中,∠DAB=90°,∠ADC=135°,AB=5,CD=22,AD=2,求四边形ABCD绕AD旋转一周所成几何体的表面积及体积.(第19题)20.养路处建造圆锥形仓库用于贮藏食盐(供融化高速公路上的积雪之用),已建的仓库的底面直径为12 m,高4 m,养路处拟建一个更大的圆锥形仓库,以存放更多食盐,现有两种方案:一是新建的仓库的底面直径比原来大4 m(高不变);二是高度增加4 m(底面直径不变).(1)分别计算按这两种方案所建的仓库的体积;(2)分别计算按这两种方案所建的仓库的表面积;(3)哪个方案更经济些?第二章 直线与平面的位置关系2.1空间点、直线、平面之间的位置关系1 平面含义:平面是无限延展的2 平面的画法及表示 (1)平面的画法:水平放置的平面通常画成一个平行四边形,锐角画成450,且横边画成邻边的2倍长(如图)(2)平面通常用希腊字母α、β、γ等表示,如平面α、平面β等,也可以用表示平面的平行四边形的四个顶点或者相对的两个顶点的大写字母来表示,如平面AC 、平面ABCD 等。
空间几何体的结构第一课时棱柱、棱锥、棱台的结构特征预习课本P2~4,思考并完成以下问题[新知初探] 1.空间几何体2.空间几何体的分类3.棱柱、棱锥、棱台的结构特征[小试身手]1.判断下列命题是否正确.(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)用一个平面去截棱锥,棱锥底面和截面之间的部分是棱台()(2)棱柱中两个互相平行的面一定是棱柱的底面()(3)棱台的底面是两个相似的正方形()(4)棱台的侧棱延长后必交于一点()答案:(1)×(2)×(3)×(4)√2.有两个面平行的多面体不可能是()A.棱柱B.棱锥C.棱台D.以上都错解析:选B棱柱、棱台的上、下底面是平行的,而棱锥的任意两面均不平行.3.关于棱柱,下列说法正确的有________(填序号).(1)有两个面平行,其余各面都是平行四边形的几何体是棱柱;(2)棱柱的侧棱长相等,侧面都是平行四边形;(3)各侧面都是正方形的四棱柱一定是正方体.解析:(1)不正确,反例如图所示.(2)正确,由棱柱定义可知,棱柱的侧棱相互平行且相等,所以侧面均为平行四边形.(3)不正确,上、下底面是菱形,各侧面是全等的正方形的四棱柱不一定是正方体.答案:(2)[典例]下列关于棱柱的说法中,错误的是()A.三棱柱的底面为三角形B.一个棱柱至少有五个面C.若棱柱的底面边长相等,则它的各个侧面全等D.五棱柱有5条侧棱、5个侧面,侧面为平行四边形[解析] 显然A正确;底面边数最少的棱柱是三棱柱,它有五个面,故B正确;底面是正方形的四棱柱,有一对侧面与底面垂直,另一对侧面不垂直于底面,此时侧面并不全等,所以C错误;D正确,所以选C.[答案] C[活学活用]下列说法错误的是()A.多面体至少有四个面B.棱柱的两个底面是全等的多边形C.长方体、正方体都是棱柱D.三棱柱的侧面为三角形解析:选D三棱柱的底面是三角形,其侧面一定是平行四边形,故D错误.棱锥、棱台的结构特征[典例](1)①由五个面围成的多面体只能是四棱锥;②仅有两个面互相平行的五面体是棱台;③两个底面平行且相似,其余各面都是梯形的多面体是棱台;④有两个面互相平行,其余四个面都是等腰梯形的六面体是棱台.A.0个B.1个C.2个D.3个(2)下列说法正确的有________个.①有一个面是多边形,其余各面都是三角形的几何体是棱锥.②正棱锥的侧面是等边三角形.③底面是等边三角形,侧面都是等腰三角形的三棱锥是正三棱锥.[解析](1)由五个面围成的多面体还可能是三棱台、三棱柱等,故①错;三棱柱是只有两个面平行的五面体,故②错.如图,可知③④错误.(2)①不正确.棱锥的定义是:有一个面是多边形,其余各面都是有一个公共顶点的三角形,由这些面所围成的多面体叫做棱锥.而“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”,故此说法是错误的.如图所示的几何体满足此说法,但它不是棱锥,理由是△ADE和△BCF无公共顶点.②错误.正棱锥的侧面都是等腰三角形,不一定是等边三角形.③错误.由已知条件知,此三棱锥的三个侧面未必全等,所以不一定是正三棱锥.如图所示的三棱锥中有AB=AD=BD=BC=CD.满足底面△BCD为等边三角形.三个侧面△ABD,△ABC,△ACD都是等腰三角形,但AC长度不一定,三个侧面不一定全等.[答案](1)A(2)0判断棱锥、棱台的2个方法(1)举反例法:结合棱锥、棱台的定义举反例直接判断关于棱锥、棱台结构特征的某些说法不正确.(2)直接法:棱锥棱台定底面只有一个面是多边形,此面即为底面两个互相平行的面,即为底面看侧棱相交于一点延长后相交于一点[活学活用]用一个平面去截一个三棱锥,截面形状是()A.四边形B.三角形C.三角形或四边形D.不可能为四边形解析:选C如果截面截三棱锥的三条棱,则截面形状为三角形(如图①),如果截面截三棱锥的四条棱则截面为四边形(如图②).[典例] 如图是三个几何体的侧面展开图,请问各是什么几何体?[解]由几何体的侧面展开图的特点,结合棱柱,棱锥,棱台的定义,可把侧面展开图还原为原几何体,如图所示.所以①为五棱柱,②为五棱锥,③为三棱台.[活学活用]1.下列四个平面图形中,每个小四边形都是正方形,其中可以沿相邻正方形的公共边折叠围成一个正方体的是()解析:选C将四个选项中的平面图形折叠,看哪一个可以围成正方体.2.水平放置的正方体的六个面分别用“前面、后面、上面、下面、左面、右面”表示,如图是一个正方体的表面展开图(图中数字写在正方体的外表面上),若图中“0”上方的“2”在正方体的上面,则这个正方体的下面是()A.1 B.7C.快D.乐解析:选B由题意,将正方体的展开图还原成正方体,1与乐相对,2与7相对,0与快相对,所以下面是7.层级一学业水平达标1.下面的几何体中是棱柱的有()A.3个B.4个C.5个D.6个解析:选C棱柱有三个特征:(1)有两个面相互平行;(2)其余各面是四边形;(3)侧棱相互平行.本题所给几何体中⑥⑦不符合棱柱的三个特征,而①②③④⑤符合,故选C.2.下面图形中,为棱锥的是()A.①③B.①③④C.①②④D.①②解析:选C根据棱锥的定义和结构特征可以判断,①②是棱锥,③不是棱锥,④是棱锥.故选C.3.如图,能推断这个几何体可能是三棱台的是()A.A1B1=2,AB=3,B1C1=3,BC=4B .A 1B 1=1,AB =2,B 1C 1=1.5,BC =3,A 1C 1=2,AC =3C .A 1B 1=1,AB =2,B 1C 1=1.5,BC =3,A 1C 1=2,AC =4D .AB =A 1B 1,BC =B 1C 1,CA =C 1A 1解析:选C 根据棱台是由棱锥截成的进行判断.选项A 中A 1B 1AB ≠B 1C 1BC ,故A 不正确;选项B 中B 1C 1BC ≠A 1C 1AC ,故B 不正确;选项C 中A 1B 1AB=B 1C 1BC =A 1C 1AC,故C 正确;选项D 中满足这个条件的可能是一个三棱柱,不是三棱台.故选C.4.一个棱锥的各棱长都相等,那么这个棱锥一定不是( )A .三棱锥B .四棱锥C .五棱锥D .六棱锥解析:选D 由题意可知,每个侧面均为等边三角形,每个侧面的顶角均为60°,如果是六棱锥,因为6×60°=360°,所以顶点会在底面上,因此不是六棱锥.5.下列图形中,不能折成三棱柱的是( )解析:选C C 中,两个底面均在上面,因此不能折成三棱柱,其余均能折为三棱柱.6.四棱柱有________条侧棱,________个顶点.解析:四棱柱有4条侧棱,8个顶点(可以结合正方体观察求得).答案:4 87.一个棱台至少有________个面,面数最少的棱台有________个顶点,有________条棱.解析:面数最少的棱台是三棱台,共有5个面,6个顶点,9条棱.答案:5698.一棱柱有10个顶点,其所有的侧棱长的和为60 cm,则每条侧棱长为________cm.解析:该棱柱为五棱柱,共有5条侧棱,每条侧棱长都相等,∴每条侧棱长为12 cm.答案:129.根据下列关于空间几何体的描述,说出几何体的名称:(1)由6个平行四边形围成的几何体;(2)由7个面围成的几何体,其中一个面是六边形,其余6个面都是有一个公共顶点的三角形;(3)由5个面围成的几何体,其中上、下两个面是相似三角形,其余3个面都是梯形,并且这些梯形的腰延长后能相交于一点.解:(1)这是一个上、下底面是平行四边形,4个侧面也是平行四边形的四棱柱.(2)这是一个六棱锥.(3)这是一个三棱台.10.如图,已知三棱台ABC-A′B′C′.(1)把它分成一个三棱柱和一个多面体,并用字母表示;(2)把它分成三个三棱锥,并用字母表示.解:(1)作B′E∥AA′交AB于点E,C′D∥AA′交AC于点D,如图,连接ED,则分成一个三棱柱AED-A′B′C′和一个多面体C′B′EBCD.(2)如图,平面AB′C′和平面AB′C能把三棱台分成三个三棱锥,分别为三棱锥B′-AA′C′,三棱锥B′-ACC′,三棱锥B′-ABC.层级二应试能力达标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.四棱锥有五个顶点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:选B根据棱锥顶点的定义可知,四棱锥仅有一个顶点.故选B.2.下列说法正确的是()A.棱柱的底面一定是平行四边形B.棱锥的底面一定是三角形C.棱锥被平面分成的两部分不可能都是棱锥D.棱柱被平面分成的两部分可能都是棱柱解析:选D棱柱与棱锥的底面可以是任意多边形,A、B不正确.过棱锥的顶点的纵截面可以把棱锥分成两个棱锥,C不正确.3.下列图形经过折叠可以围成一个棱柱的是()解析:选D A、B、C中底面图形的边数与侧面的个数不一致,故不能围成棱柱.故选D.4. 五棱柱中,不同在任何侧面,且不同在任何底面的两顶点的连线称为它的对角线,那么一个五棱柱共有对角线()A.20条B.15条C.12条D.10条解析:选D由题意,知五棱柱的对角线一定为上底面的一个顶点和下底面的一个顶点的连线,因为不同在任何侧面内,故从一个顶点出发的对角线有2条,所以五棱柱共有对角线2×5=10(条).故选D.5.一个无盖的正方体盒子的平面展开图如图,A,B,C是展开图上的三点,则在正方体盒子中,∠ABC=________.解析:将平面图形翻折,折成空间图形,可得∠ABC=60°.答案:60°6.在正方体上任意选择4个顶点,它们可能是如下各种几何体的4个顶点,这些几何体是________.(写出所有正确结论的编号)①矩形;②不是矩形的平行四边形;③有三个面为等腰直角三角形,有一个面为等边三角形的四面体;④每个面都是等边三角形的四面体;⑤每个面都是直角三角形的四面体.解析:在正方体ABCD-A1B1C1D1上任意选择4个顶点,它们可能是如下各种几何体的4个顶点,这些几何体是:①矩形,如四边形ACC1A1;③有三个面为等腰直角三角形,有一个面为等边三角形的四面体,如A-A1BD;④每个面都是等边三角形的四面体,如A-CB1D1;⑤每个面都是直角三角形的四面体,如A-A1DC,故填①③④⑤.答案:①③④⑤7.如图在正方形ABCD中,E,F分别为AB,BC的中点,沿图中虚线将3个三角形折起,使点A,B,C重合,重合后记为点P.问:(1)折起后形成的几何体是什么几何体?(2)若正方形边长为2a,则每个面的三角形面积为多少?解:(1)如图折起后的几何体是三棱锥.(2)S △PEF =12a 2,S △DPF =S △DPE =12×2a ×a =a 2, S △DEF =32a 2.8.如图,已知长方体ABCD -A 1B 1C 1D 1.(1)这个长方体是棱柱吗?如果是,是几棱柱?为什么?(2)用平面BCEF 把这个长方体分成两部分,各部分几何体的形状是什么?解:(1)是棱柱.是四棱柱.因为长方体中相对的两个面是平行的,其余的每个面都是矩形(四边形),且每相邻的两个矩形的公共边都平行,符合棱柱的结构特征,所以是棱柱.(2)各部分几何体都是棱柱,分别为棱柱BB 1F -CC 1E 和棱柱ABFA 1-DCED 1.。
描述:例题:描述:高中数学必修2(人教A版)知识点总结含同步练习题及答案第一章 空间几何体 1.1 空间几何体的结构一、学习任务认识柱、锥、台、球及其简单组合体的结构特征,能运用这些结构特征描述现实生活中简单物体的结构.二、知识清单典型空间几何体空间几何体的结构特征 组合体展开图 截面分析三、知识讲解1.典型空间几何体空间几何体的概念只考虑物体的形状和大小,而不考虑其他因素,那么由这些物体抽象出来的空间图形就叫做空间几何体.2.空间几何体的结构特征多面体由若干个平面多边形围成的几何体叫做多面体.围成多面体的各个多边形叫做多面体的面;相邻两个面的公共边叫做多面体的棱;棱与棱的公共点叫做多面体的顶点;连接不在同一个面上的两个顶点的线段叫做多面体的对角线.按多面体的面数可把多面体分为四面体、五面体、六面体.其中,四个面均为全等的正三角形的四面体叫做正四面体.旋转体由一个平面图形绕它所在的平面内的一条定直线旋转所形成的封闭几何体叫做旋转体.这条定直线叫做旋转体的轴.棱柱的结构特征一般地,有两个面互相平行,其余各面都是四边形,且每相邻两个四边形的公共边都互相平行,由这些面所围成的多面体叫做棱柱(prism).棱柱中,两个互相平行的面叫做底面,简称底;其余各面叫做棱柱的侧面;相邻侧面的公共边叫做棱柱的侧棱;侧棱与底面的公共顶点叫做棱柱的用一个平行于棱锥底面的平面去截棱锥,得到两个几何体,一个是______,另一个是______.解:棱锥;棱台.⋯⋯余各面叫做棱柱的侧面;相邻侧面的公共边叫做棱柱的侧棱;侧棱与底面的公共顶点叫做棱柱的顶点.底面是三角形、四边形、五边形的棱柱分别叫做三棱柱、四棱柱、五棱柱,可以用表示底面各顶点的字母或一条对角线端点的字母表示棱柱,如下图的六棱柱可以表示为棱柱或棱柱 .侧棱与底面不垂直的棱柱叫做斜棱柱;侧棱与底面垂直的棱柱叫做直棱柱;底面是正多边形的直棱柱叫做正棱柱;底面是平行四边形的棱柱叫做平行六面体;侧棱与底面垂直的平行六面体叫做直平行六面体.棱锥的结构特征一般地,有一个面是多边形,其余各面都是有一个公共顶点的三角形,由这些面所围成的多面体叫做棱锥(pyramid).这个多边形面叫做棱锥的底面或底;有公共顶点的各个三角形面叫做棱锥的侧面;各侧面的公共顶点叫做棱锥的顶点;相邻侧面的公共边叫做棱锥的侧棱.底面是三角形、四边形、五边形的棱锥分别叫做三棱锥、四棱锥、五棱锥其中三棱锥又叫四面体.棱锥也用表示顶点和底面各顶点的字母或者用表示顶点和底面一条对角线端点的字母来表示,如下图的四棱锥表示为棱锥 或者棱锥 .棱锥的底面是正多边形,且它的顶点在过底面中心且与底面垂直的直线上,这个棱锥叫做正棱锥.正棱锥各侧面都是全等的等腰三角形,这些等腰三角形底边上的高都相等,叫做棱锥的斜高.⋯⋯⋯⋯ABCDEF−A′B′C′D′E′F′DA′⋯⋯⋯⋯S−ABCD S−AC棱台的结构特征用一个平行于棱锥底面的平面去截棱锥,底面与截面之间的部分,这样的多面体叫做棱台(frustum of a pyramid).原棱锥的底面和截面分别叫做棱台的下底面和上底面;其他各面叫做棱台的侧面;相邻两侧面的公共边叫做棱台的侧棱;两底面的距离叫做棱台的高.由正棱锥截得的棱台叫做正棱台,正棱台的各个侧面都是全等的等腰梯形,这些等腰梯形的高叫做棱台的斜高.圆柱的结构特征以矩形的一边所在直线为旋转轴,其余三边旋转形成的面所围成的旋转体叫做圆柱(circular cylinder).旋转轴叫做圆柱的轴;垂直于轴的边旋转而成的圆面叫做圆柱的底面;平行于轴的边旋转而成的曲面叫做圆柱的侧面;无论旋转到什么位置,不垂直于轴的边都叫做圆柱侧面的母线.圆锥的结构特征以直角三角形的一条直角边所在直线为旋转轴,其余两边旋转形成的面所围成的旋转体叫做圆锥(circular cone).圆台的结构特征例题:用平行于圆锥底面的平面去截圆锥,底面与截面之间的部分叫做圆台(frustum of a cone).棱台与圆台统称为台体.球的结构特征以半圆的直径所在直线为旋转轴,半圆面旋转一周形成的旋转体叫做球体,简称球(solid sphere).半圆的圆心叫做球的球心,半圆的半径叫做球的半径,半圆的直径叫做球的直径.球常用表示球心的字母 表示.O下列命题中,正确的是( )A.有两个面互相平行,其余各面都是四边形的几何体叫棱柱B.棱柱中互相平行的两个面叫做棱柱的底面C.棱柱的侧面是平行四边形,而底面不是平行四边形D.棱柱的侧棱长相等,侧面是平行四边形解:D如图(1),满足 A 选项条件,但不是棱柱;对于 B 选项,如图(2),构造四棱柱,令四边形 是梯形,可知 ,但这两个面不能作为棱柱的底面;C选项中,若棱柱是平行六面体,则它的底面是平行四边形.ABCD−A1B1C1D1ABCD面AB∥面DCB1A1C1D1若正棱锥的底面边长与侧棱长相等,则该棱锥一定不是( )A.三棱锥 B.四棱锥 C.五棱锥 D.六棱锥解:D如下图,正六边形 中,,那么正六棱锥中,,即侧棱长大于底面边长.ABCDEF OA=OB=⋯=AB S−ABCDEF SA>OA=AB描述:3.组合体简单组合体的构成有两种基本形式:一种是由简单几何体拼接而成,一种是由简单几何体截去或挖去一部分而成.如图所示的几何体中,是台体的是( )A.①② B.①③ C.③ D.②③解:C利用棱台的定义求解.①中各侧棱的延长线不能交于一点;②中的截面不平行于底面;③中各侧棱的延长线能交于一点且截面与底面平行.有下列四种说法:①圆柱是将矩形旋转一周所得的几何体;②以直角三角形的一直角边为旋转轴,旋转所得几何体是圆锥;③圆台的任意两条母线的延长线,可能相交也可能不相交;④半圆绕其直径所在直线旋转一周形成球.其中错误的有( )A.个 B. 个 C. 个 D. 个解:D圆柱是矩形绕其一条边所在直线旋转形成的几何体,故①错;以直角三角形的一条直角边所在直线为轴,旋转一周,才能构成圆锥,②错;圆台是由圆锥截得,故其任意两条母线延长后一定交于一点,③错;半圆绕其直径所在直线旋转一周形成的是球面,故④错误.1234例题:描述:4.展开图空间形体的表面在平面上摊平后得到的图形,是画法几何研究的一项内容.描述图中几何体的结构特征.解:图(1)所示的几何体是由两个圆台拼接而成的组合体;图(2)所示的几何体是由一个圆台挖去一个圆锥得到的组合体;图(3)所示的几何体是在一个圆柱中间挖去一个三棱柱后得到的组合体.下图中的几何体是由哪个平面图形旋转得到的( )解:D)不在同一平面内的有______对.3内.解:C描述:例题:5.截面分析截面用平面截立体图形所得的封闭平面几何图形称为截面.平行截面、中截面与立体图形底面平行的截面称为平行截面,等分立体图形的高的平行截面称为中截面.轴截面包含立体图形的轴线的截面称为轴截面.球截面球的截面称为球截面.球的任意截面都是圆,其中通过球心的截面称为球的大圆,不过球心的截面称为球的小圆.球心与球的截面的圆心连线垂直于截面,并且有 ,其中 为球的半径, 为截面圆的半径, 为球心到截面的距离.+=r 2d 2R 2R r d 下面几何体的截面一定是圆面的是( )A.圆台 B.球 C.圆柱 D.棱柱解:B如图所示,是一个三棱台 ,试用两个平面把这个三棱台分成三部分,使每一部分都是一个三棱锥.解:如图,过 ,, 三点作一个平面,再过 ,, 作一个平面,就把三棱台分成三部分,形成的三个三棱锥分别是 ,,.ABC −A ′B ′C ′A ′B C A ′B C ′ABC −A ′B ′C ′−ABC A ′−B B ′A ′C ′−BC A ′C ′如图,正方体 中,,, 分别是 ,, 的中点,那么正方体中过点 ,, 的截面形状是( )A.三角形 B.四边形 C.五边形 D.六边形ABCD −A 1B 1C 1D 1P Q R AB AD B 1C 1P QR作截面图如图所示,可知是六边形.ii)若两平行截面在球心的两侧,如图(2)所示,则 解:四、课后作业 (查看更多本章节同步练习题,请到快乐学)答案:1.如图,能推断这个几何体可能是三棱台的是 .A .B .C .D .C ()=2,AB =3,=3,BC =4A 1B 1B 1C 1=1,AB =2,=1.5,BC =3,=2,AC =3A 1B 1B 1C 1A 1C 1=1,AB =2,=1.5,BC =3,=2,AC =4A 1B 1B 1C 1A 1C 1AB =,BC =,CA =A 1B 1B 1C 1C 1A 1答案:2. 纸制的正方体的六个面根据其方位分别标记为上、下、东、南、西、北.现在沿该正方体的一些棱将正方体剪开、外面朝上展平,得到如图所示的平面图形,则标" "的面的方位是 .A .南B .北C .西D .下B △()3. 向高为 的水瓶中注水,注满为止,如果注水量 与水深 的函数关系的图象如图所示,那么水瓶的形状是.A .H V h ()高考不提分,赔付1万元,关注快乐学了解详情。
第一章空间几何体1.1 空间几何体的结构1.1.2 圆柱、圆锥、圆台、球、简单组合体的结构特征A级基础巩固一、选择题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球体⑤四面体A.①和⑤B.①C.③和④D.①和④解析:圆柱、球体是旋转体,其余均为多面体.答案:D2.如图所示的简单组合体的结构特征是()A.由两个四棱锥组合成的B.由一个三棱锥和一个四棱锥组合成的C.由一个四棱锥和一个四棱柱组合成的D.由一个四棱锥和一个四棱台组合成的解析:这个8面体是由两个四棱锥组合而成.答案:A3.下图是由哪个平面图形旋转得到的()解析:图中几何体由圆锥、圆台组合而成,可由A中图形绕图中虚线旋转360°得到.答案:A4.如图所示的几何体是从一个圆柱中挖去一个以圆柱的上底面为底面,下底面圆心为顶点的圆锥而得到的.现用一个平面去截这个几何体,若这个平面平行于底面,那么截面图形为()解析:截面图形应为图C所示的圆环面.答案:C5.用一张长为8、宽为4的矩形硬纸卷成圆柱的侧面,则相应圆柱的底面半径是()A.2 B.2πC.2π或4πD.π2或π4解析:如图所示,设底面半径为r,若矩形的长8恰好为卷成圆柱底面的周长,则2πr=8,所以r=4;π同理,若矩形的宽4恰好为卷成圆柱的底面周长,则2πr=4,所以r=2.所以选C.π答案:C二、填空题6.等腰三角形绕底边上的高所在的直线旋转180°,所得几何体是________.解析:结合旋转体及圆锥的特征知,所得几何体为圆锥.答案:圆锥7.给出下列说法:①圆柱的母线与它的轴可以不平行;②圆锥的顶点、圆锥底面圆周上任意一点及底面圆的圆心三点的连线,都可以构成直角三角形;③在圆台的上、下两底面圆周上各取一点,则这两点的连线是圆台的母线;④圆柱的任意两条母线所在的直线是互相平行的.其中正确的是____________(填序号).解析:由旋转体的形成与几何特征可知①③错误,②④正确.答案:②④8.如图是一个几何体的表面展成的平面图形,则这个几何体是__________.答案:圆柱三、解答题9.如图所示的物体是运动器材——空竹,你能描述它的几何特征吗?解:此几何体是由两个大圆柱、两个小圆柱和两个小圆台组合而成的.10.如图所示,用一个平行于圆锥SO底面的平面截这个圆锥,截得圆台上、下底面的半径分别2 cm和5 cm,圆台的母线长是12 cm,求圆锥SO的母线长.解:如图,过圆台的轴作截面,截面为等腰梯形ABCD,由已知可得上底半径O1A=2 cm,下底半径OB=5 cm,且腰长AB=12 cm.设截得此圆台的圆锥的母线长为l,则由△SAO1∽△SBO,可得l -12l =25,所以l =20 cm. 故截得此圆台的圆锥的母线长为20 cm.B 级 能力提升1.如图所示的平面中阴影部分绕中间轴旋转一周,形成的几何体形状为( )A .一个球体B .一个球体中间挖出一个圆柱C .一个圆柱D .一个球体中间挖去一个长方体解析:外面的圆旋转形成一个球,里面的长方形旋转形成一个圆柱.所有形成的几何为一个球体挖出一个圆柱.答案:B2.一个半径为5 cm 的球,被一平面所截,球心到截面圆心的距离为4 cm ,则截面圆面积为__________cm 2.解析:如图所示,过球心O 作轴截面,设截面圆的圆心为O 1,其半径为r .由球的性质,OO1⊥CD.在Rt△OO1C中,R=OC=5,OO1=4,则O1C=3,所以截面圆的面积S=π·r2=π·O1C2=9π.答案:9π3.如图,底面半径为1,高为2的圆柱,在A点有一只蚂蚁,现在这只蚂蚁要围绕圆柱由A点爬到B点,问蚂蚁爬行的最短距离是多少?解:把圆柱的侧面沿AB剪开,然后展开成为平面图形——矩形,如图所示,连接AB′,即为蚂蚁爬行的最短距离.因为AB=A′B′=2,AA′为底面圆的周长,且AA′=2π×1=2π.所以AB′=A′B′2+AA′2=4+(2π)2=21+π2,所以蚂蚁爬行的最短距离为21+π2.。
高中数学 必修1知识点 第一章 集合与函数概念【1.1.1】集合的含义与表示(1)集合的概念集合中的元素具有确定性、互异性和无序性. (2)常用数集及其记法N 表示自然数集,N*或N +表示正整数集,Z 表示整数集,Q 表示有理数集,R 表示实数集.(3)集合与元素间的关系对象a 与集合M 的关系是a M ∈,或者a M ∉,两者必居其一. (4)集合的表示法①自然语言法:用文字叙述的形式来描述集合.②列举法:把集合中的元素一一列举出来,写在大括号内表示集合. ③描述法:{x |x 具有的性质},其中x 为集合的代表元素. ④图示法:用数轴或韦恩图来表示集合. (5)集合的分类①含有有限个元素的集合叫做有限集.②含有无限个元素的集合叫做无限集.③不含有任何元素的集合叫做空集(∅). (6)子集、真子集、集合相等名称记号意义性质示意图子集B A ⊆(或)A B ⊇A 中的任一元素都属于B(1)A ⊆A(2)A ∅⊆(3)若B A ⊆且B C ⊆,则A C ⊆ (4)若B A ⊆且B A ⊆,则A B =A(B)或B A真子集A ≠⊂B(或B ≠⊃A )B A ⊆,且B 中至少有一元素不属于A(1)A ≠∅⊂(A 为非空子集)(2)若A B ≠⊂且B C ≠⊂,则A C ≠⊂B A集合 相等A B =A 中的任一元素都属于B ,B 中的任一元素都属于A(1)A ⊆B (2)B ⊆AA(B)(7)已知集合A 有(1)n n ≥个元素,则它有2n 个子集,它有21n −个真子集,有21n −个非空子集,它有22n −非空真子集.(8)交集、并集、补集 名称记号意义性质示意图交集A B{|,x x A ∈且}x B ∈ (1)AA A = (2)A ∅=∅ (3)AB A ⊆ A B B ⊆ BA并集A B{|,x x A ∈或}x B ∈(1)A A A = (2)A A ∅= (3)A B A ⊇ AB B ⊇BA补集U A{|,}x x U x A ∈∉且1()U A A =∅ 2()U AA U =逻辑语言1、命题:用语言、符号或式子表达的,可以判断真假的陈述句. 真命题:判断为真的语句.假命题:判断为假的语句.2、“若p ,则q ”形式的命题中的p 称为命题的条件,q 称为命题的结论.3、原命题:“若p ,则q ” 逆命题: “若q ,则p ” 否命题:“若p ⌝,则q ⌝” 逆否命题:“若q ⌝,则p ⌝”4、四种命题的真假性之间的关系:(1)两个命题互为逆否命题,它们有相同的真假性;(2)两个命题为互逆命题或互否命题,它们的真假性没有关系. 5、若p q ⇒,则p 是q 的充分条件,q 是p 的必要条件. 若p q ⇔,则p 是q 的充要条件(充分必要条件).利用集合间的包含关系: 例如:若B A ⊆,则A 是B 的充分条件或B 是A 的必要条件;若A=B ,则A 是B 的充要条件;6、逻辑联结词:⑴且(and ) :命题形式p q ∧;⑵或(or ):命题形式p q ∨; ⑶非(not ):命题形式p ⌝.pqp q ∧p q ∨p ⌝真 真 真 真 假 真 假 假 真 假 假 真 假 真 真 假假假假真7、⑴全称量词——“所有的”、“任意一个”等,用“∀”表示;全称命题p :)(,x p M x ∈∀; 全称命题p 的否定⌝p :)(,x p M x ⌝∈∃。
1.1.1 空间向量及其线性运算 第1课时 空间向量及其线性运算学习目标 1.经历由平面向量推广到空间向量的过程,了解空间向量的概念.2.经历由平面向量的运算及其运算律推广到空间向量的过程.3.掌握空间向量的线性运算. 一、空间向量的有关概念 知识梳理1.在空间,把具有大小和方向的量叫做空间向量,空间向量的大小叫做空间向量的长度或模. 空间向量用字母a ,b ,c ,…表示,也用有向线段表示,有向线段的长度表示空间向量的模,若向量a 的起点是A ,终点是B ,则向量a 也可以记作AB →,其模记为|a |或|AB →|. 2.几类特殊的空间向量名称 定义及表示零向量 规定长度为0的向量叫做零向量,记为0单位向量 模为1的向量叫做单位向量相反向量与向量a 长度相等而方向相反的向量,叫做a 的相反向量,记为-a 共线向量 如果表示若干空间向量的有向线段所在的直线互相平行或重合,那么这些向量叫做共线向量或平行向量.规定:零向量与任意向量平行,即对于任意向量a ,都有0∥a相等向量 方向相同且模相等的向量叫做相等向量.在空间,同向且等长的有向线段表示同一向量或相等向量注意点:(1)平面向量是一种特殊的空间向量.(2)两个向量相等的充要条件为长度相等,方向相同. (3)向量不能比较大小.(4)向量共线不具备传递性(非零向量除外).例1 下列关于空间向量的说法中正确的是( ) A .单位向量都相等B .若|a |=|b |,则a ,b 的长度相等而方向相同或相反C .若向量AB →,CD →满足|AB →|>|CD →|,则AB →>CD →D .相等向量其方向必相同 答案 D解析 A 中,单位向量长度相等,方向不确定; B 中,|a |=|b |只能说明a ,b 的长度相等而方向不确定; C 中,向量不能比较大小.反思感悟 空间向量的概念与平面向量的概念相类似,平面向量的其他相关概念,如向量的模、相等向量、平行向量、相反向量、单位向量等都可以拓展为空间向量的相关概念. 跟踪训练1 (多选)下列说法错误的是( ) A .任意两个空间向量的模能比较大小B .将空间中所有的单位向量移到同一个起点,则它们的终点构成一个圆C .空间向量就是空间中的一条有向线段D .不相等的两个空间向量的模必不相等 答案 BCD解析 对于选项A ,向量的模即向量的长度,是一个数量,所以任意两个向量的模可以比较大小;对于选项B ,其终点构成一个球面; 对于选项C ,零向量不能用有向线段表示;对于选项D ,两个向量不相等,它们的模可以相等. 二、空间向量的加减运算问题 空间中的任意两个向量是否共面?为什么?提示 共面,任意两个空间向量都可以平移到同一个平面内,因此空间中向量的加减运算与平面中一致. 知识梳理加法运算三角形法则语言叙述首尾顺次相接,首指向尾为和图形叙述平行四边形法则语言叙述共起点的两边为邻边作平行四边形,共起点对角线为和图形叙述减法运算 三角形 法则 语言叙述共起点,连终点,方向指向被减向量图形叙述加法运算交换律 a +b =b +a 结合律(a +b )+c =a +(b +c )注意点:(1)求向量和时,可以首尾相接,也可共起点;求向量差时,可以共起点. (2)三角形法则、平行四边形法则在空间向量中也适用.例2 (1)(多选)如图,在长方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,下列各式运算结果为BD 1—→的是( )A.A 1D 1——→-A 1A —→-AB →B.BC →+BB 1—→-D 1C 1——→C.AD →-AB →-DD 1—→D.B 1D 1——→-A 1A —→+DD 1—→(2)对于空间中的非零向量AB →,BC →,AC →,其中一定不成立的是( ) A.AB →+BC →=AC → B.AB →-AC →=BC → C .|AB →|+|BC →|=|AC →| D .|AB →|-|AC →|=|BC →| 反思感悟 空间向量加法、减法运算的两个技巧(1)巧用相反向量:向量的三角形法则是解决空间向量加法、减法的关键,灵活运用相反向量可使向量首尾相接.(2)巧用平移:利用三角形法则和平行四边形法则进行向量加法、减法运算时,务必注意和向量、差向量的方向,必要时可采用空间向量的自由平移获得运算结果.跟踪训练2 如图,已知空间四边形ABCD ,连接AC ,BD ,E ,F ,G 分别是BC ,CD ,DB 的中点,请化简以下式子,并在图中标出化简结果. (1)AB →+BC →-DC →;(2)AB →-DG →-CE →.三、空间向量的数乘运算 知识梳理定义与平面向量一样,实数λ与空间向量a 的乘积λa 仍然是一个向量,称为空间向量的数乘 几何意义λ>0λa 与向量a 的方向相同 λa 的长度是a 的长度的|λ|倍λ<0 λa 与向量a 的方向相反 λ=0 λa =0,其方向是任意的 运算律结合律λ(μa )=(λμ)a 分配律(λ+μ)a =λa +μa , λ(a +b )=λa +λb注意点:(1)当λ=0或a =0时,λa =0.(2)λ的正负影响着向量λa 的方向,λ的绝对值的大小影响着λa 的长度. (3)向量λa 与向量a 一定是共线向量.例3 如图所示,在平行六面体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,设AA 1—→=a ,AB →=b ,AD →=c ,M ,N ,P 分别是AA 1,BC ,C 1D 1的中点,试用a ,b ,c 表示以下各向量: (1)AP →;(2)A 1N —→;(3)MP →. 解 (1)∵P 是C 1D 1的中点,∴AP →=AA 1—→+A 1D 1——→+D 1P —→=a +AD →+12D 1C 1——→=a +c +12AB →=a +12b +c .(2)∵N 是BC 的中点,∴A 1N —→=A 1A —→+AB →+BN →=-a +b +12BC →=-a +b +12AD →=-a +b +12c .(3)∵M 是AA 1的中点,∴MP →=MA →+AP →=12A 1A —→+AP →=-12a +⎝⎛⎭⎫a +c +12b =12a +12b +c . 延伸探究1.例3的条件不变,试用a ,b ,c 表示向量PN →.2.若把例3中“P 是C 1D 1的中点”改为“P 在线段C 1D 1上,且C 1P PD 1=12”,其他条件不变,跟踪训练3 已知四边形ABCD 为正方形,P 是四边形ABCD 所在平面外一点,P 在平面ABCD 上的射影恰好是正方形的中心O ,Q 是CD 的中点,求下列各题中x ,y 的值. (1)OQ →=PQ →+xPC →+yP A →;(2)P A →=xPO →+yPQ →+PD →.1.(多选)下列命题中,真命题是( )A .同平面向量一样,任意两个空间向量都不能比较大小B .两个相等的向量,若起点相同,则终点也相同C .只有零向量的模等于0D .共线的单位向量都相等2.化简PM →-PN →+MN →所得的结果是( ) A .PM → B .NP → C .0D .MN →3.设有四边形ABCD ,O 为空间任意一点,且AO →+OB →=DO →+OC →,则四边形ABCD 是( ) A .平行四边形 B .空间四边形 C .等腰梯形D .矩形4.在四棱锥P -ABCD 中,底面ABCD 是正方形,E 为PD 的中点,若P A →=a ,PB →=b ,PC →=c ,则BE →=________.课时对点练1.下列说法中正确的是( )A .空间中共线的向量必在同一条直线上B .AB →=CD →的充要条件是A 与C 重合,B 与D 重合 C .数乘运算中,λ既决定大小,又决定方向 D .在四边形ABCD 中,一定有AB →+AD →=AC →2.向量a ,b 互为相反向量,已知|b |=3,则下列结论正确的是( ) A .a =bB .a +b 为实数0C .a 与b 方向相同D .|a |=33.如图,在四棱柱的上底面ABCD 中,AB →=DC →,则下列向量相等的是( )A .AD →与CB → B .OA →与OC → C .AC →与DB →D .DO →与OB →4.如图,在直三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,若CA →=a ,CB →=b ,CC 1—→=c ,则A 1B —→等于( )A .a +b -cB .a -b +cC .b -a -cD .b -a +c5.如图,在空间四边形OABC 中,OA →=a ,OB →=b ,OC →=c ,点M ,N 分别为OA ,BC 的中点,则MN →等于( )A .12a -12b +12cB .-12a +12b +12cC .12a +12b -23cD .12a +12b -12c6.(多选)已知平行六面体ABCD -A ′B ′C ′D ′,则下列四式中正确的有( ) A .AB →-CB →=AC → B .AC ′——→=AB →+B ′C ′———→+CC ′——→ C .AA ′——→=CC ′——→ D .AB →+BB ′——→+BC →+C ′C ——→=AC ′——→7.设A ,B ,C ,D 为空间任意四点,则AC →-BC →+BD →=________.8.在正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,点M 是AA 1的中点,已知AB →=a ,AD →=b ,AA 1—→=c ,用a ,b ,c 表示CM →,则CM →=________. 9.如图,已知正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1. (1)化简AB →+CC 1—→+B 1D 1——→;(2)若AA 1—→+x +BC →+C 1D ——→+D 1A 1——→=0,则x 可以是图中有向线段所示向量中的哪一个?(至少写出两个)10.如图,设O 为▱ABCD 所在平面外任意一点,E 为OC 的中点,若AE →=12OD →+xOB →+yOA →,求x ,y 的值.11.已知空间中任意四个点A ,B ,C ,D ,则DA →+CD →-CB →等于( ) A .DB → B .AB → C .AC → D .BA →12.如图,在平行六面体ABCD -A ′B ′C ′D ′中,AC 与BD 的交点为O ,点M 在BC ′上,且BM =2MC ′,则OM →等于( )A .-12AB →+76AD →+23AA ′——→ B .-12AB →+56AD →+13AA ′——→C .12AB →+16AD →+23AA ′——→ D .12AB →-16AD →+13AA ′——→13.如图,在长方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,O 为AC 的中点.用AB →,AD →,AA 1—→表示OC 1—→,则OC 1—→=________________.14.如图,在四面体ABCD 中,E ,G 分别是CD ,BE 的中点,若记AB →=a ,AD →=b ,AC →=c ,则AG →=________.15.在平行六面体ABCD -A ′B ′C ′D ′中,若AC ′——→=xAB →+y 2BC →+z 3CC ′——→,则x +y +z =________.16.如图,在空间四边形SABC 中,AC ,BS 为其对角线,O 为△ABC 的重心. (1)求证:OA →+OB →+OC →=0; (2)化简:SA →+12AB →-32CO →-SC →.。
1.3.2 球的体积和表面积学习目标 1.掌握球的表面积和体积公式.2.能解决与球有关的组合体的计算问题.知识点 球的表面积和体积公式1.球的表面积公式S =4πR 2(R 为球的半径); 2.球的体积公式V =43πR 3.1.球的表面积等于它的大圆面积的2倍.( × )2.两个球的半径之比为1∶2,则其体积之比为1∶4.( × ) 3.球心与其截面圆的圆心的连线垂直于截面.( √ )类型一 球的体积和表面积例1 (1)已知球的表面积为64π,求它的体积; (2)已知球的体积为5003π,求它的表面积.解 (1)设球的半径为R ,则4πR 2=64π,解得R =4, 所以球的体积V =43πR 3=43π·43=2563π.(2)设球的半径为R ,则43πR 3=5003π,解得R =5,所以球的表面积S =4πR 2=4π×52=100π.反思与感悟 (1)公式是计算球的表面积和体积的关键,半径与球心是确定球的条件. (2)两个结论:①两个球的表面积之比等于这两个球的半径比的平方;②两个球的体积之比等于这两个球的半径比的立方.跟踪训练1 (1)两个球的体积之比为8∶27,那么这两个球的表面积之比为( ) A .2∶3 B .4∶9 C.2∶ 3D.8∶27(2)两个半径为1的铁球,熔化成一个球,则这个大球的半径为________. 答案 (1)B (2)32解析 (1)由两球的体积之比为8∶27, 可得半径之比为2∶3, 故表面积之比是4∶9.(2)设大球的半径为R ,由题意得 43πR 3=2×43π×13,得R =32. 类型二 球的截面及切接问题 命题角度1 球的截面问题例2 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 ,若不计容器的厚度,则球的体积为( )A.500π3 cm 3B.866π3 cm 3C.1 372π3 cm 3D.2 048π3cm 3答案 A解析 如图,作出球的一个截面,则MC =8-6=2(cm),BM =12AB =12×8=4(cm).设球的半径为R cm ,则R 2=OM 2+MB 2=(R -2)2+42, ∴R =5.∴V 球=43π×53=5003π(cm 3).反思与感悟 (1)有关球的截面问题,常画出过球心的截面圆,将问题转化为平面中圆的问题. (2)解题时要注意借助球半径R ,截面圆半径r ,球心到截面的距离d 构成的直角三角形,即R 2=d 2+r 2.跟踪训练2 用一平面去截球所得截面的面积为2π,已知球心到该截面的距离为1,则该球的表面积为________. 答案 12π解析 用一平面去截球所得截面的面积为2π,所以小圆的半径为2,已知球心到该截面的距离为1,所以球的半径为3,所以球的表面积为4π(3)2=12π. 命题角度2 与球有关的切、接问题例3 (1)将棱长为2的正方体木块削成一个体积最大的球,则该球的体积为( ) A.4π3 B.2π3 C.3π2 D.π6 答案 A解析 由题意知,此球是正方体的内切球,根据其几何特征知,此球的直径与正方体的棱长是相等的,故可得球的直径为2,故半径为1,其体积是43×π×13=4π3.(2)长方体的共顶点的三个侧面面积分别为3,5,15,则它的外接球表面积为______. 答案 9π解析 设长方体共顶点的三条棱长分别为a ,b ,c , 则⎩⎪⎨⎪⎧ab =3,bc =5,ac =15,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =3,b =1,c =5,∴外接球半径为a 2+b 2+c 22=32,∴外接球表面积为4π×⎝⎛⎭⎫322=9π. 反思与感悟 (1)正方体的内切球球与正方体的六个面都相切,称球为正方体的内切球,此时球的半径为r 1=a2,过在一个平面上的四个切点作截面如图①. (2)球与正方体的各条棱相切球与正方体的各条棱相切于各棱的中点,过球心作正方体的对角面有r 2=22a ,如图②. (3)长方体的外接球长方体的八个顶点都在球面上,称球为长方体的外接球,根据球的定义可知,长方体的体对角线是球的直径,若长方体过同一顶点的三条棱长为a ,b ,c ,则过球心作长方体的对角面有球的半径为r 3=12a 2+b 2+c 2,如图③.(4)正方体的外接球正方体棱长a 与外接球半径R 的关系为2R =3a . (5)正四面体的外接球正四面体的棱长a 与外接球半径R 的关系为2R =62a . 跟踪训练3 (1)正方体的内切球与其外接球的体积之比为( ) A .1∶ 3 B .1∶3 C .1∶3 3D .1∶9(2)表面积为433的正四面体的各个顶点都在同一个球面上,则此球的体积为( )A.23π B.13π C.23π D.223π答案 (1)C (2)A解析 (1)设正方体的棱长为1,则正方体内切球的半径为棱长的一半即为12,外接球的直径为正方体的体对角线, ∴外接球的半径为32, ∴其体积比为43π×⎝⎛⎭⎫123∶43π×⎝⎛⎭⎫323=1∶3 3.(2)如图所示,将正四面体补形成一个正方体.设正四面体的棱长为a .∵正四面体的表面积为433,∴4×34a 2=433, 解得a =233,∴正方体的棱长是63, 又∵球的直径是正方体的体对角线,设球的半径是R , ∴2R =63×3, ∴R =22, ∴球的体积为43π·⎝⎛⎭⎫223=23π,故选A.1.若球的体积与其表面积数值相等,则球的半径等于( ) A .3 B .2 C .1 D.12答案 A解析 设球的半径为R ,则4πR 2=43πR 3,所以R =3.2.一个球的表面积是16π,则它的体积是( ) A .64π B.64π3 C .32π D.32π3 答案 D解析 设球的半径为R ,则由题意可知4πR 2=16π,故R =2.所以球的半径为2,体积V =43πR 3=323π. 3.如图,圆柱形容器内盛有高度为6 cm 的水,若放入3个相同的铁球(球的半径与圆柱的底面半径相同)后,水恰好淹没最上面的球,则球的半径为( )A .4 cmB .3 cmC .2 cmD .1 cm答案 B解析 由题意可得,设球的半径为r ,依题意得三个球的体积和水的体积之和等于圆柱体的体积,∴3×43πr 3=πr 2(6r -6),解得r =3,故选B.4.两个球的表面积之差为48π,它们的大圆周长之和为12π,则这两个球的半径之差为( ) A .1 B .2 C .3 D .4答案 B解析 设两球半径分别为R 1,R 2,且R 1>R 2,则4π(R 21-R 22)=48π,2π(R 1+R 2)=12π,所以R 1-R 2=2.5.正方体的外接球的体积是其内切球的体积的______倍. 答案 3 3解析 设正方体的棱长为1,则正方体内切球的半径为棱长的一半即为12,外接球的直径为正方体的体对角线, ∴外接球的半径为32. ∴外接球的体积为43π×⎝⎛⎭⎫323,内切球的体积为43π×⎝⎛⎭⎫123,∴外接球的体积是内切球的体积的33倍.1.球的体积和表面积公式 设球的半径为R (1)体积公式:V =43πR 3.(2)表面积公式:S =4πR 2.2.用一个平面截球所得截面的特征 (1)用一个平面去截球,截面是圆面. (2)球心和截面圆心的连线垂直于截面.(3)球心到截面的距离d 与球的半径R 以及截面的半径r ,有下面的关系r =R 2-d 2.3.常见的几何体与球的切、接问题的解决策略:解决此类问题的实质就是根据几何体的相关数据求球的直径或半径,关键是根据“切点”和“接点”,作出轴截面图,把空间问题转化为平面问题来计算.一、选择题1.若两球的体积之和是12π,经过两球球心的截面圆周长之和为6π,则两球的半径之差为( ) A .1 B .2 C .3 D .4答案 A解析 设两球的半径分别为R ,r (R >r ),则由题意得⎩⎪⎨⎪⎧43πR 3+43πr 3=12π,2πR +2πr =6π,解得⎩⎪⎨⎪⎧R =2,r =1,∴R -r =1.2.如图所示的是古希腊数学家阿基米德的墓碑文,墓碑上刻着一个圆柱,圆柱内有一个内切球,这个球的直径恰好与圆柱的高相等,相传这个图形表达了阿基米德最引以为豪的发现,则圆柱的体积与球的体积之比和圆柱的表面积与球的表面积之比分别为( )A.32,32B.43,1C.32,1 D.43,43答案 A解析 设球的半径为R ,则圆柱的底面半径为R ,高为2R , ∴V 圆柱=πR 2×2R =2πR 3,V 球=43πR 3,则V 圆柱V 球=2πR 343πR 3=32, S 圆柱S 圆=6πR 24πR 2=32. 3.一个正四棱柱的各个顶点都在一个半径为2 cm 的球面上,如果正四棱柱的底面边长为2 cm ,那么该棱柱的表面积为( ) A .(2+42) cm 2 B .(8+162) cm 2 C .(4+82) cm 2 D .(16+322) cm 2 答案 B解析 ∵一个正四棱柱的各个顶点都在一个半径为2 cm 的球面上,正四棱柱的底面边长为2 cm ,球的直径为正四棱柱的体对角线,∴正四棱柱的体对角线为4 cm ,正四棱柱的底面对角线长为2 2 cm , ∴正四棱柱的高为16-8=2 2 cm ,∴该棱柱的表面积为2×22+4×2×22=8+16 2 (cm 2),故选B.4.一平面截一球得到直径为6 cm 的圆面,球心到这个圆面的距离是4 cm ,则该球的体积是( ) A.100π3 cm 3B.208π3 cm 3C.500π3 cm 3D.4163π3cm 3答案 C解析 如图,根据题意,OO 1=4 cm ,O 1A =3 cm , ∴OA =R =OO 21+O 1A 2=5(cm),故球的体积V =43πR 3=500π3(cm 3).故选C.5.若与球外切的圆台的上、下底面半径分别为r ,R ,则球的表面积为( ) A .4π(r +R )2 B .4πr 2R 2 C .4πRr D .π(R +r )2答案 C解析 方法一 如图,设球的半径为r 1,则在Rt △CDE 中,DE =2r 1,CE =R -r ,DC =R +r .由勾股定理得4r 21=(R +r )2-(R -r )2,解得r 1=Rr .故球的表面积为S 球=4πr 21=4πRr .方法二 如图,设球心为O ,球的半径为r 1,连接OA ,OB ,则在Rt △AOB 中,OF 是斜边AB 上的高.由相似三角形的性质得OF 2=BF ·AF =Rr ,即r 21=Rr ,故r 1=Rr ,故球的表面积为S 球=4πRr .6.等体积的球和正方体的表面积S 球与S 正方体的大小关系是( ) A .S 正方体>S 球 B .S 正方体<S 球 C .S 正方体=S 球 D .无法确定答案 A解析 设正方体的棱长为a ,球的半径为R ,由题意,得V =43πR 3=a 3,∴a =3V ,R =33V 4π,∴S 正方体=6a 2=63V 2=3216V 2,S 球=4πR 2=336πV 2<3216V 2.7.已知底面边长为1,侧棱长为2的正四棱柱的各顶点均在同一球面上,则该球的体积为( ) A.32π3 B .4π C .2π D.43π 答案 D解析 ∵正四棱柱的底面边长为1,侧棱长为2,∴正四棱柱的体对角线的长为1+1+(2)2=2.又∵正四棱柱的顶点在同一球面上,∴正四棱柱体对角线恰好是球的一条直径,∴球的半径R =1. 故球的体积为V =43πR 3=43π.二、填空题8.如图,一个圆柱和一个圆锥的底面直径和它们的高都与一个球的直径相等,这时圆柱、圆锥、球的体积之比为________.答案 3∶1∶2解析 设球的半径为R ,则 V 柱=πR 2·2R =2πR 3, V 锥=13πR 2·2R =23πR 3,V 球=43πR 3,故V 柱∶V 锥∶V 球=2πR 3∶23πR 3∶43πR 3=3∶1∶2.9.圆柱形容器的内壁底半径是10 cm ,有一个实心铁球浸没于容器的水中,若取出这个铁球,测得容器的水面下降了53 cm ,则这个铁球的表面积为________cm 2.答案 100π解析 设该铁球的半径为r ,则由题意得43πr 3=π×102×53,解得r =5,∴这个铁球的表面积S =4π×52=100π(cm 2).10.已知圆柱的高为1,它的两个底面的圆周在直径为2的同一个球的球面上,则该圆柱的体积为________.答案 3π4 解析 由题意得,该圆柱底面圆周半径r =12-⎝⎛⎭⎫122=32. ∴该圆柱的体积为V =πr 2h =π⎝⎛⎭⎫322×1=3π4. 11.如果一个球的外切圆锥的高是这个球的半径的3倍,则圆锥的侧面积和球的表面积之比为________.答案 3∶2⎝⎛⎭⎫或32解析 如图,△ABC 为圆锥的轴截面,截球面得圆O ,由题意知AD =3OE ,则OA =2OE ,设OE =r ,则OA =2r ,AD =3r , 在Rt △AEO 中,sin ∠EAO =12, 又∵0°<∠EAO <90°,∴∠EAO =30°.在Rt △ABD 中,tan ∠BAD =BD AD =BD 3r =33,BD =3r . 则AB =AD 2+BD 2=(3r )2+(3r )2=23r ,圆锥的侧面积为π×BD ×AB =6πr 2,球的表面积为4πr 2,∴所求的比值为6πr 2∶4πr 2=3∶2.12.已知直三棱柱ABC -A 1B 1C 1的6个顶点都在球O 的球面上.若AC =3,AB =4,AB ⊥AC ,AA 1=12,则球O 的半径为________.答案 132解析 可将直三棱柱ABC -A 1B 1C 1补形到长方体ABEC -A 1B 1E 1C 1中如图所示,则BC 1为直三棱柱ABC -A 1B 1C 1的外接球的直径,∴BC 1=32+42+122=13,∴球O 的半径为132. 三、解答题13.一个高为16的圆锥内接于一个体积为972π的球,在圆锥内又有一个内切球,求:(1)圆锥的侧面积;(2)圆锥的内切球的体积.解 (1)如图作轴截面,则等腰三角形CAB 内接于⊙O ,⊙O 1内切于△ABC .设⊙O 的半径为R ,由题意,得43πR 3=972π, 所以R 3=729,R =9,所以CE =18.已知CD =16,所以ED =2.连接AE ,因为CE 是直径,所以CA ⊥AE ,所以CA 2=CE ·CD =18×16=288,所以CA =122,因为AB ⊥CD ,所以AD 2=CD ·DE =16×2=32,所以AD =42,S 圆锥侧=π×42×122=96π.(2)设内切球O 1的半径为r ,因为△ABC 的周长为2×(122+42)=322,所以S △ABC =12r ·322=12×82×16,解得r =4, 所以内切球O 1的体积V 球=43πr 3=2563π. 四、探究与拓展14.已知长方体共顶点的三个侧面面积分别为3,5,15,则它的外接球表面积为________. 答案 9π解析 如图,是过长方体的一条体对角线AB 的截面,设长方体有公共顶点的三条棱的长分别为x ,y ,z ,则由已知,得⎩⎪⎨⎪⎧ xy =3,yz =5,zx =15,解得⎩⎪⎨⎪⎧ x =3,y =1,z = 5.所以球的半径R =12AB =12x 2+y 2+z 2=32, 所以S 球=4πR 2=9π. 15.有三个球,第一个球内切于正方体的六个面,第二个球与这个正方体各条棱都相切,第三个球过这个正方体的各个项点,求这三个球的表面积之比.解 设正方体棱长为a ,三个球的半径依次为R 1,R 2,R 3,则有2R 1=a ,R 1=a 2,2a =2R 2,R 2=22a ,3a =2R 3,R 3=32a ,所以R 1∶R 2∶R 3=1∶2∶ 3. 所以S 1∶S 2∶S 3=R 21∶R 22∶R 23=1∶2∶3.即这三个球的表面积之比为1∶2∶3.。
§1.1空间几何体的结构第1课时棱柱、棱锥、棱台的结构特征学习目标 1.通过对实物模型的观察,归纳认知棱柱、棱锥、棱台的结构特征.2.理解棱柱、棱锥、棱台之间的关系.3.能运用棱柱、棱锥、棱台的结构特征描述现实生活中简单几何体的结构和有关计算.知识点一空间几何体的定义、分类及相关概念思考构成空间几何体的基本元素是什么?常见的几何体可以分成哪几类?答案构成空间几何体的基本元素是:点、线、面.常见几何体可以分为多面体和旋转体.梳理类别多面体旋转体定义由若干个平面多边形围成的几何体由一个平面图形绕它所在平面内的一条定直线旋转所形成的封闭几何体图形相关概念面:围成多面体的各个多边形棱:相邻两个面的公共边顶点:棱与棱的公共点轴:形成旋转体所绕的定直线知识点二棱柱的结构特征名称定义图形及表示相关概念分类棱柱有两个面互相平行,其余各面都是四边形,并且每相邻两个四边形的公共边都互相平行,由这些面所围成的多面体叫做棱柱如图可记作:棱柱ABCDEF—A′B′C′D′E′F′底面(底):两个互相平行的面侧面:其余各面侧棱:相邻侧面的公共边顶点:侧面与底面的公共顶点按底面多边形的边数分:三棱柱、四棱柱、……知识点三棱锥的结构特征名称定义图形及表示相关概念分类棱锥有一个面是多边形,其余各面都是有一个公共顶点的三角形,由这些面所围成的多面体叫做棱锥如图可记作:棱锥S—ABCD底面(底):多边形面侧面:有公共顶点的各个三角形面侧棱:相邻侧面的公共边顶点:各侧面的公共顶点按底面多边形的边数分:三棱锥、四棱锥、……知识点四棱台的结构特征及棱柱、棱锥、棱台之间的关系1.棱台的结构特征名称定义图形及表示相关概念分类棱台用一个平行于棱锥底面的平面去截棱锥,底面与截面之间的部分叫做如图可记作:棱台ABCD—A′B′C′D′上底面:平行于棱锥底面的截面下底面:原棱锥的底面侧面:其余各面侧棱:相邻侧面的公共边由三棱锥、四棱锥、五棱锥……截得的棱台分别叫做三棱台、四棱棱台顶点:侧面与上(下)底面的公共顶点台、五棱台……1.棱柱的底面互相平行.(√)2.有一个面是多边形,其余各面都是三角形的几何体叫棱锥.(×)3.若一个平行六面体的两个对角面都是矩形,则这个平行六面体一定是直平行六面体.(√)4.棱柱的各个侧面都是平行四边形.(√)5.棱柱的两个底面是全等的多边形.(√)类型一棱柱、棱锥、棱台的结构特征命题角度1棱柱的结构特征例1下列关于棱柱的说法:(1)所有的面都是平行四边形;(2)每一个面都不会是三角形;(3)两底面平行,并且各侧棱也平行.其中正确说法的序号是________.答案(3)解析(1)错,底面可以不是平行四边形;(2)错,底面可以是三角形;(3)正确,由棱柱的定义可知.反思与感悟棱柱结构特征的辨析方法(1)扣定义:判定一个几何体是否是棱柱的关键是棱柱的定义.①看“面”,即观察这个多面体是否有两个互相平行的面,其余各面都是四边形;②看“线”,即观察每相邻两个四边形的公共边是否平行.(2)举反例:通过举反例,如与常见几何体或实物模型、图片等不吻合,给予排除.跟踪训练1下列说法正确的是()A.有两个面平行,其余各面都是四边形的几何体叫棱柱B.有两个面平行,其余各面都是平行四边形的几何体叫棱柱C.棱柱的侧棱总与底面垂直D.九棱柱有9条侧棱,9个侧面,侧面均为平行四边形答案 D解析选项A,B都不正确,反例如图所示,C错误,棱柱的侧棱可能与底面垂直,也可能不垂直.根据棱柱的定义知D正确.命题角度2棱锥、棱台的结构特征例2(1)下列三种叙述,正确的有()①用一个平面去截棱锥,棱锥底面和截面之间的部分是棱台;②两个面平行且相似,其余各面都是梯形的多面体是棱台;③有两个面互相平行,其余四个面都是等腰梯形的六面体是棱台.其中正确的有()A.0个B.1个C.2个D.3个答案 A解析①中的平面不一定平行于底面,故①错;②③可用反例去检验,如图所示,侧棱延长线不能相交于一点,故②③错.故选A.(2)下列说法中,正确的是()①棱锥的各个侧面都是三角形;②四面体的任何一个面都可以作为棱锥的底面;③棱锥的侧棱平行.A.①B.①②C.②D.③答案 B解析由棱锥的定义,知棱锥的各侧面都是三角形,故①正确;四面体就是由四个三角形所围成的几何体,因此四面体的任何一个面作底面的几何体都是三棱锥,故②正确;棱锥的侧棱交于一点不平行,故③错.反思与感悟判断棱锥、棱台的方法(1)举反例法结合棱锥、棱台的定义举反例直接判断关于棱锥、棱台结构特征的某些说法不正确.(2)直接法棱锥棱台定底面只有一个面是多边形,此面即为底面两个互相平行的面,即为底面看侧棱相交于一点延长后相交于一点跟踪训练2下列关于棱锥、棱台的说法:①棱台的侧面一定不会是平行四边形;②由四个平面围成的封闭图形只能是三棱锥;③棱锥被平面截成的两部分不可能都是棱锥.其中正确说法的序号是________.答案①②解析①正确,棱台的侧面一定是梯形,而不是平行四边形;②正确,由四个平面围成的封闭图形只能是三棱锥;③错误,如图所示的四棱锥被平面截成的两部分都是棱锥.类型二多面体的识别和判断例3如图所示,长方体ABCD-A1B1C1D1.(1)这个长方体是棱柱吗?如果是,是几棱柱?为什么?(2)用平面BCNM把这个长方体分成两部分,各部分形成的几何体还是棱柱吗?如果是,是几棱柱,并用符号表示;如果不是,请说明理由.解(1)是棱柱,并且是四棱柱,因为以长方体相对的两个面作底面,是互相平行的,其余各面都是矩形,且四条侧棱互相平行,符合棱柱的定义.(2)截面BCNM右上方部分是三棱柱BB1M-CC1N,左下方部分是四棱柱ABMA1-DCND1. 引申探究把本例3的几何体换成如图所示的三棱柱ABC-A1B1C1,其中E,F,G,H是三棱柱对应边上的中点,过此四点作截面EFGH,把三棱柱分成两部分,各部分形成的几何体是棱柱吗?如果是,是几棱柱,并用符号表示;如果不是,请说明理由.解截面以上的几何体是三棱柱AEF-A1HG,截面以下的几何体是四棱柱BEFC-B1HGC1. 反思与感悟解答识别和判断多面体的题目的关键是正确掌握棱柱的几何特征,在利用几何体的概念进行判断时,要紧扣定义,注意几何体间的联系与区别,不要认为底面就是上下位置.跟踪训练3如图所示,关于该几何体的正确说法有________.(填序号)①这是一个六面体;②这是一个四棱台;③这是一个四棱柱;④此几何体可由三棱柱截去一个三棱柱得到;⑤此几何体可由四棱柱截去一个三棱柱得到.起点空间几何体题点空间几何体结构判断答案①③④⑤解析①正确,因为有六个面,属于六面体的范畴;②错误,因为侧棱的延长线不能交于一点,所以不正确;③正确,若把几何体放倒就会发现是一个四棱柱;④⑤都正确,如图所示.类型三多面体的平面展开图例4在长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=4,BC=3,BB1=5,一只蚂蚁从点A出发沿表面爬行到点C1,求蚂蚁爬行的最短路线.解沿长方体的一条棱剪开,使A和C1在同一平面上,求线段AC1的长即可,有如图所示的三种剪法:(1)若将C1D1剪开,使点A,B,C1,D1在一个平面内,可求得AC1=42+(5+3)2=80=4 5.(2)若将AD剪开,使点A,D,C1,B1在一个平面内,可求得AC1=32+(5+4)2=90=310.(3)若将CC1剪开,使点A,A1,C,C1在一个平面内,可求得AC1=(4+3)2+52=74. 相比较可得蚂蚁爬行的最短路线长为74.反思与感悟(1)多面体侧面上两点间的最短距离问题常常要归纳为求平面上两点间的最短距离问题,常见的解法是先把多面体侧面展开成平面图形,再用平面几何的知识来求解.(2)解答展开与折叠问题,要结合多面体的定义和结构特征,发挥空间想象能力,必要时可制作平面展开图进行实践.跟踪训练4如图是三个几何体的侧面展开图,请问各是什么几何体?解①为五棱柱;②为五棱锥;③为三棱台.1.下面多面体中,是棱柱的有()A.1个B.2个C.3个D.4个答案 D解析根据棱柱的定义进行判定知,这4个图都满足.2.观察如图所示的四个几何体,其中判断不正确的是()A.①是棱柱B.②不是棱锥C.③不是棱锥D.④是棱台答案 B解析 结合棱柱、棱锥、棱台的定义可知①是棱柱,②是棱锥,④是棱台,③不是棱锥,故B 错误.3.下列说法中正确的是( )A .棱柱的面中,至少有两个面互相平行B .棱柱中两个互相平行的平面一定是棱柱的底面C .棱柱中一条侧棱就是棱柱的高D .棱柱的侧面一定是平行四边形,但它的底面一定不是平行四边形 答案 A解析 棱柱的两底面互相平行,故A 正确;棱柱的侧面也可能有平行的面(如正方体),故B 错;立在一起的一摞书可以看成一个四棱柱,当把这摞书推倾斜时,它的侧棱就不是棱柱的高,故C 错;由棱柱的定义知,棱柱的侧面一定是平行四边形.但它的底面可以是平行四边形,也可以是其他多边形,故D 错.4.某同学制作了一个对面图案均相同的正方体礼品盒,如图所示,则这个正方体礼品盒的平面展开图应该为(对面是相同的图案)( )答案 A解析 两个相同的图案一定不能相邻,故B ,C ,D 错误,只有A 正确.5.一个棱柱有10个顶点,所有的侧棱长的和为60 cm ,则每条侧棱长为________ cm. 答案 12解析 因为棱柱有10个顶点,所以棱柱为五棱柱,共有五条侧棱,所以侧棱长为605=12(cm).1.棱柱、棱锥定义的关注点(1)棱柱的定义有以下两个要点,缺一不可: ①有两个平面(底面)互相平行;②其余各面(侧面)每相邻两个面的公共边(侧棱)都互相平行.(2)棱锥的定义有以下两个要点,缺一不可:①有一个面(底面)是多边形;②其余各面(侧面)是有一个公共顶点的三角形.2.根据几何体的结构特点判定几何体的类型,首先要熟练掌握各几何体的概念,把握好各类几何体的性质,其次要有一定的空间想象能力.一、选择题1.下面多面体中有12条棱的是()A.四棱柱B.四棱锥C.五棱锥D.五棱柱答案 A解析∵n棱柱共有3n条棱,n棱锥共有2n条棱,∴四棱柱共有12条棱;四棱锥共有8条棱;五棱锥共有10条棱;五棱柱共有15条棱.故选A.2.有两个面平行的多面体不可能是()A.棱柱B.棱锥C.棱台D.以上都错答案 B解析由棱锥的结构特征可得.3.下列关于棱柱的说法中,错误的是()A.三棱柱的底面为三角形B.一个棱柱至少有五个面C.若棱柱的底面边长相等,则它的各个侧面全等D.五棱柱有5条侧棱、5个侧面,侧面为平行四边形答案 C解析显然A正确;底面边数最少的棱柱是三棱柱,它有五个面,故B正确;底面是正方形的四棱柱,有一对侧面与底面垂直,另一对侧面不垂直于底面,此时侧面并不全等,故C 错误;D正确,故选C.4.下面图形中是正方体展开图的是()答案 A解析由正方体表面展开图性质知A是正方体的展开图;B折叠后第一行两个面无法折起来,而且下边没有面,故不能折成正方体;C缺少一个正方形;D折叠后有一个面重合,另外还少一个面,故不能折成正方体.故选A.5.如图所示,在三棱台A′B′C′-ABC中,截去三棱锥A′-ABC,则剩余部分是()A.三棱锥B.四棱锥C.三棱柱D.三棱台答案 B解析由题图知剩余的部分是四棱锥A′-BCC′B′.6.若棱台上、下底面的对应边之比为1∶2,则上、下底面的面积之比是()A.1∶2 B.1∶4 C.2∶1 D.4∶1答案 B解析由棱台的结构特征知,棱台上、下底面是相似多边形,面积比为对应边之比的平方,故选B.7.如图,将装有水的长方体水槽固定底面一边后倾斜一个小角度,则倾斜后水槽中的水形成的几何体是()A.棱柱B.棱台C.棱柱与棱锥的组合体D.不能确定答案 A解析根据图可判断为底面是梯形或三角形的棱柱.8.如图都是正方体的表面展开图,还原成正方体后,其中两个完全一样的是()A.(1)(2) B.(2)(3)C.(3)(4) D.(1)(4)答案 B解析(1)图还原后,①⑤对面,②④对面,③⑥对面;(2)图还原后,①④对面,②⑤对面,③⑥对面;(3)图还原后,①④对面,②⑤对面,③⑥对面;(4)图还原后,①⑥对面,②⑤对面,③④对面;综上,可得还原成正方体后,其中两个完全一样的是(2)(3).9.在五棱柱中,不同在同一个侧面且不同在同一个底面的两顶点的连线称为它的对角线,那么一个五棱柱对角线的条数共有()A.20 B.15 C.12 D.10答案 D解析如图,在五棱柱ABCDE-A1B1C1D1E1中,从顶点A出发的对角线有两条:AC1,AD1,同理从B,C,D,E点出发的对角线均有两条,共2×5=10(条).10.以三棱台的顶点为三棱锥的顶点,这样可以把一个三棱台分成的三棱锥的个数是()A .1B .2C .3D .0答案 C解析 如图,分割为A 1-ABC ,B -A 1CC 1,C 1-A 1B 1B ,3个棱锥. 二、填空题11.如图,能推断这个几何体可能是三棱台的是________.(填序号)①A 1B 1=2,AB =3,B 1C 1=3,BC =4;②A 1B 1=1,AB =2,B 1C 1=1.5,BC =3,A 1C 1=2,AC =3; ③A 1B 1=1,AB =2,B 1C 1=1.5,BC =3,A 1C 1=2,AC =4; ④A 1B 1=AB ,B 1C 1=BC ,C 1A 1=CA . 答案 ③解析 因为三棱台的上下底面相似,所以该几何体如果是三棱台,则△A 1B 1C 1∽△ABC , 所以A 1B 1AB =B 1C 1BC =A 1C 1AC.故选③.12.一个长方体共顶点的三个面的面积分别是2,3,6,则这个长方体对角线的长是________.考点 棱柱的结构特征 题点 与棱柱有关的运算 答案6解析 设长方体长、宽、高为x ,y ,z , 则yz =2,xz =3,yx =6, 三式相乘得x 2y 2z 2=6,即xyz =6, 解得x =3,y =2,z =1,所以x2+y2+z2=3+2+1= 6.三、解答题13.试从正方体ABCD-A1B1C1D1的八个顶点中任取若干个点,连接后构成以下空间几何体,并且用适当的符号表示出来.(1)只有一个面是等边三角形的三棱锥;(2)四个面都是等边三角形的三棱锥;(3)三棱柱.解(1)如图所示,三棱锥A1-AB1D1(答案不唯一).(2)如图所示,三棱锥B1-ACD1(答案不唯一).(3)如图所示,三棱柱A1B1D1-ABD(答案不唯一).四、探究与拓展14.如图,已知正三棱锥P-ABC的侧棱长为2,底面边长为2,Q是侧棱P A的中点,一条折线从A点出发,绕侧面一周到Q点,则这条折线长度的最小值为________.答案322解析 沿着棱P A 把三棱锥展开成平面图形,所求的折线长度的最小值就是线段AQ 的长度,因为点Q 是P A ′的中点,所以在展开图中,AQ =322,故答案为322.15.给出两块正三角形纸片(如图所示),要求将其中一块剪拼成一个底面为正三角形的三棱锥模型,另一块剪拼成一个底面是正三角形的三棱柱模型,请设计一种剪拼方案,分别用虚线标示在图中,并作简要说明.解 如图(1)所示,沿正三角形三边中点连线折起,可拼得一个底面为正三角形的三棱锥.如图(2)所示,正三角形三个角上剪出三个相同的四边形,其较长的一组邻边边长为三角形边长的14,有一组对角为直角,余下部分按虚线三角形的边折成,可成为一个缺上底的底面为正三角形的三棱柱,而剪出的三个相同的四边形恰好拼成这个底面为正三角形的棱柱的上底.。