专题18多面体的表面积和体积(解析版)

绝世美人儿
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2021年01月03日 13:43
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2021年1月3日发(作者:费以群)


专题18 多面体的表面积和体积(解析版)

多面体,因其具有考查直观想象 、逻辑推理、数学抽象的素养的特性,越来越引起出题
专家组的青睐。
易错点1:基础知识不扎实
(1)对立几中一些常见结论要做到了然于胸,如:关于三棱锥中 顶点在底面三角形上的射
影问题的相关条件和结论要在理解的基础上加以熟记;
(2)在思维受阻时,要养成回头看条件的习惯,问一问自己条件是否都用了呢?
易错点2:平面化处理意识不强,简单的组合体画不出适当的截面图致误
易错点3:“想图、 画图、识图、解图”能力的欠缺,多面体与几何体的结构特征不清楚导
致计算错误
易错点4:空间想象能力欠缺
题组一
1.(2016年全国III)如图,网格纸 上小正方形的边长为1,粗实线画出的是某多面体的三
视图,则该多面体的表面积为

A.
18365

B.
54185
C.90 D.81
【解析】由三视图可得该几何体是平行六面体,上下底面是边长为3的 正方形,故面积都是
9,前后两个侧面是平行四边形,一边长为3、该边上的高为6,故面积都为18, 左右
两个侧面是矩形,边长为
35
和3,故面积都为
95
,则该几何 体的表面积为2(9
+18+
95
)=54 +
185

2
.(
2016
全国
II
)如图是由圆柱与圆锥组合而成的几何体 的三视图,则该几何体的表面积



A

20π B

24π C

28π D

32π
【解析】该几何体是圆锥与圆柱的组合体,
设圆柱底面圆半径为
r
,周长为
c
,圆锥母线长为
l
,圆柱高为
h


由 图得
r2

c2πr4π
,由勾股定理得:
l2
2
23

2
4

1
S


π
r
2
chcl
4π16π8π28π
,故选 C.
2
3.(2015新课标Ⅰ)圆柱被一个平面截去一部分后与半球(半径为
r< br>)组成一个几何体,该几
何体三视图中的正视图和俯视图如图所示.若该几何体的表面积为16 + 20

,则
r
=

A.1 B.2 C.4 D.8
【解析】由三视图可知,此组合体是由半个圆柱与半个球体组合而成, 其表面积为

r
2
2

r
2
4r2
2

r
2
20

16
,所以
r2

题组二
4.(2017新课标Ⅱ)如图,网格纸上小正方形的边 长为1,粗实线画出的是某几何体的三视
图,该几何体由一平面将一圆柱截去一部分所得,则该几何体的 体积为



A.
90

B.
63

C.
42

D.
36


【解析】解法一 由题意,该几何体是一个组合体,下半部分是 一个底面半径为3,高为4
2
的圆柱,其体积
V
1
343 6
,上半部分是一个底面半径为3,高为6的圆柱的
一半,
其体积
V2

1
(3
2
6)27

2< br>故该组合体的体积
VV
1
V
2
362763
.故选B.
解法二 该几何体可以看作是高为14,底面半径为3的圆柱的一半,所以体积为
1
(

3
2
)1463

.选B.
2
5.(2013新课标Ⅰ)某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为

A.
168

B.
88

C.
1616

D.
816


【解析】由三视图知,该几何体为放到的半个圆柱底面半径为2高为4,上边放一个长为4
宽为2高为2 长方体,故其体积为
题组三
6.(2015新课标)一个正方体被一个平面截去一部分后,剩 余部分的三视图如图,则截去
部分体积与剩余部分体积的比值为
1

2
2
4422
=
168

,故选A.
2



A.
1111
B. C. D. < br>8765
【解析】如图,设正方形的棱长为1,则截取部分为三棱锥
A-A
1< br>B
1
D
1
,其体积为
方体的体积为1,则剩余部分的体积为< br>D
1
A
1
D
A
B
B
1
C< br>1
,又正
6
51
,故所求比值为.
65
C
1

7.(2014新课标Ⅱ)如图,网格纸上正方形小格的边长 为1(表示1cm),图中粗线画出的< br>是某零件的三视图,该零件由一个底面半径为3cm,高为6cm的圆柱体毛坯切削得到,
则切削 掉部分的体积与原来毛坯体积的比值为

A.
17
B.
5
C.
10
D.
1

27
9
27
3
【解析】原毛坯的体积
V(

 3)654

,由三视图可知该零件为两个圆柱的组合体,
22
其体积< br>V

V
1
V
2
(

2) 4(

3)234

,故所求比值为
1
2
V

10


V27
8.(2011新课标)已知两个 圆锥有公共底面,且两个圆锥的顶点和底面的圆周都在同一个
球面上,若圆锥底面面积是这个球面面积的
体积较大者的高的比值为 .
3
,则这两个圆锥中,体积较小者的高与< br>16


r3

r
2
3
3

【解析】由圆锥底面面积是这个球面面积的,得,所以,则小圆锥
2
R2
4

R16
16
的高为
题组四

9.

2019
全国Ⅲ理
16
)学生到工厂劳动实践,利用
3D
打 印技术制作模型
.
如图,该模型为
长方体
ABCDA
1
B
1
C
1
D
1
挖去四棱锥
O—EFGH
后所 得几何体,其中
O
为长方体的中
心,
E

F
G

H
分别为所在棱的中点,
AB=BC=6cm, AA
1
=4cm

3D
打印所用
原料密度为
0.9 gcm
3
,不考虑打印损耗,制作该模型所需原料的质量为
___________.
3R1
R
,大圆锥的高为,所以比值为.
23
2

【解析】该模型为长方体
ABCDA
1
B
1
C
1
D
1
,挖去四棱锥
OEFGH
后所得的几何体,其

O
为长方体的中心,
E

F

G

H
,分别为所在棱的中点,
ABBC6cm

AA
1
4cm< br>,

所以该模型体积为:

11
V
ABCDA1
B
1
C
1
D
1
V
OEFGH< br>664(46432)314412132(cm
3
)< br>,

32
3D
打印所用原料密度因为为
0.9gcm
3
,不考虑打印损耗,

所以制作该模型所需原料的质量为:
1320.9118.8(g)

10.如图,长方体
ABCDA
1
B
1
C
1
D< br>1
的体积是120,E为
CC
1
的中点,则三棱锥E- BCD的体
积是 .



【解析】因为长方体
ABC DA
1
B
1
C
1
D
1
的体积是120, E为
CC
1
的中点,

所以
V
ABCDA
1
B
1
C
1
D
1
ABBCDD
1
120
,所以三棱锥
EBCD
的体积:
1111
VEBCD
S
VBCD
CEBCDCCEABBCDD
1
10
.
33212
11.(2014新课标Ⅱ)正三棱柱ABCA
1
B
1
C
1
的底面边长为2,侧棱长为3
,D为BC中
点,则三棱锥
AB
1
DC
1
的体积为
A.3 B.
3
3
C.1 D.
2
2
【解析】由题意可知
ADBC
,由面面垂直的性质定理 可得
AD
平面
DB
1
C
1


AD2sin603
,所以
V
AB
1
DC
1
故选C.
12.(2017新课标Ⅰ)如图,圆形纸片的圆心为
O
,半径为5 cm,该纸片上 的等边三角形
ABC
的中心为
O

D

E

F
为圆
O
上的点,
DBC

ECA

FAB
分别是以
BC

o
111
ADSB
1
DC
1
3231

332
CA

AB
为底边的等腰三角形。沿虚线剪开后,分别以
BC
,< br>CA

AB
为折痕折起
DBC

ECA

FAB
,使得
D

E

F
重合,得到 三棱锥。当
ABC
的边长变
化时,所得三棱锥体积(单位:
cm
) 的最大值为_______。
3
E
A
F
B
D
< br>O
C
【解析】如图连接
OE

AC

G,由题意
OEAC
,设等边三角形
ABC
的边长为
x



0x5
),则
OG
3
3
x

GE5x

6
6
E
A
F
B
D

G
O
C
由题意可知三棱锥的高
hGE
2
OG
2
( 5
3
2
3
2
53
x)(x)25x
663
底面
S
ABC

3
2
x

4
三棱锥的体积为
V
13
2
53153
5
x25x5x
4
x

343123

h(x )5x
4
3
5
53
4
x
,则
h

(x)20x
3
x

0x5
),
3 3

h

(x)0
,解得
x43
,当
x(0,43)
时,
h

(x)0

h(x)
单调递增;

x(43,5)
时,
h

(x)0
h(x)
单调递减,
4
所以
x43

h (x)
取得最大值
h(43)(43)

所以
V
max


1515
h(43)(43)
2
415

121 2
13.(2019年新课标2卷)中国有悠久的金石文化,印信是金石文化的代表之一.印信的形状多为长方体、正方体或圆柱体,但南北朝时期的官员独孤信的印信形状是“半正多面体”
(图1)
.半正多面体是由两种或两种以上的正多边形围成的多面体.半正多面体体现了
数学的 对称美.图2是一个棱数为48的半正多面体,它的所有顶点都在同一个正方体的
表面上,且此正方体的 棱长为1.则该半正多面体共有 个面,其棱长为 .




【解析】由图知,该半正多
为a,则由题知
面体的面数为26,设所求棱长
a2a1,所以a21

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