2011年高考数学二轮复习 41空间几何体精品学案 新人教版

用心 爱心 专心1 专题四 立体几何专题四 立体几何 备考策略备考策略 根据近几年高考命题特点和规律 复习本专题时要注意以下几方面 1 全面掌握空间几何体的概念及性质 特别是常见几何体如正方体 长方体 棱柱 棱锥 球的概 念和性质 这是进行计算和证明的基础 2 多面体画图 分析图 用自己的语言描述图 提高借助图形分析问题的能力 培养空间观念 3 注重三视图与直观图的相互转化及等积转化的思想 4 特别关注空间三种角落计算问题以及涉及到探究点的位置的问题 第一讲第一讲 空间几何体空间几何体 最新考纲透析最新考纲透析 1 认识柱 锥 台 球及其简单组合体的结构特征 并能运用这些特征描述现实生活中简单物体的 结构 2 能画出简单空间图形 长方体 球 圆柱 圆锥 棱柱等的简易组合 的三视图 能识别上述三 视图所表示的立体模型 会用斜二测法画出它们的直观图 3 会用平行投影与中心投影两种方法画出简单空间图形的三视图与直观图 了解空间图形的不同表 示形式 4 会画某些建筑物的三视图与直观图 在不影响图形特征的基础上 尺寸 线条等不作严格要求 5 了解球 棱柱 棱锥的表面积和体积的计算公式 不要求记忆公式 核心要点突破核心要点突破 要点考向要点考向 1 1 空间几何体的三视图 空间几何体的三视图 考情聚焦 考情聚焦 1 1 三视图是新课标教材的新增内容 是高考中新的增加点及亮点 2 2 常与表面积 体积计算综合出现 多以选择题或解答题的形式呈现 属较容易的题 考向链接 考向链接 1 1 解答此类问题 首先由三视图想象出原几何体的形状 并由相关数据得出几何体中的 量 2 2 掌握三视图是正确解决这类问题的关键 同时也体现了知识间的内在联系 是高考的新动向 例 1 2010 2010 陕西高考理科陕西高考理科 7 7 若某空间几何体的三视图如图所示 则该几何体的体积是 A 1 3 B 2 3 C 1 D 2 命题立意 本题考查三视图的概念及空间想象能力 属中等题 思路点拨 三视图 几何体是直三棱柱 该几何体 的体积 规范解答 选 C 由该几何体的三视图可知 该几何体是直三棱柱 且棱柱的 用心 爱心 专心2 底面是两直角边长分别为2和 1 的直角三角形 棱柱的高为2 所以该几何体的体积 1 2 1 21 2 V 要点考向要点考向 2 2 几何体的表面积与体积 几何体的表面积与体积 考情聚焦 考情聚焦 1 1 几何体的表面积与体积一直是高考的热点内容 应引起重视 2 2 多以选择题 填空题的形式考查 有时也以解答题的形式考查 属较容易题 考向链接 考向链接 1 1 求几何体的表面积及体积问题 可以多角度 多方位地考虑 熟记公式是关键所在 求三棱锥的体积 等积转化法是常用的方法 转换原则是其高易求 底面放在已知几何体的某一面上 2 2 求不规则几何体的体积 常用分割或补形的思想 将不规则几何体转化为规则几何体以易于求解 例例 2 2 2010 2010 上海高考文科上海高考文科 2020 如图所示 为了制作一个圆柱形灯笼 先要制作 4 个全等的矩 形骨架 总计耗用 9 6 米铁丝 再用S平方米塑料片制成圆柱的侧面和下底面 不安装上底面 1 当圆柱底面半径r取何值时 S取得最大值 并求出该 最大值 结果精确到 0 01 平方米 2 若要制作一个如图放置的 底面半径为 0 3 米的灯笼 请作出 用于灯笼的三视图 作图时 不需考虑骨架等因素 命题立意 本题是个应用题 主要考查学生分析问题 解决问题的能力 涉及函数求最值 几何体的 三视图等相关知识 思路点拨 1 建立S关于r的函数 根据函数的性质求最值 2 确定几何体的有关数据后 按三视图的要求画图 规范解答 1 设圆柱形灯笼的高为h 则4 42 9 6rh 所以1 22hr 所以 22 22 22 SSSrrhrrr 侧底 2 2 43rr 00 6 r 所以 当4 0 3 2 4 2 r时 S 有最大值 最大值为51 1 4 0 34 04 2 2 平方米 2 由 1 0 3r 时 0 6h 其正视图与侧视图均为边长是 0 6 的正方形 俯视图是半径为 0 6 的 圆 如图 用心 爱心 专心3 要点考向要点考向 3 3 球鞋与空间几何体的接 切问题 球鞋与空间几何体的接 切问题 考情聚焦 考情聚焦 1 1 有关球的知识的考查也是高考中常出现的问题 特别是球与多面体 旋转体等组合的 接 切问题 2 2 多以客观题的形式呈现 属中档题目 例例 3 3 一个六棱柱的底面是正六边形 其侧棱垂直于底面 已知该六棱柱的顶点都在同一个球鞋面上 且该六棱柱的高为3 底面周长为 3 那么这个球的体积为 思路分析 思路分析 确定球与正六棱柱的关系 求球的半径 求得体积 解析 解析 由已知正六棱柱的底面边长为 1 2 而外接球的直径恰好为最长的体对角线长 设球的半径为 R 则 2223 44 2 1 3 4 1 33 RRVR 球 答案 答案 4 3 注 注 1 涉及球与棱柱 棱锥的切 接问题时 一般过球心及多面体中的特殊点或线作截面 把空 间问题化归为平面问题 再利用平面几何知识寻找几何体中元素间的关系 2 若球面上四点 P A B C 构成的线段 PA PB PC 两两垂直 且则 把有关元素 补形 成为一个球内接长方体 或其他图形 从而显示出球的数量 特征 这种方法是一种常用的好方法 高考真题探究高考真题探究 1 2010 2010 辽宁高考文科辽宁高考文科 1111 已知 SABC 是球O表面上的点 SA 平面ABC AB BC SA AB 1 BC 2 则球O的表面积等于 A 4 B 3 C 2 D 命题立意 本题考查了空间是两点间距离公式和球的表面积公式 思路点拨 规范解答 选 A SA 平面 ABC AB AC 平面 ABC SAAB SA AC 故可以 A 为原点 AC 所在的直线为y轴 AS 所在的直线为z轴建立如图所示的空间直 建立空间坐标 系 球心坐标球的半径球的表面积 用心 爱心 专心4 角坐标系 A xyz 则 0 0 0 A 63 0 33 B 0 3 0 C 0 0 1 S 设球心 O 坐标为000 xyz 则点 O 到各顶点 SABC 的距离相等 都等于球的半径 R 2222 000 2222 000 2222 000 2222 000 63 0 33 0 3 0 0 0 1 xyzR xyzR xyzR xyzR 解得 2 000 31 0 1 22 xyzR 球的表面积为 2 4414R 故选 A 方法技巧 1 选用球心到各顶点的距离都相等来确定球心 才能求出半径 2 也可用另外的方法找到球心 因为 ABC 是直角 所以 AC 是过 A B C 三点的小圆的直 径 所以球心在过 AC 和平面 ABC 垂直的平面上 可知球心在平面 SAC 中 又因为球心 到点 SAC 的距离都相等 且 SAC 是直角三角形 所以球心就是斜边 SC 的中点 球的半 径为 SC 的一半 3 再一种方法是将三棱锥 S ABC 补成一个长方体 2 2010 2010 辽宁高考理科辽宁高考理科 1212 有四根长都为 2 的直铁条 若再选两根长都为 a 的直铁条 使这六根 铁条端点处相连能够焊接成一个三棱锥形的铁架 则 a 的取值 范围是 A 0 62 B 1 2 2 C 62 62 D 0 2 2 命题立意 以三棱锥为背景考查三角形中的三边关系考查空间想象能力和运算能力 思路点拨 分两种情况 一种是边长为 a 的棱在一个三角形中 另一种情况时长度为 a 的棱不在一个 三角形中 分别讨论 规范解答 选 A 对于第一种情况 取 BC 的中点 D 连结 PD AD 则 2 PD3 AD1 a 在三角形 PAD 中 用心 爱心 专心5 有 2 2 2 213 1236262 321 a PAADPD ADPAPDaa PDPAAD a 即 对于第二种情况同理可以得到02 2a 综合两种情况 及04a 所以 a 的取值范围是 0 62 3 2010 2010 浙江高考文科浙江高考文科 8 8 若某几何体的三视图 单位 cm 如图所示 则此几何体的体积是 A 352 3 cm3 B 320 3 cm3 C 224 3 cm3 D 160 3 cm3 命题立意 本题主要考察了对三视图所表达示的空间几何体的识别以 及几何体体积的计算 属容易题 思路点拨 解答本题要先由三视图 想象出直观图 再求体积 规范解答 选 B 此几何体上方为正四棱柱 下方为正四棱锥 所以其体积为 2223 1320 422 484 8 33 Vcm 方法技巧 对于不规则几何体求体积时可分几部分规则的几何体 再求体积和 4 2010 2010 北京高考理科北京高考理科 3 3 一个长方体 去掉一个小长方体 所得几何体的正 主 视 图与侧 左 视图分别如右图所示 则该几何 体的俯视图为 用心 爱心 专心6 命题立意 本题考查三视图知识 考查同学们的空间想象能力 思路点拨 结合正 侧视图 想象直观图 规范解答 选 C 由主 左视图可知直观图如图所示 因此 俯视图是 C 5 2010 2010 北京高考文科北京高考文科 8 8 如图 正方体 1111 ABCD A B C D的棱长为 2 动点 E F 在棱 11 A B上 点 Q 是 CD 的中点 动点 P 在棱 AD 上 若 EF 1 DP x 1 AE y x y 大于零 则三棱锥 P EFQ 的体积 A 与 x y 都有关 B 与 x y 都无关 C 与 x 有关 与 y 无关 D 与 y 有关 与 x 无关 命题立意 本题考查几何体体积的相关知识 关键是找到易求面积的底面与高 思路点拨 把 EFQ 看作底面 点 P 到对角面 11 ABCD的距离即为对应的高 规范解答 选 C 1 2 22 2 EFQ SEF 点 P 到平面 EFQ 的距离为 2 2 x 112 2 3323 P EFQEFQ x VShx A B C D AB CD 1 A 1 B 1 C 1 D EF P Q 用心 爱心 专心7 6 20102010 海南宁夏高考海南宁夏高考 理科理科 T10T10 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 A 2 a B 2 7 3 a C 2 11 3 a D 2 5 a 命题立意 本小题主要考查了几何体的外接球问题 思路点拨 找出球与棱柱的相对关系 找出球的半径与三棱柱棱长之间的关系 规范解答 选 设球心为O 设正三棱柱上底面为ABC 中心为 O 因为三棱柱所有棱的长都为 a 则可知 OO 2 a 3 3 O Aa 又由球的相关性质可知 球的半径 22 21 6 ROOO Aa 所以球的表面积为 22 7 4 3 Ra 故选 跟踪模拟训练跟踪模拟训练 一 选择题 每小题一 选择题 每小题 6 6 分 共分 共 3636 分 分 1 下列结论正确的是 A 各个面都是三角形的几何体是三棱锥 B 以三角形的一条边所在直线为旋转轴 其余两边旋转形成的曲面所围成的几何体叫圆锥 C 棱锥的侧棱长与底面多边形的边长相等 则该棱锥可能是六棱锥 D 圆锥的顶点与底面圆周上的任意一点的连线都是母线 2 已知各顶点都在一个球面上的正四棱柱高为 4 体积为 16 则这个球的表面积是 A 16 B 20 C 24 D 32 3 2010 江南模拟 已知四面体ABCD中 1DADBDC 且DA DB DC两两互相垂直 在该四面 体表面上与点A距离是 2 3 3 的点形成一条曲线 这条曲线的长度是 AB CD 1 A 1 B 1 C 1 D EF P Q 用心 爱心 专心8 A 3 2 B 3 C 5 3 6 D 3 3 4 表面积为4 3的正四面体的各个顶点都在同一个球面上 则此球的体积为 A 6 3 B 2 6 3 C 6 D 6 27 5 如右图为一个几何体的三视图 尺寸如图所示 则该几何体的表面积为 不考虑接触点 A 6 3 B 18 34 C 32 D 18 2 3 6 某几何体的一条棱长为 在该几何体的主视图中 这条棱的投影是长为的线段 在该几何体 的左视图与俯视图中 这条棱的投影分别是长为 a 和 b 的线段 则 a b 的最大值为 二 填空题 每小题二 填空题 每小题 6 6 分 共分 共 1818 分 分 7 如图所示两组立体图形都是由相同的小正方体拼成的 用心 爱心 专心9 1 图 1 的正 主 视图与图 2 的 相同 2 图 3 的 图与图 4 的 图不同 8 一个几何体的三视图如图所示 则该几何体的体积等于 9 如图 1 一个正四棱柱形的密闭容器水平放置 其底部镶嵌了同底的正四棱锥形实心装饰块 容器内盛 有 a 升水时 水面恰好经过正四棱锥的顶点 P 如果将容器倒置 水面也恰好过点 P 图 2 有下列四个 命题 A 正四棱锥的高等于正四棱柱高的一半 B 将容器侧面水平放置时 水面也恰好过点P C 任意摆放该容器 当水面静止时 水面都恰好经过点 P D 若往容器内再注入 a 升水 则容器恰好能装满 其中真命题的代号是 写出所有真命题的代号 三 解答题 三 解答题 1010 1111题题每题每题 1515 分 分 1212 题题 1616 分 共分 共 4646 分 分 10 如图所示 长方体 ABCD A B C D 中 用截面截下一个棱锥 C A DD 求棱锥 C A DD 的 体积与剩余部分的体积之比 用心 爱心 专心10 11 如图所示 半径为 R 的半圆内的阴影部分以直径 AB 所在直线为轴 旋转一周得到一几何体 求该几 何体的表面积 其中 BAC 30 12 探究创新题 一个空间几何体的三视图及部分数据如图所示 1 请画出该几何体的直观图 并求它的体积 2 证明 A1C 平面 AB1C1 3 若 D 是棱 CC1的中点 在棱 AB 上取中点 E 判断 DE 是否平行于平面 AB1C1 并证明你的结论 参考答案参考答案 1 解析 选 D A 错误 如图 1 是由两个结构相同的三棱锥叠放在一起构成的几何体 各面都是三角形 但 它不是棱锥 用心 爱心 专心11 B 错误 如图 2 若 ABC 不是直角三角形 或是直角三角形但旋转轴不是直角边 所得的几何体都不是圆锥 C 错误 若六棱锥的所有棱长都相等 则底面多边形是正六边形 由几何图形知 若以正六边形为底面 侧棱 长必然要大于底面边长 D 正确 由顶点 底面圆周上一点及底面圆的圆心可得到旋转的直角三角形 2 解析 选 C 设正四棱柱的底面边长为 a 球半径为 R 则解得 a 2 R2 6 球的表面积 S 4 R2 24 3 解析 选 A 4 解析 选 C 因为表面积为4 3 所以棱长为2 所以外接球的半径为 6 2 所以球的体积为6 5 解析 选 D 该几何体由正三棱柱和球组成 正三棱柱的表面积为182 3 球的表面积为 所以 该几何体的表面积为182 3 6 解析 如图 把几何体放到长方体中 使得长方体的对角线刚好为几何体的已知棱 设长方体的对 角线 1 7AC 则它的正视图投影长为 1 6AB 侧视图投影长为aDA 1 俯视图投影长为 bCA 11 则 2222 7 2 6 ba 即8 22 ba 又 22 22 baba 4 ba 所 以选 C 答案 4 用心 爱心 专心12 7 解析 对于第一组的两个立体图形 图 1 的正 主 视图与图 2 的俯视图相同 对于第二组的两个立体图形 图 3 的正 主 视图与图 4 的正 主 视图不同 而侧 左 视图和俯视图 都是相同的 答案 1 俯视图 2 正 主 视 正 主 视 8 9 解析 由题意可知显然选项 D 正确 如果摆放的容器不是水平的 则选项 C 不正确 设正四棱柱的底面边长为 m 高为 n 正四棱锥的高为 h 则由 10 解析 设长方体的三条棱长分别为 AB a AD b AA c 则 V长方体 abc 11 用心 爱心 专心13 12 解析 1 几何体的直观图如图 2 ACB 90 BC AC 三棱柱 ABC A1B1C1为直三棱柱 BC CC1 AC CC1 C BC 平面 ACC1A1 BC A1C B1C1 BC B1C1 A1C 四边形 ACC1A1为正方形 A1C AC1 B1C1 AC1 C1 A1C 平面 AB1C1 用心 爱心 专心14 3 当 E 为棱 AB 的中点时 DE 平面 AB1C1 证明 如图 取 BB1的中点 F 连结 EF FD DE D E F 分别为 CC1 AB BB1的