第02講簡(jiǎn)單幾何體（核心考點(diǎn)講與練）-2022-2023學(xué)年高二數(shù)學(xué)考試滿分全（2020必修三）（原卷版）

第02講簡(jiǎn)單幾何體（核心考點(diǎn)講與練）考點(diǎn)考點(diǎn)考向空間幾何體的表面積、體積1.空間幾何體的結(jié)構(gòu)特征(1)多面體的結(jié)構(gòu)特征名稱棱柱棱錐棱臺(tái)圖形底面互相平行且全等多邊形互相平行且相似側(cè)棱平行且相等相交于一點(diǎn)，但不一定相等延長(zhǎng)線交于一點(diǎn)側(cè)面形狀平行四邊形三角形梯形(2)旋轉(zhuǎn)體的結(jié)構(gòu)特征名稱圓柱圓錐圓臺(tái)球圖形母線互相平行且相等，垂直于底面相交于一點(diǎn)延長(zhǎng)線交于一點(diǎn)軸截面全等的矩形全等的等腰三角形全等的等腰梯形圓側(cè)面展開圖矩形扇形扇環(huán)2.圓柱、圓錐、圓臺(tái)的側(cè)面展開圖及側(cè)面積公式圓柱圓錐圓臺(tái)側(cè)面展開圖側(cè)面積公式S圓柱側(cè)＝2πrlS圓錐側(cè)＝πrlS圓臺(tái)側(cè)＝π(r1＋r2)l3.空間幾何體的表面積與體積公式名稱幾何體表面積體積柱體(棱柱和圓柱)S表面積＝S側(cè)＋2S底V＝S底h錐體(棱錐和圓錐)S表面積＝S側(cè)＋S底V＝eq\f(1,3)S底h臺(tái)體(棱臺(tái)和圓臺(tái))S表面積＝S側(cè)＋S上＋S下V＝eq\f(1,3)(S上＋S下＋eq\r(S上S下))h球S＝4πR2V＝eq\f(4,3)πR31.求解幾何體表面積的類型及求法求多面體的表面積只需將它們沿著棱“剪開”展成平面圖形，利用求平面圖形面積的方法求多面體的表面積求旋轉(zhuǎn)體的表面積可以從旋轉(zhuǎn)體的形成過程及其幾何特征入手，將其展開后求表面積，但要搞清它們的底面半徑、母線長(zhǎng)與對(duì)應(yīng)側(cè)面展開圖中的邊長(zhǎng)關(guān)系求不規(guī)則幾何體的表面積通常將所給幾何體分割成基本的柱體、錐體、臺(tái)體，先求出這些基本的柱體、錐體、臺(tái)體的表面積，再通過求和或作差，求出所給幾何體的表面積2.求體積的常用方法直接法對(duì)于規(guī)則的幾何體，利用相關(guān)公式直接計(jì)算割補(bǔ)法首先把不規(guī)則的幾何體分割成規(guī)則的幾何體，然后進(jìn)行體積計(jì)算；或者把不規(guī)則的幾何體補(bǔ)成規(guī)則的幾何體，不熟悉的幾何體補(bǔ)成熟悉的幾何體，便于計(jì)算等體積法選擇合適的底面來(lái)求幾何體體積，常用于求三棱錐的體積，即利用三棱錐的任一個(gè)面可作為三棱錐的底面進(jìn)行等體積變換3.幾何體的外接球：一個(gè)多面體的頂點(diǎn)都在球面上即為球的外接問題，解決這類問題的關(guān)鍵是抓住外接球的特點(diǎn)，即球心到多面體的頂點(diǎn)的距離等于球的半徑.幾何體的內(nèi)切球：求解多面體的內(nèi)切球問題，一般是將多面體分割為以內(nèi)切球球心為頂點(diǎn)，多面體的各側(cè)面為底面的棱錐，利用多面體的體積等于各分割棱錐的體積之和求內(nèi)切球的半徑.4.截面問題：在高考立體幾何考點(diǎn)中涉及到空間幾何體的截面的地方較多，如:判斷截面的形狀、計(jì)算出空間幾何體的截面周長(zhǎng)或面積、或者求與之相關(guān)的體積問題、以及最值問題都在考察之列，但是要順利地解決前面所提到的諸多問題，關(guān)鍵是根據(jù)題意作出截面，并判斷其形狀.柱體一、單選題1．（2021·上海市文來(lái)中學(xué)高二期中）若一個(gè)水平放置的圖形的斜二測(cè)直觀圖是一個(gè)底角為45°且腰和上底均為1的等腰梯形，則原平面圖形的面積是（

）A． B． C． D．2．（2018·上海市控江中學(xué)高二期末）若一圓柱的側(cè)面積等于其表面積的，則該圓柱的母線長(zhǎng)與底面半徑之比為（

）A．1：1 B．2：1 C．3：1 D．4：13．（2021·上海市控江中學(xué)高二期中）已知圓柱的上、下底面的中心分別為、，過直線的平面截該圓柱所得的截面是面積為8的正方形，則該圓柱的側(cè)面積為（

）A． B． C． D．二、填空題4．（2021·上海市控江中學(xué)高二期中）已知正方形邊長(zhǎng)為1，把該正方形繞著它的一條邊旋轉(zhuǎn)一周所形成的幾何體的體積為________三、解答題5．（2021·上海奉賢區(qū)致遠(yuǎn)高級(jí)中學(xué)高二階段練習(xí)）如圖，邊長(zhǎng)為4的正方形為圓柱的軸截面，是圓柱底面圓周上一點(diǎn)（1）求證平面．（2）求圓柱的表面積和體積．錐體一、填空題1．（2019·上海虹口·高二期中）已知正四棱錐的底面邊長(zhǎng)是2，側(cè)棱長(zhǎng)是，則該正四棱錐的全面積為_____．2．（2022·上海·復(fù)旦附中高二期中）若一個(gè)圓錐的母線長(zhǎng)為4，其側(cè)面積為過圓錐軸的截面面積的倍，則該圓錐的高為______．3．（2021·上海中學(xué)高二期中）半徑為2的半圓卷成一個(gè)圓錐，則該圓錐的體積為______4．（2021·上海市松江二中高二期中）如圖是底面半徑為3的圓錐，將其放倒在一平面上，使圓錐在此平面內(nèi)繞圓錐頂點(diǎn)滾動(dòng)，當(dāng)這個(gè)圓錐在平面內(nèi)轉(zhuǎn)回原位置時(shí)，圓錐本身恰好滾動(dòng)了3周，則圓錐的母線長(zhǎng)為______________.5．（2021·上海市控江中學(xué)高二期中）已知一圓錐側(cè)面展開圖是一半徑為2的半圓，則該圓錐的側(cè)面積為___________.6．（2021·上?！とA東師范大學(xué)第三附屬中學(xué)高二期中）已知一個(gè)圓錐的側(cè)面積是底面面積的2倍，則該圓錐的母線與其底面所成的角的大小為______．7．（2021·上?！じ裰轮袑W(xué)高二階段練習(xí)）將表面積為的圓錐沿母線將其側(cè)面展開，得到一個(gè)圓心角為的扇形，則該圓錐的軸截面的面積___________.球一、填空題1．（2021·上海市實(shí)驗(yàn)學(xué)校高二期中）已知三個(gè)球的半徑??滿足，則它們的表面積??滿足的等量關(guān)系是___________.2．（2021·上海市寶山中學(xué)高二期中）一個(gè)與球心距離為1的平面截球所得的圓面面積為π，則球的表面積為______.3．（2019·上海青浦·高二期末）球的半徑為，球的一個(gè)截面與球心的距離為，則截面的半徑為______．4．（2021·上?！じ叨ｎ}練習(xí)）已知球的體積為，則該球大圓的面積等于______.5．（2021·上海市甘泉外國(guó)語(yǔ)中學(xué)高二期中）上海的緯度大約是北緯31°，已知地球的半徑大約是6370km，則北緯31°緯線的長(zhǎng)度是___km（精確到個(gè)位）.6．（2022·上海市嘉定區(qū)第二中學(xué)高二期末）已知球的表面積是，則該球的體積為________.7．（2021·上海市南洋模范中學(xué)高二期中）直三棱柱的側(cè)棱長(zhǎng)為2，側(cè)棱到平面的距離不小于1，從此三棱柱中去掉以此側(cè)棱為直徑的球所占的部分，余下的幾何體的表面積與原三棱柱的表面積相等，則所剩幾何體的體積最小值為___________.8．（2021·上海市七寶中學(xué)高二期中）球冠是球面被平面所截后剩下的曲面，與截面垂直的球體直徑被截得的部分稱作球冠的高.若半徑為的球面被一個(gè)平面截成兩個(gè)球冠，這兩個(gè)球冠的表面積之差等于截面面積的2倍，則球心到截面的距離為________.（球冠的表面積公式：，其中是球的半徑，是球冠的高）9．（2021·上?！の挥袑W(xué)高二期中）正三棱錐中，，點(diǎn)在棱上，且，已知點(diǎn)都在球的表面上，過點(diǎn)作球的截面，則截球所得截面面積的最小值為___________.10．（2021·上?！とA師大二附中高二期中）已知三棱錐的側(cè)棱兩兩互相垂直，且該三棱錐的外接球的體積為，則該三棱錐的側(cè)面積的最大值為________.二、解答題11．（2016·上海·位育中學(xué)高二期中）如圖,△ABC中,,在三角形內(nèi)挖去一個(gè)半圓(圓心O在邊BC上,半圓與AC?AB分別相切于點(diǎn)C?M,與BC交于點(diǎn)N),將△ABC繞直線BC旋轉(zhuǎn)一周得到一個(gè)旋轉(zhuǎn)體(1)求該幾何體中間一個(gè)空心球的表面積的大小;(2)求圖中陰影部分繞直線BC旋轉(zhuǎn)一周所得旋轉(zhuǎn)體的體積.12．（2022·上?！?fù)旦附中高二期中）如圖所示，已知球的半徑為，在球的表面上有三點(diǎn)、、，且、、、四點(diǎn)不共面，．(1)若⊥平面，求球心到平面的距離；(2)若CO⊥平面，一個(gè)經(jīng)過點(diǎn)、、的球也經(jīng)過點(diǎn)，求球的表面積；(3)若線段上存在一點(diǎn)，使得，求三棱錐體積的最大值．能力拓展能力拓展題型一：幾何體的表面積和體積一、單選題1．（2022·上海奉賢區(qū)致遠(yuǎn)高級(jí)中學(xué)高二期末）如圖，在棱長(zhǎng)為1的正方體中，P?Q?R分別是棱AB?BC?的中點(diǎn)，以PQR為底面作一個(gè)直三棱柱，使其另一個(gè)底面的三個(gè)頂點(diǎn)也都在正方體的表面上，則這個(gè)直三棱柱的體積為（

）A． B． C． D．2．（2022·上海市嘉定區(qū)第二中學(xué)高二期末）《九章算術(shù)》與《幾何原本》并稱現(xiàn)代數(shù)學(xué)的兩大源泉.在《九章算術(shù)》卷五商功篇中介紹了羨除（此處是指三面為等腰梯形，其他兩側(cè)面為直角三角形的五面體）體積的求法.在如圖所示的羨除中，平面是鉛垂面，下寬，上寬，深，平面BDEC是水平面，末端寬，無(wú)深，長(zhǎng)（直線到的距離），則該羨除的體積為（

）A． B． C． D．二、填空題3．（2022·上?！?fù)旦附中高二期中）正四棱臺(tái)的上、下底面分別為邊長(zhǎng)為1和2的正方形，側(cè)棱長(zhǎng)為1，則該棱臺(tái)的側(cè)面積為______．4．（2022·上海金山·高二期末）我國(guó)南北朝時(shí)期的數(shù)學(xué)家祖暅提出了一個(gè)原理“冪勢(shì)既同，則積不容異”，即夾在兩個(gè)平行平面之間的兩個(gè)幾何體，被平行于這兩個(gè)平面的任意平面所截，如果截得的兩個(gè)截面的面積總相等，那么這兩個(gè)幾何體的體積相等.現(xiàn)有某幾何體和一個(gè)圓錐滿足祖暅原理的條件，若該圓錐的側(cè)面展開圖是一個(gè)半徑為2的半圓，則該幾何體的體積為________.5．（2022·上海金山·高二期末）將邊長(zhǎng)為2的正方形繞其一邊所在的直線旋轉(zhuǎn)一周，所得的圓柱體積為________.6．（2022·上海長(zhǎng)寧·高二期末）正四棱錐底面邊長(zhǎng)和高均為分別是其所在棱的中點(diǎn)，則棱臺(tái)的體積為___________.7．（2021·上?！の魍飧叨谥校┲苯亲鴺?biāo)系內(nèi)有點(diǎn)P（2，1）?Q（0，2），將△POQ繞x軸旋轉(zhuǎn)一周，則所得幾何體的體積為___________.8．（2021·上?！の魍飧叨谥校┤羟虻陌霃綖?，則球的體積是___________.9．（2022·上海奉賢區(qū)致遠(yuǎn)高級(jí)中學(xué)高二期末）若圓柱的高、底面半徑均為1，則其表面積為___________．10．（2022·上海長(zhǎng)寧·高二期末）若球的大圓的面積為，則該球的表面積為___________.11．（2022·上海市控江中學(xué)高二期末）如果圓錐的底面圓半徑為1，母線長(zhǎng)為2，則該圓錐的側(cè)面積為___．12．（2022·上海長(zhǎng)寧·高二期末）底面半徑為1，母線長(zhǎng)為2的圓錐的體積為______．13．（2022·上海市七寶中學(xué)附屬鑫都實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二期末）一個(gè)高為2的圓柱，底面周長(zhǎng)為2，該圓柱的表面積為.三、解答題14．（2021·上?！の魍飧叨谥校┤鐖D，在圓柱OO1中，AB是圓柱的母線，BC是圓柱的底面⊙O的直徑，D是底面圓周上異于B?C的點(diǎn).(1)求證：CD⊥平面ABD；(2)若BD=2，CD=4，AC=6，求圓柱OO1的側(cè)面積.題型二：新定義一、單選題1．（2021·上?！らh行中學(xué)高二階段練習(xí)）在空間中，過點(diǎn)A作平面的垂線，垂足為B，記，設(shè)、是兩個(gè)不同的平面，對(duì)空間任意一點(diǎn)P，，恒有，則（

）A．平面與平面垂直B．平面與平面所成的（銳）二面角為C．平面與平面平行D．平面與平面所成的（銳）二面角為2．（2021·上海·華東師范大學(xué)第三附屬中學(xué)高二階段練習(xí)）連接空間幾何體上的某兩點(diǎn)的直線，如果把該幾何體繞此直線旋轉(zhuǎn)角，使該幾何體與自身重合，那么稱這條直線為該幾何體的旋轉(zhuǎn)軸.則正方體的旋轉(zhuǎn)軸共有（

）A．7條 B．9條C．13條 D．14條二、填空題3．（2021·上?！とA師大二附中高二期中）北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)的顯著特點(diǎn)之一是各種彎曲空間的運(yùn)用．刻畫空間的彎曲性是幾何研究的重要內(nèi)容．用曲率刻畫空間彎曲性，規(guī)定：多面體頂點(diǎn)的曲率等于與多面體在該點(diǎn)的面角之和的差（多面體的面的內(nèi)角叫做多面體的面角，角度用弧度制），多面體面上非頂點(diǎn)的曲率均為零，多面體的總曲率等于該多面體各頂點(diǎn)的曲率之和，例如：正四面體在每個(gè)頂點(diǎn)有3個(gè)面角，每個(gè)面角是，所以正四面體在各頂點(diǎn)的曲率為，故其總曲率為，則四棱錐的總曲率為______．4．（2021·上海市七寶中學(xué)高二期中）球冠是球面被平面所截后剩下的曲面，與截面垂直的球體直徑被截得的部分稱作球冠的高.若半徑為的球面被一個(gè)平面截成兩個(gè)球冠，這兩個(gè)球冠的表面積之差等于截面面積的2倍，則球心到截面的距離為________.（球冠的表面積公式：，其中是球的半徑，是球冠的高）三、解答題5．（2016·上海市實(shí)驗(yàn)學(xué)校高二期末）（1）如圖，對(duì)于任一給定的四面體，找出依次排列的四個(gè)相互平行的平面，，，，使得，且其中每相鄰兩個(gè)平面間的距離都相等；（2）給定依次排列的四個(gè)相互平行的平面，，，，其中每相鄰兩個(gè)平面間的距離為1，若一個(gè)正四面體的四個(gè)頂點(diǎn)滿足：，求該正四面體的體積．鞏固鞏固練習(xí)一、單選題1．（2021·上海師范大學(xué)第二附屬中學(xué)高二期中）以下說(shuō)法正確的是（

）A．各側(cè)面都是矩形的棱柱是長(zhǎng)方體B．有兩個(gè)相鄰側(cè)面是矩形的棱柱是直棱柱C．各側(cè)面都是全等的等腰三角形的四棱錐是正四棱錐D．底面四條邊相等的直棱柱是正四棱柱2．（2021·上海市文來(lái)中學(xué)高二期中）一個(gè)棱錐被平行于底面的平面所截截面面積恰好是棱錐底面面積的一半，則截得的小棱錐與原棱錐的高之比是（

）A． B． C． D．二、填空題3．（2021·上海市市西中學(xué)高二期中）在水平放置的平面上有一個(gè)邊長(zhǎng)為3cm的正三角形，那么用斜二測(cè)畫的直觀圖的面積是________.4．（2022·上海奉賢區(qū)致遠(yuǎn)高級(jí)中學(xué)高二期末）已知圓錐的側(cè)面積為，若其過軸的截面為正三角形，則該圓錐的母線的長(zhǎng)為___________.5．（2021·上海大學(xué)附屬南翔高級(jí)中學(xué)高二期中）圓錐側(cè)面積為全面積的，則側(cè)面展開圖圓心角等于_____________.6．（2021·上海市金山中學(xué)高二期中）2020中國(guó)國(guó)際防銹、防腐蝕技術(shù)及材料展覽會(huì)于9月15日至9月19日在國(guó)家會(huì)展中心（上海）隆重舉行，推動(dòng)了國(guó)內(nèi)防銹、防腐蝕材料的技術(shù)升級(jí)．如圖為沿海城市海邊的一個(gè)石頭雕塑，該雕塑是由一個(gè)體積為的圓柱形石料雕刻而成，其上方是一個(gè)半徑為的球，下方是一個(gè)正四棱錐．雕刻時(shí)，先讓球與圓柱的上底面相切，并使體積達(dá)到最大，再讓正四棱錐的體積達(dá)到最大．不計(jì)損耗．為測(cè)試某新型涂料防止海水侵蝕的效果，現(xiàn)需要在該雕塑表面涂一層涂料，則需要在雕塑表面涂刷涂料的面積為________(其中3).7．（2021·上海市寶山中學(xué)高二期中）已知棱錐的高為16，底面積為256，平行于底面的截面面積為121，則截得的棱臺(tái)的高為___________.8．（2021·上海交大附中高二期中）如圖，半徑為R的半球內(nèi)接一個(gè)圓柱，這個(gè)圓柱表面積的最大值為____________.9．（2021·上海市松江二中高二期中）兩個(gè)相同的正四棱錐底面重合組成一個(gè)八面體，可放入棱長(zhǎng)為2的正方體中，重合的底面與正方體的某一個(gè)面平行，且八面體的各頂點(diǎn)均在正方體的表面上，將滿足上述條件的八面體稱為正方體的“正子體”.則此正子體的表面積S的取值范圍是______________10．（2021·上?！?fù)旦附中高二期中）已知圓錐的側(cè)面展開圖是半徑為2的半圓，則圓錐的體積為________.11．（2021·上海交大附中高二期末）已知三棱錐中，，，則三棱錐的體積是____________．12．（2020·上?！とA師大二附中高二期中）已知一個(gè)正四面體的棱長(zhǎng)為2，則它的高是_______________；13．（2021·上海市進(jìn)才中學(xué)高二期中）長(zhǎng)方體的12條棱的總長(zhǎng)度為56，表面積為112，那么長(zhǎng)方體的對(duì)角線長(zhǎng)為_____三、解答題14．（2022·上海浦東新·高二期末）已知某圓柱底面半徑和母線長(zhǎng)都是.(1)求出該圓柱的表面積和體積；(2)若圓錐與該圓柱底面半徑?高