2022版新高考数学一轮总复习课后集训：40+空间几何体的结构及其表面积、体积+Word版含解析

课后限时集训(四十)　

空间几何体的结构及其表面积、体积

建议用时：25分钟

一、选择题

1．下列说法中正确的是(　　)

A．斜三棱柱的侧面展开图一定是平行四边形

B．水平放置的正方形的直观图有可能是梯形

C．一个直四棱柱的正视图和侧视图都是矩形，则该直四棱柱就是长方体

D．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形成的几何体就是圆台

[答案]　D

2．一个球的表面积是16π，那么这个球的体积为(　　)

A．π B．π 

C．16π D．24π

B　[设球的半径为R，则S＝4πR2＝16π，解得R＝2，则球的体积V＝πR3＝π.]

3．《九章算术》是我国古代数学名著，在《九章算术》中将底面为矩形且有一侧棱垂直于底面的四棱锥称为“阳马”．若某“阳马”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，则该“阳马”的表面积为(　　)

A．1＋ B．1＋2

C．2＋ D．2＋2

C　[由三视图可得该“阳马”的底面是边长为1的正方形，高为1，则表面积为1＋2××1×1＋2×××1＝2＋，故选C.]

4．用长为8，宽为4的矩形做侧面围成一个圆柱，则圆柱的轴截面的面积为(　　)

A．32 B． 

C． D．

B　[若8为底面周长，则圆柱的高为4，此时圆柱的底面直径为，其轴截面的面积为；若4为底面周长，则圆柱的高为8，此时圆柱的底面直径为，其轴截面的面积为.]

5.如图，正方体ABCD­A1B1C1D1的棱长为1，E为棱DD1上的点，F为AB的中点，则三棱锥B1­BFE的体积为(　　)

A. B．

C. D．

C　[由等体积法可知VB1­BFE＝VE­BFB1＝S△BB1F·AD＝×1××1＝.故选C.]

6．(多选)(2020·山东潍坊期末)已知等腰直角三角形的直角边长为1，现将该三角形绕其某一边所在直线旋转一周，则所形成的几何体的表面积可以为(　　)

A.π B．(1＋)π

C．2π D．(2＋)π

AB　[若以直角边所在直线为旋转轴，得到一个底面半径为1、高为1的圆锥，其表面积为π×1＋π×1×＝(1＋)π；若以斜边所在直线为旋转轴，得到两个底面半径为、高为的圆锥所形成的组合体，其表面积为2×π××1＝π.故选AB.]

7．(2020·全国卷Ⅱ)已知△ABC是面积为的等边三角形，且其顶点都在球O的球面上．若球O的表面积为16π，则O到平面ABC的距离为(　　)

A． B． 

C．1 D．

C　[由等边三角形ABC的面积为，得×AB2＝，得AB＝3，则△ABC的外接圆半径r＝×AB＝AB＝.设球的半径为R，则由球的表面积为16π，得4πR2＝16π，得R＝2，则球心O到平面ABC的距离d＝＝1，故选C.]

8.如图，在多面体ABCDEF中，已知ABCD是边长为1的正方形，且△ADE，△BCF均为正三角形，EF∥AB，EF＝2，则该多面体的体积为(　　)

A． B． 

C． D．

A　[(分割法)如图，分别过点A，B作EF的垂线，垂足分别为G，H，连接DG，CH，

容易求得EG＝HF＝，

AG＝GD＝BH＝HC＝，

取AD的中点O，连接GO，易得GO＝，

∴S△AGD＝S△BHC＝××1＝，

∴多面体的体积V＝V三棱锥E­ADG＋V三棱锥F­BCH＋V三棱柱AGD­BHC＝2V三棱锥E­ADG＋V三棱柱AGD­BHC＝×××2＋×1＝.故选A.]

二、填空题

9.有一块多边形的菜地，它的水平放置的平面图形的斜二测直观图是直角梯形(如图所示)，∠ABC＝45°，AB＝AD＝1，DC⊥BC，则这块菜地的面积为________．

2＋　[如图①，在直观图中，过点A作AE⊥BC，垂足为E.

图①　　　　　　图②

在Rt△ABE中，AB＝1，∠ABE＝45°，∴BE＝.

而四边形AECD为矩形，AD＝1，∴EC＝AD＝1，∴BC＝BE＋EC＝＋1.由此可还原原图形如图②.在原图形中，A′D′＝1，A′B′＝2，B′C′＝＋1，且A′D′∥B′C′，A′B′⊥B′C′，∴这块菜地的面积S＝(A′D′＋B′C′)×A′B′＝××2＝2＋.]

10．(2021·全国统一考试模拟演练)圆台上、下底面的圆周都在一个直径为10的球面上，其上、下底面半径分别为4和5，则该圆台的体积为________．

61π　[截面图如图所示，底面半径为5，圆周直径为10，则圆台的下底面位于圆周的直径上，OC＝OB＝5，O′C＝4，∠OO′C＝，则圆台的高为3，V＝h(S1＋＋S2)＝25π＋16π＋20π＝61π.]

11．根据不同的程序，3D打印既能打印实心的几何体模型，也能打印空心的几何体模型．如图所示的空心模型是体积为π cm3的球挖去一个三棱锥P­ABC后得到的几何体，其中PA⊥AB，BC⊥平面PAB，BC＝1 cm.不考虑打印损耗，当用料最省时，AC＝________cm.

3　[设球的半径为R，由球的体积R3＝π，解得R＝ cm.

因为BC⊥平面PAB，所以BC⊥PB，BC⊥AB，BC⊥PA.

因为PA⊥AB，AB∩BC＝B，所以PA⊥平面ABC，所以PA⊥AC.

由BC⊥AB可知，AC为截面圆的直径，故可设AC＝x cm(1＜x＜)，取PC的中点O，连接OA，OB(图略)，则PO＝OC＝OA＝OB，故O为球心，所以PC＝cm.

在Rt△PAC中，PA＝ cm，在Rt△ABC中，AB＝ cm，

所以VP­ABC＝×S△ABC×PA＝×××1×＝≤＝(cm3)，

当且仅当x2－1＝17－x2，即x＝3时，等号成立．

所以当用料最省时，AC＝3 cm.]

12．已知某圆锥的母线长为3，底面半径为1，则该圆锥的体积为________．设线段AB为该圆锥底面圆的一条直径，一质点从A出发，沿着该圆锥的侧面运动，到达B点后再沿侧面回到A点，则该质点运动路径的最短长度为________．

　6　[该圆锥的高h＝＝2.

所以该圆锥的体积V＝×π×12×2＝π.

将圆锥侧面沿母线SA展开，如图所示．

因为圆锥底面周长为2π，所以侧面展开后得到的扇形的圆心角∠ASA′＝.

由题意知点B是侧面展开后得到的扇形中弧AA′的中点，

连接AB，A′B，SB，则∠ASB＝，可得AB＝A′B＝AS＝3.

所以该质点运动路径的最短长度为AB＋A′B＝6.]

1．已知三棱锥S­ABC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．

A　[由于三棱锥S­ABC与三棱锥O­ABC底面都是△ABC，O是SC的中点，因此三棱锥S­ABC的高是三棱锥O­ABC高的2倍，

所以三棱锥S­ABC的体积也是三棱锥O­ABC体积的2倍．

在三棱锥O­ABC中，其棱长都是1，如图所示，

S△ABC＝×AB2＝，

高OD＝＝，

∴VS­ABC＝2VO­ABC＝2×××＝.]

2．(多选)已知A，B，C三点均在球O的表面上，AB＝BC＝CA＝2，且球心O到平面ABC的距离等于球半径的，则下列结论正确的是(　　)

A．球O的表面积为6π

B．球O的内接正方体的棱长为1

C．球O的外切正方体的棱长为

D．球O的内接正四面体的棱长为2

AD　[设球O的半径为r，△ABC的外接圆圆心为O′，半径为R.易得R＝.因为球心O到平面ABC的距离等于球O半径的，所以r2－r2＝，得r2＝.所以球O的表面积S＝4πr2＝4π×＝6π，选项A正确；球O的内接正方体的棱长a满足a＝2r，显然选项B不正确；球O的外切正方体的棱长b满足b＝2r，显然选项C不正确；球O的内接正四面体的棱长c满足c＝r＝×＝2，选项D正确．故选AD.]