版權(quán)說(shuō)明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡(jiǎn)介
重難點(diǎn)突破03立體幾何中的截面問(wèn)題
目錄
題型一:截面作圖
題型二:截面圖形的形狀、面積及周
長(zhǎng)問(wèn)題
題型三:截面切割幾何體的體積問(wèn)題
題型四:球與截面問(wèn)題
立體幾何中的截面問(wèn)題
題型五:截面圖形的個(gè)數(shù)問(wèn)題
題型六:平面截圓錐問(wèn)題
題型七:截面圖形有關(guān)面積、長(zhǎng)度及
周長(zhǎng)范圍與最值問(wèn)題
題型八:截面有關(guān)的空間角問(wèn)題
■方法技巧總結(jié)
解決立體幾何截面問(wèn)題的解題策略.
1、坐標(biāo)法
所謂坐標(biāo)法就是通過(guò)建立空間直角坐標(biāo)系,將幾何問(wèn)題轉(zhuǎn)化為坐標(biāo)運(yùn)算問(wèn)題,為解決立體幾何問(wèn)
題增添了一種代數(shù)計(jì)算方法.
2、基底法
所謂基底法是不需要建立空間直角坐標(biāo)系,而是利用平面向量及空間向量基本定理作為依托,其
理論依據(jù)是:若四點(diǎn)E、尸、G、”共面,尸為空間任意點(diǎn),則有:
結(jié)論1:若EG與E”不共線,那么EF=/IEG+〃EH;
結(jié)論2:PE=APF+jLiPG+t]PH[A+ju+r]=1).
3,幾何法
從幾何視角人手,借助立體幾何中的線線平行、線面平行、面面平行的性質(zhì)與判定定理以及平面
幾何相關(guān)定理、結(jié)論,通過(guò)論證,精準(zhǔn)找到該截面與相關(guān)線、面的交點(diǎn)位置、依次連接這些點(diǎn),從而
得到過(guò)三點(diǎn)的完整截面,再依據(jù)題意完成所求解答或證明.
必考題型舊納
題型一:截面作圖
例1.(2023?全國(guó)?高一專題練習(xí))如圖,正方體的棱長(zhǎng)為6,M是A片的中點(diǎn),點(diǎn)N在棱CC,
上,且CN=2NC-作出過(guò)點(diǎn)。,M,N的平面截正方體ABCO-AqGR所得的截面,寫出作法;
作法如下:連接DN并延長(zhǎng)交的延長(zhǎng)線于點(diǎn)E,
連接A/E交BG于點(diǎn)尸,交AA的延長(zhǎng)線于點(diǎn)”,
連接?!ń籄A于點(diǎn)Q,連接QM,FN,
所以五邊形DQMFN即為所求截面.
例2.(2023?江蘇?高一專題練習(xí))如圖,棱長(zhǎng)為2的正方體ABCD-A/8/。。/中,E,F分別是棱A4/,CCi
的中點(diǎn),過(guò)E作平面a,使得a〃平面BDF.
(1)作出a截正方體ABCD-A/8/C/D所得的截面,寫出作圖過(guò)程并說(shuō)明理由;
(2)求平面a與平面BDF的距離.
【解析】(1)連接4R,E綜瓦九由正方體性質(zhì)可得BF//ED,.
又BFcBD=B,所以平面EBQ"/平面BOE;
因?yàn)閍〃平面BDF,旦Ewa,所以平面E耳。與平面a重合,即平面E耳。就是。截正方體ABCD4由/C/。/
所得的截面.
(2)由(1)可知平面a與平面瓦屮的距離等于點(diǎn)名至!!平面瓦卯的距離;
設(shè)點(diǎn)用到平面瓦?■的距離為d,由題意可得3。=2&,2尸=。尸=石,所以V8O尸的面積為迷;8男尸的
面積為2;
由V^.BDF=明產(chǎn)可得;S△的?d=gS△明尸x2,解得d=~~~~-
所以平面a與平面的距離為亞.
3
例3.(2023?全國(guó)?高一專題練習(xí))(1)如圖,棱長(zhǎng)為2的正方體ABC。-ABC"中,M,N是棱厶円,AR
的中點(diǎn),在圖中畫出過(guò)底面ABCD中的心。且與平面AAW平行的平面在正方體中的截面,并求出截面多邊
(2)作出平面PQR與四棱錐ABCDE的截面,截面多邊形的邊數(shù)為
【解析】(1)分別取E,尸為棱4G,G"的中點(diǎn),則由中位線性質(zhì)得到:EFBRMNBD,所以四邊
形EFDB為平面四邊形,
又ENA用AB,EN=AlBl=AB,所以四邊形EN4B為平行四邊形,所以EBAN,
由EF〃MN,EFU平面AMN,MNu平面AMN,所以EFP平面4MN,同理EB〃平面AMY,EFcEB=E,
由面面平行的判定定理可得平面AMN〃平面EFDB,所以四邊形EFDB即為所求截面,旦為梯形,
由截面作法可知,DB=2近,EF=3DB=竝,EB=F£>=V1r庁=6,所以截面四邊形EFDB的周長(zhǎng)為
3近+25
(2)延長(zhǎng)PQc即的延長(zhǎng)線于G,連接GR,GRcBC=M,GRcEO的延長(zhǎng)線于”,連接尸H,尸"cAD于N,
連接QM,RN,則五邊形PQM&V即為所求.所以截面多邊形的邊數(shù)為五.
變式1.(2023?全國(guó)?高一專題練習(xí))如圖①,正方體ABC。-ABC。的棱長(zhǎng)為2,P為線段8c的中點(diǎn),。
為線段CG上的動(dòng)點(diǎn),過(guò)點(diǎn)A、P、Q的平面截該正方體所得的截面記為S.
圖①圖②
⑴若1<CQ<2,請(qǐng)?jiān)趫D①中作出截面S(保留尺規(guī)作圖痕跡):
(2)若CQ=1(如圖②),試求截面S將正方體分割所成的上半部分的體積匕與下半部分的體積匕之比.
【解析】(1)延長(zhǎng)。C交轉(zhuǎn)延長(zhǎng)線于點(diǎn)E,此時(shí)£>C=CE,延長(zhǎng)EQ交〃0于點(diǎn)?
延長(zhǎng)4G交PQ延長(zhǎng)線于點(diǎn)G,連接GF,并延長(zhǎng)交4。『點(diǎn)H,連接AH
此時(shí)五邊形APQFH就是截面S
邊形APQR
匕=吟-八即+匕TDCO=;X(;X2X2)X2+;X(1+2)X2X;X1=1
717
匕=2x2x2--=—
133
因此K:%=17d7=17:7
變式2.(2023?全國(guó)?高一專題練習(xí))如圖,已知正方體A8CQ-4與CQ,點(diǎn)E為棱CG的中點(diǎn).
aG
⑴證明:AG〃平面BOE.
(2)證明:AQ1BD.
(3)在圖中作出平面BER截正方體所得的截面圖形(如需用到其它點(diǎn),需用字母標(biāo)記并說(shuō)明位置),并說(shuō)明理
由.
【解析】(1)證明:連接AC,交BD于點(diǎn)0,連接0£,
因?yàn)锳BCZ)是正方形,所以。為AC的中點(diǎn),又E為棱CC的中點(diǎn),
所以0E//4G,Q£u平面3DE,厶6^平面也無(wú),
所以4C0平面
(2)證明:在正方體中,明丄平面ABC£>,BDu平面A8CD,所以丄8。,
又AC丄BD,ACnAAt=A,AC,厶4u平面ACGA,
所以亜丄平面ACGA,
又AQu平面ACGA,
所以AG丄80.
(3)如圖?、岬闹悬c(diǎn)M,連接5M、MD\,則MBED,為平面截正方體所得的截面,
證明:取。R的中點(diǎn)N,連接NE、AN,因?yàn)镋為棱CG的中點(diǎn)
所以AB//CD且43=C£>,NE//CD且NE=CD,
所以AB//NE[\.AB=NE,
所以四邊形A8EN為平行四邊形,
所以AN"BE,
乂AMIIND,且AM=ND、,
所以四邊形AND、M為平行四邊形,
所以AN〃jM,
所以MDJ/BE,即8、E、Q、M四點(diǎn)共面,即MSEQ為平面截正方體所得的截面;
變式3.(2023?江蘇?高一專題練習(xí))已知正方體ABC。-ABC。是棱長(zhǎng)為1的正方體,M是棱厶4的中點(diǎn),
過(guò)C、R、M三點(diǎn)作正方體的截面,作出這個(gè)截面圖并求岀截面的面積.
【解析】連接。M,并延長(zhǎng),交D4延長(zhǎng)線于N連CN交A8于戶,連接MP,
則CRMP為過(guò)C、2、M三點(diǎn)的正方體的截面,
因?yàn)椤笆茿A的中點(diǎn),MA//DD,
所以M是NR的中點(diǎn),A是ND的中點(diǎn),
因?yàn)锳/7/CO,所以P是NC的中點(diǎn),
所以是三角形NCR的中位線,
所以Sen1Mp=3SNMP)
因?yàn)檎襟w的棱長(zhǎng)為1,
所以可得MN=PN=@,”「=也,
22
所以三角形NMP是以MN=/W=9為腰,以MP=E為底的等腰三角形,
22
邊MP上的髙為'圖〔閨=AW岑'
三角形NMP是的面積5人亜=*x乎=(
所以Sc^MP=3SNMP=~
O
題型二:截面圖形的形狀、面積及周長(zhǎng)問(wèn)題
例4.(2023?全國(guó)?高三專題練習(xí))如圖,正方體ABCO-AACQ的棱長(zhǎng)為1,P為3c的中點(diǎn),Q為線段CG
上的動(dòng)點(diǎn),過(guò)點(diǎn)A,P,Q的平面截該正方體所得的截面記為S則下列命題中正確命題的個(gè)數(shù)為()
①當(dāng)0<CQ<;時(shí),S為四邊形;
②當(dāng)CQ=J時(shí),S為等腰梯形;
31
③當(dāng)。。二:時(shí),s與GA的交點(diǎn)與滿足c內(nèi)=/
3
④當(dāng)vCQ<1時(shí),S為六邊形;
4
A.1B.2C.3D.4
【答案】C
AB
先確定臨界值點(diǎn),當(dāng)CQ=;,即。為CG的中點(diǎn)時(shí),
截面交。R于口,則界面APQ2A為等腰梯形,故②正確;
對(duì)①當(dāng)0<c。<g時(shí),即。移動(dòng)到纟位置時(shí),
截面交線段。。于H,所以截面APQi”為四邊形,故①正確;
3
對(duì)③,當(dāng)CQ=j時(shí),。在烏的位置,截面交0A的延長(zhǎng)線于/,
延長(zhǎng)/Q,A尸交在QC的延長(zhǎng)線于G點(diǎn),
則4=絲=絲=強(qiáng)」,
'ADGDIGDI2
33131
由C。產(chǎn)亍,則£>/=:,D,/=-,又有G0=1_:=T,
42244
1
所以笑1=系=*=2,又CQ=1,所以£囲=;故③正確;
C內(nèi)丄3
4
對(duì)④,CQ<\,Q點(diǎn)移動(dòng)到與位置,從圖上看,截面為五邊形,故④錯(cuò)誤;
共3個(gè)正確,
故選:C
例5.(2023?四川成都?高二雙流中學(xué)??计谥?已知正方體48C0-ABCQ的棱長(zhǎng)為1,M,N為線段8C,CG
上的動(dòng)點(diǎn),過(guò)點(diǎn)A,M,N的平面截該正方體的截面記為s,則下列命題正確的個(gè)數(shù)是()
①當(dāng)8M=0且O<CN<1時(shí),S為等腰梯形;
②當(dāng)M,N分別為BCCG的中點(diǎn)時(shí),幾何體A-RMN的體積為、;
③當(dāng)M為BC中點(diǎn)且CN=m時(shí),S與GA的交點(diǎn)為R,滿足GR=
46
④當(dāng)M為8c中點(diǎn)且0VCNW1時(shí),S為五邊形.
A.1B.2C.3D.4
【答案】B
【解析】①,當(dāng)8M=0,即電合,且O<CN<1時(shí),如下圖所示,
過(guò)N作NP〃CR,交GQ于尸,連接A7,
根據(jù)正方體的性質(zhì)可知AB//C。,所以NP//A.B.所以A,8,N,P四點(diǎn)共面,
在等腰直角三角形CG烏中,根據(jù)平行線分線段成比例的知識(shí)可知CN=PD、,
所以A尸=也2+PD;=JF+CM=BN,
即截面S為等腰梯形,①正確.
PlG
②,當(dāng)M,N分別為8C,Cq的中點(diǎn)時(shí),
過(guò)村作人陽(yáng)丄CR,垂足為H,則NH〃CQ,NH=;GO=¥,
由于8c丄平面CDDC,NHu平面CD。?,所以BC丄NH,
由于CRc8C=C,CR,8Cu平面A,BCDt,
所以NH丄平面ABCDi"即N"丄平面AM。.
所以—wv=%的用=卜&卜咼②正確.
3
③,當(dāng)M為BC中點(diǎn)且CN=:時(shí),S與G2的交點(diǎn)為R,S與A〃的交點(diǎn)為P,
4
由于平面〃平面。CCQi,
平面A844cS=4P,平面。CCQ|CS=RN,所以4P//RN,
同理可證得AR//PM,
C}N=—,設(shè)GR=x,PB=y,則RR=1-x,
由ZD.RA,=/MPB,得tanND出=tan/MPB,
即=所以緖=>>[+%
1-xy22
同理tanNAP4=tanNGRN,所以丁丄廠=:,解得》=;?
即GR=;,③錯(cuò)誤.
④,當(dāng)M為BC中點(diǎn)且CN=O時(shí),CN重合,如下圖所示,
截面S是四邊形4BC。,④錯(cuò)誤.
故選:B
例6.(2023?全國(guó)?高一專題練習(xí))如圖正方體ABC。-A£CQ,棱長(zhǎng)為1,尸為BC中點(diǎn),Q為線段CQ上
的動(dòng)點(diǎn),過(guò)A、P、Q的平面截該正方體所得的截面記為。.若=,則下列結(jié)論錯(cuò)誤的是()
B./1
A.當(dāng)4寸,。為四邊形當(dāng)=;時(shí),。為等腰梯形
C.當(dāng)Xe(jl)時(shí),O為六邊形D.當(dāng)2=1時(shí),。的面積為包
2
【答案】C
【解析】當(dāng)0<義<:時(shí),如下圖1,。是四邊形,故A正確;
當(dāng);1=;時(shí),如下圖2,。為等腰梯形,B正確:
當(dāng);<4<1時(shí),如下圖3,Q是五邊形,C錯(cuò)誤;
4
當(dāng)4=1時(shí),。與C1重合,取的中點(diǎn)凡連接反,如下圖4,由正方體的性質(zhì)易得PG//8M//A尸,且
PC,=AF,截面復(fù)為APG尸為菱形,其面積為gAC/PF=手,D正確.
故選:C
AB
圖3
變式4.(2023?江蘇鎮(zhèn)江?高二揚(yáng)中市第二高級(jí)中學(xué)??奸_(kāi)學(xué)考試)如圖,在棱長(zhǎng)為竝的正方體
MCD-AB'C'/y中,點(diǎn)E、F、G分別是棱AE、BC\C。的中點(diǎn),則由點(diǎn)E、F、G確定的平面截正
方體所得的截面多邊形的面積等于.
【答案】史
2
【解析】因?yàn)镋、F分別為A'B'、B'C的中點(diǎn),則EF//A!Ciq.EF=+哼[x2=1,
因?yàn)?〃CC且A4,=CC,所以,四邊形A4'CC為平行四邊形,所以,AC//AC,
所以,EF//AC,設(shè)平面EFG交棱于點(diǎn)H,
因?yàn)槠矫鍭BCD/mAB'C'D',平面EFGc平面A'ffC'D'=EF,
平面EFGc平面ABCZ)=G",所以,EFHGH,則G////AC,
因?yàn)镚為C。的中點(diǎn),所以,H為AD的中點(diǎn),
設(shè)直線EF分別交£>/、DC'的延長(zhǎng)線于點(diǎn)尸、Q,連接P"交棱A4'于點(diǎn)M,
連接QG交棱CC'于點(diǎn)N,連接EM、FN,則截面為六邊形ERVGHM,
DGC
因?yàn)锳/7/CB,—=—=1,
BFBE
所以,A:P=B'F=-B'C=-A'D'=-AD=AH,
222
A/\4AH
因?yàn)閯t工二不二匕所以,=則”為A4’的中點(diǎn),
同理可知,N為CC的中點(diǎn),易知六邊形EEVG/7/W是邊長(zhǎng)為EF=1的正六邊形,
所以,截面面積為6x丄xl?xsin60=6x^^=土叵.
242
故答案為:巫.
2
變式5.(2023?河南信陽(yáng)?高二信陽(yáng)高中校考階段練習(xí))在一次通用技術(shù)實(shí)踐課上,木工小組需要將正方體木
塊截去一角,要求截面經(jīng)過(guò)面對(duì)角線AC上的點(diǎn)尸(如圖),且與平面BCR平行,已知4A=10cm,AP=6cm,
則截面面積等于cm2.
【答案】36G
【解析】如圖,連接BO交AC于點(diǎn)。,連接A。、A,B.
DC
小為
因?yàn)锽BJ/D1且BBH,故四邊形B8QQ為平行四邊形,所以,BDMBR,
因?yàn)?OZ平面BCR,耳。u平面BCR,所以,平面8CR,
同理可證AB〃平面BCR,
因?yàn)锳8CBD=B,4田、Qu平面AB。,所以,平面ABO〃平面BCR,
故截面平行于平面A/。.
過(guò)點(diǎn)尸作與8。平行的直線分別交AC、AB于點(diǎn)V、N,在44上取點(diǎn)。使42=AM.
AQAM
,SA
AQ^AM,?'?譚=F.,.△4QM2\4。,:.QMHD\.
A。
因?yàn)閣平面ABO,A£>u平面48。,所以,QM〃平面ABD,
又由'為MNHDB,MNU平面AB。,8Du平面所以,MM/平面厶乃。,
因?yàn)镸NQM=M,MN、QMu平面MNQ,所以,平面A/NQ〃平面厶田。,
sMNAP
易得△MNQSADBA一故吃儂=
S4DB'IDBAO
因?yàn)锳8=^AB2+A^=7102X2=10&,
2
易知A/。是邊長(zhǎng)為10竝的等邊三角形,所以,SMBW-^x(10>/2)xsin60-505/3,
因此,1szMm=£x50g=36G(cm2).
故答案為:366.
變式6.(2023?江蘇泰州?高一泰州中學(xué)??茧A段練習(xí))正方體ABC0-ABGA的棱長(zhǎng)是。,其中E是C。中
點(diǎn),廠是AA中點(diǎn),則過(guò)點(diǎn)旦凡用的截面面積是.
【答案】嗜下
【解析】在CG上取M使CM=aCG,連接ME并延長(zhǎng)與。。的延長(zhǎng)線交于點(diǎn)G,連G尸交AD于N,連
接B】M,NE,
由正方體的性質(zhì)可知8H//EM,則五邊形4MEN/即為過(guò)點(diǎn)E,F,國(guó)的截面,
G
a,GE=-GM,GN=-GF,
23
在尸中,B,M=-a,B.F=—a,MF=^-a,
424
由余弦定理得cosZMB,F=—,所以sinZMB.F=友互,
2525
2
所以平行四邊形B,MGF的面積為s=B,FxB}MsinNMB、F=^?
乂由6E=丄6/,6%=丄6尸,
23
所以Scm=;GExGNxsinNNGE=《S,
所以截面的面積為SBVENF=?S=丄竺“3
則由1248
故答案為:*叵/.
48
變式7.(2023?全國(guó)?高三專題練習(xí))已知直三棱柱ABC-A與G的側(cè)棱長(zhǎng)為2,AB1BC,AB=BC=2,
過(guò)AB,8片的中點(diǎn)E,尸作平面a與平面AACC垂直,則所得截面周長(zhǎng)為
【答案】3夜+指
【解析】如圖,
取AC的中點(diǎn)。,連接5Z),取AG的中點(diǎn)R,連接BQ,BD.
取A£>的中點(diǎn)G,連接EG,連接M,并延長(zhǎng)與入用交于“,取G0的中點(diǎn)M,連接交于N,
連接硒、GM,可得EG//BD,BDHBQ、,MNUBR,即有EG〃MN,又AB=BC,可得8。丄AC,
因?yàn)锳4,丄平面ABC,3Du平面ABC,所以8。丄AA,-4CAA4,=A,AC,Mu平面ACGA,所以班>2
平面A41GC,因?yàn)镋G//3。,所以£G丄平面AAGC,EGu平面EGMF,由面面垂直的判定定理,可得
平面EG用/丄平面AAGC,則平面EGMVF即為平面a,由EG=、BD力,GM="?!=#,
22
MN=-B,D,=—,NF=4i,F(xiàn)E=&,可得所得截面周長(zhǎng)為受x2+#+0x2=30+6.
222
故答案為:3應(yīng)+".
變式8.(2023?全國(guó)?高三專題練習(xí))棱長(zhǎng)為1的正方體A8CC-ABGR中,點(diǎn)E為棱BC的中點(diǎn),則過(guò)四,
E,。三點(diǎn)的平面截正方體的截面周長(zhǎng)為.
【答案】2石
【解析】
如圖,取AR的中點(diǎn)為尸,連接尸287,取的中點(diǎn)為G,連接FG,BG,
在正方形ARD4中,因?yàn)槭?、G分別為所在棱的中點(diǎn),故尸G//4A,F(xiàn)G=AAt
而B(niǎo)BJ/AA、,8B1=AA,故FGHBBX,FG=BB、,
故四邊形FGBB,為平行四邊形,故FBJ/GB,FB^GB,
在正方形"8中,因?yàn)镋、G分別為所在棱的中點(diǎn),故GDi/BE,GD=BE,
故四邊形DGBE為平行四邊形,故DE//GB,DE=GB,
故FB\"DE、FB、=DE,故四邊形FBXED為平行四邊形,
故尸,4,E,。四點(diǎn)共面,故過(guò)E,。三點(diǎn)的平面截正方體的截面為平行四邊形尸片ED.
又DE=B&=H=*,故截面的周長(zhǎng)為4x^=2石,
故答案為:2不.
變式9.(2023,四川瀘州?四川校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè))如圖,在棱長(zhǎng)為2的正方體A8c。-48心口,
中,點(diǎn)E為C£>的中點(diǎn),則過(guò)點(diǎn)C且與用E垂直的平面a被正方體488-ABCA截得的截面周長(zhǎng)為
【答案】2百+0/0+2石
【解析】如圖,取中點(diǎn)F,。。中點(diǎn)G,連接CF,FG,CG,BE,B|E,設(shè)BE與CF交于
點(diǎn)O,
因?yàn)锽,E在平面ABC。內(nèi)的射影為BE,
由CD=BE,DF=CE,NBCE=ZFDC=90??傻?BCE£.CFD.
所以NBEC=ZDFC,NEBC=ZFCD,
乂因?yàn)镹48E+NEBC=90°,NEBC+NBEC=90°,
所以NA5E=ZBEC=NOFC,
在四邊形AF8。中,ZA+ZABE+ZBOF+ZCFA=360°,
其中ZABE+ZAFC=NDFC+ZAFC=180°,NA=90°,
所以NB"=90。,即丄C/,
所以CF是截面內(nèi)的條線,
同理CGGF是截面內(nèi)的一條線,
所以過(guò)點(diǎn)C且與耳E垂直的平面a被正方體ABCD-A4GA截得的截面為CFG,
因?yàn)檎襟wABCQ-A8cA的棱長(zhǎng)為2,
所以CF=>/4+1=V5,CG=5/4+T=>/5,FG=^/i+T=0,
截面CFG的周長(zhǎng)為CF+CG+FG=6+^+J^=2^+J5,
故答案為:2亞+應(yīng)
題型三:截面切割幾何體的體積問(wèn)題
例7.(2023?廣東廣州?高一統(tǒng)考期末)在棱長(zhǎng)為a的正方體ABCD-A耳CQ中,E,尸分別為棱BC,C&的
中點(diǎn),過(guò)點(diǎn)A,E,F作一個(gè)截面,該截面將正方體分成兩個(gè)多面體,則體積較小的多面體的體積為.
【答案】—
24
【解析】如圖,依次連接四邊形AEFR即為所求截面,
因?yàn)辄c(diǎn)E、尸分別為棱BC、CC,的中點(diǎn),所以E尸〃RA,
.212
可知AOA-ECF為三棱臺(tái),所以S△皿產(chǎn)%xa=',S△四=卜會(huì)計(jì)/,
其體積VADR—ECF=§(SAA皿+dSMDDJS^ECF+S^ECF)x8=3Xa=~1A'
\/
3
且正方體的體積為%CO-A4Goi=axaxa=a,
7〃317〃3
則另一部分的體積為V=-匕g-ECF=43-等=監(jiān),
/tod7-ri]。4[/4/it/y-cvr。/1C4
因?yàn)樗泽w積較小的多面體的體積為生.
242424
故答案為:—.
24
例8.(2023?遼寧錦州???家荒#┰谡睦忮FS-AB8中,M為SC的中點(diǎn),過(guò)4W作截面將該四棱錐分成
上、下兩部分,記上、下兩部分的體積分別為匕,則裝的最大值是.
【答案】2
【解析】記正四棱錐S-ABCD的體積為V,券的最大值,由K+K=v為定值知,只需求匕的最小值,
v\
設(shè)過(guò)AM的截面分別交SB和5。于瓦廣,平面SAC與平面S8D的交線為SO,S。與A"相交于G,如圖,
則SG§。,畸"冷y,則而4儂+S仍$SE+#八即有導(dǎo)導(dǎo)】,
SF
匕=^S-AFM+^S-AEM=^F-SAM+^E-SAM^D-SAM
~SDSAM
11VV11VVXV
=P2^c+x--Vfi_wc=-(x+y)=-(x+y)(-+-)=-(2+-+-)>-F
0匕V-KV..V
當(dāng)且僅”'ix=y=:時(shí)取等號(hào),此時(shí)匕*V;v,
33
所以扌的最大值是2.
v\
故答案為:2
例9.(2023?浙江?高二競(jìng)賽)在正四棱錐S-A8C。中,例在棱SC上且滿足SM=2MC.過(guò)A"作截面將此
四棱錐分成上,下兩部分,記上,下兩部分的體積分別為匕,匕,則,的最大值為.
【答案】|
O
【解析】設(shè)過(guò)AM的平面交SB.SDT-G,P,
將平面MGAP延伸,交BC,CD于E,F,則A,E,F共線.
s
FCDPc.ECx
-------------2=1,-------------
FDPSEB\-x
又區(qū)=。=笠=CE
FDDABCCE-BE
,.BE_2X.DP_\BEy_l-3x
"UCE-T7r,"-2\-CEJ-2(l-x)
?rY]__‘ASM+厶一ASC)_J_6SG+SP]
v--2sAsc4_ASC——乳正而丿
2-2x\if43-5x4、
-x+3-5xJ
3(555(3-5x)J
85
xe0,--,3
3j13Vl5,9
.匕=I_E_1J
“V,M8-
7
故答案為:—.
o
變式10.(2023?上海?高二專題練習(xí))如圖,正方體ABQ)-ABCa,中,反尸分別是棱AB、8c的中點(diǎn),
過(guò)點(diǎn)D、、E、F的截面將正方體分割成兩個(gè)部分,記這兩個(gè)部分的體積分別為%匕,記乂<匕,則乂:匕=
25
【答案】石
【解析】延長(zhǎng)EF交DC的延長(zhǎng)線與點(diǎn)P,連接。/交CG于點(diǎn)G,連接尸G:
延長(zhǎng)正交的延長(zhǎng)線與點(diǎn)0,連接。。交A4于點(diǎn)H,連接“E:
所以過(guò)£),反尸的截面為尸G,如下圖示:
設(shè)正方體的棱長(zhǎng)為2。,
則過(guò)〃,E,F的截面下方幾何體的體積為
1/1ccr.r1cc4111cde112a25
V.=-SnnpOD-2-5.?-OA--------3>a-2a-3a-2--------a------a=—a3,
'3*3F323239
7547OS
所以另?部分體積為匕=8/號(hào)/=力3,則屮匕=:
故答案為:言25
變式11.(2023.全國(guó)?高一專題練習(xí))如圖所示,在長(zhǎng)方體ABCD-A'8'C'D中,用截面截下一個(gè)三棱錐
C-AD'D,則三棱錐C-A'D£>的體積與剩余部分的體積之比為.
D'
【答案】1:5
【解析】設(shè)鉆=",AD=b,A4'=c,所以長(zhǎng)方體體積%皿-“壯力=
三棱錐C-4£>'£)的體積展,即=:8?5沙加=卜jc=,
3326
,剩余部分的體枳=匕88"?"-Vc-AD'D=abc-yabc=|abc
66
...三棱錐C-A'。'。的體積與剩余部分的體積之比為1:5.
故答案為:1:5.
變式12.(2023?貴州貴陽(yáng)?貴陽(yáng)六中??家荒#┰谌庵?BC-4円£中,明丄底面ABC,
AB=8C=CA=;M,點(diǎn)尸是棱AA上的點(diǎn),AP=2PA],若截面8PG分這個(gè)棱柱為兩部分,則這兩部分
的體積比為.
45
【答案】?或1
54
【解析】取AC的中點(diǎn)。,連接BO,
因?yàn)锳B=8C,所以8。丄AC,
因?yàn)锳A丄底面A8C,亜u底面ABC,
所以AA丄8。,
又ACHAA=A,所以比)丄平面4ACC,
C24
不妨設(shè)=則BO=^a,AP=-AA=-a,
23i3
_16-G3
^ABC-^C,=-><ax—ax2a=-a,
+2
v_i(r45?3,
Vnp0=-X---------------Xd=----Cl
BA"CC32218
故上面一部分的體積為匕meABC-/APCC=-^-^?
zioC-/ijO|C|o—/trC|C9
4
則駕?
18
45
所以兩部分的體積比為找“
變式13.(2023?廣東揭陽(yáng)?高一普寧市華僑中學(xué)??茧A段練習(xí))如圖,正方體A88-AAGP中,及F分別
是棱、C卩的中點(diǎn),則正方體被截面BEFC分成兩部分的體積之比匕:%=
【答案】3
【解析】設(shè)正方體ABC。-AAGA的棱長(zhǎng)為2。,體積為V,則
V=2ax2ax2a=8。,,
因?yàn)镋是棱A4的中點(diǎn),所以
3
,K=SBBiExBC=-xEBixBBlxBC=-xax2ax2a=2a,
33
/.Vl=V-V2=8a-2a=6a\
K2a3
故答案為:3
題型四:球與截面問(wèn)題
例10.(2023?湖南長(zhǎng)沙?高三長(zhǎng)沙一中校考階段練習(xí))如圖,在棱長(zhǎng)為1的正方體ABCD-A4GA中,M,N
分別為棱AQ,的中點(diǎn),過(guò)作該正方體外接球的截面,所得截面的面積的最小值為()
【答案】C
【解析】如圖,
正方體外接球的球心在其中心點(diǎn)。處,球的半徑R=1712+12+12=—,
22
要使過(guò)MN的平面截該球得到的截面面積最小,則截面圓的圓心為線段的中點(diǎn)Q,
連接OM,ON,則OM=ON=MN=",
2
所以O(shè)Q==號(hào),
此時(shí)截面圓的半徑r=JR、OQ2=半,
此時(shí),截面面積的最小值5=冗產(chǎn)=1無(wú).
故選:C.
例11.(2023?福建福州?福建省福州第一中學(xué)校考模擬預(yù)測(cè))在矩形A5CD中,AB=3,AD=4,將沿
對(duì)角線80翻折至亠A'的的位置,使得平面A3D丄平面8CO,則在三棱錐A'-BCD的外接球中,以AC為
直徑的截面到球心的距離為()
Ax/435R6夜「V239y/U3
A.---D.-------L?--------Lnz?--------
1051010
【答案】B
【解析】如圖,取8。的中點(diǎn)為。,連接AO,CO,過(guò)4作A“工8。,垂足為,,連接6.
因?yàn)槿切蜛7M為直角三角形,故A'O=OD=Q8,
同理CO=OD=OB,故CO=O£)=OB=OA,
所以。為三棱錐A-BCD的外接球的球心,而B(niǎo)O=5/9+16=5,
因?yàn)閬AB/D,A'Hu平面平面A'B£>丄平面,
平面1平面=故AT/丄平面CBO,
而CHu平面CBO,故丄CH.
在直角三角形ABD中,48=3,40=4,故AH=
故BH=6員,
4
在直角三角形C50中,cosZCBD=-,
故加上+16-2&4>4=些,故AC、出+吧337
2555252525~25
設(shè)球心到以AC為直徑的截面的距離為d,
則d=叵=醫(yī)亙=恒三亙=其=逑,
Y4【2)V44x2510105
故選:B.
例12.(2023?海南?高三校聯(lián)考期末)已知某球的體積為32手7t,該球的某截面圓的面積為3%則球面上的點(diǎn)
到該截面圓圓心的最大距離為()
A.1B.3C.2+D.—
【答案】B
【解析】設(shè)截面圓的半徑為,球。的半徑為R球心到截面的距離為d,
則林+冴二代,
因?yàn)榍虻捏w積為于=苧網(wǎng),
所以R=2,
因?yàn)榻孛鎴A的面積為3兀,
所以3n=nr2)故r=的,
所以"=1,
所以球面上的點(diǎn)到該截面圓圓心的最大距離為d+R=3,
故最大距離為3.
故選:B.
變式14.(2023?江西南昌?江西師大附中??既#┮阎襟wABCD-4耳CQ的棱長(zhǎng)為2,E為棱CQ上
的一點(diǎn),且滿足平面3QE丄平面ABO,則平面A8。截四面體ABCE的外接球所得截面的面積為()
,"c25八8c2
A.—7iB.~^兀C.一冗D.-TC
61233
【答案】A
【解析】在正方體ABCO-A4GR中,設(shè)平面BDEc平面ACG=OE,且4G丄平面,
由平面BOE丄平面A/D,可得ACJ/OE,所以E是CG的中點(diǎn),
,_________3
又四面體/WCE的外接球的直徑為■=JAC2+CE2=3,可得半徑R=1,
設(shè)加是AE的中點(diǎn)即球心,球心M到平面AtBD的距離為d,
又設(shè)AC與BD的交點(diǎn)為。,則cosZ4OA==等,則sinNAOM=cosZ4OA=,
則d=OM.sinNA0A/=Lx^=立,則截面圓的半徑/=戸一/=2一二=生,
'236412126
17
所以截面圓的面積為+=今7t.
6
故選:A.
變式15.(2023?四川內(nèi)江?四川省內(nèi)江市第六中學(xué)??寄M預(yù)測(cè))己知球O是正三棱錐A-8CD(底面是正
三角形,頂點(diǎn)在底面的射影為底面中心)的外接球,BC=6,AB=無(wú),點(diǎn)E是線段BC的中點(diǎn),過(guò)點(diǎn)E
作球o的截面,則所得截面面積的最小值是()
【答案】A
【解析】如圖:
A
c
。是A在底面的射影,由正弦定理得,△BCD的外接圓半徑r=m_x丄=1.
sin602
由勾股定理得棱錐的高Hal=應(yīng)=1=1設(shè)球。的半徑為R,
則戸=(1-R)2+1,解得A=l,
所以|OQ|=0,即。I與0重合,
所以當(dāng)過(guò)點(diǎn)E作球O的截面垂直于OE時(shí),截面面積最小,
此時(shí)截面半徑為忸耳=昱,截面面積為y.
故選:A.
變式16.(2023?福建廈門?廈門外國(guó)語(yǔ)學(xué)校校考模擬預(yù)測(cè))已知半徑為4的球。,被兩個(gè)平面截得圓。卜。2,
記兩圓的公共弦為A3,且。。2=2,若二面角?!窤B-。?的大小為q兀,則四面體厶8。02的體積的最大值
484
B血C6
9-9-D.9-
【答案】c
【解析】設(shè)弦AB的中點(diǎn)為M,連接QM,QM,依題意,可得如下圖形,
由圓的性質(zhì)可知丄AB,O2M丄AB,則ZO,MO2即為二面角的平面角,
2
故/?仞。2=§兀,
117
四面體AB00的體積為V=彳A3?S=:A8。陽(yáng)0Msin-n
}23口63
=*ABO、MO2M,
其中OQ;=O附Z+O^A^+O也。[用=4230四?OzM
=>0tM02M<^,當(dāng)且僅當(dāng)aM=0?M=手時(shí)取等號(hào),
由球的截面性質(zhì),。。1丄QM,OO2YO2M,
24
DR=OM=—
所以O(shè),q,Q,”四點(diǎn)共圓,則有外接圓直徑"“一5"一$皿2兀一百,
sm鏟
8娓
從而AB=2MB=2\lOB2-OM2=2.
,用連01MCMM逑x(chóng)丄還
3'2339
故選:C
變式17.(2023?全國(guó)?高三專題練習(xí))已知球。和正四面體A-BCO,點(diǎn)&C、。在球面上,底面BCZ)過(guò)球心
0,棱A&ACA。分別交球面于穌q、A,若球的半徑R=G,則所得多面體8CQ-BCO的體積為()
A9夜R9
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 混懸劑相關(guān)行業(yè)投資規(guī)劃報(bào)告范本
- 中考監(jiān)考和考務(wù)人員培訓(xùn)手冊(cè)
- 2-Chlorophenol-d4-生命科學(xué)試劑-MCE
- 1-Thio-β-D-galactose-Sodium-Salt-生命科學(xué)試劑-MCE
- 第二課堂一覽表
- 公差配合與測(cè)量技術(shù) 課件 項(xiàng)目四之任務(wù)5跳動(dòng)公差的解讀
- 小學(xué)科技之春課件
- 《網(wǎng)絡(luò)客戶服務(wù)實(shí)務(wù)》項(xiàng)目售后服務(wù)
- 公共衛(wèi)生服務(wù)體系研討
- 癌痛規(guī)范化治療
- 二次結(jié)構(gòu)工程技術(shù)標(biāo)
- 船塢施工組織設(shè)計(jì)(最新)
- 國(guó)家開(kāi)放大學(xué)《管理英語(yǔ)4》章節(jié)測(cè)試參考答案
- 中國(guó)大眾音樂(lè)協(xié)會(huì)薩克斯學(xué)會(huì)章程
- 熱力管道固定支架軸向推力計(jì)算表
- 二(1)班班干部值日表
- 七年級(jí)歷史(上冊(cè))第一、二單元測(cè)試題人教版
- 完整版英文CV模板
- 壓力管道焊接工藝標(biāo)準(zhǔn)規(guī)章制度
- 借款利滾利月復(fù)利Excel表格計(jì)算公式表
- s7-200smart與調(diào)試助手之間tcp通信
評(píng)論
0/150
提交評(píng)論