| 6.6.1 柱、锥、台的侧面展开与面积 题目答案及解析

稿件来源:高途

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必修二

第六章 立体几何初步

6.6 简单几何体的再认识

6.6.1 柱、锥、台的侧面展开与面积

把一个三边均为有理数的直角三角形面积的数值称为同余数,如果正整数$n$为同余数,则称$n$为整同余数.在$\triangle ABC$中,$C=\dfrac{\pi }{2}$$\triangle ABC$$AC$旋转一周,所成几何体的侧面积和体积的数值之比为$\dfrac{5}{4}$,若$\triangle ABC$的面积$n$为整同余数,则$n$的值可以为$(\qquad)$

["

$5$

","

$6$

","

$8$

","

$12$

"]
[["B"]]

根据题意,在$\triangle ABC$中,$C=\dfrac{\pi }{2}$,将$\triangle ABC$$AC$旋转一周,所成的几何体为圆锥,如图:

则该圆锥的侧面积为$S=\pi \times BC\times AB$,其体积为$V=\dfrac{1}{3}\pi \times B{C}^{2}\times AC$

$\dfrac{S}{V}=\dfrac{\pi \times BC\times AB}{\dfrac{1}{3}\pi \times B{C}^{2}\times AC}=\dfrac{3AB}{BC\times AC}=\dfrac{5}{4}$,变形可得$12AB=5BC\times AC$

由此依次分析选项:

对于$\rm A$,若$n=5$,此时${S}_{\triangle ABC}=\dfrac{1}{2}BC\times AC=5$,变形可得$BC\times AC=10$

又由$12AB=5BC\times AC=50$,可得$AB=\dfrac{50}{12}=\dfrac{25}{6}$

则有$\begin{cases}BC\times AC=10\\ AB=\sqrt{B{C}^{2}+A{C}^{2}}=\dfrac{25}{6}\end{cases}$,变形可得$B{C}^{4}-\dfrac{625}{36}B{C}^{2}+100=0$

$\because $ $\varDelta=\left( \dfrac{625}{36}\right)^{2}-400=\dfrac{-127775}{36\times36}\lt0$

$\therefore $ 方程$B{C}^{4}-\dfrac{625}{36}B{C}^{2}+100=0$无解,不符合题意,$\rm A$错误;

对于$\rm B$,若$n=6$,此时${S}_{\triangle ABC}=\dfrac{1}{2}BC\times AC=6$,变形可得$BC\times AC=12$,即$12AB=5BC\times AC=60$,可得$AB=5$

则有$\begin{cases}BC\times AC=12\\ AB=\sqrt{B{C}^{2}+A{C}^{2}}=5\end{cases}$,解可得$\begin{cases}BC=3\\ AC=4\end{cases}$$\begin{cases}BC=4\\ AC=3\end{cases}$

此时$\triangle ABC$的三边都是有理数,符合题意,$\rm B$正确;

对于$\rm C$,若$n=8$,则${S}_{\triangle ABC}=\dfrac{1}{2}BC\times AC=8$,可得$BC\times AC=16$$12AB=5BC\times AC=80$

可得$AB=\dfrac{80}{12}=\dfrac{20}{3}$

则有$\begin{cases}BC\times AC=16\\ AB=\sqrt{B{C}^{2}+A{C}^{2}}=\dfrac{20}{3}\end{cases}$,变形可得${(BC+AC)}^{2}-2BC\times AC=\dfrac{400}{9}$

则有$BC+AC=\dfrac{4\sqrt{43}}{3}$

解得$\begin{cases}BC=\dfrac{2\sqrt{43}}{3}-\dfrac{2\sqrt{7}}{3}\\ AC=\dfrac{2\sqrt{43}}{3}+\dfrac{2\sqrt{7}}{3}\end{cases}$$\begin{cases}BC=\dfrac{2\sqrt{43}}{3}+\dfrac{2\sqrt{7}}{3}\\ AC=\dfrac{2\sqrt{43}}{3}-\dfrac{2\sqrt{7}}{3}\end{cases}$

此时$BC$$AC$是无理数,不符合题意,$\rm C$错误;

对于$\rm D$,若$n=12$,则${S}_{\triangle ABC}=\dfrac{1}{2}BC\times AC=12$,可得$BC\times AC=24$

又由$12AB=5BC\times AC=120$,可得$AB=10$

$\begin{cases}BC\times AC=24\\ AB=\sqrt{B{C}^{2}+A{C}^{2}}=10\end{cases}$,变形可得$(BC+AC)^{2}-2BC\times AC=100$

$\therefore (BC+AC)^{2}=148$,即$BC+AC=2\sqrt{37}$

解得$\begin{cases}BC=\sqrt{37}-\sqrt{13}\\ AC=\sqrt{37}+\sqrt{13}\end{cases}$$\begin{cases}BC=\sqrt{37}+\sqrt{13}\\ AC=\sqrt{37}-\sqrt{13}\end{cases}$

此时$BC$$AC$都是无理数,不符合题意,$\rm D$错误.

故选:$\rm B$

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