解题方法
1 . 降维类比和升维类比主要应用于立体几何的学习,将空间三维问题降为平面二维或者直线一维问题就是降维类比.平面几何中多边形的外接圆,即找到一点,使得它到多边形各个顶点的距离相等.这个点就是外接圆的圆心,距离就是外接圆的半径.若这样的点存在,则这个多边形有外接圆,若这样的点不存在,则这个多边形没有外接圆.事实上我们知道,三角形一定有外接圆,如果只求外接圆的半径,我们可通过正弦定理来求,我们也可以关注九年义教初中《几何》第三册第94页例2.的结论:三角形外接圆的直径等于两边的乘积除以第三边上的高所得的商.借助求三角形外接圆的方法解决问题:若等腰梯形
的上下底边长分别为6和8,高为1,这个等腰梯形的外接圆半径为__________ ;轴截面是旋转体的重要载体,圆台的轴截面中包含了旋转体中的所有元素:高、母线长、底面圆的半径,通过研究其轴截面,可将空间问题转化为平面问题.观察图象,通过类比,我们可以找到一般圆台的外接球问题的研究方法,正棱台可以看作由圆台切割得到.研究问题:如图,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,则该球的体积为__________ .
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2 . 我国魏晋时期的数学家刘徽创造了一个称为“牟合方盖”的立体图形,如图1,在一个棱长为2r的立方体内作两个互相垂直的内切圆柱,其相交的部分就是牟合方盖(如图2),我国南北朝时期数学家祖暅基于“势幂既同则积不容异”这一观点和对牟合方盖性质的研究,推导出了球体体积公式.设平行于水平面且与水平面距离为
的平面为
,则平面
截牟合方盖所得截面的形状为______ (填“正方形”或“圆形”),设半径为r的球体体积为
,图2所示牟合方盖体积为
,则![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/625dbbd5d5f2617b7c53acdb936b1d07.png)
______ .
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3 . 在世界环保意识日益强化,石油资源日渐沽竭的今天,以氢气做动力源的研究已成为一大课题.当年马自达坚持下来的转子发动机(如图1)从结构上讲是最适合燃烧氢气,而且最“干净”,因为氢燃烧完后排出的是水蒸气,对环境没有任何污染.马自达公司改制了RX-7型跑车的转子发动机,使它可以用氢做燃料.以正四面体的四个顶点为球心,以正四面体的棱长为半径的四个球的相交部分围成的几何体(如图2)被称为“勒洛四面体”,它表面上任意两点间的距离最大值与正四面体棱长相等,能在两个平行平面间自由转动,并且始终保持与两平面都接触,因此它能像球一样来回滚动.转子发动机的设计正是利用了这一原理.转子引擎只需转一周,各转子便有一次进气、压缩、点火与排气过程,相当于往复式引擎运转两周,因此具有小排气量就能成就高动力输出的优点.另外,由于转子引擎的轴向运动特性,它不需要精密的曲轴平衡就可以达到非常高的运转转速.若正四面体ABCD的棱长为2,将对应的勒洛四面体ABCD放进一个正方体纸盒中,若该勒洛四面体可以在纸盒内任意转动,则该纸盒棱长的最小值为__________ ;若在勒洛四面体ABCD内放一个小正方体零件,该零件可以在勒洛四面体ABCD内任意转动,则该零件棱长的最大值为__________ .
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37次组卷
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2卷引用:山西省介休市第一中学校2022-2023学年高二上学期开学考试数学试题
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解题方法
4 . 在边长为4的正方形ABCD中,如图甲所示,E,F,M分别为BC,CD,BE的中点,分别沿AE,AF及EF所在直线把
和
折起,使B,C,D三点重合于点P,得到三棱锥
,如图乙所示,则三棱锥
外接球的体积是____________ ;过点M的平面截三棱锥
外接球所得截面的面积的取值范围是____________ .
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5 . 我国魏晋时期的数学家刘徽(图a)创造了一个称为“牟合方盖”的立体图形,在正方体内作两个互相垂直的内切圆柱(图b),其相交的部外就是牟合方盖(图c).我国南北朝时期数学家祖暅基于“势幂既同则积不容异”这一观点和对牟合方盖性质的研究,推导出了球体体积公式.已知在一个棱长为2r的正方体内有一个牟合方盖(图1),设平行于水平面且与水平面距离为
的平面为
,则平面
截牟合方盖所得截面的形状为__________ (填“正方形”或“圆形”),设这个牟合方盖的体积为
(图2),并设半径为
的球的体积为
,则![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/caa4c480d031dedac6e81872836d04cc.png)
__________ .
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6 . 我国南北朝时期的数学家祖暅提出体积的计算原理(祖暅原理):“幂势既同,则积不容异.”“势”即是几何体的高,“幂”是截面积,意思是:如果两等高的几何体在同高处的截面积相等,那么这两个几何体的体积相等.已知双曲线
的焦点在
轴上,离心率为
,且过点
,则双曲线的渐近线方程为______ .若直线
与
在第一象限内与双曲线及其渐近线围成如图阴影部分所示的图形,则该图形绕
轴旋转一周所得几何体的体积为______ .
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7 . 如图,在四面体
中,
和
均是边长为6的等边三角形,
,则四面体
外接球的表面积为_________ ;点E是线段AD的中点,点F在四面体
的外接球上运动,且始终保持EF⊥AC,则点F的轨迹的长度为_________ .
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8 . 圆台内有一个球,该球与圆台的侧面和上下底面均相切,球的球心为
.已知圆台上底面圆的半径为1,下底面圆的半径为
,母线与底面所成的角为
,且
.若该圆台的上下两个底面都在同一个球的球面上,该球的球心为
,记圆台的表面积为
,体积为
,球
的表面积为
,则![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ad83973d1361b2928c7e783ffd073b75.png)
______ ,![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/90a3587375b61aba9c85c469e40f5148.png)
______ .
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9 . 如图,边长为2的正方形
中,
分别是
的中点,将
分别沿
折起,使
重合于点
,则三棱锥
的外接球的体积为__________ ;设直线
与平面
所成角分别为
,则![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c0890d955d54daafbaf9e9662ea23ecb.png)
__________ .
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10 . 兴隆塔,建于隋朝,位于区博物馆内.某校开展数学建模活动,有建模课题组的学生选择测量兴隆塔的高度,为此,他们设计了测量方案.如图,兴隆塔垂直于水平面,他们选择了与兴隆塔底部
在同一水平面上的
两点,测得
米,在
两点观察塔顶
点,仰角分别为
和
,其中
,
,兴隆塔的高
的长是________ 米;此时多面体
的内切球的半径是__________ 米.
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/01c74a907dda6bb7d9d56d009d9df253.png)
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