圆柱和圆锥的侧面展开图
例 (1)若圆锥的底面半径是3cm ,母线长是5cm ,则它的侧面展开图的面积是
2cm ______.
(2)若圆锥的母线长为5cm ,高为3cm ,则其侧面展开图中扇形的圆心角是 度. 分析 首先弄清圆的侧面展开图是扇形,(1)中可直接用lR S 2
1
=
扇求得2cm 15π,
(2)中先求底面圆半径,扇形弧长,再由弧长公式求圆内角为288°.
例 一个圆锥的高是10㎝,侧面展开图是半圆,求圆锥的侧面积.
分析:如图,欲求圆锥的侧面积,即求母线长l ,底面半径r .由圆锥的形成过程可知,圆锥的高、母线和底面半径构成直角三角形即SOA Rt ?,且,,,10r OA l SA SO ===关键找出l 与r 的关系,又其侧面展开图是半圆,可得关系
,22
2l l
ππ=,即r l 2=. 解:设圆锥底面半径r ,扇形弧长为C ,母线长为l , 由题意得,2
2l
C π=
又.2r C π= ,22
2l l
ππ=∴
得r l 2= ① 在SOA Rt ?中,2
2
2
10+=r l ② 由①、②得:cm.2
3
20cm,2310==
l r ∴所求圆锥的侧面积为
)cm (3
200332033102πππ=??
==rl S
例 圆锥的轴截面是等腰PAB ?,EG ,2,3===AB PB PA M 是AB 上一点,且
2=PM ,那么在锥面上A 、M 两点间的最短距离是多少?
分析:设圆锥的侧面展开图是扇形,B PB 'A 点落在A '点,则所求A '、M 之间的最短距离就是侧面展开图中线段A 'M 的长度.
解:如图,扇形的圆心角.1203
1
360360οοο
=?=?
=l r ο60='∠∴PB A ,在PM A '?中,过A '作PM N A ⊥'于
N ,则,5.12
1
='=
A P PN ,32
3
5.1322=
-='∴N A MN
A Rt '?中
,
.74
1
42722=+=
+'='MN N A M A
典型例题八
例 已知一个三角形的边长分别为3 cm 、4 cm 、5 cm , 求以一边所在的直线为轴旋转一周形成的几何体的全面积.
略解:如图,在△ABC 中,AB=5,AC=4,BC=3, ∵AB 2=AC 2+BC 2,∴∠C=90°. (1)当以AC 所在的直线为轴旋转一周时,形成的几何体是以底面半径为3,母线长为5的圆锥.
π=+??π=+=24)35(3S S S 侧底全(cm 2).
(2)当以BC 所在的直线为轴旋转一周时,形成的几何体是以底面半径为4,母线长为5的圆锥.
π
=+??π=+=36)45(4S S S 侧底全(cm 2).
(3)当以AB 所在的直线为轴旋转一周时,形成的几何体是同底面的
两个圆锥的侧组成的几何体,母线长分别为4、3. 圆锥的底面半径=
512
543=
? π=??π+??π=+=5
84
35124512S S S 2
1侧侧全(cm 2)
. 说明:①分类思想;②圆锥的侧面积和表面积.
典型例题九
例 一个圆锥形的零件,经过轴的剖面是一个等腰直角三角形,求它的侧面展开图的中心角.
解:设圆锥的母线SA=l ,底面半径为r ,
则底边周长c=2πr ,即为展开扇形的弧长,这个扇形的半径为l ,它的中心角为α,则 c=
πα
180
l , 又△ASB 为等腰直角三角形,∴l =2r . ∴
r 2r 2180
π=?πα
,∴?=α)2180(. 说明:圆锥展开图的应用,圆锥的侧面展开图是一个扇形,这个扇形的半径等于圆锥母线的
34
5
A
B
C 34
5
A
B
C
D
长,扇形的弧长等于圆锥底面周长,千万不要借把圆锥底面的半径当作扇形的半径.
典型例题十
例矩形的边
,
,以
为轴旋转一周得到的圆柱体的表面积是()
(A)(B)(C)(D)
分析与解答:圆柱表面积是两底面积之和加上侧面积.圆柱的侧面展开图是矩形.因此,圆柱
的侧面积是矩形的面积,即底面周长()与
圆柱的高(母线)的积,解之选(C ).
典型例题十二
例 一个圆锥的底面半径为10cm ,母线长20cm ,求:(1)圆锥的表面积;(2)圆锥的高;(3)轴与一条母线所夹的角;(4)侧面展开图扇形的圆心角.
解 (1)).cm (3002001002
2
πππππ=+=+=rl r S 圆锥表
(2)如图,OS 为圆锥的高,在Rt OSA ?中,31010202222=-=-=AS OA OS (cm ).
(3)设轴与一条母线所夹的角为α,在Rt OSA ?中,
.30,2
1
sin ?=∴==
ααOA AS (4)设侧面展开图扇形的圆心角度数为β,则由180
2l
r βππ=
得?=180β,
∴侧面展开图扇形的圆心角为180°.
说明:本题考查与圆锥有关的计算问题,解题关键是掌握与圆锥有关的性质与公式.
典型例题十三
例 一个圆锥形工件的轴截面是一个等腰直角三角形,这个直角三角形的斜边长为10厘米,现为这个工件刷油漆,若每平方厘米要2.5克油漆,问至少要油漆多少克(备用数据:
π取3.14,2取1.41,结果精确到0.1)
解 设圆锥的底面半径为r ,母线长为l ,表面积为S .
∵圆锥的轴截面是等腰直角三角形,∴由勾股定理得.102
2
2
=+l l ∴25=l (负值已舍).
又 )cm (19.189)525(514.3)(,5102
1
2≈+??=+=∴=?=
r l r S r π 则.0.47398.47219.1895.2≈=?
答 至少要油漆473.0克.
说明:本题考查圆锥表面积计算的应用,易错点是忽视精确度误得472.98克.
例 (1)如果圆柱底面半径为4cm ,它的侧面积为2
cm 64π,那么圆柱的母线长为( ). (A )16cm (B )16πcm (C )8cm (D )8πcm
(2)如果圆柱底面直径为6cm ,母线长为10cm ,那么圆柱的侧面积为( ) (A )302
cm π (B )602
cm π (C )902
cm π (D )1202
cm π
分析 圆柱侧面展开图是矩形,(1)可直接用公式求出母线长为8cm ,故选(C ),(2)中,由直径求出半径是关键,应选(B ).
典型例题二
例 已知矩形ABCD 一边AB=10cm ,AD=6 cm ,求以此矩形为侧面所围成圆柱的表面积.
解:(1)以AD 为圆柱高围成圆柱,则底面圆的半径r=
π
5
则圆柱表面积为π
+
=π
?π?+=5060)5(260S 2
. (2)以AB 为圆柱高围成圆柱,则底面圆的半径r=π
3 则圆柱表面积为π
+
=π
?π?+=1860)3(260S 2
. 说明:①圆柱表面积的计算;②分类思想;③圆柱各元素的关系和计算.
典型例题五
例 已知矩形ABCD 一边AB=10cm ,AD=6 cm ,求以此矩形为侧面所围成圆柱的表面积.
解:(1)以AD 为圆柱高围成圆柱,则底面圆的半径r=π
5
则圆柱表面积为π
+
=π
?π?+=5060)5(260S 2
. (2)以AB 为圆柱高围成圆柱,则底面圆的半径r=π
3 则圆柱表面积为π
+
=π
?π?+=1860)3(260S 2
. 说明:①圆柱表面积的计算;②分类思想;③圆柱各元素的关系和计算.
典型例题九
例 一个圆锥形的零件,经过轴的剖面是一个等腰直角三角形,求它的侧面展开图的中心角.
解:设圆锥的母线SA=l ,底面半径为r ,
则底边周长c=2πr ,即为展开扇形的弧长,这个扇形的半径为l ,它的中心角为α,则 c=
πα
180
l , 又△ASB 为等腰直角三角形,∴l =2r .
∴r 2r 2180
π=?πα,∴?=α)2180(. 说明:圆锥展开图的应用,圆锥的侧面展开图是一个扇形,这个扇形的半径等于圆锥母线的长,扇形的弧长等于圆锥底面周长,千万不要借把圆锥底面的半径当作扇形的半径.
典型例题七
例 一个圆锥的侧面展开图是半径为18cm ,圆心角为240°的扇形,求这个圆锥的轴截面积.
解:∵扇形的半径为18cm ,圆心角为240°,∴扇形的弧长L=π=?π?2418018
240
∵扇形弧长等于底面圆周长,∴圆锥的母线长为18cm ,底面半径=12224=π
π
cm ∴圆锥的高为56121822=-(cm ),
∴圆锥的轴截面积S=
57256242
1
=??(cm 2) 说明:巩固圆锥的各元素之间的关系,弧长公式和解直角三角形等知识的应用.
典型例题六
例 已知一个圆柱的轴截面是一个面积为16cm 2的正方形,求它们侧面积. 解:∵圆柱的轴截面是正方形,且面积为16cm 2
∴圆柱的高为4cm ,圆柱底面直径也是4cm 即底面半径为2cm .
∴圆柱的侧面积=2π×2×4=16πcm 2.
说明:此题为基础题.应用圆柱轴截面的特征,圆柱各元素的关系,侧面积计算.
典型例题一
例 矩形的边
,
,以
为轴旋转一周得到的圆柱体的表面积是()
(A)(B)(C)(D)
分析与解答:圆柱表面积是两底面积之和加上侧面积.圆柱的侧面展开图是矩形.因此,圆柱
的侧面积是矩形的面积,即底面周长()与
圆柱的高(母线)的积,解之选(C ).
典型例题七
例 一个圆锥的侧面展开图是半径为18cm ,圆心角为240°的扇形,求这个圆锥的轴截面积.
解:∵扇形的半径为18cm ,圆心角为240°,∴扇形的弧长L=π=?π?2418018
240
∵扇形弧长等于底面圆周长,∴圆锥的母线长为18cm ,底面半径=12224=π
π
cm ∴圆锥的高为56121822=-(cm ), ∴圆锥的轴截面积S=
57256242
1
=??(cm 2) 说明:巩固圆锥的各元素之间的关系,弧长公式和解直角三角形等知识的应用.
典型例题四
例 已知一个圆柱的轴截面是一个面积为16cm 2的正方形,求它们侧面积. 解:∵圆柱的轴截面是正方形,且面积为16cm 2
∴圆柱的高为4cm ,圆柱底面直径也是4cm 即底面半径为2cm .
∴圆柱的侧面积=2π×2×4=16πcm 2.
说明:此题为基础题.应用圆柱轴截面的特征,圆柱各元素的关系,侧面积计算.
典型例题五
例 (1)若圆锥的底面半径是3cm ,母线长是5cm ,则它的侧面展开图的面积是
2cm ______.
(2)若圆锥的母线长为5cm ,高为3cm ,则其侧面展开图中扇形的圆心角是 度. 分析 首先弄清圆的侧面展开图是扇形,(1)中可直接用lR S 2
1
=扇求得2cm 15π,
(2)中先求底面圆半径,扇形弧长,再由弧长公式求圆内角为288°.
典型例题十一
例 已知:斜边
,以直线为轴旋转一周得一表面积为的圆锥,则这个圆锥的高等于 .
分析与解答:圆锥的表面积是底面积与圆锥侧面积之和.圆锥的侧面展开图是扇形.圆锥的侧面积是扇形的面积,即等于底面周长×母线长的一半.
此题在分析中要结合图形(如图)弄清欲求圆锥的高即为
的长,关键在于求底面半径
,不妨设
,则,即可求出,解之得高=12cm.
典型例题八
例 已知一个三角形的边长分别为3 cm 、4 cm 、5 cm , 求以一边所在的直线为轴旋转一周形成的几何体的全面积.
略解:如图,在△ABC 中,AB=5,AC=4,BC=3, ∵AB 2=AC 2+BC 2,∴∠C=90°. (1)当以AC 所在的直线为轴旋转一周时,形成的几何体是以底面半径为3,母线长为5的圆锥.
π=+??π=+=24)35(3S S S 侧底全(cm 2).
(2)当以BC 所在的直线为轴旋转一周时,形成的几何体是以底面半径为4,母线长为5的圆锥.
π
=+??π=+=36)45(4S S S 侧底全(cm 2).
(3)当以AB 所在的直线为轴旋转一周时,形成的几何体是同底面的
两个圆锥的侧组成的几何体,母线长分别为4、3. 圆锥的底面半径=
512
543=
? π=??π+??π=+=5
84
35124512S S S 2
1侧侧全(cm 2)
. 说明:①分类思想;②圆锥的侧面积和表面积.
典型例题六
例 一个圆锥的高是10㎝,侧面展开图是半圆,求圆锥的侧面积.
分析:如图,欲求圆锥的侧面积,即求母线长l ,底面半径r .由圆锥的形成过程可知,圆锥的高、母线和底面半径构成直角三角形即SOA Rt ?,且,,,10r OA l SA SO ===关键找出l 与r 的关系,
又其侧面展开图是34
5
A
B
C 34
5
A
B
C
D
半圆,可得关系
,22
2l l
ππ=,即r l 2=. 解:设圆锥底面半径r ,扇形弧长为C ,母线长为l , 由题意得,2
2l
C π=
又.2r C π= ,22
2l l
ππ=∴
得r l 2= ① 在SOA Rt ?中,2
2
2
10+=r l ② 由①、②得:cm.2
3
20cm,2310==
l r ∴所求圆锥的侧面积为
)cm (3
200332033102πππ=??
==rl S
典型例题十
例 已知:斜边
,以直线为轴旋转一周得一表面积为的圆锥,则这个圆锥的高等于 .
分析与解答:圆锥的表面积是底面积与圆锥侧面积之和.圆锥的侧面展开图是扇形.圆锥的侧面积是扇形的面积,即等于底面周长×母线长的一半.
此题在分析中要结合图形(如图)弄清欲求圆锥的高即为
的长,关键在于求底面半径
,不妨设