4、已知兩個(gè)體積不同的圓柱,高相等,它們的底面半徑的比是1∶2,那么它們的體積的比是
3、一個(gè)圓錐的體積是a立方米,則和它等底等高的圓柱體的體積是( )立方米。
A.
B. 2a C. 3a D. ![]()
2、甲乙兩人分別利用一張長(zhǎng)20厘米,寬15厘米的紙,用兩種不同的方法圍成一個(gè)圓柱體(接頭處不重疊),那么圍成的圓柱( )。
A.體積相等 B.用20厘米作為高的體積大
C. 用15厘米作為高的體積大 D. 無(wú)法比較
1、甲乙兩人分別利用一張長(zhǎng)20厘米,寬15厘米的紙,用兩種不同的方法圍成一個(gè)圓柱體(接頭處不重疊),那么圍成的圓柱( )。
A.高一定相等 B.側(cè)面積一定相等
C. 側(cè)面積和高都相等 D. 側(cè)面積和高都不相等
例1:圓錐底面半徑為10,母線長(zhǎng)為60,底面圓周上一點(diǎn)B沿側(cè)面繞兩周回到B點(diǎn)那么最短距離為![]()
例2:已知一個(gè)圓錐的底面半徑為R,高為H,在其中有一個(gè)高為x的內(nèi)接圓柱.
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(1)求圓柱的側(cè)面積;
(2)x為何值時(shí),圓柱的側(cè)面積最大?
分析:(1)首先要畫(huà)出圓錐的軸截面△OAB,那么內(nèi)接圓柱的軸截面為矩形CDEF,因?yàn)閮?nèi)接圓柱的高知道為x,故關(guān)鍵求r,怎樣求r?(生:
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例3:如圖,圓柱的軸截面ABCD是正方形,點(diǎn)E在底面的圓周上,AF⊥DE,F(xiàn)是垂足. (1)求證:AF⊥DB; (2)如果圓柱與三棱錐D-ABE的體積的比等于3π,求直線DE與平面ABCD所成的角.
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解析 本題中,圓柱是“外包裝”,三棱錐D-ABE是“骨架”,核心問(wèn)題是平面和平面、直線和平面、直線和直線的位置關(guān)系.解答過(guò)程中多次考查各種垂直關(guān)系的性質(zhì)和判定,還有角的計(jì)算.
證明(1)DA⊥平面ABE,∴DA⊥BE,又AE⊥BE,∴BE⊥平面ADE,
∴DE是直線DB在平面ADE內(nèi)的射影,由AF⊥DE及三垂線定理,知AF⊥DB.
(2)過(guò)E作EH⊥AB,H是垂足,連結(jié)OH,由平面ABCD⊥平面ABE,知EH⊥平面ABCD,則∠EDH為直線DE與平面ABCD所成的角.
設(shè)圓柱底面半徑為R,則DA=AB=2R,于是
,
依題意:
,得EH=R,
可知H是圓柱底面的圓心,∴AH=R,則
,
∴
,故所求角為
.
例4: 設(shè)圓錐底面圓周上兩點(diǎn)A,B間的距離為2,圓錐頂點(diǎn)到直線AB的距離為
,AB和圓錐的軸的距離為1,則該圓錐的體積為_(kāi)__________.
解析 本題考查直線與直線的位置關(guān)系及圓錐體積公式的應(yīng)用.
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如圖,依題意,有AB=2,SO⊥底面圓O,SC⊥AB于C,則SC=
,∴OC⊥AB,則OC=1 ∴SO=
,OA=
∴
例5. 已知圓錐底面直徑AB=2,軸截面∠APB=90°,底面半徑OC⊥AB
(1)求二面角B-PA-C的正切值
(2)求圓錐內(nèi)接圓柱的最大側(cè)面積及相應(yīng)的高
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圖形 |
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定義 |
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有關(guān)線 |
軸 |
直線 |
直線 |
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母線 |
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有關(guān)面 |
底面 |
圓 |
圓 |
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平行于底 的截面 |
圓 |
圓 |
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軸截面 |
全等的矩形 |
全等的等腰三角形 |
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側(cè)面及 展開(kāi)圖 |
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10. 在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AB1⊥BC1,AB=CC1=a,BC=b.
(1)設(shè)E、F分別為AB1、BC1的中點(diǎn),求證:EF∥平面ABC;
(2)求證:A1C1⊥AB;
(3)求點(diǎn)B1到平面ABC1的距離.
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(1)證明:∵E、F分別為AB1、BC1的中點(diǎn),
∴EF∥A1C1.∵A1C1∥AC,∴EF∥AC.
∴EF∥平面ABC.
(2)證明:∵AB=CC1,
∴AB=BB1.又三棱柱為直三棱柱,
∴四邊形ABB1A1為正方形.連結(jié)A1B,則A1B⊥AB1.
又∵AB1⊥BC1,
∴AB1⊥平面A1BC1. ∴AB1⊥A1C1.
又A1C1⊥AA1,
∴A1C1⊥平面A1ABB1. ∴A1C1⊥AB.
(3)解:∵A1B1∥AB,∴A1B1∥平面ABC1.
∴A1到平面ABC1的距離等于B1到平面ABC1的距離.過(guò)A1作A1G⊥AC1于點(diǎn)G,
∵AB⊥平面ACC1A1,
∴AB⊥A1G.從而A1G⊥平面ABC1,故A1G即為所求的距離,即A1G=![]()
.
評(píng)述:本題(3)也可用等體積變換法求解.
[探索題](2004年春季上海)如下圖,點(diǎn)P為斜三棱柱ABC-A1B1C1的側(cè)棱BB1上一點(diǎn),PM⊥BB1交AA1于點(diǎn)M,PN⊥BB1交CC1于點(diǎn)N.
(1)求證:CC1⊥MN;
(2)在任意△DEF中有余弦定理:DE2=DF2+EF2-2DF·EFcos∠DFE.拓展到空間,類(lèi)比三角形的余弦定理,寫(xiě)出斜三棱柱的三個(gè)側(cè)面面積與其中兩個(gè)側(cè)面所成的二面角之間的關(guān)系式,并予以證明.
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(1)證明:∵CC1∥BB1
CC1⊥PM,CC1⊥PN,
∴CC1⊥平面PMN
CC1⊥MN.
(2)解:S2
=S2
+S2
-2S
·S
cosα,
其中α為平面CC1B1B與平面CC1A1A所成的二面角.
∵CC1⊥平面PMN,∴上述的二面角為∠MNP.
在△PMN中,
PM2=PN2+MN2-2PN.MNcos∠MNP
PM2CC12=PN2CC12+MN2CC12
-2(PN·CC1)·(MN·CC1)cos∠MNP.
∵
=PN·CC1,
=MN·CC1,
S
=PM·BB1,
∴S2
=S2
+S2
-
2S
·S
cosα
9.正方形ABCD中,AB=2,E是AB邊的中點(diǎn),F是BC邊上一點(diǎn),將△AED及△DCF折起(如下圖),使A、C點(diǎn)重合于A′點(diǎn).
(1)證明:A′D⊥EF;
(2)當(dāng)F為BC的中點(diǎn)時(shí),求A′D與平面DEF所成的角;
(3)當(dāng)BF=
BC時(shí),求三棱錐A′-EFD的體積.
(1)證明:略
(2)解:取EF的中點(diǎn)G,連結(jié)A′G、DG…………
平面DEF⊥平面A′DG.
作A′H⊥DG于H,得A′H⊥平面DEF,
∴∠A′DG為A′D與平面DEF所成的角.
在Rt△A′DG中,A′G=
,
A′D=2, ∴∠A′DG=arctan
.
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(3)解:∵A′D⊥平面A′EF,
∴A′D是三棱錐D-A′EF的高.
又由BE=1,BF=
推出EF=
,可得S
=
,
VA′-EFD=VD-A′EF=
·S
·A′D
=
·
·2=
.
8.(2006福建) 如圖,四面體ABCD中,O、E分別是BD、BC的中點(diǎn),![]()
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(I)求證:
平面BCD;
(II)求異面直線AB與CD所成角的大;
(III)求點(diǎn)E到平面ACD的距離.
解法一:
(I)證明:證∠AOB=900.
(II)解:取AC的中點(diǎn)M,連結(jié)OM、ME、OE,由E為BC的中點(diǎn)知![]()
直線OE與EM所成的銳角就是異面直線AB與CD所成的角. 在
中,
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是直角
斜邊AC上的中線,
![]()
![]()
AB與CD所成角的大小為![]()
(III)等積法得
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即為所求.
7.如圖ABCD是矩形,PA^平面ABCD,DPAD是等腰三角形,M、N分別是AB、PC的中點(diǎn),求證:MN^平面PCD
證略
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