稿件来源:高途
| 11.1.6 祖暅原理与几何体的体积题目答案及解析如下,仅供参考!
必修四
第十一章 立体几何初步
11.1 空间几何体
11.1.6 祖暅原理与几何体的体积
如图$1$,一个正四棱柱形的密闭容器水平放置,其底部镶嵌了同底的正四棱锥形实心装饰块,容器内盛有$a$升水时,水面恰好经过正四棱锥的顶点$P$.如果将容器倒置,水面也恰好过点$P$(图$2$),则$(\qquad)$.
若往容器内再注入$a$升水,则容器恰好能装满
","正四棱锥的高等于正四棱柱高的一半
","将容器侧面水平放置时,水面也恰好过点$P$
","任意摆放该容器,当水面静止时,水面都恰好经过点$P$
"]设图$1$中水的高度${{h}_{2}}$,几何体的高为${{h}_{1}}$,底面正方形的边长为$b$;
则图$2$中水的体积为${{b}^{2}}{{h}_{1}}-{{b}^{2}}{{h}_{2}}={{b}^{2}}({{h}_{1}}-{{h}_{2}})$,即$\dfrac{2}{3}{{b}^{2}}{{h}_{2}}={{b}^{2}}({{h}_{1}}-{{h}_{2}})$,解得${{h}_{1}}=\dfrac{5}{3}{{h}_{2}}$,
$\therefore $ 正四棱锥的高等于正四棱柱高的一半是错误的,即$\rm B$错误.
对于$A$,往容器内再注入$a$升水,水面将升高$\dfrac{2}{3}h_{2}$,则$h_{2}+\dfrac{2}{3}h_{2}=\dfrac{5}{3}h_{2}=h_{1}$,容器恰好能装满,$\rm A$正确;
对于$C$,当容器侧面水平放置时,$P$点在长方体中截面上,占容器内空间的一半,
$\therefore $ 水面也恰好经过$P$点,$\rm C$正确;
对于$D$中,如图所示,当水面与正四棱锥的一个侧面重合时,
$\because $ 四棱锥的高为${{h}_{2}}$,几何体的高度为${{h}_{1}}$,设正四棱柱的底面边长为$b$,
可得${{A}_{1}}M=\dfrac{1}{3}{{h}_{2}}$,由$\triangle {{A}_{1}}ME\backsim \triangle AMB$,可得$\dfrac{{{A}_{1}}M}{AM}=\dfrac{{{A}_{1}}E}{AB}$,可得${{A}_{1}}E=\dfrac{{{A}_{1}}M\cdot AB}{AM}=\dfrac{1}{6}b$,
$\therefore B{{B}_{1}}E-C{{C}_{1}}F$的体积为${{V}_{1}}=\dfrac{1}{2}\times \dfrac{5}{6}b\times {{h}_{1}}\times b=\dfrac{1}{2}\times \dfrac{5}{6}b\times \dfrac{5}{3}{{h}_{2}}\times b=\dfrac{25}{36}{{b}^{2}}{{h}_{2}}$,
可得水的体积为${{V}_{1}}=\dfrac{25}{36}{{b}^{2}}{{h}_{2}}$,此时$\dfrac{25}{36}{{b}^{2}}{{h}_{2}}\gt \dfrac{2}{3}{{b}^{2}}h_{2}^{{}}$,矛盾,
$\therefore \rm D$不正确$.$
故选:$\rm AC$.
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