资源简介 期末热点.重难点 简单几何体的再认识一.选择题(共5小题)1.(2025 江西一模)在正四棱台ABCD﹣A1B1C1D1中,已知,该正四棱台的体积为168,则AA1=( )A.3 B.4 C.5 D.62.(2025 泰州模拟)某正四棱锥的底面边长为2,侧棱与底面的夹角为60°,则该正四棱锥的体积为( )A. B. C. D.3.(2024秋 景德镇期末)“景德镇大碗”,正式名称为景德镇昌南里文化艺术中心,其设计灵感来源于宋代湖田窑影青斗笠碗,造型庄重典雅,象征着“万瓷之母”.大碗高80m,底部直径40m,口部直径80m.若将其视为圆台,请估计该“世界第一大碗”的容积(单位:m3)是( )A. B.224000π C. D.160000π4.(2024秋 衡阳校级期末)已知正三棱柱ABC﹣A1B1C1的底面边长为,高为,则该正三棱柱的外接球的体积为( )A. B. C. D.5.(2024秋 保山期末)已知圆锥的顶点为S,底面圆心为O,AB为底面直径,圆锥的轴截面是边长为4的等边三角形,点C在底面圆周上,截面SAC与底面所成角的正切值是,则三棱锥S﹣ACO外接球的体积是( )A. B.20π C. D.二.多选题(共4小题)(多选)6.(2024秋 金凤区校级期末)已知直三棱柱ABC﹣A1B1C1中,AB=AC=AA1=2,AB⊥AC,点E为B1C1的中点,则下列说法正确的是( )A.B.AB1∥平面A1CEC.异面直线AE与A1C所成的角的余弦值为D.直三棱柱ABC﹣A1B1C1的外接球的表面积为12π(多选)7.(2024秋 昆明校级期末)在棱长为1的正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,点P在线段B1C上运动,有下列四个结论正确的是( )A.A1P∥面ACD1B.A1P⊥B1DC.三棱锥D1﹣APC的体积是D.异面直线A1P与AD1所成角的取值范围是(多选)8.(2024秋 衡阳校级期末)如图,若正方体ABCD﹣EFGH的棱长为1,点M是正方体的侧面ADHE上的一个动点(含边界),P是棱CG上靠近G点的三等分点,则下列结论正确的有( )A.沿正方体的表面从点A到点P的最短路程为B.若PM⊥BH,点M的运动轨迹是线段C.若,则点M在侧面ADHE内运动路径长度为D.当点M与点D重合时,三棱锥B﹣MEP的体积最大(多选)9.(2024秋 达州期末)已知三棱锥P﹣ABC中,PA、PB、PC两两垂直,PA=3,PB=PC=4,三棱锥P﹣ABC的内切球O1(球心O1到各个面距离相等)半径为r,三棱锥P﹣ABC的外接球O2(球心O2到各顶点距离相等)半径为R,三棱锥P﹣ABC的表面积为S,体积为V,则( )A. B.C. D.V=24三.填空题(共3小题)10.(2024秋 浙江期末)已知正三棱柱ABC﹣A1B1C1的侧面积与以△ABC的外接圆为底面的圆柱的侧面积相等,则正三棱柱与圆柱的体积的比值为 .11.(2024秋 商水县期末)已知一个正六棱台两底面的面积分别为,,体积为,则该棱台的侧面积为 .12.(2024秋 昆明校级期末)在平面四边形ABCD中,AB=AC=CD=1,∠ADC=30°,∠DAB=120°,将△ACD沿AC翻折至△ACP,其P中为动点.当PC⊥AB时,三棱锥P﹣ABC的各个顶点都在球O的球面上,则球O的体积为: .四.解答题(共3小题)13.(2024秋 虹口区校级期末)如图,在四棱锥P﹣ABCD中,底面ABCD是等腰梯形,AB∥CD,AD=ABCD,平面ADP⊥平面PCD,PD⊥PC.(1)求证:AC⊥AD;(2)求证:△ADP为直角三角形;(3)若PC=AD=1,求四棱棱P﹣ABCD的体积.14.(2024秋 四川期末)已知体积为72的四棱锥S﹣ABCD中,,,,,,p,q,m,n∈(0,1],且点M,N,E,F共面.(1)当p=q=m时,求四棱锥S﹣EMFN的体积;(2)求证:;(3)当m,n时,记四棱锥S﹣EMFN的体积为V,求V的最小值.15.(2024秋 普陀区校级期末)如图所示,正三棱锥A﹣BCD的侧面是边长为2的正三角形,E,F,G分别是线段AC,AD,BC的中点,若平面EFG交BD于点H.(1)求多面体AB﹣EFHG的体积V;(2)求证:四边形EFHG是正方形.期末热点.重难点 简单几何体的再认识参考答案与试题解析一.选择题(共5小题)1.(2025 江西一模)在正四棱台ABCD﹣A1B1C1D1中,已知,该正四棱台的体积为168,则AA1=( )A.3 B.4 C.5 D.6【考点】棱台的体积.【专题】转化思想;综合法;立体几何;运算求解.【答案】C【分析】根据正四棱台的几何性质,棱台的体积公式,即可求解.【解答】解:根据题意可得上下底面正方形的边长分别为,,所以上下底面正方形的对角线长分别为6,12,设该正四棱台的高为h,则该正四棱台的体积为168,解得h=4,所以.故选:C.【点评】本题考查正四棱台的几何性质,棱台的体积公式的应用,属基础题.2.(2025 泰州模拟)某正四棱锥的底面边长为2,侧棱与底面的夹角为60°,则该正四棱锥的体积为( )A. B. C. D.【考点】棱锥的体积.【专题】对应思想;综合法;空间角;立体几何;运算求解;空间想象.【答案】A【分析】结合正四棱锥的结构特征与线面角的定义求出棱锥的高,再由棱锥的体积公式求解即可.【解答】解:在如图所示的正四棱锥P﹣ABCD中,点P在底面ABCD上的投影为点O,连接OP,OB,则OP⊥平面ABCD,所以∠PBO就是侧棱与底面所成的角,即∠PBO=60°,因为正方形ABCD的边长为2,所以OB,OP=OBtan60°,所以该正四棱锥的体积为.故选:A.【点评】本题考查棱锥体积的求法,熟练掌握正四棱锥的结构特征,线面角的定义,以及棱锥的体积公式是解题的关键,考查空间立体感,逻辑推理能力和运算能力,属于基础题.3.(2024秋 景德镇期末)“景德镇大碗”,正式名称为景德镇昌南里文化艺术中心,其设计灵感来源于宋代湖田窑影青斗笠碗,造型庄重典雅,象征着“万瓷之母”.大碗高80m,底部直径40m,口部直径80m.若将其视为圆台,请估计该“世界第一大碗”的容积(单位:m3)是( )A. B.224000π C. D.160000π【考点】圆台的体积.【专题】转化思想;综合法;立体几何;运算求解.【答案】A【分析】利用圆台的体积公式,即可求解.【解答】解:根据题意可得所求体积为(m3).故选:A.【点评】本题考查棱台的体积的求解,属基础题.4.(2024秋 衡阳校级期末)已知正三棱柱ABC﹣A1B1C1的底面边长为,高为,则该正三棱柱的外接球的体积为( )A. B. C. D.【考点】球的体积.【专题】转化思想;综合法;球;运算求解.【答案】A【分析】先利用正弦定理求出正三棱柱的底面圆半径,再借助于勾股定理建立方程,求出外接球半径即得.【解答】解:如图,设正三棱柱ABC﹣A1B1C1外接球的球心为O,半径为R.记△ABC和△A1B1C1外接圆的圆心分别为O1和O2,其半径为r,由正弦定理得:.而O为O1O2的中点,所以,则.故选:A.【点评】本题考查正三棱柱的外接球问题,属中档题.5.(2024秋 保山期末)已知圆锥的顶点为S,底面圆心为O,AB为底面直径,圆锥的轴截面是边长为4的等边三角形,点C在底面圆周上,截面SAC与底面所成角的正切值是,则三棱锥S﹣ACO外接球的体积是( )A. B.20π C. D.【考点】球的体积.【专题】转化思想;分割补形法;球;运算求解.【答案】D【分析】设O到弦AC的距离为d,则根据题意易得SO,d,从而可得AO,CO,SO两两相互垂直,再利用分割补形法,即可求解.【解答】解:圆锥SO的轴截面是边长为4的等边三角形,所以圆锥的高为SO,设O到弦AC的距离为d,因为点C在底面圆周上,截面SAC与底面所成角的正切值是,所以根据三垂线定理可得,所以d,所以AC,又AO=CO=2,所以AO2+CO2=AC2,所以AO⊥CO,所以AO,CO,SO两两相互垂直,所以三棱锥S﹣ACO外接球的直径2R即为长,宽,高分别为2,2,的长方体的体对角线长,所以,解得R,所以三棱锥S﹣ACO外接球的体积是.故选:D.【点评】本题考查三棱锥的外接球问题,分割补形法的应用,属中档题.二.多选题(共4小题)(多选)6.(2024秋 金凤区校级期末)已知直三棱柱ABC﹣A1B1C1中,AB=AC=AA1=2,AB⊥AC,点E为B1C1的中点,则下列说法正确的是( )A.B.AB1∥平面A1CEC.异面直线AE与A1C所成的角的余弦值为D.直三棱柱ABC﹣A1B1C1的外接球的表面积为12π【考点】球的表面积;异面直线及其所成的角;直线与平面平行.【专题】转化思想;综合法;球;运算求解.【答案】ABD【分析】建立空间直角坐标系,计算的坐标和的坐标即可判断A,计算平面A1CE的法向量,计算即可判断B,由向量夹角公式分别计算,即可判断C,对于D先计算出外接球的半径R,根据球的表面积公式即可判断D.【解答】解:因为直三棱柱ABC﹣A1B1C1中,AB=AC=AA1=2,AB⊥AC,所以建系如图:则B(0,2,0),C(2,0,0),B1(0,2,2),C1(2,0,2),A1(0,0,2),E(1,1,2).所以,所以,所以A选项正确;对B选项,因为,设平面A1CE的一个法向量为,则,取,所以,所以,又AB1 平面A1CE,所以AB1∥平面A1CE,所以B选项正确;对于C选项:因为,所以,所以|cos,|,所以异面直线AE与A1C所成的角的余弦值为,所以C选项错误;对于D选项,直三棱柱ABC﹣A1B1C1的外接球的直径2R即为棱长为2的正方体的体对角线长,所以(2R)2=22+22+22=12,所以直三棱柱ABC﹣A1B1C1的外接球的表面积为S=4πR2=12π,所以D选项正确.故选:ABD.【点评】本题考查立体几何的综合应用,属中档题.(多选)7.(2024秋 昆明校级期末)在棱长为1的正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,点P在线段B1C上运动,有下列四个结论正确的是( )A.A1P∥面ACD1B.A1P⊥B1DC.三棱锥D1﹣APC的体积是D.异面直线A1P与AD1所成角的取值范围是【考点】棱锥的体积;异面直线及其所成的角;直线与平面平行.【专题】转化思想;综合法;立体几何;运算求解.【答案】ABC【分析】对A,可证平面A1BC1∥平面ACD1,进而证得A1P∥平面ACD1;对B,可证B1D⊥平面BA1C1即可证明A1P⊥B1D;对C,使用等体积法计算;对D,将异面直线A1P与AD1所成角转化为A1P与BC1所成角求解即可.【解答】解:对A选项,如图,连接A1B,A1C1,AC,AD1,D1C,易知AC∥A1C1,又AC 平面A1BC1,A1C1 平面A1BC1,所以AC∥平面A1BC1,同理可证AD1∥平面A1BC1,又AD1∩AC=A,所以平面A1BC1∥平面ACD1,又A1P 平面A1BC1,所以A1P∥平面ACD1,故A选项正确;对B选项,因为DD1⊥平面A1B1C1D1,A1C1 平面A1B1C1D1,所以DD1⊥A1C1,又A1C1⊥B1D1,B1D1∩DD1=D1,所以A1C1⊥平面DD1B1,又B1D 平面DD1B1,所以A1C1⊥B1D,同理可证BC1⊥平面A1B1CD,又B1D 平面A1B1CD,所以BC1⊥B1D,又BC1∩A1C1=C1,所以B1D⊥平面BA1C1,又A1P 平面A1BC1,所以B1D⊥A1P,故B选项正确;对C选项,因为平面A1BC1∥平面AD1C,又BC1 平面A1BC1,所以BC1∥平面AD1C,所以,故C选项正确;对D选项,因为AD1∥BC1,A1P与BC1所成角为异面直线A1P与AD1所成角,连接A1C1,A1B,可得△A1BC1为等边三角形,此时A1P与BC1所成角最小,可得A1P与BC1所成角的范围是,故D选项错误.故选:ABC.【点评】本题考查立体几何的综合应用,属中档题.(多选)8.(2024秋 衡阳校级期末)如图,若正方体ABCD﹣EFGH的棱长为1,点M是正方体的侧面ADHE上的一个动点(含边界),P是棱CG上靠近G点的三等分点,则下列结论正确的有( )A.沿正方体的表面从点A到点P的最短路程为B.若PM⊥BH,点M的运动轨迹是线段C.若,则点M在侧面ADHE内运动路径长度为D.当点M与点D重合时,三棱锥B﹣MEP的体积最大【考点】棱锥的体积;棱柱的结构特征.【专题】转化思想;综合法;立体几何;运算求解.【答案】ABD【分析】展开平面分析可判断A,利用空间直角坐标系得到轨迹方程可判断B,利用向量坐标表示表示模长,得轨迹为圆即可判断C,利用点到直线的距离公式可判断D.【解答】解:对于A,将正方体的下面和右面展开可得如下图形,连接AP,则,因此A到点P的最短路程为,所以A选项正确;对于B,建立如图的空间右手直角坐标系:则P(0,1,),B(1,1,0),H(0,0,1),设M(x,0,z),所以,,即,又M是侧面ADHE上的一个动点(含边界),所以M的运动轨迹是线段,为DA靠近D点的三等分点和AE靠近E点三等分点的连线段,所以B选项正确;对于C,由B选项过程可得,整理得,所以M在侧面ADHE内运动路径是以为圆心,为半径的圆,又到A(1,0,0)的距离为,所以要保持,则点M在侧面ADHE外,所以点M在侧面ADHE内运动路径长度为0,所以C选项错误;对于D,因为,设平面BEP的法向量为,则,取,所以点M到平面BEP的距离为,因为点M在平面ADHE内,所以0≤x,z≤1,当x=z=0,即M与D点重合时,三棱锥M﹣BEP的高最大,又△BEP的面积为定值,所以M与D重合时,三棱锥的体积最大,所以D选项正确.故选:ABD.【点评】本题考查立体几何的综合应用,属中档题.(多选)9.(2024秋 达州期末)已知三棱锥P﹣ABC中,PA、PB、PC两两垂直,PA=3,PB=PC=4,三棱锥P﹣ABC的内切球O1(球心O1到各个面距离相等)半径为r,三棱锥P﹣ABC的外接球O2(球心O2到各顶点距离相等)半径为R,三棱锥P﹣ABC的表面积为S,体积为V,则( )A. B.C. D.V=24【考点】球的表面积;棱锥的体积.【专题】转化思想;综合法;立体几何;运算求解.【答案】ABC【分析】利用等体积法求得内切球的半径,利用补形的思想求得外接球的半径,结合锥体表面积和体积公式来确定正确答案.【解答】解:根据题意可得PA、PB、PC两两垂直,且PA=3,PB=PC=4,所以可以将其补全为长方体,如下图所示:对A选项,易知,所以,,所以,所以A选项正确;对B选项,因为三棱锥P﹣ABC的外接球的直径2R即为长方体的对角线长,所以,所以B选项正确;对C选项,因为,所以C选项正确;对D选项,因为,所以D选项错误.故选:ABC.【点评】本题考查立体几何的综合应用,属中档题.三.填空题(共3小题)10.(2024秋 浙江期末)已知正三棱柱ABC﹣A1B1C1的侧面积与以△ABC的外接圆为底面的圆柱的侧面积相等,则正三棱柱与圆柱的体积的比值为 .【考点】圆柱的体积;棱柱的侧面积和表面积;棱柱的体积.【专题】对应思想;综合法;立体几何;运算求解.【答案】.【分析】根据两个几何体的侧面积相等列方程,得到等量关系式,进而求得体积比.【解答】解:设正三角形ABC的边长为a,外接圆半径为r,AA1=b,圆柱的高为h,由正弦定理得,则,正三棱柱的侧面积S棱柱=3ab,圆柱的侧面积,由题意可得,解得,则,,∴.故答案为:.【点评】本题考查棱柱与圆柱侧面积及体积的求法,考查运算求解能力,是中档题.11.(2024秋 商水县期末)已知一个正六棱台两底面的面积分别为,,体积为,则该棱台的侧面积为 .【考点】棱台的侧面积和表面积;棱台的体积.【专题】转化思想;转化法;立体几何;运算求解.【答案】.【分析】先通过体积算出棱台的高h,再利用勾股定理求出侧面上的斜高,利用梯形的面积公式即可求解.【解答】解:令正六棱台的上底面的面积为,边长为a,下底面的面积为,边长为b,则,,解得a=1,b=2,设棱台的高为h,又棱台的体积为,则,解得h=1,如图:O1,O分别为上下底面的中心,M1,M分别为中点,M1N⊥OM,,,MN=MO﹣NO,M1N=h=1,在直角三角形M1NM中,,所以.故答案为:.【点评】本题考查棱台的结构特征,属于中档题.12.(2024秋 昆明校级期末)在平面四边形ABCD中,AB=AC=CD=1,∠ADC=30°,∠DAB=120°,将△ACD沿AC翻折至△ACP,其P中为动点.当PC⊥AB时,三棱锥P﹣ABC的各个顶点都在球O的球面上,则球O的体积为: .【考点】球的体积;球内接多面体.【专题】转化思想;综合法;球;运算求解.【答案】.【分析】由题设得AB⊥AC,由线面垂直的判定定理得AB⊥平面PAC,再由面面垂直判定定理得平面PAC⊥平面ABC,建立以A为原点空间直角坐标系,设球心O(a,b,c),半径R,由AO=BO=CO=PO=R列方程组计算得球O的半径,最后代入球的体积公式求解即可.【解答】解:因为AC=CD=1,∠ADC=30°,所以∠CAD=∠ADC=30°,所以,且∠BAC=∠DAB﹣∠CAD=120°﹣30°=90°,所以AB⊥AC,又PC⊥AB,PC∩AC=C,所以AB⊥平面PAC,又AB 平面ABC,所以平面PAC⊥平面ABC,故建系如图:则根据题意可得,设球心O(a,b,c),半径R,则AO=BO=CO=PO=R,所以,解得,所以球O的半径为,所以球O的体积为.故答案为:.【点评】本题考查三棱锥的外接球问题,属中档题.四.解答题(共3小题)13.(2024秋 虹口区校级期末)如图,在四棱锥P﹣ABCD中,底面ABCD是等腰梯形,AB∥CD,AD=ABCD,平面ADP⊥平面PCD,PD⊥PC.(1)求证:AC⊥AD;(2)求证:△ADP为直角三角形;(3)若PC=AD=1,求四棱棱P﹣ABCD的体积.【考点】棱锥的体积;直线与平面垂直.【专题】转化思想;综合法;立体几何;运算求解.【答案】(1)证明见解析;(2)证明见解析;(3).【分析】(1)利用余弦定理求出AC,再由勾股定理即可得证;(2)由平面ADP⊥平面PCD依次证PC⊥平面ADP、PC⊥AD、AD⊥平面ACP、AD⊥AP即可;(3)由几何关系可得,结合VP﹣ADC=VC﹣ADP即可求值.【解答】解:(1)证明:如图,作AE⊥DC于点E,∵在等腰梯形ABCD中,可设AD=AB=BC,∴,∠ADE=60°,∴,∴AC2+AD2=DC2,∴AC⊥AD;(2)证明:∵PC⊥PD,平面ADP⊥平面PCD,平面ADP∩平面PCD=PD,∴PC⊥平面ADP,又AD 平面ADP,∴PC⊥AD,又AC⊥AD,AC∩PC=C,∴AD⊥平面ACP,又AP 平面ACP,∴AD⊥AP,所以△ADP为直角三角形;(3)若PC=AD=1,则AD=ABCD=1,由(1)知在等腰梯形ABCD中,,CD=2,∴,.∴.∴,又PC⊥平面ADP,AD⊥AP,∴,,∴.∴.【点评】本题考查立体几何的综合应用,属中档题.14.(2024秋 四川期末)已知体积为72的四棱锥S﹣ABCD中,,,,,,p,q,m,n∈(0,1],且点M,N,E,F共面.(1)当p=q=m时,求四棱锥S﹣EMFN的体积;(2)求证:;(3)当m,n时,记四棱锥S﹣EMFN的体积为V,求V的最小值.【考点】棱锥的体积.【专题】数形结合;综合法;空间向量及应用;立体几何;逻辑思维;运算求解.【答案】(1)9;(2)证明见解析;(3)3.【分析】(1)当时,可知,由于四棱锥S﹣ABCD体积为72,利用体积的比例关系,即可求解四棱锥S﹣EMFN的体积;(2)通过向量的线性组合和共面条件,推导出比例系数之间的关系式;(3)当,时,利用(2)知,连接MN,BD,设点E,A到平面SBD的距离分别为h2,hA,得到,同理,再由题可知四边形ABCD为平行四边形,然后得到四棱锥S﹣EMFN体积的表示,通过不等式,求出四棱锥S﹣EMFN体积V的最小值.【解答】解:(1)当时,易知,∴点M,N,E,F分别为线段SB,SD,SA,SC的中点,∵四棱锥S﹣ABCD体积为72,即VS﹣ABCD=72,∴四棱锥S﹣EMFN的体积为;(2)证明:∵,∴,∴,∵,,,,∴,∴,∵点M,N,E,F共面,且,,不共面,∴,∴,∴;(3)当,时,由(2)知,∴连接MN,BD,设点E,A到平面SBD的距离分别为hE,hA,则,同理,∵,∴四边形ABCD为平行四边形,∴,∴四棱锥S﹣EMFN的体积为,∵,p,q∈(0,1],∴,∴,∴四棱锥S﹣EMFN的体积V≥3,当且仅当时取等号,∴V的最小值为3.【点评】本题考查了学生的几何直观、向量运算、体积计算和不等式优化的能力.通过逐步解析,学生可以加深对几何体积计算和向量关系的理解,并提高解决复杂几何问题的能力.题目设计巧妙,既考查了基础知识,又具有一定的挑战性,适合高中数学教学中用于培养学生的综合解题能力.15.(2024秋 普陀区校级期末)如图所示,正三棱锥A﹣BCD的侧面是边长为2的正三角形,E,F,G分别是线段AC,AD,BC的中点,若平面EFG交BD于点H.(1)求多面体AB﹣EFHG的体积V;(2)求证:四边形EFHG是正方形.【考点】棱锥的体积;棱柱、棱锥、棱台的体积.【专题】转化思想;综合法;立体几何;运算求解.【答案】(1);(2)证明见解答.【分析】(1)根据锥体的体积公式,三棱柱的体积公式,分割补形法,即可求解;(2)根据线面垂直的判定定理,即可证明.【解答】解:(1)由正三棱锥A﹣BCD的侧面是边长为2的正三角形,得正三棱锥A﹣BCD是正四面体,取AB中点N,连接NE,NF,取CD的中点M,底面中心为O,如图所示:则易知,,所以,所以上面小三棱锥A﹣NEF的高为,正三角形NEF的边长为1,下面三棱锥NEF﹣BGH的高为,所以多面体AB﹣EFHG的体积为:VA﹣NEF+VNEF﹣BGH;(2)证明:易知EF∥CD∥GH,且EF=GHCD,所以四边形EFHG是平行四边形,又,所以四边形EFHG为菱形,取CD的中点M,则AM⊥CD,BM⊥CD,又AM∩BM=M,所以CD⊥平面ABM,又AB 平面ABM,所以AB⊥CD,所以EG⊥GH,所以四边形EFHG是正方形.【点评】本题考查立体几何的综合应用,组合体的体积的求解,属中档题.21世纪教育网(www.21cnjy.com) 展开更多...... 收起↑ 资源预览