2021年高考数学·精选高难度压轴填空题----立体几何
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1.已知四棱锥P ABCD -的顶点P 在底面的射影恰好是底面菱形ABCD 的两对角线的交点,
若3AB =,4PB =,则PA 长度的取值范围为)
5,7(解析:如图P
O
B 设x BO =,则2
16x PO -=,229x AO -=,)
3,0(,25.02∈-=x x PA 2.一个半径为1的小球在一个棱长为64的正四面体容器内可向各个方向自由运动,则该小球永远不可能接触到的容器内壁的面积是_______3
72解析:O
M N P
A B
如图,当小球贴着底面和三个侧面运动时,它与底面的切点形成一个三角形,这个三角形和底面三角形之间的部分就是在底面上不能接触的部分,设小球同时与底面和左右两侧面都相切,O 为球心,与底面和右侧面切点分别为M,N,平面OMN 与底面棱AB 交于点P,显然OMN AB ⊥,则MPN ∠为二面角的平面角,
31cos =∠MPN ,则22tan =∠MPN ,由二倍角公式可求得2
2tan =∠OPM ,而1==ON OM ,故2=MP ,6=AP ,故四个面不能接触到面积=672])62()64[(43422=-⨯
3.在一个密封的容积为1的透明正方体容器内装有部分液体,如果任意转动该正方体,液面的形状都不可能是三角形,那么液体体积的取值范围是6
5,61(解析:
必须比如图的三棱锥体积大,然后小于剩余体积,否则根据对称性一样
液面是三角形4.一个半径为2的球放在桌面上,桌面上的一点1A 的正上方有一个光源A ,1AA 与球相切,16,AA =球在桌面上的投影是一个椭圆,则这个椭圆的离心率等于______
2
1
解析:(单德林双球)设A1A2上切点为T,AB2与球O 切点为P,则44442222++=+=+=b T B P B AB 而2
212226B A AB +=2
2246b ++=5.一个正六面体的各个面和一个正八面体的各个面都是边长为a 的正三角形,这样的两个多面体的内切球的半径之比是一个最简分数n
m ,那么积mn 是______6解析:
正六面体内切球的球心就是底面正三角形的中心,它到各个侧面的距离就是内切球半径,可以直接求,也可以用体积法求;而正八面体也可以用两种方法求解
6.三位学友在一次聚会上,他们按照各自的爱好选取了形状不同、内空高度相等、杯口半径相等的圆口饮料杯,如
图所示.盛满饮料后约定:先各自饮杯中饮料一半.设剩余饮料的高度从左到右依次为1h ,2h ,3h ,则它们的大小关系是.解析:圆锥、圆柱是圆台的特例,故2h 介于1h ,3h 之间,结论是1h >2h >3h .7.如图,在长方形ABCD 中,2AB =,1BC =,E 为DC 的中点,F 为线段EC (端点除外)上一动点.现将AFD ∆沿AF 折起,使平面ABD ⊥平面ABC .在平面ABD 内过点D 作DK AB ⊥,K 为垂足.设AK t =,则t 的取值范围是.)1,2
1
(解析:过D 作AF DG ⊥于G ,则由三垂线定理知,在平面图形中K G D ,,三点共线,下面只需要研究平面图形中F 点与E ,C 分别重合情形即可.
8.在矩形ABCD 中,AB =4,BC =3,沿AC 将矩形ABCD 折成一个直二面角B –AC –D ,则折起后的BD =________5337解析:注意在平面图形中应用余弦定理求线段长
9.已知正方体ABCD−A 1B 1C 1D 1的棱长为1,以顶点A 为球心,3
32为半径作一个球,则球面与正方体的表面相交所得到的曲线的长等于_______6
35π解析:(2007全国联赛)如图,球面与正方体的六个面都相交,所得的交线分为两类:一类在顶点A 所在的三个面上,即面AA 1B 1B 、面ABCD 和面AA 1D 1D 上;另一类在不过顶点A 的三个面上,即面BB 1C 1C 、面CC 1D 1D 和面A 1B 1C 1D 1上。在面AA 1B 1B 上,交线为弧EF 且在过球心A 的大圆上,因为332=
AE ,AA 1=1,则61πAE A =∠。同理6πBAF =∠,所以6πEAF =∠,故弧EF 的长为ππ9
36332=⋅,而这样的弧共有三条。在面BB 1C 1C 上,交线为弧FG 且在距球心为1的平面与球面相交所得的小圆上,此时,小圆的圆心为B ,半径为33,2
πFBG =∠,所以弧FG 的长为ππ6
3233=⋅。这样的弧也有三条。于是,所得的曲线长为6
35633933πππ=⨯+⨯10.
1h 2h 3
h