格物学 第八章 立体几何初步8.3 简单几何体的表面积与体积

球的表面积-8.3 简单几何体的表面积与体积知识点课后进阶单选题自测题答案-重庆市等高二数学必修,平均正确率54.0%

2025-08-20
球的表面积-8.3 简单几何体的表面积与体积知识点课后进阶单选题自测题答案-重庆市等高二数学必修,平均正确率54.0%
1、['正弦定理及其应用', '立体几何中的截面、交线问题', '球的表面积']

正确率40.0%已知在三棱锥$$P-A B C$$中,$${{P}{A}{⊥}}$$面$${{A}{B}{C}}$$,若$$\angle B A C=6 0^{0}, \, \, \, B C=\sqrt{3}, \, \, \, P A=2 \sqrt{3},$$则该棱锥的外接球的表面积为$${{(}{)}}$$

D

A.$$\frac{1 6} {3} \pi$$

B.$${{4}{\sqrt {3}}{π}}$$

C.$$\frac{3 2} {3} \pi$$

D.$${{1}{6}{π}}$$

2、['三视图', '球的表面积']

正确率80.0%svg异常

B

A.$${{2}{4}{π}}$$

B.$${{1}{6}{π}}$$

C.$${{1}{2}{π}}$$

D.$${{8}{π}}$$

3、['三视图', '球的表面积']

正确率60.0%svg异常

A

A.$${{5}{π}}$$

B.$${\sqrt {5}{π}}$$

C.$$\frac{5 \pi} {3}$$

D.$$\frac{5 \sqrt{5} \pi} {6}$$

4、['与球有关的切、接问题', '球的表面积']

正确率60.0%已知长方体$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$中,$$A B=3, \, \, \, A D=4, \, \, \, A A_{1}=5$$,则长方体$$A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$$外接球的表面积为(

C

A.$${{1}{0}{0}{π}}$$

B.$${{7}{5}{π}}$$

C.$${{5}{0}{π}}$$

D.$${{2}{5}{π}}$$

5、['与球有关的切、接问题', '立体几何中的折叠问题', '球的表面积']

正确率60.0%svg异常

B

A.$${{2}{0}{π}}$$

B.$${{2}{4}{π}}$$

C.$${{1}{6}{π}}$$

D.$${{1}{8}{π}}$$

6、['球的体积', '与球有关的切、接问题', '球的表面积', '棱柱、棱锥、棱台的体积']

正确率40.0%已知一个平放的各棱长均为$${{4}}$$的三棱锥内有一个小球,现从该三棱锥顶端向锥内注水,小球慢慢上浮.当注入的水的体积是该三棱锥体积的$$\frac{7} {8}$$时,小球恰与该三棱锥各侧面及水面相切(小球完全浮在水面上方),则小球的表面积等于(

C

A.$$\frac{7 \pi} {6}$$

B.$$\frac{4 \pi} {3}$$

C.$$\frac{2 \pi} {3}$$

D.$$\frac{\pi} {2}$$

7、['棱柱的结构特征及其性质', '与球有关的切、接问题', '球的表面积']

正确率60.0%已知正方体的体积是$${{6}{4}}$$,则其外接球的表面积是(

C

A.$${{3}{2}{\sqrt {3}}{π}}$$

B.$${{1}{9}{2}{π}}$$

C.$${{4}{8}{π}}$$

D.无法确定

8、['棱锥的结构特征及其性质', '球的体积', '球的结构特征及其性质', '棱柱、棱锥、棱台的体积', '球的表面积', '利用基本不等式求最值']

正确率40.0%在球$${{O}}$$的内接长方体$$A B C D ~-~ A^{\prime} B^{\prime} C^{\prime} D^{\prime}$$中,$${{A}{B}{=}{2}}$$,若四棱锥$$O ~-~ A B C D$$的体积为$${{2}}$$,则球$${{O}}$$的半径最小为$${{(}{)}}$$

B

A.$${{2}{\sqrt {2}}}$$

B.$${{2}}$$

C.$${\sqrt {2}}$$

D.$${{1}}$$

9、['与球有关的切、接问题', '二面角', '球的表面积', '棱柱、棱锥、棱台的体积']

正确率40.0%已知三棱锥$$P-A B C$$的所有顶点都在表面积为$${{1}{6}{π}}$$的球$${{O}}$$的球面上,$${{A}{C}}$$为球$${{O}}$$的直径,当三棱锥$$P-A B C$$的体积最大时,设二面角$$P-A B-C$$的大小为$${{θ}}$$,则$$\operatorname{s i n} \theta=$$(

C

A.$$\begin{array} {l l} {\frac{2} {3}} \\ \end{array}$$

B.$$\frac{\sqrt{5}} {3}$$

C.$$\frac{\sqrt{6}} {3}$$

D.$$\frac{\sqrt{7}} {3}$$

10、['与球有关的切、接问题', '棱锥的结构特征及其性质', '球的表面积']

正确率60.0%在三棱锥$$P-A B C$$中,$${{P}{A}{⊥}}$$平面$${{A}{B}{C}}$$,且$${{△}{A}{B}{C}}$$为等边三角形,$$A P=A B=2$$,则三棱锥$$P-A B C$$的外接球的表面积(

B

A.$$\frac{2 7} {2} \pi$$

B.$$\frac{2 8} {3} \pi$$

C.$$\frac{2 6} {3} \pi$$

D.$$\frac{2 5} {2} \pi$$

已知三棱锥 $$P-ABC$$ 中,$$PA \perp$$ 面 $$ABC$$,$$\angle BAC = 60^\circ$$,$$BC = \sqrt{3}$$,$$PA = 2\sqrt{3}$$,求外接球表面积。

1. 在 $$\triangle ABC$$ 中,由余弦定理:$$BC^2 = AB^2 + AC^2 - 2 \cdot AB \cdot AC \cdot \cos 60^\circ$$

代入得:$$3 = AB^2 + AC^2 - AB \cdot AC$$

2. 设外接球球心为 $$O$$,半径 $$R$$。由于 $$PA \perp$$ 平面 $$ABC$$,可将三棱锥补形为长方体,外接球直径即长方体对角线。

3. 设 $$AB = x$$,$$AC = y$$,则 $$x^2 + y^2 - xy = 3$$。

4. 外接球半径公式:$$R = \frac{1}{2} \sqrt{PA^2 + AB^2 + AC^2}$$

即 $$R = \frac{1}{2} \sqrt{(2\sqrt{3})^2 + x^2 + y^2} = \frac{1}{2} \sqrt{12 + x^2 + y^2}$$

5. 由 $$x^2 + y^2 = 3 + xy$$,代入得:$$R = \frac{1}{2} \sqrt{12 + 3 + xy} = \frac{1}{2} \sqrt{15 + xy}$$

6. 需最小化 $$R$$,即最小化 $$xy$$。由不等式 $$x^2 + y^2 \geq 2xy$$,代入 $$x^2 + y^2 = 3 + xy$$ 得:$$3 + xy \geq 2xy$$,即 $$xy \leq 3$$

7. 当 $$xy = 3$$ 时,$$R$$ 最小,但实际需具体值。注意 $$x^2 + y^2 - xy = 3$$,当 $$x = y$$ 时,$$3x^2 - x^2 = 2x^2 = 3$$,$$x = \sqrt{\frac{3}{2}}$$,$$xy = \frac{3}{2}$$

8. 代入 $$xy = \frac{3}{2}$$,则 $$R = \frac{1}{2} \sqrt{15 + \frac{3}{2}} = \frac{1}{2} \sqrt{\frac{33}{2}}$$,非整数,可能误解。

9. 重新考虑:外接球球心在过 $$\triangle ABC$$ 外心且垂直平面 $$ABC$$ 的直线上。设 $$\triangle ABC$$ 外接圆半径 $$r$$,则 $$R^2 = r^2 + \left( \frac{PA}{2} \right)^2$$

10. 由正弦定理:$$BC = 2r \sin A$$,即 $$\sqrt{3} = 2r \cdot \frac{\sqrt{3}}{2}$$,得 $$r = 1$$

11. 则 $$R^2 = 1^2 + \left( \frac{2\sqrt{3}}{2} \right)^2 = 1 + 3 = 4$$,$$R = 2$$

12. 表面积 $$S = 4\pi R^2 = 16\pi$$

对应选项 D。

答案:$$16\pi$$

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