解析几何体表面积和体积
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解析几何体表面积和体积
几何体的表面积和体积解答基础
1.如图,在底半径为2,母线长为4的圆锥中内接一个高为的圆柱,求圆柱的表面积和圆锥的体积.
解:圆锥的高,圆柱的底面半径r=1,表面积:圆锥体积:=.
∴三棱台的侧面积S=3××=;
三棱台的体积V=×(×32+×62+×3×6)×=.
3.四边形ABCD为直角梯形,AB∥CD,AB=4,BC=CD=2,AB⊥BC,现将该梯形绕AB旋转一周形成封闭几何体,求该几何体的表面积及体积.
解:依题旋转后形成的几何体为上部为圆锥,下
部为圆柱的图形,如下图所示:
其表面积S=圆锥侧面积+圆柱侧面积+圆柱底面积;
∴S=4+8π+4π=12π+4;
其体积V=圆锥体积+圆柱体积;
∴V=.
4.如图,在底面半径为2、母线长为4的圆锥中挖去一个高为的内接圆柱;
(1)求圆柱的表面积;
(2)求圆锥挖去圆柱剩下几何体的体积.
解:设圆锥、圆柱的底面半径分别为R、r,高分别为h、h′.
(1)圆锥的高h==2,
又∵h′=,
∴h′=h.∴=,∴r=1.
∴S
表面积=2S
底
+S
侧
=2πr2+2πrh′
=2π+2π×=2(1+)π
(2)所求体积
=
5.已知正四棱锥(底面是正方形,顶点在底面的射影是底面的中心)的底面边长为a,侧棱长为 a
(1)求它的外接球的体积
(2)求他的内切球的表面积.
解:(1)由题意,四棱锥为正四棱锥,
∵该四棱锥的侧棱长为a,底面是边长为a的正方形,∴四棱锥的高为a,
设外接球的半径为R,则有R2=(a)2+(a﹣R)2,∴R=a,
∴外接球的体积为=;
(2)设内切球的半径为r,则
∴r= a
∴表面积为4πr2=.
6.已知正方形的边长为a,求侧面积等于这个正方形的面积,高等于这个正方形边长的直圆柱体的体积.
解:设底面半径为r,直圆柱体的高为h
因为侧面积等于这个正方形的面积,高等于这个
正方形边长
所以有底面周长2πr=a,h=a,解得,
由公式圆柱体体积V=πr2h=.7.已知某个四面体的棱长均为a,
(1)求该四面体外接球的体积;(2)求该四面体内切球的体积.
解:(1):∵正四面体的棱长为a,∴此四面体一定可以放在正方体中,
∴我们可以在正方体中寻找此四面体.
如图所示,四面体ABCD满足题意,BC=a,∴正方体的棱长为a,
∴此四面体的外接球即为此正方体的外接球,∵外接球的直径=正方体的对角线长,
∴外接球的半径为R=•=a,所以,球的
体积为π•a3=πa3.
(2)设正四面体的内切球的半径为r,由于正四面体的每个面的面积为S=•a•a•sin60°
=a2,正四面体的高为h==a,
故正四面体的体积为V=Sh=a3.
再根据V=4[sr]=4×[•a2•r],可得a3=4
×[•a2•r],求得r=a,
故四面体内切球的体积V′=π•r3=•a3.
8.半球内有一个内接正方体,正方体的一个面在半球的底面圆内,若正方体棱长为,求球的表面积和体积.
解:设正方形ABCD﹣A'B'C'D'的底面ABCD在半球的底面圆上,如图
则球心O为ABCD的中心,连结OA'
∵正方体的棱长为,
∴A0=A′C′=,可得A'O=,
即半球的半径R=3,
因此,半球的表面积为;
体积V=.
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