| 8.3.1 棱柱、棱锥、棱台的表面积和体积 题目答案及解析

稿件来源:高途

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必修二

第八章 立体几何初步

8.3 简单几何体的表面积与体积

8.3.1 棱柱、棱锥、棱台的表面积和体积

《九章算术》是我国古代数学中的经典,书中将底面为长方形且有一条侧棱与底面垂直的四棱锥称之为阳马,将四个面都为直角三角形的四面体称之为鳖臑.在阳马${{P}-{ABCD}}$中,侧棱$PD\perp $底面$ABCD$,且$PD=CD=a$,点$E$$PC$的中点,连接$DE$$BD$$BE$.以下结论正确的有$(\qquad)$

["

$DE//$平面$PAB$

","

四面体$EBCD$是鳖臑

","

若阳马${{P}-{ABCD}}$的体积为${{V}_{1}}$,四面体$EBCD$的体积为${{V}_{2}}$,则${{V}_{1}}=4{{V}_{2}}$

","

若四面体$EBCD$的外接球的体积为$\\dfrac{\\sqrt{3}}{2}{{a}^{3}}$,则$CD=\\sqrt{2}AD$

"]
[["BC"]]

如图,取$PB$中点$F$,连接$EF$$AF$

$\because E$$PC$的中点,

$\therefore EF//BC$$EF=\dfrac{1}{2}BC$

$\because $ 底面$ABCD$为长方形,

$\therefore AD//BC$$AD=BC$

$\therefore EF//AD$$EF=\dfrac{1}{2}AB$

$\therefore $ 四边形$ADEF$为梯形,

$\therefore $ 直线$DE$$AF$相交,

$\because AF\subset $平面$PAB$

$\therefore $ 直线$DE$与平面$PAB$相交,

$\therefore \rm A$错误;

$\because PD\perp $底面$ABCD$

$\therefore PD\perp BC$

$\because ABCD$为长方形,

$\therefore DC\perp BC$

$\because PD\subset PCD$,$DC\subset PCD$$PD\cap DC=D$

$\therefore BC\perp $平面$PCD$

$\because DE\subset $平面$PCD$

$\therefore BC\perp DE$

$\because PD=CD=a$

$\therefore DE\perp PC$

$BC\subset $平面$PBC$$PC\subset $平面$PBC$,且$BC\cap PC=C$

$\therefore DE\perp $平面$PBC$

$\therefore $ 四面体$EBCD$四个面都是直角三角形,

$\therefore $ 四面体$EBCD$是鳖臑,

$\therefore \rm B$正确;

由题意可知${ {PD}}$是阳马${{P}-{ABCD}}$的高,

$\therefore {{V}_{1}}=\dfrac{1}{3}{{S}_{ABCD}}\cdot PD$

$\because E$$PC$的中点,

$\therefore {{V}_{2}}=\dfrac{1}{3}{{S}_{\triangle BCD}}\cdot \dfrac{1}{2}PD=\dfrac{1}{3}\times \dfrac{1}{2}{{S}_{ABCD}}\cdot \dfrac{1}{2}PD=\dfrac{1}{4}{{V}_{1}}$

$\therefore \rm C$正确;

连接$AC$,则$AC$$BD$相交与点$M$,连接$EM$,则$M$为四面体$EBCD$外接球的球心,

$\therefore $ 半径为$BM$,若$CD=\sqrt{2}AD$,则$AD=\dfrac{\sqrt{2}}{2}a$

$\therefore BD=\sqrt{{{a}^{2}}+{{\left( \dfrac{\sqrt{2}}{2}a \right)}^{2}}}=\dfrac{\sqrt{6}}{2}a$

$\therefore $ 四面体$EBCD$的体积$V=\dfrac{4\pi}{3}{{\left( \dfrac{1}{2}\times \dfrac{\sqrt{6}}{4}a \right)}^{3}}=\dfrac{\sqrt{6}}{64}\pi{{a}^{3}}$

$\therefore \rm D$错误$.$  

故选:$\rm BC$

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