2025年高考数学二轮复习 专题四 立体几何 第5讲　球的切接问题原卷版

第5讲球的切接问题（新高考专用）目录目录【真题自测】 2【考点突破】 2【考点一】空间几何体的外接球 2【考点二】空间几何体的内切球 4【专题精练】 6考情分析：空间几何体的外接球、内切球是高中数学的重点、难点，也是高考命题的热点，一般是通过对几何体的割补或寻找几何体外接球的球心求解外接球问题，利用等体积法求内切球半径等，一般出现在压轴小题位置．真题自测真题自测一、单选题1．（2022·全国·高考真题）已知正三棱台的高为1，上、下底面边长分别为和，其顶点都在同一球面上，则该球的表面积为（

）A． B． C． D．2．（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，且，则该正四棱锥体积的取值范围是（

）A． B． C． D．3．（2021·天津·高考真题）两个圆锥的底面是一个球的同一截面，顶点均在球面上，若球的体积为，两个圆锥的高之比为，则这两个圆锥的体积之和为（

）A． B． C． D．4．（2021·全国·高考真题）北斗三号全球卫星导航系统是我国航天事业的重要成果．在卫星导航系统中，地球静止同步卫星的轨道位于地球赤道所在平面，轨道高度为（轨道高度是指卫星到地球表面的距离）．将地球看作是一个球心为O，半径r为的球，其上点A的纬度是指与赤道平面所成角的度数．地球表面上能直接观测到一颗地球静止同步轨道卫星点的纬度最大值为，记卫星信号覆盖地球表面的表面积为（单位：），则S占地球表面积的百分比约为（

）A．26% B．34% C．42% D．50%考点突破考点突破【考点一】空间几何体的外接球一、单选题1．（2020·全国·高考真题）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（

）A． B． C． D．2．（2024·辽宁·一模）已知正四棱锥各顶点都在同一球面上，且正四棱锥底面边长为4，体积为，则该球表面积为（

）A． B． C． D．二、多选题3．（2024·河南信阳·一模）六氟化硫，化学式为，在常压下是一种无色、无臭、无毒、不燃的稳定气体，有良好的绝缘性，在电器工业方面具有广泛用途．六氟化硫结构为正八面体结构，如图所示，硫原子位于正八面体的中心，6个氟原子分别位于正八面体的6个顶点，若相邻两个氟原子之间的距离为m，则（

）

A．该正八面体结构的表面积为 B．该正八面体结构的体积为C．该正八面体结构的外接球表面积为 D．该正八面体结构的内切球表面积为4．（2024·辽宁·三模）如图，在棱长为2的正方体中，点分别为的中点，为面的中心，则以下命题正确的是（

）A．平面截正方体所得的截面面积为B．四面体的外接球的表面积为C．四面体的体积为D．若点为的中点，则存在平面内一点，使直线与所成角的余弦值为三、填空题5．（2023·湖北·模拟预测）已知正三棱锥的各顶点都在表面积为球面上，正三棱锥体积最大时该正三棱锥的高为.6．（2024·全国·模拟预测）已知空间四面体满足，则该四面体外接球体积的最小值为．规律方法：求解空间几何体的外接球问题的策略(1)定球心：球心到接点的距离相等且为半径．(2)作截面：选准最佳角度作出截面(要使这个截面尽可能多的包含球、几何体的各种元素以及体现这些元素的关系)，达到空间问题平面化的目的．(3)求半径下结论：根据作出截面中的几何元素，建立关于球的半径的方程，并求解．【考点二】空间几何体的内切球一、单选题1．（2024·云南大理·模拟预测）六氟化硫，化学式为，在常压下是一种无色、无臭、无毒、不燃的稳定气体，有良好的绝缘性，在电器工业方面具有广泛用途．六氟化硫分子结构为正八面体结构（正八面体每个面都是正三角形，可以看作是将两个棱长均相等的正四棱锥将底面粘接在一起的几何体）．如图所示，正八面体的棱长为，此八面体的外接球与内切球的体积之比为（

）A． B． C． D．2．（2024·湖北·二模）已知圆锥PO的顶点为P，其三条母线PA，PB，PC两两垂直，且母线长为6，则圆锥PO的内切球表面职与圆锥侧面积之和为（

）A． B． C． D．二、多选题3．（2024·广东湛江·一模）在直三棱柱中，，，，分别为和的中点，为棱上的一点，且，则下列选项中正确的有（

）A．三棱柱存在内切球B．直线被三棱柱的外接球截得的线段长为C．点在棱上的位置唯一确定D．四面体的外接球的表面积为4．（2024·广东茂名·一模）如图，已知圆锥顶点为，其轴截面是边长为2的为等边三角形，球内切于圆锥（与圆锥底面和侧面均相切），是球与圆锥母线的交点，是底面圆弧上的动点，则（

）A．球的体积为B．三棱锥体积的最大值为C．的最大值为3D．若为中点，则平面截球的截面面积为三、填空题5．（2024·湖南株洲·一模）若半径为R的球O是圆柱的内切球，则该球的表面积与该圆柱的侧面积之差为.6．（2024·广西·二模）在三棱锥中，，，△PAC，的面积分别3，4，12，13，且∠APB=∠BPC=∠APC，则其内切球的表面积为．规律方法：空间几何题的内切球问题，一是找球心，球心到切点的距离相等且为球的半径，作出截面，在截面中求半径；二是利用等体积法直接求内切球的半径．专题精练专题精练一、单选题1．（2024·安徽安庆·三模）已知圆锥的轴截面是等边三角形，则其外接球与内切球的表面积之比为（

）A． B． C． D．2．（2024·山西太原·二模）已知圆锥的顶点为P，底面圆的直径，，则该圆锥内切球的体积为（

）A． B． C． D．A． B． C． D．8．（2024·河南周口·模拟预测）已知圆锥的侧面展开图是一个半径为2，面积为的扇形，则该圆锥的外接球的面积为（

）A． B． C． D．二、多选题9．（2024·新疆乌鲁木齐·一模）某广场设置了一些石凳供大家休息，这些石凳是由棱长为40cm的正方体截去八个一样的四面体得到的，则（

）A．该几何体的顶点数为12B．该几何体的棱数为24C．该几何体的表面积为D．该几何体外接球的表面积是原正方体内切球、外接球表面积的等差中项10．（2024·河南濮阳·模拟预测）如图，正方体的棱长为4，点是其侧面上的一个动点（含边界），点是线段上的动点，则下列结论正确的是（

）A．存在点，使得二面角大小为B．存在点，使得平面与平面平行C．当为棱的中点且时，则点的轨迹长度为D．当为的中点时，四棱锥外接球的表面积为11．（2024·全国·模拟预测）如图，在直三棱柱中，分别是棱上的动点，，，则下列说法正确的是（

）

A．直三棱柱的体积为B．直三棱柱外接球的表面积为C．若分别是棱的中点，则异面直线与所成角的余弦值为D．取得最小值时，三、填空题12．（2024·陕西安康·模拟预测）《论球与圆柱》是古希腊数学家阿基米德的得意杰作，据传说在他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.如图为一个圆柱与球的组合体，其中球与圆柱的侧面和上､下底面均相切，为底面圆的一条直径，，若球的半径，则球的体积与圆柱