稿件来源:高途
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必修二
第八章 立体几何初步
8.1 基本立体图形
棱柱、棱锥、棱台的典型题
如图$(1)$所示,已知点$B$在抛物线$y={{x}^{2}}$上,过$B$作$BA\perp x$轴于点$A$,且$OA=a$.将曲边三角形$OAB$如图$(2)$所示放置,并将曲边三角形$OAB$沿平面$OAB$的垂线方向平移一个单位长度(即$A{{A}_{1}}=1$),得到相应的几何体$OAB-{{O}_{1}}{{A}_{1}}{{B}_{1}}$.取一个底面面积为${{a}^{2}}$高为$a$的正四棱锥$S-MNPQ$放在平面$AB{{B}_{1}}{{A}_{1}}$上如图$(3)$所示,这时,平面$O{{O}_{1}}S\text{//}$平面$AB{{B}_{1}}{{A}_{1}}$,现用平行于平面$AB{{B}_{1}}{{A}_{1}}$的任意一个平面去截这两个几何体,截面分别为矩形$CDEF$,四边形${{M}_{1}}N,{{P}_{1}}{{Q}_{1}}$,截面与平面$O{{O}_{1}}S$的距离为${{x}_{0}}\left( 0\lt {{x}_{0}}\lt a \right)$),试用祖暅原理,求曲边三角形$OAB$的面积为$(\qquad)$.

$\\dfrac{1}{3}{{a}^{3}}$
","$\\dfrac{1}{3}{{a}^{2}}$
","${{a}^{3}}$
","${{a}^{2}}$
"]由题意得,在图$(2)$中,当$OC={{x}_{0}}$时,$CD=x_{0}^{2}$,而$CF=A{{A}_{1}}=1$,
则矩形$CDEF$的面积为$CD\cdot CF=x_{0}^{2}$,
在正四棱锥$S-MNPQ$中,截面四边形${{M}_{1}}{{N}_{1}}{{P}_{1}}{{Q}_{1}}$为正方形,其中心为${{G}_{1}}$,
令正方形$MNPQ$的中心为$G$,则点$S,{{G}_{1}},G$共线,
连接${{G}_{1}}{{Q}_{1}},GQ$,$S{{G}_{1}}={{x}_{0}},SG=a$,如图

平面${{M}_{1}}{{N}_{1}}{{P}_{1}}{{Q}_{1}}//$平面$MNPQ$,平面${{M}_{1}}{{N}_{1}}{{P}_{1}}{{Q}_{1}}\cap $平面$SGQ={{G}_{1}}{{Q}_{1}}$,平面$MNPQ\cap $平面$SGQ=GQ$,因此${{G}_{1}}{{Q}_{1}}\parallel GQ$,$\dfrac{{{Q}_{1}}{{M}_{1}}}{QM}=\dfrac{S{{Q}_{1}}}{SQ}=\dfrac{S{{G}_{1}}}{SG}=\dfrac{{{x}_{0}}}{a}$,
于是$\dfrac{S_{M_1N_{1}P_{1}Q_{1}}}{S_{MNPQ}}=\dfrac{|Q_{1}M_{1}|^{2}}{|QM|^{2}}=\dfrac{x_{0}^{2}}{a^{2}}$,
而${{S}_{MNPQ}}={{a}^{2}}$,则$S_{M_1N_{1}P_{1}Q_{1}}=x_{0}^{2}=S_{CDEF}$,
由祖暅原理知$V_{OAB-O_1A_{1}B_{1}}=V_{S-MNPQ}=\dfrac{1}{3}a^{2}\cdot a=\dfrac{a^{3}}{3}$,
而几何体$OAB-{{O}_{1}}{{A}_{1}}{{B}_{1}}$可视为以曲边三角形$OAB$为底面,$A{{A}_{1}}$为高的柱体,
其体积为$V_{OAB-O_1A_{1}B_{1}}=S_{OAB}\cdot AA_{1}=S_{OAB}$,
$\therefore $ 曲边三角形的面积为${{S}_{OAB}}=\dfrac{{{a}^{3}}}{3}$
故选:$\rm A$
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