2025届高考数学二轮总复习层级二专题四立体几何第一讲空间几何体学案理含解析.doc
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专题四立体几何
第一讲空间几何体
1.(2018·全国卷Ⅲ)中国古建筑借助榫卯将木构件连接起来.构件的凸出部分叫榫头,凹进部分叫卯眼,图中木构件右边的小长方体是榫头.若如图摆放的木构件与某一带卯眼的木构件咬合成长方体,则咬合时带卯眼的木构件的俯视图可以是()
解析:选A由题意可知带卯眼的木构件的直观图如图所示,由直观图可知其俯视图,故选A.
2.(2018·全国卷Ⅰ)某圆柱的高为2,底面周长为16,其三视图如右图.圆柱表面上的点M在正视图上的对应点为A,圆柱表面上的点N在左视图上的对应点为B,则在此圆柱侧面上,从M到N的路径中,最短路径的长度为()
A.2eq\r(17) B.2eq\r(5)
C.3 D.2
解析:选B先画出圆柱的直观图,依据题图的三视图可知点M,N的位置如图①所示.
①②
圆柱的侧面开放图及M,N的位置(N为OP的四等分点)如图②所示,连接MN,则图中MN即为M到N的最短路径.
ON=eq\f(1,4)×16=4,OM=2,
∴|MN|=eq\r(OM2+ON2)=eq\r(22+42)=2eq\r(5).故选B.
3.(一题多解)(2017·全国卷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后所得,则该几何体的体积为()
A.90π B.63π
C.42π D.36π
解析:选B解法一:由题意知,该几何体由底面半径为3,高为10的圆柱截去底面半径为3,高为6的圆柱的一半所得,故其体积V=π×32×10-eq\f(1,2)×π×32×6=63π.
解法二:依题意,该几何体由底面半径为3,高为10的圆柱截去底面半径为3,高为6的圆柱的一半所得,其体积等价于底面半径为3,高为7的圆柱的体积,所以它的体积V=π×32×7=63π,故选B.
4.(2017·全国卷Ⅲ)已知圆柱的高为1,它的两个底面的圆周在直径为2的同一个球的球面上,则该圆柱的体积为()
A.π B.eq\f(3π,4)
C.eq\f(π,2) D.eq\f(π,4)
解析:选B设圆柱的底面半径为r,则r2=12-eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))2=eq\f(3,4),所以圆柱的体积V=eq\f(3,4)π×1=eq\f(3π,4),故选B.
5.(2019·全国卷Ⅰ)已知三棱锥P-ABC的四个顶点在球O的球面上,PA=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()
A.8eq\r(6)π B.4eq\r(6)π
C.2eq\r(6)π D.eq\r(6)π
解析:选D设PA=PB=PC=2a,则EF=a,FC=eq\r(3),
∴EC2=3-a2.
在△PEC中,
cos∠PEC=eq\f(a2+3-a2-?2a?2,2a\r(3-a2))=eq\f(3-4a2,2a\r(3-a2)).
在△AEC中,
cos∠AEC=eq\f(a2+3-a2-4,2a\r(3-a2))=eq\f(-1,2a\r(3-a2)).
∵∠PEC与∠AEC互补,∴3-4a2=1,解得a=eq\f(\r(2),2),
故PA=PB=PC=eq\r(2).
又∵AB=BC=AC=2,∴PA⊥PB⊥PC,
∴外接球的直径2R=eq\r(?\r(2)?2+?\r(2)?2+?\r(2)?2)=eq\r(6),
∴R=eq\f(\r(6),2),∴V=eq\f(4,3)πR3=eq\f(4,3)π×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(6),2)))3=eq\r(6)π.故选D.
6.(一题多解)(2019·全国卷Ⅱ)中国有悠久的金石文化,印信是金石文化的代表之一.印信的外形多为长方体、正方体或圆柱体,但南北朝时期的官员独孤信的印信外形是“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,它的全部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________.
①②
解析:先求面数,有如下两种解法.
解法一:由“半正多面体”的结构特征及棱数为48可知,其上部分有9个面,中间部分有8个面,下部分有9个面,共有2×9+8=26(个)面.
解法二:一般地,对于凸多面体,
顶点数(V)+面数(F)-棱数(E)=2(欧拉公式).
由图形知,棱数为48的