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

球的体积-8.3 简单几何体的表面积与体积知识点考前基础自测题答案-山东省等高二数学必修,平均正确率60.0%

2025-06-10
球的体积-8.3 简单几何体的表面积与体积知识点考前基础自测题答案-山东省等高二数学必修,平均正确率60.0%
1、['余弦定理及其应用', '球的体积', '与球有关的切、接问题']

正确率60.0%已知三棱柱$$A B C-A_{1} B_{1} C_{1}$$的侧棱垂直于底面,各顶点都在同一球面上,若该棱柱的体积为$$\sqrt{3}, \, \, \, A B=2 \sqrt{2}, \, A C=\sqrt{2}, \angle B A C=6 0^{\circ} \,,$$则此球的体积等于$${{(}{)}}$$

B

A.$$\frac{8 \sqrt{2} \pi} {3}$$

B.$$\frac{9 \pi} {2}$$

C.$$\frac{5 \sqrt{1 0} \pi} {3}$$

D.$$\frac{4 \sqrt{3} \pi} {3}$$

2、['球的体积']

正确率40.0%在四面体$${{A}{B}{C}{D}}$$中,$${{A}{D}{⊥}}$$平面$${{A}{B}{C}}$$,$$A B=A C=2$$,$$\angle B A C=9 0^{\circ}$$,若四面体$${{A}{B}{C}{D}}$$的体积$$\frac{4 \sqrt{2}} {3}$$,则四面体$${{A}{B}{C}{D}}$$的外接球的表面积为$${{(}{)}}$$

A.$${{2}{0}{π}}$$

B.$${{1}{8}{π}}$$

C.$${{1}{6}{π}}$$

D.$${{1}{2}{π}}$$

3、['球的体积']

正确率40.0%一个正四面体的棱长为$${{2}}$$,则这个正四面体的外接球的体积为$${{(}{)}}$$

A.$${\sqrt {6}{π}}$$

B.$${{2}{π}}$$

C.$${{3}{π}}$$

D.$${{2}{\sqrt {2}}{π}}$$

4、['旋转体和旋转体的轴', '圆的定义与标准方程', '球的体积']

正确率60.0%将圆$$( x+1 )^{2}+y^{2}=4$$绕直线$$x+y+1=0$$旋转$${{1}{8}{0}^{∘}}$$所得几何体的体积为(

C

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

B.$${{8}{π}}$$

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

D.$${{1}{6}{π}}$$

5、['球的体积', '立体几何中的数学文化']

正确率80.0%$${《}$$九章算术$${》}$$中$${{“}}$$开立圆术$${{”}}$$曰:$${{“}}$$置积尺数,以十六乘之,九而一,所得开立方除之,即立圆径$${{”}{.}{“}}$$开立圆术$${{”}}$$相当于给出了已知球的体积$${{V}}$$,求其直径$${{d}}$$,公式为$$d=3 \frac{1 6} {9} V$$.如果球的半径为$$\frac{1} {3},$$根据$${{“}}$$开立圆术$${{”}}$$的方法求球的体积为(

D

A.$$\frac{4 \pi} {8 1}$$

B.$$\begin{array} {l l} {\frac{\pi} {6}} \\ \end{array}$$

C.$$\frac{4} {8 1}$$

D.$$\frac{1} {6}$$

6、['球的体积', '与球有关的切、接问题']

正确率40.0%已知等腰直角三角形$${{A}{B}{C}}$$三个顶点都在球$${{O}}$$的球面上,$$A B=B C=4$$,若球$${{O}}$$上的点到平面$${{A}{B}{C}}$$的最大距离为$${{4}}$$,则球$${{O}}$$的体积为(

D

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

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

C.$${{1}{8}{π}}$$

D.$${{3}{6}{π}}$$

7、['球的体积']

正确率80.0%$${{2}}$$个球的半径之比为$${{1}{:}{2}}$$,那么大球的体积是小球的体积的(

D

A.$${{2}}$$倍

B.$${{4}}$$倍

C.$${{6}}$$倍

D.$${{8}}$$倍

8、['球的体积']

正确率40.0%已知三棱锥$$S-A B C$$的体积为$$\frac{2 8 \sqrt{3}} {3}$$,其外接球的体积为$$\frac{5 0 0} {3} \pi$$,若$$A B=A C=4$$,$$\angle B A C=1 2 0^{\, \circ}$$,则线段$${{S}{A}}$$的长度的最小值为$${{(}{)}}$$

A.$${{8}}$$

B.$${{5}{\sqrt {2}}}$$

C.$${{6}}$$

D.$${{4}{\sqrt {2}}}$$

9、['球的体积']

正确率80.0%圆柱的底面直径和高都等于球的直径,则球的表面积和圆柱的全面积的比是$${{(}{)}}$$

A.$${{2}}$$:$${{3}}$$

B.$${{3}}$$:$${{4}}$$

C.$${{4}}$$:$${{5}}$$

D.$${{5}}$$:$${{6}}$$

10、['球的体积']

正确率80.0%已知矩形$${{A}{B}{C}{D}}$$的顶点都在球心为$${{O}}$$的球面上,$${{A}{B}{=}{3}}$$,$${{B}{C}{=}{\sqrt {3}}}$$,且四棱锥$$O-A B C D$$的体积为$${{4}{\sqrt {3}}}$$,则球$${{O}}$$的表面积为$${{(}{)}}$$

A.$${{7}{6}{π}}$$

B.$${{1}{1}{2}{π}}$$

C.$$\frac{7 6 \sqrt{3} \pi} {3}$$

D.$$\frac{2 2 4 \sqrt{7} \pi} {3}$$

1. 首先计算三角形 $$ABC$$ 的面积:

$$S = \frac{1}{2} \times AB \times AC \times \sin \angle BAC = \frac{1}{2} \times 2\sqrt{2} \times \sqrt{2} \times \frac{\sqrt{3}}{2} = \sqrt{3}$$

由棱柱体积 $$V = S \times h = \sqrt{3}$$,得侧棱高度 $$h = 1$$。

计算三角形 $$ABC$$ 的外接圆半径 $$R$$:

$$BC = \sqrt{AB^2 + AC^2 - 2 \times AB \times AC \times \cos \angle BAC} = \sqrt{8 + 2 - 4} = \sqrt{6}$$

$$R = \frac{BC}{2 \sin \angle BAC} = \frac{\sqrt{6}}{2 \times \frac{\sqrt{3}}{2}} = \sqrt{2}$$

球的半径 $$R_{\text{球}} = \sqrt{R^2 + \left(\frac{h}{2}\right)^2} = \sqrt{2 + \frac{1}{4}} = \frac{3}{2}$$

球的体积 $$V = \frac{4}{3} \pi R_{\text{球}}^3 = \frac{4}{3} \pi \times \frac{27}{8} = \frac{9\pi}{2}$$,故选 B。

2. 三角形 $$ABC$$ 是等腰直角三角形,外接圆半径 $$R = \frac{2}{\sqrt{2}} = \sqrt{2}$$。

四面体体积 $$V = \frac{1}{3} \times S_{ABC} \times AD = \frac{4\sqrt{2}}{3}$$,得 $$AD = 2$$。

外接球半径 $$R_{\text{球}} = \sqrt{R^2 + \left(\frac{AD}{2}\right)^2} = \sqrt{2 + 1} = \sqrt{3}$$

表面积 $$S = 4\pi R_{\text{球}}^2 = 12\pi$$,但选项中没有,可能计算有误。

重新考虑坐标系法,设 $$A(0,0,0)$$,$$B(2,0,0)$$,$$C(0,2,0)$$,$$D(0,0,2)$$,外接球半径 $$R = \sqrt{1+1+1} = \sqrt{3}$$,结果一致,题目可能有误。

3. 正四面体外接球半径公式 $$R = \frac{\sqrt{6}}{4} \times a = \frac{\sqrt{6}}{4} \times 2 = \frac{\sqrt{6}}{2}$$

体积 $$V = \frac{4}{3} \pi R^3 = \frac{4}{3} \pi \times \frac{6\sqrt{6}}{8} = \sqrt{6}\pi$$,故选 A。

4. 圆的半径 $$r=2$$,旋转后形成球体,体积 $$V = \frac{4}{3} \pi r^3 = \frac{32\pi}{3}$$,故选 C。

5. 根据公式 $$d = \sqrt[3]{\frac{16}{9}V}$$,已知半径 $$r = \frac{1}{3}$$,则 $$d = \frac{2}{3}$$

代入得 $$V = \frac{9}{16} \times \left(\frac{2}{3}\right)^3 = \frac{9}{16} \times \frac{8}{27} = \frac{1}{6}$$,故选 D。

6. 等腰直角三角形 $$ABC$$ 的外接圆半径 $$R = \frac{4}{\sqrt{2}} = 2\sqrt{2}$$

球心到平面距离 $$d = \sqrt{R_{\text{球}}^2 - R^2}$$,最大距离为 $$d + R_{\text{球}} = 4$$

解得 $$R_{\text{球}} = 2$$,体积 $$V = \frac{4}{3} \pi \times 8 = \frac{32\pi}{3}$$,故选 B。

7. 体积比等于半径比的立方,$$V_{\text{大}} : V_{\text{小}} = 2^3 : 1^3 = 8 : 1$$,故选 D。

8. 三角形 $$ABC$$ 的面积 $$S = \frac{1}{2} \times 4 \times 4 \times \sin 120^\circ = 4\sqrt{3}$$

三棱锥体积 $$V = \frac{1}{3} \times S \times h = \frac{28\sqrt{3}}{3}$$,得 $$h = 7$$

外接球半径 $$R_{\text{球}} = \sqrt[3]{\frac{3V}{4\pi}} = 5$$

设 $$SA = x$$,由几何关系得 $$x \geq \sqrt{h^2 + R^2} = \sqrt{49 + 16} = \sqrt{65}$$,但选项不符,可能计算有误。

9. 设球半径 $$r$$,圆柱半径 $$r$$,高 $$2r$$

球的表面积 $$4\pi r^2$$,圆柱全面积 $$2\pi r^2 + 2\pi r \times 2r = 6\pi r^2$$

比值 $$4\pi r^2 : 6\pi r^2 = 2:3$$,故选 A。

10. 矩形对角线 $$AC = \sqrt{3 + 9} = 2\sqrt{3}$$,外接圆半径 $$R = \sqrt{3}$$

四棱锥体积 $$V = \frac{1}{3} \times 3 \times \sqrt{3} \times h = 4\sqrt{3}$$,得 $$h = 4$$

球半径 $$R_{\text{球}} = \sqrt{R^2 + \left(\frac{h}{2}\right)^2} = \sqrt{3 + 4} = \sqrt{7}$$

表面积 $$S = 4\pi \times 7 = 28\pi$$,但选项不符,可能题目理解有误。

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