8.空间几何体的表面积和体积练习题
高一数学空间几何体的表面积与体积试题答案及解析
高一数学空间几何体的表面积与体积试题答案及解析1. 已知正方体的棱长为1，且其顶点都在一个球面上，则该球的表面积为（ ） A ．π B ．2π C ．3π D ．4π【答案】C.【解析】正方体的对角线长为外接球的直径，因此，，因此.【考点】球的表面积公式.2. 如图，在四边形ABCD 中，∠DAB ＝90°，∠ADC ＝135°，AB ＝5，CD ＝2，AD ＝2，求四边形ABCD 绕AD 旋转一周所成几何体的表面积及体积．【答案】S 表面＝(60＋4)π．V ＝π．【解析】该图形旋转后是一个圆台除去一个倒放的圆锥， 则S 表面＝S 下底面＋S 台侧面＋S 锥侧面 ， 设圆台上，下地面半径是r 1，r 2,则 S 表面=π×r 22＋π×(r 2＋r 1)×5＋π×r 1×CDV ＝V 台－V 锥＝π(＋r 1r 2＋)AE －πr 2DE ，将数据代入计算即可。
试题解析：如图，设圆台上，下地面半径是r 1，r 2,过C 点作CF ⊥AB ，由∠ADC ＝135°，CE ⊥AD, CD=2得∠EDC ＝45°，r 1=" CE=" 2,则CF=4，BF=3，CF ⊥AB ，得BC=5，r 2=" AB=" 5, ∴S 表面＝S 下底面＋S 台侧面＋S 锥侧面 =π×r 22＋π×(r 2＋r 1)×5＋π×r 1×CD ＝π×52＋π×(2＋5)×5＋π×2×2 ＝(60＋4)π． V ＝V 台－V 锥＝π(＋r 1r 2＋)AE －πDE =π(＋2×5＋)4－π×2＝π．【考点】圆台，圆锥的表面积和体积.3.如图，在长方体ABCD—A1B1C1D1中，AB＝2，BB1＝BC＝1，E为D1C1的中点，连结ED，EC，EB和DB．(1)求证：ED⊥平面EBC；(2)求三棱锥E－DBC的体积.【答案】(1)见解析；（2）【解析】(1)易得△DD1E为等腰直角三角形DE⊥EC，BC⊥平面 BC⊥DE，所以DE⊥平面EBC平面DEB⊥平面EBC．（2）需要做辅助线，取CD中点M，连接EM∥，DCB（这个证明很关键），然后根据公式.试题解析：(1)在长方体ABCD－A1B1C1D1中，AB＝2，BB1＝BC＝1，E为D1C1的中点．∴△DD1E为等腰直角三角形，∠D1ED＝45°．同理∠C1EC＝45°．∴，即DE⊥EC．在长方体ABCD－中，BC⊥平面，又DE平面，∴BC⊥DE．又，∴DE⊥平面EBC．又∴平面DEB⊥平面EBC．（2）取CD中点M，连接EM，E为D1C1的中点，∥，且,又DCB.【考点】线面垂直，三棱锥的体积.4.设甲、乙两个圆柱的底面积分别为，体积分别为，若它们的侧面积相等，且，则的值是．【答案】【解析】设甲、乙两个圆柱的底面半径为，母线长，由于侧面积相等，，，，.【考点】圆柱的体积公式应用.5.如果两个球的体积之比为8:27,那么两个球的表面积之比为（）A．8:27B．2:3C．4:9D．2:9【答案】C【解析】由题意，故选C【考点】球的体积和表面积6.棱长为4的正方体的八个顶点都在同一个球面上，则此球的表面积为_____________.【答案】48【解析】正方体的外接球的球心为正方体的中心，球的直径为正方体的对角线，所以球的表面积为【考点】正方体的外接球7.如图是从上下底面处在水平状态下的棱长为的正方体中分离出来的.有如下结论：①在图中的度数和它表示的角的真实度数都是；②；③与所成的角是；④若，则用图示中这样一个装置盛水，最多能盛的水.其中正确的结论是（请填上你所有认为正确结论的序号）.【答案】①④【解析】①∵在正视图的等腰直角中，在图中的度数和它表示的角的真实度数都是，故①正确；②补全正方体如图所示：连接．∵，∴是正三角形，故．而＝＝，故②错；③连接、，∵，∴是正三角形，所以与所成的角是，故③错；④用图示中这样一个装置来盛水，那么盛最多体积的水时应是三棱锥的体积．又＝＝＝，故④正确，故填①④．【考点】1、正方体的性质；2、异面直线所成角；3、三棱锥的体积．8.已知一个正三棱锥的三条侧棱两两垂直且相等，底面边长为，则该三棱锥的外接球的表面积是（）A．B．C．D．【答案】A【解析】设该正三棱锥为，依题意两两垂直且，所以，且该正三棱锥的外接球与以为邻边的正方体的外接球是相同的，正方体的边长为，体对角线长为，故球的半径为，所以球的表面积为，故选A.【考点】1.三棱锥的外接球；2.球的表面积公式.9.如图，已知直三棱柱中，，，，D为BC的中点.（1）求证：∥面；（2）求三棱锥的体积.【答案】（1）略（2）【解析】（1）连接交于点O，连接OD，在中可根据中位线证得∥，再根据线面平行的性质定理可证得∥面。
高二数学空间几何体的表面积与体积试题答案及解析
高二数学空间几何体的表面积与体积试题答案及解析1.正四棱锥的五个顶点在同一个球面上,若其底面边长为4,侧棱长为,则此球的表面积为（）A．B．C．D．【答案】B【解析】设球的半径为，正方形的ABCD的对角线的交点 M，则球心在直线PM上．，由勾股定理得,再由射影定理得即∴此球的表面积为.【考点】球的表面积.2.一个圆柱形的罐子半径是4米，高是9米，将其平放，并在其中注入深2米的水，截面如图所示，水的体积是（）平方米.A．B．C．D．【答案】D.【解析】所求几何体的体积为阴影部分的面积与高的乘积，在中，,则,,体积.【考点】组合体的体积.3.一个四棱锥的侧棱长都相等，底面是正方形，其正视图如图所示，则该四棱锥的侧面积是_________．【答案】【解析】由正视图可知四棱锥的底面边长为2，高为2，可求出斜高为，因此四棱锥的侧面积，答案为.【考点】1.几何体的三视图；2.锥体的侧面积计算4.已知球的直径SC=4，A.,B是该球球面上的两点，AB=2，∠ASC=∠BSC=45°，则棱锥S-ABC的体积为_________【答案】【解析】设ＡB的中点为D，球心为O，连结SD，CD，OD，由SC=4为球的直径知，∠SBC=∠SAC=90o,因为∠ASC=∠BSC=45°，所以SA=BC=SB=AC=，所以SD⊥AB，DC⊥AB，所以AB⊥面SDC，因为AB=2，所以SD=DC==，所以DO= =，所以= ===.考点:球的性质，线面垂直判定，三棱锥的体积公式，转化思想5.如图，一个盛满水的三棱锥容器，不久发现三条侧棱上各有一个小洞，且知，若仍用这个容器盛水，则最多可盛水的体积是原来的 .【答案】【解析】过作截面平行于平面,可得截面下体积为原体积的，若过点F，作截面平行于平面,可得截面上的体积为原体积的，若C为最低点，以平面为水平上面，则体积为原体积的，此时体积最大.【考点】体积相似计算.6.一个半径为1的小球在一个内壁棱长为的正四面体封闭容器内可向各个方向自由运动，则该小球表面永远不可能接触到的容器内壁的面积是．【答案】【解析】如图甲，考虑小球挤在一个角时的情况，记小球半径为，作平面//平面，与小球相切于点，则小球球心为正四面体的中心，，垂足为的中心．因，故，从而．记此时小球与面的切点为，连接，则．考虑小球与正四面体的一个面(不妨取为)相切时的情况，易知小球在面上最靠近边的切点的轨迹仍为正三角形，记为，如图乙．记正四面体的棱长为，过作于．因，有，故小三角形的边长．小球与面不能接触到的部分的面积为（如答图2中阴影部分）．又，，所以．由对称性，且正四面体共4个面，所以小球不能接触到的容器内壁的面积共为．【考点】(1)三棱锥的体积公式；（2）分情况讨论及割补思想的应用。
空间几何体的表面积和体积计算题
空间几何体的表面积和体积计算题计算空间几何体的表面积和体积是数学中的基本问题之一。
在几何学中，空间几何体包括球体、立方体、长方体、圆柱体、圆锥体和棱柱体等等。
本文将分别介绍每种几何体的表面积和体积计算方法。
一、球体的表面积和体积计算球体是一个具有规则曲面的几何体，其表面积和体积的计算方法如下：1. 表面积计算公式：球体的表面积公式为：S = 4πr² ，其中 r 表示球体的半径。
2. 体积计算公式：球体的体积计算公式为：V = (4/3)πr³ ，其中 r 表示球体的半径。
二、立方体的表面积和体积计算立方体是一个具有六个相等正方形面的几何体，其表面积和体积的计算方法如下：1. 表面积计算公式：立方体的表面积公式为：S = 6a²，其中 a 表示立方体的边长。
2. 体积计算公式：立方体的体积计算公式为：V = a³，其中 a 表示立方体的边长。
三、长方体的表面积和体积计算长方体是一个具有六个面的几何体，其中相邻的两个面是矩形，其表面积和体积的计算方法如下：1. 表面积计算公式：长方体的表面积公式为：S = 2(ab + bc + ac) ，其中 a、b、c 分别表示长方体的三个边长。
2. 体积计算公式：长方体的体积计算公式为：V = abc ，其中 a、b、c 分别表示长方体的三个边长。
四、圆柱体的表面积和体积计算圆柱体是一个具有两个平行圆底和一个侧面的几何体，其表面积和体积的计算方法如下：1. 表面积计算公式：圆柱体的表面积公式为：S = 2πr² + 2πrh ，其中 r 表示圆柱体底面圆的半径，h 表示圆柱体的高。
2. 体积计算公式：圆柱体的体积计算公式为：V = πr²h ，其中 r 表示圆柱体底面圆的半径，h 表示圆柱体的高。
五、圆锥体的表面积和体积计算圆锥体是一个具有一个圆锥底和一个侧面的几何体，其表面积和体积的计算方法如下：1. 表面积计算公式：圆锥体的表面积公式为：S = πr² + πrl ，其中 r 表示圆锥底面圆的半径，l 表示圆锥的斜高。
几何体的体积与表面积试题
几何体的体积与表面积试题一、选择题1. 下面关于体积和表面积的说法，正确的是：A. 体积是指几何体的外部空间，表面积是指几何体的内部空间。
B. 箱子的体积和表面积一定是相等的。
C. 体积和表面积都是用立方单位来计量的。
D. 几何体的体积是几何体的表面积的两倍。
2. 一个长方体的长、宽、高分别为3cm、4cm、5cm，它的体积是：A. 60cm³B. 48cm³C. 40cm³D. 20cm³3. 一个正方体的表面积是96平方厘米，它的边长是：A. 8厘米B. 12厘米C. 16厘米D. 24厘米4. 一个圆柱体的底面半径为2cm，高为6cm，它的表面积是：A. 24π平方厘米B. 28π平方厘米C. 32π平方厘米D. 36π平方厘米5. 一个球体的表面积是100π平方厘米，它的半径是：A. 2厘米B. 4厘米C. 6厘米D. 8厘米二、解答题1. 计算一个直方体的体积和表面积，并给出结果的单位。
解答：设直方体的长、宽、高分别为a、b、c，则直方体的体积V为 V = a * b * c，表面积S为 S = 2(a * b + a * c + b * c)。
根据具体的数值，计算出V和S，并注明单位。
2. 已知一个圆柱体的表面积为48π平方厘米，底面半径为3厘米，求圆柱体的高。
解答：设圆柱体的底面半径为r，高为h。
根据题意，可列出方程：2πr^2 + 2πrh = 48π化简得 r^2 + rh = 24代入r=3，解方程得 h = 6厘米。
3. 一个球体的表面积是200π平方厘米，求它的体积。
解答：设球体的半径为r。
根据题意，可列出方程：4πr^2 = 200π化简得 r^2 = 50代入r=√50，计算得体积V = (4/3)πr^3。
三、应用题1. 小明家的水缸是一个圆柱体，底面半径为50厘米，高为120厘米。
他要知道这个水缸最多可以盛多少升水。
解答：水缸的体积为圆柱体的体积V = πr^2h。
8.2 空间几何体的表面积和体积-5年3年模拟北京高考
8.2 空间几何体的表面积和体积五年高考考点1 表面积1．（2011安徽，6,5分）一个空间几何体的三视图如图所示，则该几何体的表面积为 ( )48.A 17832.+B 17848.+C 80.D2．（2010课标全国．10）设三棱柱的侧棱垂直于底面，所有棱的长都为a ，顶点都在一个球面上，则该球的表面积为 ( )2.a A π 237.a B π 2311.a C π 25.a D π 3．（2010福建．12）若一个底面是正三角形的三棱柱的正视图如图所示，则其表面积等于4．（2013福建．19,13分）如图，在四棱柱1111D C B A ABCD -中，侧棱⊥1AA 底面,//,DC AB ABCDBC k AD k AB AA ,4,3,11===⋅>==)0(6,5k k DC k(1)求证：CD ⊥平面;11A ADD(2)若直线1AA 与平面C AB 1所成角的正弦值为,76求k 的值； (3)现将与四棱柱1111D C B A ABCD -形状和大小完全相同的两个四棱柱拼接成一个新的四棱柱，规定：若拼接成的新四棱柱形状和大小完全相同，则视为同一种拼接方案，问：共有几种不同的拼接方案？在这些拼接成的新四棱柱中，记其中最小的表面积为f （k)写出f （k ）的解析式．（直接写出答案，不必说明理由）考点2 体积1．（2013湖北．8,5分）一个几何体的三视图如图所示，该几何体从上到下由四个简单几何体组成，其体积分别记为,,21V V ,,43V V 上面两个简单几何体均为旋转体，下面两个简单几何体均为多面体，则有 ( )3421.V V V V A <<< 4231.V V V V B <⋅<<4312.V V V V C <<< 4132.V V V V D <<<2．（2012课标全国．11，5分）已知三棱锥．S-ABC 的所有顶点都在球0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 ( )62.A 63.B 32.C 22.D 3．（2012广东，6，5分）某几何体的三视图如图所示，它的体积为 ( )π12.A π45.B π57.C π81.D4．（2011辽宁，12，5分）已知球的直径SC =4，A ．B 是该球球面上的两点，,30,3 =∠=∠=BSC ASC AB 则棱锥S -ABC 的体积为( )33.A 32.B 3.C 1.D5．（2013江苏，8，5分）如图，在三棱柱ABC C B A -111中，D ，E ，F 分别是1,,AA AC AB 的中点，设三棱锥F -ADE 的体积为,1V 棱柱ABC C B A -111的体积为,2V 则=21:V V智力背景《孙子算经》 《孙子算经》共分上、中、下三卷卷上叙述筹算乘除法，卷中叙述筹算的分数算法和开平方法，是了解中国古代 筹算的很好的资料，可以补充《九章算术》的不足，卷下则是收集了一些算术难题的问题集．如已知头数和足数的“鸡兔同笼”问题，在今天的算术教科书中仍然是常见的问题．在《孙子算经》中，最有名的当然是卷下第赫题，就是通常所称的“孙子问题”，也是现称为“中国剩余定理”的出处.6．（2012山东，14,4分）如图，正方体1111D C B A ABCD -的棱长为l ，E ，F 分别为线段C B AA 11,上的点，则三棱锥EDF D -1的体积为7．（2012上海，14,4分）如图，AD 与BC 是四面体ABCD 中互相垂直的棱．BC =2.若AD =2c ，且AB +BD =AC+ CD =2a ，其中a 、c 为常数，则四面体ABCD 的体积的最大值是8．（2011福建，12，4分）三棱锥_P - ABC 中，PA ⊥底面ABC ，PA=3，底面ABC 是边长为2的正三角形，则三棱锥P- ABC 的体积等于 ．9．（2012湖南．18,12分）如图，在四棱锥P- ABCD 中，PA ⊥平面,5,3,4,===AD BC AB ABCD090=∠=∠ABC DAB ,E 是CD 的中点．(1)证明：CD ⊥平面PAE ；(2)若直线PB 与平面PAE 所成的角和PB 与平面ABCD 所成的角相等，求四棱锥P - ABCD 的体积．10.（2011安徽．17,12分）如图，ABEDFC 为多面体，平面ABED 与平面ACFD 垂直，点0在线段AD 上，OA=1，OD=2．△OAB，△OAC，△ODE，△ODF 都是正三角形．(1)证明直线BC//EF ；(2)求棱锥 F - OBED 的体积．解读探究智力背景六十进制的由来六十进制最早起源于巴比伦，至于巴比伦人为什么要用60 进制，说法不一，有人把巴比伧人最初认为一年为360天．太阳每天走一‘步’（即一度）及巴比伦人已经熟悉六等分圆周相结合而得60进位；也有人认为60有2、3、4、5、6、10、12等因子，使运算简化等.60进制至今仍在很多领域内应用，如一小时等于鳓分，角度制等，天干、地支的记法也是一种60进制．知识清单1．旋转体的表面积2．几何体的体积公式(1)棱（圆）柱的底面积为S ，高为h ，则体积v=⑧ ．(2)棱（圆）锥的底面积为S ，高为h ，则体积v=⑨ ．(3)棱（圆）台的上、下底面面积分别为S ’、S ，高为h ，则体积.)(31//h s S S S V ++= (4)球的半径为R ，则球的体积v=⑩【知识拓展】立体几何中的“截、展、拆、拼”(1)“截”指的是截面，平行于柱、锥底面的截面以及旋转体的轴截面，它们集中反映了几何体的主要元素的数量关系，是能帮助解题的重要工具．(2)“展”指的是侧面和某些面的展开图，在有关沿表面的最短路径问题中，就是求侧面或某些面的展开图上两点间的距离．(3)“拆”指的是将一个不规则的几何体拆成几个简单的几何体，便于计算．(4)“拼”指的是将小几何体嵌入一个大几何体中，如有时将一个三棱锥复原成一个三棱柱，有时将一个三棱柱复原成一个四棱柱，还台为锥，这些都是拼补的方法．·知识清单答案突破方法方法1几何体的表面积例1 （2012北京，7,5分）某三棱锥的三视图如图所示，该三棱锥的表面积是 ( )5628.+A 5630.+B 51256.+C 51260.+D解题思路解析 由三棱锥的三视图可得三棱锥的直观图如图(1)所示．过D 作DM ⊥ AC ，连结BM..10452121=⨯⨯=⨯⨯=∆DM AC s ACD .10452121=⨯⨯=⨯⨯=∆BC AC s ABC 在△CMB 中，.5||,90=∴=∠BM C由三视图知DM ⊥面,90,=∠∴DMB ABC ,4154||=+=∴DB∴ △BCD 为直角三角形，,900=∠DCB 智力背景戏说日常生活中的说学名词——必要条件 2009年11月10日，武汉综合新闻网发表了“十年买房’之必要条件”的署名文章，讲的是能在十年内买房的必不可少的条件，必要条件，是数学名词，在高中数学中大量使用，设A ，B 是两个命题，若A 则B ，就把B 称为A 的必要条件．有了条件B ，不一定能得到结 论A ，可是，如果连条件B 都不具备，结论A 一定不成立．可见，此文使用“必要条件”一词，既符合 数学含义，又言简意赅..104521=⨯⨯=∴∆BCD S在△ABD 中，如图(2)，,5665221=⨯⨯=∆ABD S .563056101010+=+++=∴表S 故选B ．答案 B【方法点拨】 几何体表面积的求解方法：(1)表面积是各个面的面积之和，求多面体的表面积时，只需将它们沿着棱剪开后展成平面图形，可利用求平面图形的面积的方法，求多面体的表面积．求旋转体的表面积时，可从旋转体的生成过程及其几何特征人手，将其展开，求表面积，但要搞清它们的底面半径、母线长与对应侧面展开图中的边长关系．(2)求不规则几何体的表面积时，通常将所给几何体分割成基本的柱、锥、台体，先求出这些基本的柱、锥、台体的表面积，再通过求和或作差，从而获得几何体的表面积． (3)正棱锥、正棱台、正棱柱的侧面积公式间的联系：0/=c 时，棱锥可以看作上底面周长为0的棱台．(4)设球的半径为R ，则球的表面积.42R S π= 方法2 几何体的体积例2 （2012江苏．7,5分）如图，在长方体-ABCD 1111D C B A 中，,3cm AD AB ==,21cm AA =则四棱锥D D BB A 11-的体积为 .3cm解题思路解析 解法一：),(323321313111cm V D B A A =⨯⨯⨯⨯=- ),(9233213111cm V D B A hBD =⨯⨯⨯=-⋅=-=∴---)(6311111111cm V V V D B A A D B A ABD D D BB A解法二：连结AC 交BD 于点0，则AC BB AC BD AC ∴⊥⊥,,1⊥平面AO D D BB ∴,11即为四棱锥 D D BB A 11-的高.⋅=⨯⨯⨯=∴-)(622322331311cm V D D BB A 答案6【方法点拨】 锥体体积的求解方法： 求锥体的体积，要选择适当的底面和高，然后应用公式=V Sh 31进行计算即可．常用方法有：割补法和等积变换法．(1)割补法：求一个几何体的体积可以将这个几何体分割成几个柱体、锥体，分别求出锥体和柱体的体积，从而得出几何体的体积．(2)等积变换法：利用三棱锥的任一个面可作为三棱锥的底面，①求体积时，可选择容易计算的方式来求解；②利用“等积性”可求“点到面的距离”．三年模拟A 组 2011-2013年模拟探究专项基础测试时间.30分钟 分值.40分一、选择题（每题5分，共30分）1．（2013北京海淀月考）已知一个几何体是由上下两部分构成的组合体，其三视图如图，若图中圆的半径为1，等腰三角形的腰长为,5则该几何体的体积是( )34.πA π2.B 38.πC 310.πD 智力背景三角学发展简史 传统的三角学以研究平面三角形和球面三角形的边角关系为基础，达到测量上的应用目的．17世纪，函数概念的引入为三角函数成为三角学的基本概念奠定了基础．三角在中国早期比较通行的名称是“八线”和“三角”，“八线”是指在单位圆上的八种三角函数线：正弦线、余弦线、正切 线、余切线、正割线、余割线、正矢线、余矢线，作为独立的数学分科的三角学已渐渤消失，但作为刻画周期性现象的三角函数，仍然发挥着巨大的作用，2．（2013北京丰台高三上学期期末考试）如图，某三棱锥的三视图都是直角边长为2的等腰直角三角形，则该三棱锥的四个面的面积中最大的是 ( )3.A 32.B 1.C 2.D3．（2013北京朝阳高三上学期期末考试）已知三棱锥的底面是边长为1的正三角形，其正视图与俯视图如图所示，则其侧视图的面积为 ( )43.A 23.B 43.C 1.D 4．（2013河南郑州3月．6）一个几何体的三视图如图所示，其中的长度单位为cm ，则该几何体的体积 为 3cm18.A 48.B 45.C 54.D5．（2013北京西城一模．8）如图是一个几何体的三视图，根据图中的数据可得该几何体的表面积为 ( )π18.A π30.B π33.C π40.D6．（2012浙江杭州二模．9）一个空间几何体的三视图及其相关数据如图所示，则这个空间几何体的表面积是 ( )211.πA 6211.+⋅πB π11.C 33211.+πD二、填空题（每题5分，共10分）7．（2013湖南株洲二模．6）圆柱形容器的内壁底面半径是10 cm ，有一个实心铁球浸没于容器的水中，若取出这个铁球，测得容器的水面下降了,35cm 则这个铁球的表面积为 .2cm 8．（2011浙江金华十校模拟．13）一个几何体的三视图（单位：cm)如图所示，则该几何体的表面积 是 .2cmB 组 2011-2013年模拟探究专项提升测试时间：45分钟 分值：55分一、选择题（每题5分，共15分）1．（2013吉林长春5月．7）一个棱长都为a 的直三棱柱的六个顶点全部在同一个球面上，则该球的表面积为 ( )237.a A π 22.a B π 2411.a C π 234.a D π 2．（2013宁夏银川二模．6）侧棱长为2的正三棱锥，若其底面周长为9，则该正三棱锥的体积是 ( )239.A 433.B 233.C 439.D 3．（2013北京昌平二模．6）已知一个棱长为2的正方体，被一个平面截后所得几何体的三视图如图所示，则该几何体的体积是 ( )智力背景《海岛算经》 《海岛算经》本来不是一部独立的著作，是刘徽为了解释“重差术”而附在《九章算术》中《勾股》后的一些问题．所谓“重差术”是计算极高和极低的方法，是透过对对象的反复观测，在不引入三角函数的情况下，运用了相似三角形的对应边成比例的原理采计算出精确的结果，所以《海岛算经》标志着中国古代测量数学的成就，唐代初年，这一部分被人从《九章算术》抽出来独立成书，因第一题是测量有关海岛的高度及距离的问题，故把它命名为《海岛算经》，3.A 3.B 3.C 8.D 二、填空题（每题5分，共15分）4．（2013吉林四平一模．14）已知矩形ABCD 的顶点都在半径为4的球D 的球面上，且,32,6==BC AB则棱锥0 - ABCD 的体积为5．（2012北京西城二模，13）一个几何体的三视图如图所示，其中正视图和侧视图是腰长为l 的两个全等的等腰直角三角形，则该几何体的体积是 ；若该几何体的所有顶点在同一球面上，则球的表面积是．6．（2012云南昆明二模．15）如图是一个几何体的三视图(单位：m)，则几何体的体积为____三、解答题（共25分）7．（2013浙江杭州一模．20）已知一个三棱台的上、下底面分别是边长为20 cm 和30 cm 的正三角形，侧面是全等的等腰梯形，且侧面面积等于两底面面积之和，求棱台的体积．8．（2013江苏南京二模，18）养路处建造圆锥形仓库用于贮藏食盐（供融化高速公路上的积雪之用），已建的仓库的底面直径为12 m ，高为4 m ．养路处拟建一个更大的圆锥形仓库，以存放更多食盐．现有两种方案：一是新建的仓库的底面直径比原来大4 m(高不变)；二是高度增加4 m(底面直径不变)．(1)分别计算按这两种方案所建的仓库的体积；(2)分别计算按这两种方案所建的仓库的表面积；(3)哪个方案更经济些？。
2023年新高考数学一轮复习8-2 空间几何体的表面积和体积(真题测试)解析版
专题8.2 空间几何体的表面积和体积（真题测试）一、单选题1．（2020·天津·高考真题）若棱长为 ） A ．12π B ．24π C ．36π D ．144π【答案】C【解析】【分析】求出正方体的体对角线的一半，即为球的半径，利用球的表面积公式，即可得解.【详解】这个球是正方体的外接球，其半径等于正方体的体对角线的一半，即3R =，所以，这个球的表面积为2244336S R πππ==⨯=.故选：C.2．（2020·北京·高考真题）某三棱柱的底面为正三角形，其三视图如图所示，该三棱柱的表面积为（）． A ．63+ B ．623+ C ．123+ D ．1223+【答案】D【解析】【分析】首先确定几何体的结构特征，然后求解其表面积即可.【详解】由题意可得，三棱柱的上下底面为边长为2的等边三角形，侧面为三个边长为2的正方形，则其表面积为：()1322222sin 60122S ⎛⎫=⨯⨯+⨯⨯⨯⨯︒=+ ⎪⎝⎭故选：D.【点睛】(1)以三视图为载体考查几何体的表面积，关键是能够对给出的三视图进行恰当的分析，从三视图中发现几何体中各元素间的位置关系及数量关系．(2)多面体的表面积是各个面的面积之和；组合体的表面积应注意重合部分的处理．(3)圆柱、圆锥、圆台的侧面是曲面，计算侧面积时需要将这个曲面展为平面图形计算，而表面积是侧面积与底面圆的面积之和．3．（2022·浙江·高考真题）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：3cm ）是（ ）A ．22πB ．8πC ．22π3D ．16π3【答案】C【解析】【分析】根据三视图还原几何体可知，原几何体是一个半球，一个圆柱，一个圆台组合成的几何体，即可根据球，圆柱，圆台的体积公式求出．【详解】由三视图可知，该几何体是一个半球，一个圆柱，一个圆台组合成的几何体，球的半径，圆柱的底面半径，圆台的上底面半径都为1cm ，圆台的下底面半径为2cm ，所以该几何体的体积(322214122ππ1π122π2π12333V =⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯=3cm ．故选：C ．4．（2022·全国·高考真题）已知正三棱台的高为1，上、下底面边长分别为面上，则该球的表面积为（ ）A ．100πB ．128πC ．144πD ．192π【答案】A【解析】【分析】根据题意可求出正三棱台上下底面所在圆面的半径12,r r ，再根据球心距，圆面半径，以及球的半径之间的关系，即可解出球的半径，从而得出球的表面积．【详解】设正三棱台上下底面所在圆面的半径12,r r ，所以123432,260sin 60r r ==，即123,4r r ==，设球心到上下底面的距离分别为12,d d ，球的半径为R ，所以1d =2d =121d d -=或121d d +=，即1=1，解得225R =符合题意，所以球的表面积为24π100πS R ==． 故选：A ．5．（2021·浙江·高考真题）某几何体的三视图如图所示，则该几何体的体积是（ ）A ．32B ．3C ．2D ．【答案】A【解析】【分析】根据三视图可得如图所示的几何体，根据棱柱的体积公式可求其体积.【详解】几何体为如图所示的四棱柱1111ABCD A B C D -，其高为1，底面为等腰梯形ABCD ，1=故1111131222ABCD A B C D V -=⨯⨯=， 故选：A. 6．（2021·全国·高考真题（理））已如A ，B ，C 是半径为1的球O 的球面上的三个点，且,1AC BC AC BC ⊥==，则三棱锥O ABC -的体积为（ ）A B C D A 【解析】【分析】由题可得ABC 为等腰直角三角形，得出ABC 外接圆的半径，则可求得O 到平面ABC 的距离，进而求得体积.【详解】,1AC BC AC BC ⊥==，ABC ∴为等腰直角三角形，AB ∴=，则ABC 1， 设O 到平面ABC 的距离为d ，则2d =所以11111332O ABC ABC V S d -=⋅=⨯⨯⨯= 故选：A.7．（2022·全国·高考真题（文））已知球O 的半径为1，四棱锥的顶点为O ，底面的四个顶点均在球O 的球面上，则当该四棱锥的体积最大时，其高为（ ）A ．13B ．12CD 【答案】C【解析】【分析】先证明当四棱锥的顶点O 到底面ABCD 所在小圆距离一定时，底面ABCD 面积最大值为22r ，进而得到四棱锥体积表达式，再利用均值定理去求四棱锥体积的最大值，从而得到当该四棱锥的体积最大时其高的值.【详解】设该四棱锥底面为四边形ABCD ，四边形ABCD 所在小圆半径为r ，设四边形ABCD 对角线夹角为α， 则2111sin 222222ABCD S AC BD AC BD r r r α=⋅⋅⋅≤⋅⋅≤⋅⋅= （当且仅当四边形ABCD 为正方形时等号成立）即当四棱锥的顶点O 到底面ABCD 所在小圆距离一定时，底面ABCD 面积最大值为22r又22r h 1+=则2123O ABCDV r h -=⋅⋅=当且仅当222r h =即h 时等号成立，故选：C8．（2022·全国·高考真题）已知正四棱锥的侧棱长为l ，其各顶点都在同一球面上.若该球的体积为36π，且3l ≤≤ ） A ．8118,4⎡⎤⎢⎥⎣⎦ B ．2781,44⎡⎤⎢⎥⎣⎦ C ．2764,43⎡⎤⎢⎥⎣⎦ D ．[18,27]【答案】C【解析】【分析】设正四棱锥的高为h ，由球的截面性质列方程求出正四棱锥的底面边长与高的关系，由此确定正四棱锥体积的取值范围.【详解】∵ 球的体积为36π，所以球的半径3R =,设正四棱锥的底面边长为2a ，高为h ，则2222l a h =+，22232(3)a h =+-,所以26h l =，2222a l h =- 所以正四棱锥的体积42622411214()=333366936l l l V Sh a h l l ⎛⎫==⨯⨯=⨯-⨯- ⎪⎝⎭， 所以5233112449696l l V l l ⎛⎫⎛⎫-'=-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭，当3l ≤≤0V '>，当l ≤0V '<，所以当l =V 取最大值，最大值为643，又3l =时，274V =，l =814V =, 所以正四棱锥的体积V 的最小值为274， 所以该正四棱锥体积的取值范围是276443⎡⎤⎢⎥⎣⎦，. 故选：C.二、多选题9．（2022·广东茂名·二模）某一时段内，从天空降落到地面上的液态或固态的水，未经蒸发，而在水平面上积聚的深度称为这段时间的降雨量．24h 降雨量的等级划分如下：在一次暴雨降雨过程中，小明用一个大容量烧杯（如图，瓶身直径大于瓶口直径，瓶身高度为50cm ，瓶口高度为3cm ）收集雨水，容器内雨水的高度可能是（ ）A ．20cmB ．22cmC ．25cmD ．29cm【答案】CD【解析】【分析】设降雨量为x ，容器内雨水高度为h,根据雨水的体积相等关系可得到h,x 之间的关系49h x =，结合题意可得4200400[,)999x ∈，由此判断出答案. 【详解】设降雨量为x ，容器内雨水高度为h,根据体积相等关系可得：22π100π150x h ⨯=⨯，解得49h x = ， 由于[50,100)x ∈ ，故4200400[,)999x ∈， 故20040020040020,22[,),25,29[,)9999∉∈故选：CD ．10．（2023·湖北·高三阶段练习）折扇是我国古老文化的延续，在我国已有四千年左右的历史，“扇”与“善”谐音，折扇也寓意“善良”“善行”．它常以字画的形式体现我国的传统文化，也是运筹帷幄､决胜千里､大智大勇的象征（如图1）．图2是一个圆台的侧面展开图（扇形的一部分），若两个圆弧,DE AC 所在圆的半径分别是3和9，且120ABC ∠=，则该圆台的（ ）A ．高为42B ．体积为5023π C ．表面积为34πD ．上底面积､下底面积和侧面积之比为1:9:22【答案】AC【解析】 【分析】设圆台的上底面半径为r ，下底面半径为R ，求出1,3r R ==，即可判断选项A 正确；利用公式计算即可判断选项BCD 的真假得解.【详解】解：设圆台的上底面半径为r ，下底面半径为R ，则11223,22933r R ππππ=⨯⨯=⨯⨯，解得1,3r R ==．圆台的母线长6l =，圆台的高为h ==，则选项A 正确；圆台的体积()22133113π=⨯+⨯+=，则选项B 错误； 圆台的上底面积为π，下底面积为9π，侧面积为()13624ππ+⨯=，则圆台的表面积为92434ππππ++=，则C 正确；由前面可知上底面积､下底面积和侧面积之比为1:9:24，则选项D 错误．故选：AC ．11．（2022·湖南·长沙一中模拟预测）传说古希腊数学家阿基米德的墓碑上刻着一个圆柱，圆柱内有一个内切球，这个球的直径恰好与圆柱的高相等．“圆柱容球”是阿基米德最为得意的发现；如图是一个圆柱容球，12O O ，为圆柱上下底面的圆心，O 为球心，EF 为底面圆1O 的一条直径，若球的半径2r =，则（ ）A ．球与圆柱的表面积之比为12：B ．平面DEF 截得球的截面面积最小值为165π C ．四面体CDEF 的体积的取值范围为3203⎛⎤ ⎥⎝⎦，D ．若P 为球面和圆柱侧面的交线上一点，则PE PF +的取值范围为2⎡+⎣【答案】BCD【解析】【分析】利用球的表面积公式及圆柱的表面积公式可判断A ，由题可得O 到平面DEF 的距离为1d 平面DEF 截得球的截面面积最小值可判断B ，由题可得四面体CDEF 的体积等于12E DCO V -可判断C ，设P 在底面的射影为P '，设2t P E '=，PE PF +PE PF +的取值范围可判断D.【详解】由球的半径为r ，可知圆柱的底面半径为r ，圆柱的高为2r ，则球表面积为24r π，圆柱的表面积222226r r r r πππ+⋅=， 所以球与圆柱的表面积之比为23，故A 错误；过O 作1OG DO ⊥于G ，则由题可得12OG == 设O 到平面DEF 的距离为1d ，平面DEF 截得球的截面圆的半径为1r ，则1d OG ≤，22221114164455r r d d =-=-≥-=， 所以平面DEF 截得球的截面面积最小值为165π，故B 正确； 由题可知四面体CDEF 的体积等于12E DCO V -，点E 到平面1DCO 的距离(0,4]d ∈， 又114482DCO S =⨯⨯=，所以123228(0,]33E DCO V d -=⨯∈，故C 正确； 由题可知点P 在过球心与圆柱的底面平行的截面圆上，设P 在底面的射影为P '， 则2222222,2,2,16PP PE P E PF P F P E P F '''''==+=++=，设2t P E '=，则20,4t ⎡⎤∈⎣⎦，PE PF +所以()2224PE PF +==+2424⎡⎤=++⎣⎦，所以2PE PF ⎡+∈+⎣，故D 正确.故选：BCD.12．（2022·全国·高考真题）如图，四边形ABCD 为正方形，ED ⊥平面ABCD ，,2FB ED AB ED FB ==∥，记三棱锥E ACD -，F ABC -，F ACE -的体积分别为123,,V V V ，则（ ）A ．322V V =B ．31V V =C ．312V V V =+D ．3123V V =【答案】CD【解析】【分析】直接由体积公式计算12,V V ，连接BD 交AC 于点M ，连接,EM FM ，由3A EFM C EFM V V V --=+计算出3V ，依次判断选项即可.【详解】设22AB ED FB a ===，因为ED ⊥平面ABCD ，FB ED ，则()2311114223323ACD V ED S a a a =⋅⋅=⋅⋅⋅=， ()232111223323ABC V FB S a a a =⋅⋅=⋅⋅⋅=，连接BD 交AC 于点M ，连接,EM FM ，易得BD AC ⊥， 又ED ⊥平面ABCD ，AC ⊂平面ABCD ，则ED AC ⊥，又ED BD D =，,ED BD ⊂平面BDEF ，则AC ⊥平面BDEF ，又12BM DM BD ==，过F 作FG DE ⊥于G ，易得四边形BDGF 为矩形，则,FG BD EG a ===，则,EM FM ===，3EF a =，222EM FM EF +=，则EM FM ⊥，212EFM SEM FM =⋅=，AC =， 则33123A EFM C EFM EFM V V V AC S a --=+=⋅=，则3123V V =，323V V =，312V V V =+，故A 、B 错误；C 、D 正确.故选：CD.三、填空题 13．（2021·全国·高考真题（文））已知一个圆锥的底面半径为6，其体积为30π则该圆锥的侧面积为________.【答案】39π【解析】【分析】利用体积公式求出圆锥的高，进一步求出母线长，最终利用侧面积公式求出答案.【详解】∵216303V h ππ=⋅=∴52h =∴132l =∴136392S rl πππ==⨯⨯=侧. 故答案为：39π.14．（2020·江苏·高考真题）如图，六角螺帽毛坯是由一个正六棱柱挖去一个圆柱所构成的．已知螺帽的底面正六边形边长为2 cm ，高为2 cm ，内孔半径为0.5 cm ，则此六角螺帽毛坯的体积是 ____ cm 3. 【答案】1232π-【解析】【分析】先求正六棱柱体积，再求圆柱体积，相减得结果.【详解】正六棱柱体积为262⨯ 圆柱体积为21()222ππ⋅=所求几何体体积为2π故答案为： 2π15．（2019·天津·高考真题（文）若圆柱的一个底面的圆周经过四棱锥四条侧棱的中点，另一个底面的圆心为四棱锥底面的中心，则该圆柱的体积为__________. 【答案】4π. 【解析】【分析】根据棱锥的结构特点，确定所求的圆柱的高和底面半径．【详解】借助勾股定理，2=，.若圆柱的一个底面的圆周经过四棱锥四条侧棱的中点，圆柱的底面半径为12，一个底面的圆心为四棱锥底面的中心，故圆柱的高为1，故圆柱的体积为21124ππ⎛⎫⨯⨯= ⎪⎝⎭． 16．（2022·吉林·长春市第二实验中学高三阶段练习）在三棱锥P ABC -中，点P 在底面的射影是ABC 的外心，2,3BAC BC PA π∠===___________. 【答案】12548π 【解析】【分析】先由正弦定理得，ABC 外接圆的半径，再由勾股定理，即可求出半径,从而可得外接球体积.【详解】解：设ABC 的外心为1O ,连接1PO ,则球心O 在1PO 上，连接1O A ,则1O A 为ABC 外接圆的半径r ,连接OA ,设外接球的半径为R ,则OA OP R ==,在ABC 中，由正弦定理得2,BC r sin BAC ==∠解得1r =,即11O A =, 在1Rt PAO 中，12,PO =在1Rt AOO ,中22211OO AO AO +=,即()22221R R -+=,解得：54R =, 所以外接球的体积为：3344125334854R V πππ⎛⎫⋅ ⎪⎝⎭===， 故答案为：12548π 四、解答题17．（2022·安徽芜湖·高一期末）如图①，有一个圆柱形状的玻璃水杯，底面圆的直径为20cm ，高为30cm ，杯内有20cm 深的溶液.如图①，现将水杯倾斜，且倾斜时点B 始终不离开桌面，设直径AB 所在直线与桌面所成的角为α.要使倾斜后容器内的溶液不会溢出，求α的最大值. 【答案】4π【解析】【分析】当水杯倾斜过程中，溶液恰好不溢出时，此时α最大；在这个临界条件下，结合溶液的体积不变，可以得到关于α的一个不等式，即可求出α的取值范围，得到最大值.【详解】如图所示，在Rt △CDE 中20tan DE α=，()2221020tan 103020tan 10202παπαπ⨯⨯⨯⨯-+≥⨯⨯解得tan 1α≤，即α的最大值4π. 18．（2022·全国·南宁二中高三期末（文））图1是由矩形ABGF ，Rt ADE △和菱形ABCD 组成的一个平面图形，其中2AB =，1==AE AF ，60BAD ∠=︒，将该图形沿AB ，AD 折起使得AE 与AF 重合，连接CG ，如图2.(1)证明：图2中的C ，D ，E ，G 四点共面；(2)求图2中三棱锥C BDG -的体积.【答案】(1)证明见解析【解析】【分析】（1）依题意可得//AB FG ，//AB CD ，即可得到//AB GE ，从而得到//CD EG ，即可得证；（2）依题意可得AE AD ⊥、AE AB ⊥，即可得到AE ⊥平面ABCD 从而得到BG ⊥平面ABCD ，再根据13C BDG G BCD BCD V V BG S --==⋅计算可得；(1)证明：在矩形ABGF 和菱形ABCD 中，//AB FG ，//AB CD ，所以//AB GE ，所以//CD EG ，所以C 、D 、E 、G 四点共面；(2)解：在Rt ADE △中AE AD ⊥，矩形ABGE 中AE AB ⊥，AD AB A ⋂=，,AD AB ⊂平面ABCD ，所以AE ⊥平面ABCD ，又//BG EA ，所以BG ⊥平面ABCD ，又11sin 2222BCD S BC CD BCD =⋅⋅∠=⨯⨯=所以11133C BDG G BCD BCD V V BG S --==⋅=⨯ 19．（2022·山西吕梁·高一期末）如图是某种水箱用的“浮球”，它是由两个半球和一个圆柱筒组成．已知球的半径是2cm ，圆柱筒的高是2cm ．(1)求这种“浮球”的体积；(2)要在100个这种“浮球”的表面涂一层防水漆，每平方厘米需要防水漆0.5g ，共需多少防水漆？【答案】(1)356(cm)3π (2)1200g π【解析】【分析】（1）由球的体积公式和圆柱的体积公式求解即可；（2）由球的表面积公式和圆柱的侧面积公式求解即可.(1)因为该“浮球”的圆柱筒底面半径和半球的半径2cm r =，圆柱筒的高为2cm ，所以两个半球的体积之和为331432(cm)33V r ππ==， 圆柱的体积2328(cm)V r h ππ==，∴该“浮球”的体积是31256(cm)3V V V π=+=； (2)根据题意，上下两个半球的表面积是221416(cm)S r ππ==，而“浮球”的圆柱筒侧面积为2228(cm)S rh ππ==，∴“浮球”的表面积为21224(cm)S S S π=+=；所以给100个这种浮球的表面涂一层防水漆需要100240.51200g ππ⨯⨯=.20．（2022·全国·高三专题练习）如图1，在直角梯形ABCD 中，//AD BC ，∠BAD =90°，12AB BC AD a ，E 是AD 的中点，O 是AC 与BE 的交点．将△ABE 沿BE 折起到图2中1A BE 的位置，使平面1A BE ⊥平面BCDE ，得到四棱锥1A BCDE -．当四棱锥1A BCDE -的体积为a 的值．【答案】6a =.【解析】【分析】在直角梯形ABCD 中，证明BE AC ⊥，在四棱锥1A BCDE -中，由面面垂直的性质证得1A O ⊥平面BCDE ，再利用锥体体积公式计算作答.【详解】如图，在直角梯形ABCD 中，连接CE ，因E 是AD 的中点，12BC AD a ，有//,AE BC AE BC =，则四边形ABCE 是平行四边形，又,90BAD AB BC ∠==，于是得ABCE 是正方形，BE AC ⊥，在四棱锥1A BCDE -中，1BE AO ⊥，因平面1A BE ⊥平面BCDE ，且平面1A BE 平面BCDE BE =，1A O ⊂平面1A BE ，因此1A O ⊥平面BCDE ，即1A O 是四棱锥1A BCDE -的高，显然112AO AO CO AC ====，平行四边形BCDE 的面积2S CO BE a =⋅==，因此，四棱锥1A BCDE -的体积为2311133V S AO a =⋅===6a =， 所以a 的值是6.21．（2022·北京·高一期末）《九章算术》中对一些特殊的几何体有特定的称谓，例如：将底面为直角三角形的直三棱柱称为堑堵，将一堑堵沿其一顶点与相对的棱刨开，得到一个阳马(底面是长方形，且有一条侧棱与底面垂直的四棱锥)和一个鳖臑 (四个面均为直角三角形的四面体)．在如图所示的堑堵111ABC A B C -中，已知3AB =，4BC =，5AC =．当阳马111C ABB A -体积等于24时， 求：(1)堑堵111ABC A B C -的侧棱长；(2)鳖臑1C ABC -的体积；(3)阳马111C ABB A -的表面积．【答案】(1)6(2)12 (3)51313【解析】【分析】（1）设堑堵111ABC A B C -的侧棱长为x ，根据阳马111C ABB A -体积等于24求解即可；（2）根据棱锥的体积计算即可；（3）分别计算111C ABB A -的侧面积与底面积即可(1)因为3AB =，4BC =，5AC =，所以222AB BC AC +=．所以△ABC 为直角三角形．设堑堵111ABC A B C -的侧棱长为x ，则113A ABB S x 矩形，则111143243AA BB V x C ， 所以6x =，所以堑堵111ABC A B C -的侧棱长为6．(2)因为13462ABC S =⨯⨯=△， 所以1111661233ABC ABC V S CC C ． 所以鳖臑1C ABC -的体积为12．(3) 因为11113462A B C S，11164122BB C S ， 11165152AA C S ，1132133132ABC S ， 113618A ABB S 矩形，所以阳马111C ABB A -的表面积的表面积为612151831351313． 22．（2022·重庆市巫山大昌中学校高一期末）如图，AB 是圆柱OO '的一条母线，BC 过底面圆心O ，D 是圆O 上一点．已知5,3AB BC CD ===，(1)求该圆柱的表面积；(2)将四面体ABCD 绕母线AB 所在的直线旋转一周，求ACD △的三边在旋转过程中所围成的几何体的体积．【答案】(1)75π2(2)15π【解析】【分析】（1）由题意求出柱的底面圆的半径即可求解；（2）ACD △绕AB 旋转一周而成的封闭几何体的体积为两个圆锥的体积之差，结合圆锥体积公式求解即可(1)由题意知AB 是圆柱OO '的一条母线，BC 过底面圆心O ，且5AB BC ==， 可得圆柱的底面圆的半径为52R =， 则圆柱的底面积为221525πππ24S R ⎛⎫==⨯= ⎪⎝⎭， 圆柱的侧面积为252π2π525π2S Rl ==⨯⨯= 所以圆柱的表面积为12257522π25ππ42S S S =+=⨯+=． (2) 由线段AC 绕AB 旋转一周所得几何体为以BC 为底面半径，以AB 为高的圆锥，线段AD 绕AB 旋转一周所得的几何体为BD 为底面半径，以AB 为高的圆锥，所以以ACD △绕AB 旋转一周而成的封闭几何体的体积为：22221111πππ55π4515π3333V BC AB BD AB =⋅⋅-⋅⋅=⋅⋅-⋅⋅=．。
空间几何体的表面积和体积经典例题
空间几何体的表面积和体积一•课标要求：了解球、棱柱、棱锥、台的表面积和体积的计算公式（不要求记忆公式）。
二. 命题走向近些年来在高考中不仅有直接求多面体、旋转体的面积和体积问题，也有已知面积或体积求某些元素的量或元素间的位置关系问题。
即使考查空间线面的位置关系问题，也常以几何体为依托•因而要熟练掌握多面体与旋转体的概念、性质以及它们的求积公式•同时也要学会运用等价转化思想，会把组合体求积问题转化为基本几何体的求积问题，会等体积转化求解问题，会把立体问题转化为平面问题求解，会运用"割补法”等求解。
由于本讲公式多反映在考题上，预测2016年高考有以下特色：（1）用选择、填空题考查本章的基本性质和求积公式；（2）考题可能为：与多面体和旋转体的面积、体积有关的计算问题；与多面体和旋转体中某些元素有关的计算问题；三. 要点精讲1.多面体的面积和体积公式棱长。
2 .旋转体的面积和体积公式i2下底面半径，R表示半径。
四. 典例解析题型1 :柱体的体积和表面积例1 •一个长方体全面积是20cm2,所有棱长的和是24cm,求长方体的对角线长例2 .如图1所示，在平行六面体ABCD —A1B1C1D1中，已知AB=5，AD=4，AA i=3, AB 丄AD，/ A1AB= / A1AD= —。
3(1)求证：顶点A1在底面ABCD上的射影0在/ BAD的平分线上；(2)求这个平行六面体的体积。
图1 图2题型2:柱体的表面积、体积综合问题例3 •一个长方体共一顶点的三个面的面积分别是 ,2, . 3, . 6，这个长方体对角线的长是( ) A • 2 . 3B • 3.2C . 6D •. 6例 6. (2015 北京，19) • (本小题满分12分)如图，在四棱锥 P ABCD 中，平面PAD 平面ABCD , AB // DC , △ PAD 是等边三 角形，已知 BD 2AD 8，AB 2DC 4「5 •(I)设M 是PC 上的一点，证明：平面 MBD 平面PAD ; (n)求四棱锥 P ABCD 的体积.例4•如图，三棱柱 ABC-ABC 中，若E 、F 分别为 AB AC 的中点，平面 柱分成体积为 V 、V 2的两部分，那么 V : V 2= _______题型3:锥体的体积和表面积 (2015湖北卷3)用与球心距离为1的平面去截球，所得的截面面积为，则球 的体积为 A. 83C. 8,2D.32 3EBC i 将三棱PCPM C题型4:锥体体积、表面积综合问题例7. ABCD是边长为4的正方形，E、F分别是AB、AD的中点，GC垂直于正方形ABCD所在的平面，且GC= 2,求点B到平面EFG的距离?E7BC例8 （2015江西理，12）如图，在四面体 ABCD 中，截面AEF 经过四面体的内切球（与四个面都相切的球）球心 O, 且与BC, DC 分别截于E 、F ,如果截面将四面体分成体积相等的两部分，设四棱锥 A- BEFD与三棱锥A - EFC 的表面积分别是 S i , S 2,则必有（）A. S i S 2 B . Si S 2C. S i =$D. S i , S 2的大小关系不能确定题型5:棱台的体积、面积及其综合问题例9. （2015四川理，19） （本小题满分12分）如图，面ABEFL 面ABCD 四边形ABEF 与四边形 ABCD 都是直角梯形，/ BAD / FAB=90 , BC L 丄AD, BE £-AF , G H 分别是FA 、FD 的中点。
高中数学空间几何体的表面积与体积练习题及答案
空间几何体的表面积与体积专题一、选择题1．棱长为2的正四面体的表面积是( C )．A. 3 B ．4 C ．4 3 D ．16解析 每个面的面积为：12×2×2×32＝ 3.∴正四面体的表面积为：4 3.2．把球的表面积扩大到原来的2倍，那么体积扩大到原来的 ( B )． A ．2倍 B ．22倍 C.2倍 D.32倍解析 由题意知球的半径扩大到原来的2倍，则体积V ＝43πR 3，知体积扩大到原来的22倍．3．如图是一个长方体截去一个角后所得多面体的三视图，则该多面体的体积为( B )． A.1423 B.2843 C.2803D.1403解析 根据三视图的知识及特点，可画出多面体 的形状，如图所示．这个多面体是由长方体截去 一个正三棱锥而得到的，所以所求多面体的体积V ＝V 长方体－V 正三棱锥＝4×4×6－13×⎝ ⎛⎭⎪⎫12×2×2×2＝2843. 4．某几何体的三视图如下，则它的体积是( A) A ．8－2π3 B ．8－π3C ．8－2πD.2π3解析 由三视图可知该几何体是一个边长为2的正方体内部挖去一个底面半径为1，高为2的圆锥，所以V ＝23－13×π×2＝8－2π3.5．已知某几何体的三视图如图，其中正视图中半圆的半径为1，则该几何体的体积为( A)A ．24－32π B ．24－π3 C ．24－π D ．24－π2据三视图可得几何体为一长方体内挖去一个半圆柱，其中长方体的棱长分别为：2,3,4，半圆柱的底面半径为1，母线长为3，故其体积V ＝2×3×4－12×π×12×3＝24－3π2.6．某品牌香水瓶的三视图如图 (单位：cm)，则该几何体的表面积为( C )A.⎝ ⎛⎭⎪⎫95－π2 cm 2B.⎝ ⎛⎭⎪⎫94－π2 cm 2C.⎝ ⎛⎭⎪⎫94＋π2 cm 2D.⎝⎛⎭⎪⎫95＋π2 cm 2解析 这个空间几何体上面是一个四棱柱、中间部分是一个圆柱、下面是一个四棱柱．上面四棱柱的表面积为2×3×3＋12×1－π4＝30－π4；中间部分的表面积为2π×12×1＝π，下面部分的表面积为2×4×4＋16×2－π4＝64－π4.故其表面积是94＋π2.7．已知球的直径SC ＝4，A ，B 是该球球面上的两点，AB ＝3，∠ASC ＝∠BSC ＝30°，则棱锥S-ABC 的体积为( C)．A ．3 3B ．2 3 C. 3 D ．1解析 由题可知AB 一定在与直径SC 垂直的小圆面上，作过AB 的小圆交直径SC 于D ，设SD ＝x ，则DC ＝4－x ，此时所求棱锥即分割成两个棱锥S-ABD 和C-ABD ，在△SAD 和△SBD 中，由已知条件可得AD ＝BD ＝33x ，又因为SC 为直径，所以∠SBC ＝∠SAC ＝90°，所以∠DCB ＝∠DCA ＝60°，在△BDC 中 ，BD ＝3(4－x )，所以33x ＝3(4－x )，所以x ＝3，AD ＝BD ＝3，所以三角形ABD 为正三角形，所以V ＝13S △ABD ×4＝ 3.二、填空题8．三棱锥PABC 中，PA ⊥底面ABC ，PA ＝3，底面ABC 是边长为2的正三角形，则三棱锥PABC 的体积等于__3______．解析 依题意有，三棱锥PABC 的体积V ＝13S △ABC ·|PA |＝13×34×22×3＝ 3.9．一个圆柱的轴截面是正方形，其侧面积与一个球的表面积相等，那么这个圆柱的体积与这个球的体积之比为_ 3∶2_______．解析 设圆柱的底面半径是r ，则该圆柱的母线长是2r ，圆柱的侧面积是2πr ·2r ＝4πr 2，设球的半径是R ，则球的表面积是4πR 2，根据已知4πR 2＝4πr 2，所以R ＝r .所以圆柱的体积是πr 2·2r ＝2πr 3，球的体积是43πr 3，所以圆柱的体积和球的体积的比是2πr 343πr 3＝3∶2.10．如图所示，已知一个多面体的平面展开图由一个边长为1的正方形和4个边长为1的正三角形组成，则该多面体的体积是___26_____．解析由题知该多面体为正四棱锥，底面边长为1，侧棱长为1，斜高为32，连接顶点和底面中心即为高，可求得高为22，所以体积V＝13×1×1×22＝26.11．如图，半径为R的球O中有一内接圆柱．当圆柱的侧面积最大时，球的表面积与该圆柱的侧面积之差是____2πR2____．解析由球的半径为R，可知球的表面积为4πR2.设内接圆柱底面半径为r，高为2h，则h2＋r2＝R2.而圆柱的侧面积为2πr·2h＝4πrh≤4πr2＋h22＝2πR2(当且仅当r＝h时等号成立)，即内接圆柱的侧面积最大值为2πR2，此时球的表面积与内接圆柱的侧面积之差为2πR2.12．如图，已知正三棱柱ABCA1B1C1的底面边长为2 cm，高为5 cm，则一质点自点A出发，沿着三棱柱的侧面绕行两周到达点A1的最短路线的长为___13_____cm. 解析根据题意，利用分割法将原三棱柱分割为两个相同的三棱柱，然后将其展开为如图所示的实线部分，则可知所求最短路线的长为52＋122＝13 (cm)．三、解答题13．某高速公路收费站入口处的安全标识墩如图1所示，墩的上半部分是正四棱锥PEFGH，下半部分是长方体ABCDEFGH.图2、图3分别是该标识墩的正视图和俯视图．(1)请画出该安全标识墩的侧视图；(2)求该安全标识墩的体积．解析(1)侧视图同正视图，如图所示：(2)该安全标识墩的体积为V＝VPEFGH ＋V ABCDEFGH＝13×402×60＋402×20＝64 000(cm3)．14 .一个几何体的三视图如图所示．已知正视图是底边长为1的平行四边形，侧视图是一个长为3，宽为1的矩形，俯视图为两个边长为1的正方形拼成的矩形．(1)求该几何体的体积V；(2)求该几何体的表面积S.解析 (1)由三视图可知，该几何体是一个平行六面体(如图)，其底面是边长为1的正方形，高为3，所以V ＝1×1×3＝ 3.(2)由三视图可知，该平行六面体中，A1D ⊥平面ABCD ，CD ⊥平面BCC1B1， 所以AA1＝2，侧面ABB1A1，CDD1C1均为矩形， S ＝2×(1×1＋1×3＋1×2)＝6＋2 3.15．已知某几何体的俯视图是如右图所示的矩形，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 .解析 由题设可知，几何体是一个高为4的四棱锥，其底面是长、宽分别为8和6的矩形，正侧面及其相对侧面均为底边长为8，高为h 1的等腰三角形，左、 右侧面均为底边长为6，高为h 2的等腰三角形，如右图所示． (1)几何体的体积为：V ＝13·S 矩形·h ＝13×6×8×4＝64.(2)正侧面及相对侧面底边上的高为：h 1＝42＋32＝5.左、右侧面的底边上的高为：h 2＝42＋42＝4 2.故几何体的侧面面积为：S ＝2×⎝ ⎛⎭⎪⎫12×8×5＋12×6×42＝40＋24 2. 1.一个圆柱的侧面展开图是一个正方形，这个圆柱的全面积与侧面积的比是（ ）. .解：设展开图的正方形边长为a ，圆柱的底面半径为r ，则2πr =a ，2ar π=，底面圆的面积是24a π，于是全面积与侧面积的比是2221222a a a πππ++=， 2．在棱长为 1 的正方体上，分别用过共顶点的三条棱中点的平面截该正方体，则截去与8个顶点相关的8个三棱锥后 ，剩下的几何体的体积是（ ）.2．解：正方体的体积为1，过共顶点的三条棱中点的平面截该正方体截得的三棱锥的体积是111111()3222248⨯⨯⨯⨯=，于是8个三棱锥的体积是61，剩余部分的体积是65， 3．一个直棱柱（侧棱垂直于底面的棱柱）的底面是菱形，对角线长分别是6cm 和8cm ，高是5cm ，则这个直棱柱的全面积是 。
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一、选择题（每小题5分，共计60分。
请把选择答案填在答题卡上。
）1．以三棱锥各面重心为顶点，得到一个新三棱锥，它的表面积是原三棱锥表面积的 A.31 B.41 C.91 D.161 2．正六棱锥底面边长为a ，体积为323a ，则侧棱与底面所成的角等于 A.6π B.4π C.3π D.125π 3．有棱长为6的正四面体S-ABC ，C B A ''',,分别在棱SA ，SB ，SC 上，且S A '=2，S B '=3，S C '=4，则截面C B A '''将此正四面体分成的两部分体积之比为A.91B.81C.41D.31 4.长方体的全面积是11，十二条棱长的和是24，则它的一条对角线长是A ．32. B. 14 C. 5 D.65.圆锥的全面积是侧面积的2倍，侧面展开图的圆心角为α，则角α的取值范围是A ．(]︒︒90,0B (]︒︒270,180C (]︒︒180,90D Φ6. 正四棱台的上、下底面边长分别是方程01892=+-x x 的两根，其侧面积等于两底面积的和，则其斜高与高分别为A ．25与2 B.2与23 C.5与4 D.2与3 7.已知正四面体A-BCD 的表面积为S ，其四个面的中心分别为E 、F 、G 、H ，设四面体E-FGH 的表面积为T ，则ST 等于 A ．91 B.94 C. 41 D.31 8. 三个两两垂直的平面，它们的三条交线交于一点O ，点P 到三个平面的距离比为1∶2∶3，PO=214，则P 到这三个平面的距离分别是A ．1，2，3B ．2，4，6C ．1，4，6D ．3，6，99.把直径分别为cm cm cm 10,8,6的三个铁球熔成一个大铁球，这个大铁球的半径是A ．cm 3 B.cm 6 C. cm 8 D.cm 129. 如图，在多面体ABCDEF 中，已知ABCD 是边长为1的正方形，且BCF ADE ∆∆、均为正三角形，EF ∥AB ，EF=2，则该多面体的体积为A.3/2B.33C.34D.2310．如图，在四面体ABCD 中，截面AEF 经过四面体的内切球（与四个面都相切的球）球心O ，且与BC ，DC 分别交于E 、F ，如果截面将四面体分成体积相等的两部分，设四棱锥A －BEFD 与三棱锥A －EFC 的表面积分别是21S S 、，则必有A.S 1<S 2B. S 1>S 2C. S 1=S 2D.21S 与S 的大小关系不能确定D B AO EF11.三角形ABC 中，AB=32，BC=4，︒=∠120ABC ，现将三角形ABC 绕BC 旋转一周，所得简单组合体的体积为 A ．π4 B.π)34(3+ C.12π D.π)34(+12.棱台的上、下底面面积分别为4和9，则这个棱台的高和截得棱台的原棱锥的高的比是A ．21 B.31 C.32 D.43 二、填空题：请把答案填在题中横线上（每小题5分，共20分）.13. 一个四面体的所有棱长都为2，四个顶点在同一个球面上，则此球的表面积为14.已知底面半径为r 的圆柱被一个平面所截，剩下部分母线长的最大值为a ，最小值为b ，那么这个圆柱被截后剩下部分的体积是15.在直三棱柱ABC －A 1B 1C 1中，底面为直角三角形，∠ACB ＝90︒，AC ＝6，BC ＝CC 1＝2，P 是BC 1上一动点，则CP ＋PA 1的最小值是16.圆柱的轴截面的对角线长为定值，为使圆柱侧面积最大，轴截面对角线与底面所成的角为三、解答题：解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤（本大题共4个大题，共20分）.17.圆锥的底面半径为cm 5 ，高为12cm ，当它的内接圆柱的底面半径为何值时，圆锥的内接圆柱全面积有最大值？最大值是多少？18．如图，已知正三棱柱ABC —A 1B 1C 1的侧面对角线A 1B 与侧面ACC 1A 1成45°角，AB=4，求棱柱的侧面积.A 组1．一个圆柱的侧面展开图是一个正方形，这个圆柱的全面积与侧面积的比是（ ）.（A ）122ππ+ （B ）144ππ+ （C ）12ππ+ （D ）142ππ+ 2．在棱长为 1 的正方体上，分别用过共顶点的三条棱中点的平面截该正方体，则截去与8个顶点相关的8个三棱锥后 ，剩下的几何体的体积是（ ）.（A ）32 （B ）43 （C ）54 （D ）65 3．一个直棱柱（侧棱垂直于底面的棱柱）的底面是菱形，对角线长分别是6cm 和8cm ，高是5cm ，则这个直棱柱的全面积是 。
4．已知两个母线长相等的圆锥的侧面展开图恰能拼成一个圆，且它们的侧面积之比为1：2，则它们的高之比为 。
5．已知三棱锥的三条侧棱两两互相垂直，且长度分别为1cm ，2cm ，3cm ，则此棱锥的体积_______________。
6．矩形两邻边的长为a 、b ，当它分别绕边a 、b 旋转一周时, 所形成的几何体的体积之比为 。
7．球面上有三点，其中任意两点间的球面距离都等于大圆周长的16，经过这三点的小圆周长为4π，则这个球的表面积为 。
B 组1．四面体 ABCD 四个面的重心分别为E 、F 、G 、H ，则四面体EFGH 的表面积与四面体ABCD 的表面积的比值是 。
2．半径为R 的半球，一正方体的四个顶点在半球的底面上，另四个顶点在半球的球面上，则该正方体的表面积是 。
3．如图，一个棱锥S －BCD 的侧面积是Q ，在高SO 上取一点A ，使SA =31SO ，过点A 作平行于底面的截面得一棱台，求这个棱台的侧面积.4．如图，在四棱锥P －ABCD 中，底面ABCD 是正方形，边长AB =a ，且PD =a ，P A =PC =2a ，若在这个四棱锥内放一个球，求球的最大半径.13.3π. 14.2)(2πr b a +. 15. 137+ 16. 450 . 17.当r=30/7cm 时，S 的最大值是π7360 18.棱柱的侧面积为242 A 组 1．解：设展开图的正方形边长为a ，圆柱的底面半径为r ，则2πr =a ，2a r π=，底面圆的面积是24a π，于是全面积与侧面积的比是2221222a a a πππ++=，. 2正方体的体积为1，过共顶点的三条棱中点的平面截该正方体截得的三棱锥的体积是111111()3222248⨯⨯⨯⨯=， 8个三棱锥的体积是61，剩余部分的体积是65， 3．底面菱形中，对角线长分别是6cm 和8cm ，所以底面边长是5cm ，侧面面积是4×5×5=100cm 2，两个底面面积是48cm 2，所以棱柱的全面积是148cm 2.4．解：设圆柱的母线长为l ，因为两个圆锥的侧面展开图恰能拼成一个圆，且它们的侧面积之比为1：2，所以它们的展开图即扇形的圆心角分别是23π和43π， 由圆锥侧面展开图扇形的圆心角的计算公式2r l πθ=，得13l r =，223l r =， 所以它们的高的比是=. 5．解：转换一个角度来认识这个三棱锥，即把它的两条侧棱(如长度为1cm ，2cm 的两条)确定的侧面看作底面，另一条侧棱作为高，则此三棱锥的底面面积是1，高为3， 则它的体积是31×1×3=1cm 3. 6．解：矩形绕a 边旋转，所得几何体的体积是V 1=πb 2a ，矩形绕b 边旋转，所得几何体的体积是V 2=πa 2b ，所以两个几何体的体积的比是2122V b a b V a b a ππ==. 7解：小圆周长为4π，所以小圆的半径为2，又这三点A 、B 、C 之间距离相等，所以每两点间的距离是AB =BC =AC =23，又A 、B 之间的大圆劣弧长等于大圆周长的61，所以A 、B 在大圆中的圆心角是60°， 所以大圆的半径R =23，于是球的表面积是4πR 2=48π.B 组 解：如图，不难看出四面体EFGH 与四面体ABCD 是相似的。
所以关键是求出它们的相似比，连接AF 、AG 并延长与BC 、CD 相交于M 、N ，由于F 、G 分别是三角形的重心，所以M 、N 分别是BC 、CD 的中点，且AF ：AM =AG ：AN =2：3， 所以FG ：MN =2：3，又MN ：BD =1：2，所以FG ：BD =1：3，即两个四面体的相似比是1：3，所以两个四面体的表面积的比是1：9.2．解：如图，过正方体的对角面AC 1作正方体和半球的面。
则OC 1=R ，CC 1=a ，OC =22a所以222)2a a R +=，得a 2=32R 2， 所以正方体的表面积是6a 2=4R 2.3．解：棱锥S －BCD 的截面为B ’C ’D ’，过S 作SF ⊥B ’C ’，垂足为F ，延长SF 交BC 于点E ，连结AF 和OE ，∵ 平面BCD //平面B ’C ’D ’，平面B ’C ’D ’∩平面SOE =AF ，平面BCD ∩平面SOE =OE ，∴AF //OE ，于是13AF SA SF OE SO SE ===，即13SF SE =，同理可得1''3B C BC =，∴ ''19SB C SBC S S ∆∆=，''19SB D SBD S S ∆∆=，''19SC D SCD S S ∆∆=，∴ S 棱锥S －B ’C ’D ’=91Q ，∴ S 棱台侧=98Q . 4．解：设放入的球的半径为R ，球心为S ，当且仅当球与四棱锥的各个面都相切时，球的半径最大，连结SA 、SB 、SC 、SD 、SP ，则把此四棱锥分割成四个三棱锥和一个四棱锥，这些小棱锥的高均为R ，底面为原四棱锥的侧面或底面.由体积关系，得()3P ABCD PAB PBC PCD PAD ABCD R V S S S S S -∆∆∆∆=++++W 2222211)322R a a a =++++2(23R a =+ 又V P －ABCD =31S 正方形ABCD ·PD =31a 3，∴231(233R a a =， 解得R.。