稿件来源:高途
| 6.6.1 柱、锥、台的侧面展开与面积题目答案及解析如下,仅供参考!
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
在圆锥$SO$中,$C$是母线$SA$上靠近点$S$的三等分点,$SA=l$,底面圆的半径为$r$,圆锥$SO$的侧面积为$3\pi$,则$(\qquad)$.
当$r=1$时,从点$A$绕圆锥侧面一周到点$C$的最小长度为$\\sqrt{13}$
","当$r=\\dfrac{3}{2}$时,过顶点$S$和两母线的截面三角形的最大面积为$\\dfrac{3\\sqrt{7}}{4}$
","当$l=3$时,圆锥$SO$的外接球表面积为$\\dfrac{8l\\pi }{8}$
","当$l=3$时,棱长为$\\dfrac{2\\sqrt{3}}{3}$的正四面体在圆锥$SO$内可以任意转动
"]题意,$\pi lr=3\pi$,即$lr=3$,
对于$\rm A$,当$r=1$时,$l=3$,$CS=1$,圆锥的侧面展开图为如图所示的扇形,
侧面展开图扇形弧长即为圆锥的底面圆周长$2\pi$,由扇形弧长公式可得则$\angle ASC=\dfrac{2\pi }{3}$,
在$\triangle ASC$中,由余弦定理得:$AC^{2}=AS^{2}+CS^{2}-2AS\cdot CS\cos \angle ASC=13$,即$AC=\sqrt{13}$,故$\rm A$正确;
对于$\rm B$,当$r=\dfrac{3}{2}$时,有$l=2$,令圆锥$SO$的轴截面等腰三角形顶角为$\theta$,$\cos \theta =\dfrac{{2}^{2}+{2}^{2}-{3}^{2}}{2\times 2\times 2}\lt 0$,
$\theta$为钝角,令$P$,$Q$是圆锥$SO$的底面圆周上任意的不同两点,则$0\lt \angle PSQ\leqslant \theta$,
$\therefore \triangle PSQ$的面积为$\dfrac{1}{2}{l}^{2}\sin \angle PSQ\leqslant \dfrac{1}{2}{l}^{2}\times \sin 90^\circ =2$,当且仅当$\angle PSQ=90^\circ$时取“$=$”,故$\rm B$不正确;
对于$\rm D$,棱长为$\dfrac{2\sqrt{3}}{3}$的正四面体$BDMN$可以补形成正方体$GBHD-MENF$,如图,
则正方体棱长$GB=\dfrac{\sqrt{2}}{2}BD=\dfrac{\sqrt{6}}{3}$,其外接球即正四面体$BDMN$的外接球直径为$\sqrt{2}$,球半径${R}_{1}=\dfrac{\sqrt{2}}{2}$,
当$l=3$时,$r=1$,圆锥$SO$的内切球球心在线段$SO$上,圆锥的轴截面截内切球得大圆,是圆锥轴截面等腰三角形内切圆,
设其半径为$r_{1}$,由三角形面积得:$\dfrac{1}{2}{r}_{1}(3+3+2)=\dfrac{1}{2}\times 2\times 2\sqrt{2}$,解得$r_{1}=\dfrac{\sqrt{2}}{2}$,$R_{1}=r_{1}$,
因此,半径为$\dfrac{\sqrt{2}}{2}$的球在圆锥$SO$内可以任意转动,
而棱长为$\dfrac{2\sqrt{3}}{3}$的正四面体的外接球的半径为$\dfrac{2\sqrt{3}}{3}\times \dfrac{\sqrt{6}}{4}=\dfrac{\sqrt{2}}{2}$,
故棱长为$\dfrac{2\sqrt{3}}{3}$的正四面体在半径为$\dfrac{\sqrt{2}}{2}$的球内可以任意转动,
$\therefore $ 当$l=3$时,棱长为$\dfrac{2\sqrt{3}}{3}$的正四面体在圆锥$SO$内可以任意转动,$\rm D$正确.
对于$\rm C$,当$l=3$时,$r=1$,圆锥$SO$的外接球球心在直线$SO$上,圆锥的底面圆是球的截面小圆,而圆锥的高$SO=\sqrt{{l}^{2}-{r}^{2}}=2\sqrt{2}$,
设外接球半径为$R$,则有$(R-SO)^{2}+r^{2}=R^{2}$,即$(R-2\sqrt{2})^{2}+1={R}^{2}$,解得$R=\dfrac{9\sqrt{2}}{8}$,其表面积为$4\pi {R}^{2}=\dfrac{81\pi }{8}$,$\rm C$正确.
故选:$\rm ACD$
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