2021年高考数学一轮复习第7章立体几何7.1空间几何体的结构及其三视图和直观图课后作业理
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7。
1 空间几何体的结构特征及三视图与直观图[课时跟踪检测][基础达标]1.某几何体的三视图如图所示,那么这个几何体是( )A.三棱锥B.四棱锥C.四棱台D.三棱台解析:因为正(主)视图和侧(左)视图都为三角形,可知几何体为锥体,又因为俯视图为三角形,故该几何体为三棱锥.答案:A2.(2017年浙江卷)某几何体的三视图如图所示(单位:cm),则该几何体的体积(单位:cm3)是( )A.错误!+1 B.错误!+3C。
错误!+1 D.错误!+3解析:由图可知,几何体由半个圆锥与一个三棱锥构成,∵半圆锥的体积V=错误!×(π×12)×3×错误!=错误!,三棱锥的体积V2=错误!×3×错误!=11,∴该几何体的体积V=V1+V2=错误!+1.答案:A3.(2017年全国卷Ⅱ)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()A.π B.错误!C.错误!D.错误!解析: 过圆柱的轴作截面,所得截面如图,则圆柱的底面半径为r=错误!=错误!,所以圆柱的体积为πr2·h=π×错误!2×1=错误!。
第一节空间几何体的结构特征及三视图与直观图课时作业A组——基础对点练1.如图所示,四面体ABCD的四个极点是长方体的四个极点(长方体是虚拟图形,起辅助作用),则四面体ABCD的正视图、侧视图、俯视图是(用①②③④⑤⑥代表图形)( )A.①②⑥B.①②③C.④⑤⑥D.③④⑤解析:正视图应为边长为3和4的长方形,且正视图中右上到左下的对角线应为实线,故正视图为①;侧视图应为边长为4和5的长方形,且侧视图中左上到右下的对角线应为实线,故侧视图为②;俯视图应为边长为3和5的长方形,且俯视图中左上到右下的对角线应为实线,故俯视图为③,故选B.答案:B2.一个几何体的三视图如图所示,其中俯视图为正三角形,则侧视图的面积为( ) A.8 B.43C.4 2 D.4解析:由三视图可知,该几何体是一个正三棱柱,高为4,底面是一个边长为2的正三角形.因此,侧视图是一个长为4,宽为3的矩形,其面积S=3×4=4 3.答案:B3.某几何体的三视图如图所示,则该几何体中最长的棱长为( )A.3 3 B.2 6C.21 D.2 5解析:由三视图得,该几何体是四棱锥PABCD,如图所示,ABCD为矩形,AB=2,BC=3,平面PAD ⊥平面ABCD ,过点P 作PE ⊥AD ,则PE =4,DE =2,所以CE =22,所以最长的棱PC =PE 2+CE 2=26,故选B.答案:B4.某空间几何体的三视图如图所示,则该几何体的表面积为( )A .12+4 2B .18+8 2C .28D .20+8 2解析:由三视图可知该几何体是底面为等腰直角三角形的直三棱柱,如图.则该几何体的表面积为S =2×12×2×2+4×2×2+22×4=20+82,故选D.答案:D5.已知某几何体的三视图如图所示,则该几何体的表面积是( )A .(25+35)πB .(25+317)πC .(29+35)πD .(29+317)π解析:由三视图可知该几何体的直观图如图所示,所以该几何体的表面积为π+π×(1+2)×17+2×π×2×4+4π×222=π+317π+16π+8π=(25+317)π,故选B.答案:B6.(2021·长沙模拟)某几何体的正视图和侧视图均为图甲所示,则在图乙的四个图中可以作为该几何体的俯视图的是( )A .①③B .①③④C .①②③D .①②③④解析:若图②是俯视图,则正视图和侧视图中矩形的竖边延长线有一条和圆相切,故图②不合要求;若图④是俯视图,则正视图和侧视图不相同,故图④不合要求,故选A. 答案:A7.(2021·石家庄市模拟)某几何体的三视图如图所示,则其体积为( )A.3π4B .π+24C.π+12D .3π+24解析:由几何体的三视图知,该几何体的一部份是以腰长为1的等腰直角三角形为底面,高为3的三棱锥,另一部份是底面半径为1,高为3的圆锥的四分之三.所以几何体的体积为13×3π4×3+13×12×1×1×3=3π4+12=3π+24,故选D. 答案:D8.某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为( )A .16+8πB .8+8πC .16+16πD .8+16π解析:由三视图恢复的几何体是一个长方体与半个圆柱的组合体,如图.其中长方体的长、宽、高别离是4,2,2,半个圆柱的底面半径为2,母线长为4.∴长方体的体积V 1=4×2×2=16, 半个圆柱的体积V 2=12×22×π×4=8π.∴这个几何体的体积是16+8π. 答案:A9.一个半径为2的球体通过切割以后所得几何体的三视图如图所示,则该几何体的表面积为( )A .16πB .12πC .14πD .17π解析:按照三视图可知几何体是一个球体切去四分之一,则该几何体的表面是四分之三球面和两个截面(半圆). 由题意知球的半径是2,∴该几何体的表面积S =34×4π×22+π×22=16π.答案:A10.一个几何体按比例绘制的三视图如图所示(单位:m),则该几何体的体积为( )A.72 m 3 B .92 m 3 C.73m 3 D .94m 3 解析:由三视图可知,几何体为如图所示的几何体,其体积为3个小正方体的体积加三棱柱的体积,所以V =3+12=72(m 3),故选A.答案:A11.球面上有A ,B ,C 三点,球心O 到平面ABC 的距离是球半径的13,且AB =22,AC ⊥BC ,则球O 的表面积是( ) A .81π B .9π C.81π4D .9π4解析:由题意可知,AB 为△ABC 的外接圆的直径,设球O 的半径为R ,则R 2=(R3)2+(2)2,可得R =32,则球的表面积S =4πR 2=9π.故选B.答案:B12.某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为________.解析:将三视图还原成直观图,取得如图所示几何体,设BC 的中点为G ,连接AG ,DG ,△ABC 是一个边长为2的等边三角形,其高AG = 3.该几何体可以看成一个三棱锥与一个四棱锥组合而成.∴该几何体的体积V =V三棱锥D ABG+V四棱锥A DECG=13×S △ABG ×DG +13×S 四边形DECG×AG =13×12×1×3×2+13×2×1×3= 3.答案: 313.某空间几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为________.解析:由题意取得几何体的直观图如图,即从四棱锥P ABCD 中挖去了一个半圆锥.其体积V =13×2×2×2-12×13×π×12×2=8-π3.答案:8-π314.某零件的正(主)视图与侧(左)视图均是如图所示的图形(实线组成半径为2 cm 的半圆,虚线是等腰三角形的两腰),俯视图是一个半径为2 cm 的圆(包括圆心),则该零件的体积是________.解析:依题意得,零件可视为从一个半球中挖去一个小圆锥所剩余的几何体,其体积为12×4π3×23-13×π×22×1=4π(cm 3).答案:4π cm 3B 组——能力提升练1.若三棱锥S ABC 的底面是以AB 为斜边的等腰直角三角形,AB =SA =SB =SC =2,则该三棱锥的外接球的表面积为( ) A.16π3B .8π3C.43π3D .4π3解析:在等腰直角三角形ABC 中,AB 是斜边且AB =2,取AB 的中点D ,连接CD ,SD .∴CD =AD =BD =1.又SA =SB =SC =2,∴SD ⊥AB ,且SD =3,在△SCD 中,SD 2+CD 2=SC 2,∴SD ⊥CD ,∴SD ⊥平面ABC .∴三棱锥S ABC 的外接球球心在SD 上,记为O ,设球半径为R ,连接OA ,则SO =OA =R ,∴在Rt △AOD 中,AD =1,OD =3-R ,AO =R ,∴12+(3-R )2=R 2⇒R =233,∴三棱锥S ABC 的外接球的表面积S =4πR 2=4π×(233)2=16π3.故选A.答案:A2.一个几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为( )A.163B.203C.152D.132解析:该几何体可视为正方体截去两个三棱锥所得,如图所示,所以其体积为23-13×12×2×2×2-13×12×1×1×1=132.故选D.答案:D3.如图是一个底面半径为1的圆柱被平面截开所得的几何体,截面与底面所成的角为45°,过圆柱的轴的平面截该几何体所得的四边形ABB ′A ′为矩形,若沿AA ′将其侧面剪开,其侧面展开图的形状大致为( )解析:过AB 作平行于底面的半平面α,如图,取截面边界上任一点P ,过P 作PP ′垂直于半平面α,垂足为P ′,延长PP ′交圆柱底面于点P 1,过P作PM ⊥AB ,垂足为M ,连接MP ′,则MP ′⊥AB ,∠PMP ′就是截面与底面所成的角,∠PMP ′=45°,设AB 的中点为O ,连接OP ′.设l AP ′=x ,则∠AOP ′=x1=x ,在Rt △PP ′M 中,PP ′=MP ′,在Rt △OP ′M 中,MP ′=OP ′sin∠MOP ′=sin x ,∴PP ′=sin x ,PP 1=AA ′+sin x ,故选A.答案:A4.如图是一个几何体的三视图,则该几何体任意两个极点间距离的最大值是( )A .4B .5C .3 2D .3 3解析:作出直观图如图所示,通过计算可知AF 最长且|AF |=|BF |2+|AB |2=3 3.答案:D5.高为4的直三棱柱被削去一部份后取得一个几何体,它的直观图和三视图中的侧视图、俯视图如图所示,则该几何体的体积是原直三棱柱的体积的( ) A.34 B .14 C.12D .38解析:由侧视图、俯视图知该几何体是高为二、底面积为12×2×(2+4)=6的四棱锥,其体积为4.易知直三棱柱的体积为8,则该几何体的体积是原直三棱柱的体积的48=12,故选C.答案:C6.(2021·昆明市检测)我国南北朝时期的伟大科学家祖暅在数学上有突出贡献,他在实践的基础上,提出下面的体积计算原理(祖暅原理):“幂势既同,则积不容异”.“幂”是截面面积,“势”是几何体的高.意思是:若两个等高几何体在同高处的截面面积总相等,则这两个几何体的体积相等.现有一旋转体D (如图1所示),它是由抛物线y =x 2(x ≥0),直线y =4及y 轴围成的封锁图形绕y 轴旋转一周形成的几何体,旋转体D 的参照体的三视图如图2所示,利用祖暅原理,则旋转体D 的体积是( )A.16π3B .6πC .8πD .16π解析:由三视图知参照体是一个直三棱柱,其体积V =12×4×4×π=8π,故旋转体D 的体积为8π,故选C. 答案:C7.如图,某三棱锥的正视图、侧视图和俯视图别离是直角三角形、等腰三角形和等边三角形.若该三棱锥的极点都在同一个球面上,则该球的表面积为( )A .27πB .48πC .64πD .81π 解析:由三视图可知该几何体为三棱锥,该棱锥的高VA =4,棱锥底面ABC 是边长为6的等边三角形,作出直观图如图所示.因为△ABC 是边长为6的等边三角形,所之外接球的球心D 在底面ABC 上的投影为△ABC 的中心O ,过D 作DE ⊥VA 于E ,则E 为VA 的中点,连接OD ,OA ,DA ,则DE =OA=23×33=23,AE =12VA =2,DA 为外接球的半径,所以DA =DE 2+AE 2=4,所以外接球的表面积S =4πr 2=64π.故选C. 答案:C8.(2021·天津测试)若一个几何体的表面积和体积相同,则称这个几何体为“同积几何体”.已知某几何体为“同积几何体”,其三视图如图所示,则a =( )A.14+223B .8+223C.12+223D .8+2 2解析:按照几何体的三视图可知该几何体是一个四棱柱,如图所示,可得其体积为12(a +2a )·a ·a =32a 3,其表面积为12·(2a +a )·a ·2+a 2+a 2+2a ·a +2a ·a =7a 2+2a 2,所以7a 2+2a 2=32a 3,解得a =14+223,故选A.答案:A9.(2021·郑州质检)如图所示是一个几何体的三视图,则这个几何体外接球的表面积为( )A .8πB .16πC .32πD .64π解析:还原三视图可知该几何体为一个四棱锥,将该四棱锥补成一个长、宽、高别离为22,22,4的长方体,则该长方体外接球的半径r =222+222+422=22,则所求外接球的表面积为4πr 2=32π.答案:C10.某几何体的三视图如图所示,则该几何体的表面积为( )A .18+2πB .20+πC .20+π2D .16+π 解析:由三视图可知,这个几何体是一个棱长为2的正方体割去了两个半径为一、高为1的14圆柱,其表面积相当于正方体五个面的面积与两个14圆柱的侧面积的和,即该几何体的表面积S =4×5+2×2π×1×1×14=20+π,故选B. 答案:B11.(2021·南昌模拟)某四棱锥的三视图如图所示,则该四棱锥最长的一条侧棱的长度是________.解析:由题意可知该几何体是一个底面为直角梯形的四棱锥,梯形的两底边长别离为4,2,高为3,棱锥的高为2,所以最长侧棱的长度为22+32+42=29.答案:2912.在三棱锥A BCD 中,侧棱AB ,AC ,AD 两两垂直,△ABC ,△ACD ,△ADB 的面积别离为22,32,62,则该三棱锥外接球的表面积为________.解析:设彼此垂直的三条侧棱AB ,AC ,AD 别离为a ,b ,c ,则12ab =22,12bc =32,12ac =62,解得a =2,b =1,c = 3.所以三棱锥A BCD 的外接球的直径2R =a 2+b 2+c 2=6,则其外接球的表面积S =4πR 2=6π.答案:6π13.一个直三棱柱被削去一部份后的几何体ABCDE 及其侧视图、俯视图如图所示,其中侧视图是直角梯形,俯视图是等腰直角三角形.设M 是BD 的中点,点N 在棱DC 上,且MN ⊥平面BDE ,则CN =_____________________________.解析:由题意可得,DC ⊥平面ABC ,所以DC ⊥CB .若MN ⊥平面BDE ,则MN ⊥BD .又因为∠MDN =∠CDB ,所以△DMN ∽△DCB ,所以DN DB =DM DC ,故DN 26=64,解得DN =3,所以CN =CD -DN =1.答案:114.(2021·武汉市模拟)棱长均相等的四面体ABCD 的外接球半径为1,则该四面体的棱长为________.解析:将棱长均相等的四面体ABCD 补成正方体,设正方体的棱长为a ,则正四面体ABCD 的棱长为2a ,正方体的体对角线长为3a ,由3a =2⇒a =233,则2a =263. 答案:263。
2021年高考数学一轮复习第7章立体几何7.1空间几何体的结构及其三视
图和直观图课后作业理
一、选择题
1.一个几何体的三视图如图所示,则该几何体的直观图可以是( )
答案D
解析由俯视图是圆环可排除A,B,C,进一步将已知三视图还原为几何体,故选D.
2.如图所示,在正方体ABCD-A′B′C′D′中,M,E是AB的三等分点,G,N是CD的三等分点,F,H分别是BC,MN的中点,则四棱锥A′-EFGH的侧视图为 ( )
答案C
解析在侧视图中A′E,A′G重合,A′H成为A′N,A′F,A′B重合,侧视图为向左倾斜的三角形.故选C.
3.(xx·临沂模拟)如图甲,将一个正三棱柱ABC-DEF截去一个三棱锥A-BCD,得到几何体BCDEF,如图乙,则该几何体的正视图(主视图)是( )
答案 C
解析由于三棱柱为正三棱柱,故平面ADEB⊥平面DEF,△DEF是等边三角形,所以CD 在后侧面上的投影为AB的中点与D的连线,CD的投影与底面不垂直.故选C.
4.(xx·江西景德镇质检)如图所示,正方体ABCD-A1B1C1D1上、下底面中心分别为O1,
O 2,将正方体绕直线O 1O 2旋转一周,其中由线段BC 1旋转所得图形是( )
答案 D
解析 由图形的形成过程可知,在图形的面上能够找到直线,在B ,D 中选,显然B 不对,因为BC 1中点绕O 1O 2旋转得到的圆比B 点和C 1点的小.故选D.
5.(xx·内江模拟)如图,已知三棱锥P -ABC 的底面是等腰直角三角形,且∠ACB =π2,
侧面PAB ⊥底面ABC ,AB =PA =PB =2.则这个三棱锥的三视图中标注的尺寸x ,y ,z 分别是( )
A.3,1, 2
B.3,1,1 C .2,1, 2 D .2,1,1
答案 B
解析 ∵三棱锥P -ABC 的底面是等腰直角三角形,且∠ACB =π
2
,侧面PAB ⊥底面ABC ,
AB =PA =PB =2;
∴x 是等边△PAB 边AB 上的高,x =2sin60°=3,
y 是边AB 的一半,y =12
AB =1,z 是等腰直角△ABC 斜边AB 上的中线,z =12
AB =1;
∴x ,y ,z 分别是3,1,1.故选B.
6.(xx·南昌二模)一个四面体的顶点在空间直角坐标系Oxyz 中的坐标分别是(0,0,0),
(1,0,1),(0,1,1),⎝ ⎛⎭
⎪⎫12,1,0,绘制该四面体三视图时,按照如图所示的方向画正视图,则得到侧(左)视图可以为( )
答案 B
解析 满足条件的四面体如下图,
依题意投影到yOz 平面为正投影,所以侧(左)视方向如图所示,所以得到侧(左)视图效果如上图.故选B.
7.(xx·湖南郴州模拟)一只蚂蚁从正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1的顶点A 出发,经正方体的表
面,按最短路线爬行到顶点C1的位置,则下列图形中可以表示正方体及蚂蚁最短爬行路线的正视图的是( )
A.①② B.①③
C.③④ D.②④
答案 D
解析由点A经正方体的表面,按最短路线爬行到达顶点C1的位置,共有6种路线(对应6种不同的展开方式),若把平面ABB1A1和平面BCC1B1展到同一个平面内,连接AC1,则AC1是最短路线,且AC1会经过BB1的中点,此时对应的正视图为②;若把平面ABCD和平面CDD1C1展到同一个平面内,连接AC1,则AC1是最短路线,且AC1会经过CD的中点,此时对应的正视图为④.而其他几种展开方式对应的正视图在题中没有出现.故选D.
8.(xx·江西赣州模拟)某几何体的正视图和侧视图如图1,它的俯视图的直观图是矩形O1A1B1C1,如图2,其中O1A1=6,O1C1=2,则该几何体的侧面积为( )
A.48 B.64
C.96 D.128
答案 C
解析由题图2及斜二测画法可知原俯视图为如图所示的平行四边形OABC,设CB与y 轴的交点为D,则易知CD=2,OD=2×22=42,∴CO=CD2+OD2=6=OA,∴俯视图是以6为边长的菱形,由三视图知几何体为一个直四棱柱,其高为4,所以该几何体的侧面积为4×6×4=96.故选C.
9.早在公元前三百多年我国已经运用“以度审容”的科学方法,其中商鞅铜方升是公元前344年商鞅督造的一种标准量器,其三视图如图所示(单位:寸),若π取3,其体积为12.6(立方寸),则图中的x为( )
A .1.2
B .1.6
C .1.8
D .2.4
答案 B
解析 由三视图知,商鞅铜方升是由一个圆柱和一个长方体组合而成的,利用体积及已知线段长度即可求出x .故其体积为(5.4-x )×3×1+π×⎝ ⎛⎭⎪⎫122
×x =16.2-3x +14πx =12.6,
又π=3,故x =1.6.故选B.
10.(xx·辽宁六校联考)如图所示是某一容器的三视图,现向容器中匀速注水,容器中水面的高度h 随时间t 变化的可能图象是( )
答案 B
解析 根据所给的三视图可知原几何体是倒放的圆锥,设圆锥的底面半径为R ,高为H ,水流的速度是v ,则由题意得vt =13π⎝ ⎛⎭⎪⎫h H 2R 2
h .当vt >0时,解得h =33vH 2t πR 2,这是一个幂型
函数,所以容器中水面的高度h 随时间t 变化的图象类似于幂函数y =3
x 的图象,故选B.
二、填空题
11.如图所示,正方形O ′A ′B ′C ′的边长为1 cm ,它是水平放置的一个平面图形的直观图,则原图形的周长是________cm.
答案 8
解析 根据直观图的画法可知,在原几何图形中,OABC 为平行四边形,且有OB ⊥OA ,OB =22,OA =1,所以AB =3.从而原图的周长为8 cm.
12.如图,点O 为正方体ABCD -A ′B ′C ′D ′的中心,点E 为平面B ′BCC ′的中心,点
F 为B ′C ′的中点,则空间四边形D ′OEF 在该正方体的各个面上的投影可能是 (填
出所有可能的序号).
答案 ①②③
解析 空间四边形D ′OEF 在正方体的平面DCC ′D ′上的投影是①;在平面BCC ′B ′上的投影是②;在平面ABCD 上的投影是③,而不可能出现的投影为④的情况.
13.一四面体的三视图如图所示,则该四面体四个面中最大的面积是________.
答案 2 3
解析 由三视图可知该四面体为D -BD 1C 1,由直观图可知面积最大的面为△BDC 1.在正三角形BDC 1中,BD =22,所以面积S =12×(22)2
×32
=2 3.
14.(xx·大连模拟)某四面体的三视图如图所示.该四面体的六条棱的长度中,最大的是________.
答案 27
解析
由三视图可知该四面体为V-ABC,如图所示.其中AE⊥BE,VC⊥平面ABE.EC=CB=2,AE=23,VC=2,所以VB2=VC2+CB2=8,VB=22,AC2=AE2+EC2=(23)2+22=16,所以VA2=AC2+VC2=16+22=20,VA=20=2 5.AB2=AE2+EB2=(23)2+42=28,所以AB=28=27>25>22,所以该四面体的六条棱的长度中,最大的为27.
三、解答题
15.已知正三棱锥V-ABC的正视图、侧视图和俯视图如图所示.
(1)画出该三棱锥的直观图;
(2)求出侧视图的面积.
解 (1)如右图所示.
(2)根据三视图间的关系可得BC = 23, ∴侧视图中VA =
42-⎝ ⎛⎭
⎪⎫23×32×232 =2 3.
∴S △VBC =12
×23×23=6. 16.已知某几何体的俯视图是如图所示的矩形,正视图(或称主视图)是一个底边长为8,高为4的等腰三角形,侧视图(或称左视图)是一个底边长为6,高为4的等腰三角形.
(1)求该几何体的体积V ;
(2)求该几何体的侧面积S .
解 由正视图和侧视图的三角形结合俯视图可知该几何体是一个底面为矩形,高为4,顶点在底面的射影是矩形中心的四棱锥,如图.
(1)V =13
×(8×6)×4=64. (2)四棱锥的两个侧面VAD ,VBC 是全等的等腰三角形,取BC 的中点E ,连接OE ,VE ,则△VOE 为直角三角形,VE 为△VBC 边上的高,VE = VO 2+OE 2=4 2.
同理侧面VAB 、VCD 也是全等的等腰三角形,AB 边上的高h =
42+⎝ ⎛⎭
⎪⎫622=5. ∴S 侧=2×⎝ ⎛⎭⎪⎫12×6×42+12×8×5=40+24 2.。