格物学 第八章 立体几何初步8.1 基本立体图形

球的结构特征及其性质-8.1 基本立体图形知识点课后进阶自测题解析-山东省等高二数学必修,平均正确率55.99999999999999%

2025-07-29
球的结构特征及其性质-8.1 基本立体图形知识点课后进阶自测题解析-山东省等高二数学必修,平均正确率55.99999999999999%
1、['正弦定理及其应用', '球的结构特征及其性质', '球的表面积']

正确率40.0%已知过球面上三点$$A, ~ B, ~ C$$的截面到球心的距离等于球半径的一半,且$$A C=B C=6, \, \, \, A B=4,$$则此球的表面积为(

C

A.$${{4}{2}{π}}$$

B.$${{4}{8}{π}}$$

C.$${{5}{4}{π}}$$

D.$${{6}{0}{π}}$$

2、['球的结构特征及其性质']

正确率80.0%给出下列说法:
①球的半径是球面上任意一点与球心的连线;
②球面上任意两点的连线是球的直径;
③用一个平面截一个球,得到的截面是一个圆;
④用一个平面截一个球,得到的截面是一个圆面;
⑤以半圆的直径所在直线为轴旋转一周形成的曲面叫作球;
⑥空间中到定点的距离等于定长的所有的点构成的曲面是球面.
其中正确的个数是(

D

A.$${{0}}$$

B.$${{1}}$$

C.$${{2}}$$

D.$${{3}}$$

3、['球的结构特征及其性质']

正确率60.0%svg异常

C

A.$${{7}{2}{6}{0}}$$$${{k}{m}}$$

B.$${{6}{8}{7}{0}}$$$${{k}{m}}$$

C.$${{6}{3}{6}{9}}$$$${{k}{m}}$$

D.$${{5}{6}{6}{9}}$$$${{k}{m}}$$

4、['球的结构特征及其性质']

正确率80.0%以下几何体中符合球体的结构特征的是(

D

A.足球

B.篮球

C.乒乓球

D.铅球

5、['球的结构特征及其性质', '棱柱、棱锥、棱台的体积']

正确率60.0%已知球$${{O}}$$​的半径为$${\sqrt {5}}$$,球面上有$${{A}}$$$${、}$$$${{B}}$$$${、}$$$${{C}}$$​三点,如果$$A B=A C=2, B C=2 \sqrt{2}$$,则三棱锥$$O-A B C$$​ 的体积为(

D

A.$$\frac{\sqrt{3}} {3}$$

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

C.$${{1}}$$

D.$$\frac{2 \sqrt{3}} {3}$$

6、['立体几何中的截面、交线问题', '球的结构特征及其性质', '平行平面间的距离']

正确率40.0%两平行平面截半径为$${{5}}$$的球,若截面面积分别为$${{9}{π}}$$和$${{1}{6}{π}}$$,则这两个平面间的距离是(

D

A.$${{1}}$$

B.$${{7}}$$

C.$${{3}}$$或$${{4}}$$

D.$${{1}}$$或$${{7}}$$

7、['棱柱的结构特征及其性质', '与球有关的切、接问题', '球的结构特征及其性质', '棱柱、棱锥、棱台的体积', '利用基本不等式求最值']

正确率40.0%已知三棱柱$$A B C-A_{1} B_{1} C_{1}$$的底面为直角三角形,侧棱长为$${{2}}$$,体积为$${{1}}$$,若此三棱柱的顶点均在同一球面上,则该球半径的最小值为(

D

A.$${{1}}$$

B.$${{2}}$$

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

D.$$\frac{\sqrt6} {2}$$

8、['棱柱的结构特征及其性质', '圆柱的结构特征及其性质', '圆锥的结构特征及其性质', '球的结构特征及其性质']

正确率60.0%下列几何体中,多面体是(

B

A.svg异常

B.svg异常

C.svg异常

D.svg异常

9、['立体几何中的截面、交线问题', '球的结构特征及其性质', '立体几何中的数学文化']

正确率60.0%朱世杰是元代著名的数学家,有$${{“}}$$中世纪世界最伟大的数学家$${{”}}$$之称.其著作$${《}$$四元玉鉴$${》}$$是一部成就辉煌的数学名著,受到数学史研究者的高度评价.$${《}$$四元玉鉴$${》}$$下卷$${{“}}$$杂范类会$${{”}}$$中第一问为:$${{“}}$$今有沈香立圆球一只,径十寸,今从顶截周八寸四分,问厚几何?$${{”}}$$大意为现有一个直径为$${{1}{0}}$$的球,从上面截一小部分,截面圆周长为$${{8}{.}{4}}$$,问被截取部分几何体的高为多少.已知朱世杰是以圆周率为$${{3}}$$来计算,则$${《}$$四元玉鉴$${》}$$中此题答案为()$${{(}}$$注:$$4. 8^{2} \!=\! 2 3. 0 4 )$$

D

A.$${{0}{.}{8}}$$

B.$${{0}{.}{6}}$$

C.$${{0}{.}{4}}$$

D.$${{0}{.}{2}}$$

10、['路径最短问题', '立体几何位置关系的综合应用', '棱锥的结构特征及其性质', '点到平面的距离', '球的结构特征及其性质', '棱柱、棱锥、棱台的体积']

正确率40.0%已知球$${{O}}$$的直径$$S C=4, \, \, A, \, \, B$$是球$${{O}}$$表面上的两点,$$\angle A S C=\angle B S C=3 0^{\circ}$$,则下列说法正确的是(

B

A.线段$${{A}{B}}$$的最长长度为$${{4}}$$

B.当$${{A}{B}}$$最长时,点$${{O}}$$到以$${{A}{B}}$$为直径的球$${{O}}$$的截面圆的距离为$${{1}}$$

C.三棱锥$$S-A B C$$的体积最大值为$${{1}}$$

D.只有$$S, ~ A, ~ C, ~ B$$共面时,$$A B \bot S C$$

1. 解析:

首先计算截面圆的半径。已知三角形$$ABC$$中,$$AC = BC = 6$$,$$AB = 4$$。设$$AB$$的中点为$$D$$,则$$CD$$为高,利用勾股定理:

$$CD = \sqrt{AC^2 - \left(\frac{AB}{2}\right)^2} = \sqrt{6^2 - 2^2} = \sqrt{32} = 4\sqrt{2}$$

截面圆的半径$$r$$可通过三角形外接圆公式计算:

$$r = \frac{abc}{4S} = \frac{6 \times 6 \times 4}{4 \times \frac{1}{2} \times 4 \times 4\sqrt{2}} = \frac{144}{32\sqrt{2}} = \frac{9}{2\sqrt{2}} = \frac{9\sqrt{2}}{4}$$

设球的半径为$$R$$,截面到球心的距离为$$\frac{R}{2}$$,根据勾股定理:

$$r^2 + \left(\frac{R}{2}\right)^2 = R^2 \Rightarrow \left(\frac{9\sqrt{2}}{4}\right)^2 + \frac{R^2}{4} = R^2 \Rightarrow \frac{81 \times 2}{16} = \frac{3R^2}{4}$$

解得$$R^2 = \frac{81 \times 2 \times 4}{16 \times 3} = \frac{648}{48} = 13.5$$,因此球的表面积为:

$$4\pi R^2 = 4\pi \times 13.5 = 54\pi$$

答案为:C

2. 解析:

①正确,球的半径是球面上任意一点与球心的连线。

②错误,球面上任意两点的连线是弦,只有通过球心的弦才是直径。

③错误,用一个平面截一个球,得到的截面是一个圆面,而不是圆。

④正确,截面是一个圆面。

⑤错误,以半圆的直径所在直线为轴旋转一周形成的曲面是球面,不是球。

⑥正确,空间中到定点的距离等于定长的所有点构成的曲面是球面。

综上,正确的有①④⑥,共3个。

答案为:D

3. 解析:

题目不完整,无法解析。

4. 解析:

足球、篮球和乒乓球都是球体,但铅球是实心球体,更符合球体的结构特征。

答案为:D

5. 解析:

首先计算三角形$$ABC$$的面积。已知$$AB = AC = 2$$,$$BC = 2\sqrt{2}$$,利用余弦定理:

$$\cos A = \frac{AB^2 + AC^2 - BC^2}{2 \times AB \times AC} = \frac{4 + 4 - 8}{8} = 0$$

因此$$\angle A = 90^\circ$$,面积为:

$$S = \frac{1}{2} \times AB \times AC = \frac{1}{2} \times 2 \times 2 = 2$$

球心$$O$$到平面$$ABC$$的距离$$d$$可通过勾股定理计算:

$$d = \sqrt{R^2 - r^2}$$,其中$$r$$为三角形$$ABC$$的外接圆半径。

由于$$ABC$$是直角三角形,外接圆半径$$r = \frac{BC}{2} = \sqrt{2}$$,因此:

$$d = \sqrt{5 - 2} = \sqrt{3}$$

三棱锥的体积为:

$$V = \frac{1}{3} \times S \times d = \frac{1}{3} \times 2 \times \sqrt{3} = \frac{2\sqrt{3}}{3}$$

答案为:D

6. 解析:

设球的半径为$$R = 5$$,两个截面的面积分别为$$9\pi$$和$$16\pi$$,因此截面半径分别为$$3$$和$$4$$。

根据勾股定理,截面到球心的距离分别为:

$$d_1 = \sqrt{R^2 - r_1^2} = \sqrt{25 - 9} = 4$$

$$d_2 = \sqrt{R^2 - r_2^2} = \sqrt{25 - 16} = 3$$

两平面间的距离为$$d_1 + d_2 = 7$$或$$|d_1 - d_2| = 1$$。

答案为:D

7. 解析:

设三棱柱的底面为直角三角形,直角边为$$a$$和$$b$$,斜边为$$c$$,体积为:

$$V = \frac{1}{2}ab \times 2 = 1 \Rightarrow ab = 1$$

外接球半径的最小值对应于最小斜边$$c$$,即$$a = b = 1$$时,$$c = \sqrt{2}$$。

外接球半径$$R$$满足:

$$R = \sqrt{\left(\frac{c}{2}\right)^2 + \left(\frac{h}{2}\right)^2} = \sqrt{\frac{2}{4} + \frac{4}{4}} = \sqrt{\frac{6}{4}} = \frac{\sqrt{6}}{2}$$

答案为:D

8. 解析:

题目不完整,无法解析。

9. 解析:

球的直径为$$10$$,半径为$$5$$。截面圆周长为$$8.4$$,朱世杰以$$\pi = 3$$计算,因此截面半径$$r$$为:

$$2\pi r = 8.4 \Rightarrow r = \frac{8.4}{6} = 1.4$$

根据球冠的高度公式:

$$h = R - \sqrt{R^2 - r^2} = 5 - \sqrt{25 - 1.96} = 5 - \sqrt{23.04} = 5 - 4.8 = 0.2$$

答案为:D

10. 解析:

球的直径$$SC = 4$$,半径为$$2$$。设$$A$$和$$B$$在球面上,且$$\angle ASC = \angle BSC = 30^\circ$$。

在球面上,$$A$$和$$B$$的轨迹是两个小圆,其半径为$$r = R \sin 30^\circ = 1$$。

当$$A$$和$$B$$位于同一大圆上时,$$AB$$最长,长度为$$2r = 2$$,因此选项A错误。

当$$AB$$最长时,点$$O$$到截面圆的距离为$$\sqrt{R^2 - r^2} = \sqrt{4 - 1} = \sqrt{3}$$,选项B错误。

三棱锥$$S-ABC$$的体积最大值为$$\frac{1}{3} \times \frac{1}{2} \times 2 \times 2 \times 2 = \frac{4}{3}$$,选项C错误。

只有当$$S, A, C, B$$共面时,$$AB \perp SC$$,选项D正确。

答案为:D

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