专题05 立体几何(选填题)(理科专用)(教师版).docx
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1、专题05 立体几何(选填题)(理科专用)1【2022年新高考1卷】南水北调工程缓解了北方一些地区水资源短缺问题,其中一部分水蓄入某水库.已知该水库水位为海拔1485m时,相应水面的面积为1400km2;水位为海拔1575m时,相应水面的面积为1800km2,将该水库在这两个水位间的形状看作一个棱台,则该水库水位从海拔1485m上升到1575m时,增加的水量约为(72.65)()A1.0109m3B1.2109m3C1.4109m3D1.6109m3【答案】C【解析】【分析】根据题意只要求出棱台的高,即可利用棱台的体积公式求出【详解】依题意可知棱台的高为MN=157.5-148.5=9(m),所
2、以增加的水量即为棱台的体积V棱台上底面积S=140.0km2=140106m2,下底面积S=180.0km2=180106m2,V=13hS+S+SS=139140106+180106+1401801012=3320+60710696+182.65107=1.4371091.4109(m3)故选:C2【2022年新高考1卷】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36,且3l33,则该正四棱锥体积的取值范围是()A18,814B274,814C274,643D18,27【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
3、此确定正四棱锥体积的取值范围.【详解】 球的体积为36,所以球的半径R=3,设正四棱锥的底面边长为2a,高为h,则l2=2a2+h2,32=2a2+(3-h)2,所以6h=l2,2a2=l2-h2所以正四棱锥的体积V=13Sh=134a2h=23(l2-l436)l26=19l4-l636,所以V=194l3-l56=19l324-l26,当3l26时,V0,当26l33时,V0,所以当l=26时,正四棱锥的体积V取最大值,最大值为643,又l=3时,V=274,l=33时,V=814,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274,643.故选:C.3【2022年
4、新高考2卷】已知正三棱台的高为1,上、下底面边长分别为33和43,其顶点都在同一球面上,则该球的表面积为()A100B128C144D192【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r1,r2,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r1,r2,所以2r1=33sin60,2r2=43sin60,即r1=3,r2=4,设球心到上下底面的距离分别为d1,d2,球的半径为R,所以d1=R2-9,d2=R2-16,故d1-d2=1或d1+d2=1,即R2-9-R2-16=1或R2-9+R2
5、-16=1,解得R2=25符合题意,所以球的表面积为S=4R2=100故选:A4【2021年甲卷理科】2020年12月8日,中国和尼泊尔联合公布珠穆朗玛峰最新高程为8848.86(单位:m),三角高程测量法是珠峰高程测量方法之一如图是三角高程测量法的一个示意图,现有A,B,C三点,且A,B,C在同一水平面上的投影满足,由C点测得B点的仰角为,与的差为100;由B点测得A点的仰角为,则A,C两点到水平面的高度差约为()()A346B373C446D473【答案】B【解析】【分析】通过做辅助线,将已知所求量转化到一个三角形中,借助正弦定理,求得,进而得到答案【详解】过作,过作,故,由题,易知为等腰
6、直角三角形,所以所以因为,所以在中,由正弦定理得:,而,所以所以故选:B【点睛】本题关键点在于如何正确将的长度通过作辅助线的方式转化为5【2021年甲卷理科】已如A,B,C是半径为1的球O的球面上的三个点,且,则三棱锥的体积为()ABCD【答案】A【解析】【分析】由题可得为等腰直角三角形,得出外接圆的半径,则可求得到平面的距离,进而求得体积.【详解】,为等腰直角三角形,则外接圆的半径为,又球的半径为1,设到平面的距离为,则,所以.故选:A.【点睛】关键点睛:本题考查球内几何体问题,解题的关键是正确利用截面圆半径、球半径、球心到截面距离的勾股关系求解.6【2021年新高考1卷】已知圆锥的底面半径
7、为,其侧面展开图为一个半圆,则该圆锥的母线长为()ABCD【答案】B【解析】【分析】设圆锥的母线长为,根据圆锥底面圆的周长等于扇形的弧长可求得的值,即为所求.【详解】设圆锥的母线长为,由于圆锥底面圆的周长等于扇形的弧长,则,解得.故选:B.7【2021年新高考2卷】正四棱台的上下底面的边长分别为2,4,侧棱长为2,则其体积为()ABCD【答案】D【解析】【分析】由四棱台的几何特征算出该几何体的高及上下底面面积,再由棱台的体积公式即可得解.【详解】作出图形,连接该正四棱台上下底面的中心,如图,因为该四棱台上下底面边长分别为2,4,侧棱长为2,所以该棱台的高,下底面面积,上底面面积,所以该棱台的体
8、积.故选:D.8【2020年新课标1卷理科】埃及胡夫金字塔是古代世界建筑奇迹之一,它的形状可视为一个正四棱锥,以该四棱锥的高为边长的正方形面积等于该四棱锥一个侧面三角形的面积,则其侧面三角形底边上的高与底面正方形的边长的比值为()ABCD【答案】C【解析】【分析】设,利用得到关于的方程,解方程即可得到答案.【详解】如图,设,则,由题意,即,化简得,解得(负值舍去).故选:C.【点晴】本题主要考查正四棱锥的概念及其有关计算,考查学生的数学计算能力,是一道容易题.9【2020年新课标1卷理科】已知为球的球面上的三个点,为的外接圆,若的面积为,则球的表面积为()ABCD【答案】A【解析】【分析】由已
9、知可得等边的外接圆半径,进而求出其边长,得出的值,根据球的截面性质,求出球的半径,即可得出结论.【详解】设圆半径为,球的半径为,依题意,得,为等边三角形,由正弦定理可得,根据球的截面性质平面,球的表面积.故选:A【点睛】本题考查球的表面积,应用球的截面性质是解题的关键,考查计算求解能力,属于基础题.10【2020年新课标2卷理科】如图是一个多面体的三视图,这个多面体某条棱的一个端点在正视图中对应的点为,在俯视图中对应的点为,则该端点在侧视图中对应的点为()ABCD【答案】A【解析】【分析】根据三视图,画出多面体立体图形,即可求得点在侧视图中对应的点.【详解】根据三视图,画出多面体立体图形,上的
10、点在正视图中都对应点M,直线上的点在俯视图中对应的点为N,在正视图中对应,在俯视图中对应的点是,线段,上的所有点在侧试图中都对应,点在侧视图中对应的点为.故选:A【点睛】本题主要考查了根据三视图判断点的位置,解题关键是掌握三视图的基础知识和根据三视图能还原立体图形的方法,考查了分析能力和空间想象,属于基础题.11【2020年新课标2卷理科】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16,则O到平面ABC的距离为()ABC1D【答案】C【解析】【分析】根据球的表面积和的面积可求得球的半径和外接圆半径,由球的性质可知所求距离.【详解】设球的半径为,则,解得:.设外接
11、圆半径为,边长为, 是面积为的等边三角形,解得:,球心到平面的距离.故选:C.【点睛】本题考查球的相关问题的求解,涉及到球的表面积公式和三角形面积公式的应用;解题关键是明确球的性质,即球心和三角形外接圆圆心的连线必垂直于三角形所在平面.12【2020年新课标3卷理科】下图为某几何体的三视图,则该几何体的表面积是()A6+4B4+4C6+2D4+2【答案】C【解析】【分析】根据三视图特征,在正方体中截取出符合题意的立体图形,求出每个面的面积,即可求得其表面积.【详解】根据三视图特征,在正方体中截取出符合题意的立体图形根据立体图形可得:根据勾股定理可得:是边长为的等边三角形根据三角形面积公式可得:
12、该几何体的表面积是:.故选:C.【点睛】本题主要考查了根据三视图求立体图形的表面积问题,解题关键是掌握根据三视图画出立体图形,考查了分析能力和空间想象能力,属于基础题.13【2020年新高考1卷(山东卷)】日晷是中国古代用来测定时间的仪器,利用与晷面垂直的晷针投射到晷面的影子来测定时间把地球看成一个球(球心记为O),地球上一点A的纬度是指OA与地球赤道所在平面所成角,点A处的水平面是指过点A且与OA垂直的平面.在点A处放置一个日晷,若晷面与赤道所在平面平行,点A处的纬度为北纬40,则晷针与点A处的水平面所成角为()A20B40C50D90【答案】B【解析】【分析】画出过球心和晷针所确定的平面截
13、地球和晷面的截面图,根据面面平行的性质定理和线面垂直的定义判定有关截线的关系,根据点处的纬度,计算出晷针与点处的水平面所成角.【详解】画出截面图如下图所示,其中是赤道所在平面的截线;是点处的水平面的截线,依题意可知;是晷针所在直线.是晷面的截线,依题意依题意,晷面和赤道平面平行,晷针与晷面垂直,根据平面平行的性质定理可得可知、根据线面垂直的定义可得.由于,所以,由于,所以,也即晷针与点处的水平面所成角为.故选:B【点睛】本小题主要考查中国古代数学文化,考查球体有关计算,涉及平面平行,线面垂直的性质,属于中档题.14【2019年新课标1卷理科】已知三棱锥P-ABC的四个顶点在球O的球面上,PA=
14、PB=PC,ABC是边长为2的正三角形,E,F分别是PA,AB的中点,CEF=90,则球O的体积为ABCD【答案】D【解析】【分析】先证得平面,再求得,从而得为正方体一部分,进而知正方体的体对角线即为球直径,从而得解.【详解】解法一:为边长为2的等边三角形,为正三棱锥,又,分别为、中点,又,平面,平面,为正方体一部分,即 ,故选D解法二:设,分别为中点,且,为边长为2的等边三角形,又中余弦定理,作于,为中点,又,两两垂直,故选D.【点睛】本题考查学生空间想象能力,补体法解决外接球问题可通过线面垂直定理,得到三棱两两互相垂直关系,快速得到侧棱长,进而补体成正方体解决15【2019年新课标2卷理科
15、】设,为两个平面,则的充要条件是A内有无数条直线与平行B内有两条相交直线与平行C,平行于同一条直线D,垂直于同一平面【答案】B【解析】【分析】本题考查了空间两个平面的判定与性质及充要条件,渗透直观想象、逻辑推理素养,利用面面平行的判定定理与性质定理即可作出判断【详解】由面面平行的判定定理知:内两条相交直线都与平行是的充分条件,由面面平行性质定理知,若,则内任意一条直线都与平行,所以内两条相交直线都与平行是的必要条件,故选B【点睛】面面平行的判定问题要紧扣面面平行判定定理,最容易犯的错误为定理记不住,凭主观臆断,如:“若,则”此类的错误16【2019年新课标3卷理科】如图,点为正方形的中心,为正
16、三角形,平面平面是线段的中点,则A,且直线是相交直线B,且直线是相交直线C,且直线是异面直线D,且直线是异面直线【答案】B【解析】利用垂直关系,再结合勾股定理进而解决问题【详解】如图所示, 作于,连接,过作于连,平面平面平面,平面,平面,与均为直角三角形设正方形边长为2,易知,故选B【点睛】本题考查空间想象能力和计算能力, 解答本题的关键是构造直角三角形17【2018年新课标1卷理科】某圆柱的高为2,底面周长为16,其三视图如图所示,圆柱表面上的点在正视图上的对应点为,圆柱表面上的点在左视图上的对应点为,则在此圆柱侧面上,从到的路径中,最短路径的长度为ABCD2【答案】B【解析】【分析】首先根
17、据题中所给的三视图,得到点M和点N在圆柱上所处的位置,将圆柱的侧面展开图平铺,点M、N在其四分之一的矩形的对角线的端点处,根据平面上两点间直线段最短,利用勾股定理,求得结果.【详解】根据圆柱的三视图以及其本身的特征,将圆柱的侧面展开图平铺,可以确定点M和点N分别在以圆柱的高为长方形的宽,圆柱底面圆周长的四分之一为长的长方形的对角线的端点处,所以所求的最短路径的长度为,故选B.点睛:该题考查的是有关几何体的表面上两点之间的最短距离的求解问题,在解题的过程中,需要明确两个点在几何体上所处的位置,再利用平面上两点间直线段最短,所以处理方法就是将面切开平铺,利用平面图形的相关特征求得结果.18【201
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