Bài tập thể tích khối đa diện khối cầu, khối trụ, khối nón - phần 1

Chia sẻ: Nguyễn Ngân | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

Thêm vào BST

Báo xấu

227
lượt xem 34
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'bài tập thể tích khối đa diện khối cầu, khối trụ, khối nón - phần 1', tài liệu phổ thông, ôn thi đh-cđ phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài tập thể tích khối đa diện khối cầu, khối trụ, khối nón - phần 1

PHẦN 1 THỂ TÍCH KHỐI ĐA DIỆN A. LÝ THUYẾT 1. Khái niệm thể tích của 1 khối đa diện (Sgk hh 12) 2. Các công thức tính thể tích của khối đa diện a) Thể tích khối hộp chữ nhật V = abc với a, b, c là 3 kích thước của khối hộp chữ nhật b) Thể tích của khối chóp 1 V= Sđáy . h ; h: Chiều cao của khối chóp 3 c) Thể tích của khối lăng trụ V= Sđáy . h ; h: Chiều cao của khối lăng trụ B. CÁC DẠNG BÀI TẬP http://ebook.here.vn Thư viện Bài giảng, Đề thi trắc nghiệm trực tuyến
DẠNG 1: TÍNH THỂ TÍCH CỦA KHỐI ĐA DIỆN *Phương pháp: Để tính thể tích của khối đa diện ta có thể: +Áp dụng trực tiếp các công thức tính thể tích +Chia khối đa diện thành các khối nhỏ hơn mà thể tích của các khối đó tính được +Bổ sung thêm bên ngoài các khối đa diện để được 1 khối đa diện có thể tính thể tích bằng công thức và phần bù vào cũng tính được thể tích. *Các bài tập 1)Về thể tích của khối chóp +Nếu khối chóp đã có chiều cao và đáy thì ta tính toán chiều cao, diện tích đáy và 1 áp dụng công thức :V= Sđáy . h 3 Bài 1: Tính thể tích hình chóp tam giác đều SABC trong các trường hợp sau: a) Cạnh đáy bằng a, góc ABC = 60o b) AB = a, SA = l c) SA = l, góc giữa mặt bên và mặt đáy bằng ỏ GIẢI: a) Gọi O là tâm ∆ABC đều S ⇒ SO ⊥(ABC) a 3 a2 3 1 SABC = a = 2 2 4 ∆ABC có SA = SB; ABC = 60o C A ⇒ SA = AB = SB = a O a B SO ⊥ OA ( vì SO ⊥ (ABC) ) Tam giác vuông SOA có: a2 2 2 32 SO2 = SA2 - OA2 = a2 - ( a ) = a2   a2 33 3 2 2 ⇒ SO = a 3 1 . a2 3 . l 2  a3 2 2. Vậy VSABC = S∆ABC . SO = a 3 3 4 b) Tương tự câu a đáp số: http://ebook.here.vn Thư viện Bài giảng, Đề thi trắc nghiệm trực tuyến
a2 3 l a2 1 2 V . . SABC = 3 4 3 c) Gọi O là tâm ∆ABC Gọi A’ là trung điểm BC Dễ thấy ((SBC), (ABC)) = góc SA’O = ỏ Tam giác vuông SOA có: 4 SO2 = l2 - OA2 = l2 - 9 AA’2 A C Tam giác vuông SOA’ có: sin   AA '. sin  (2)  SO  SO 1 O A' 3 1 AA ' a 3 Từ (1) (2) ta có: B AA' sin 2   9 AA'.sin   l 2 1 4 9 2 2 2  AA’ (sin ỏ + 4) = 9l AA '  3l  2  4 sin 3 3l 2 AA'.BC  1 .  . 3l 3l 1 S∆ABC = 2 2 2 (sin 2   4 ) sin 2   4 3 sin 2   4 . sin   SO  1 . l . sin  3l 3 2 sin 2   4 sin   4 l 2 sin  3 . 1 ⇒VSABC = S∆ABC . SO = 3 (sin 2   4 ). sin 2   4 3 Bài 2. Cho lăng trụ ABCA’B’C’ có độ dài cạnh bên = 2a, ∆ABC vuông tại A, AB = a, AC = a 3 . Hình chiếu vuông góc của A’ trên (ABC) là trung điểm BC. Tính VA’ABC theo a? GIẢI. -Gọi H là trung điểm BC C' ⇒A’H ⊥ (ABC) (gt) A' -Ta có S∆ABC = 1 AB . AC  1 a 2 3 2 2 2a -Vì A’H ⊥ (ABC) ⇒ A’H ⊥ AH Tam giác vuông A’HA có: B C H 1 2 2 2 2 2 2 A’H = A’A - AH = (2a) - .(a + 3a ) 4 a3 a 2 2 2 2 hay A’H = 4a - a = 3a ⇒ A’H = a 3 http://ebook.here.vn Thư viện Bài giảng, Đề thi trắc nghiệm trực tuyến
. a 2 3.a 3  a2 2 11 1 ⇒VA’ABC = S∆ABC .A’H = 32 3 Bài 3. Hình chóp SABCD có SA ⊥ (ABC), SA = a. ∆ABC vuông cân có AB = BC =a. B’ là trung điểm SB. C’ là chân đường cao hạ từ A của ∆SAC a) tính VSABC b) Chứng minh rằng AB ⊥ (AB’C’). Tính VSAB’C’ GIẢI a) S∆ABC = 1 BA.BC  1 a 2 ; SA =a 2 2 1 1 a3 C' ⇒ VSABC = S∆ABC .SA = 6 3 a B' A C a a B b) ∆SAB có AB = SA = a ⇒∆SAB cân tại A ⇒ AB’ ⊥ SB B’S = B’B BC⊥ AB ⇒ BC ⊥ (SAB) ⇒ BC ⊥ AB’ BC⊥ SA ⇒ AB’ ⊥ (SAC) ⇒ AB’ ⊥ SA ⇒SC ⊥ (AB’C’) AC’ ⊥ SC Cách 1 AB'  1 SB  2a 2  a 1 2 2 2 Vì AB’ ⊥ (SBC) ⇒AB’ ⊥ B’C’. SC = SA2  AC 2  3a SC '   SA 2 a SC 3  B' C'  a a2 B’C’2 = SB’2 - SC’2 = 6 6 AB'.B' C'  1 . a2 .  4a 3 2 a 1 ⇒S∆AB’C’ = 2 2 6 . .a  1 a2 a3 ⇒V∆AB’C’ = 3 243 36 Cách 2 http://ebook.here.vn Thư viện Bài giảng, Đề thi trắc nghiệm trực tuyến
a    3 SB ' 1 SC ' 1 SB 2 SC 3 a3 a V SAB 'C     V S A ' B 'C '  a3  a3 3 SA ' SB ' SC ' 1 11 ' V SABC SA SB SC 6 66 36 a3 Bài 4 Hình chóp SABC có SA⊥ (ABC), ∆ABC cân tại A, D là trung điểm BC, AD = a, (SB, (ABC)) = ỏ; (SB, (SAD)) = õ. Tính VSABC. GIẢI Dễ thấy S (SB, (ABC)) = ỏ = SBA (SB, (SAD)) = õ = BSD ⇒ AD ⊥ BC ∆ABC cân DB = DC AB ∆SAB có cos ỏ = (1) SB A C BC ⊥ AD a BC ⊥ SA (vì SA⊥ (ABC) D ⊥ ⊥ ⇒ BC (SAD) ⇒ BC B SD BD Tam giác vuông SB có sinõ = (2) SB AB 2  a 2  AB 2  a 2 AB 2   AB BD Từ (1) (2) ⇒ ⇒ sin  cos  sin  sin  cos 2  a 2 cos  1 ⇒ AB2(sin2 õ – cos2 ỏ) = -a2cos2 ỏ ⇒ AB = cos 2   sin 2  a2 sin  Sin sin  .AD.AB  cos  a2 cos S∆SAB =BD.AD = cos cos2  sin2  cos2  sin2  a sin SA = AB. tan ỏ = cos2  sin2  a3 sin cos a2 sin 1 a sin 1 ⇒ VSABC = SA.S∆ABC = = 3 3 cos2  sin2  cos2  sin2  3 cos2  sin2  Bài 5 Cho hình vuông ABCD cạnh a. các nửa đường thẳng Ax, Cy ⊥ (ABCD) và ở cùng một phía với mặt phẳng đó. Điểm M không trùng với với A trên Ax, điểm N không trùng với C trên Cy. Đặt AM = m, CN = n. Tính thể tích của hình chóp BAMNC. GIẢI http://ebook.here.vn Thư viện Bài giảng, Đề thi trắc nghiệm trực tuyến
Gọi I là giao điểm của AC và BD x Ta có BD ⊥ AC N (vì ABCD là hình vuông) M n (Ax, Cy) ⊥ (ABCD) D ⇒ BD ⊥ (AMNC) C m ⇒ BI ⊥ (AMNC)  a 2 BD BI = 2 2 A B ( AM  CN ) (mn)a 2 . AC  Diện tích hình thang AMNC là S = 2 2 1 (mn)a 2 VAMNC = 1 .S AMNC .BI  . a 22  ( m  n) a2 3 3 2 6 *Nếu khối chóp cần tính thể tích chưa bíết chiều cao thì ta phải xác định đựơc vị trí chân đường cao trên đáy. Ta có một số nhận xét sau: -Nếu hình chóp có cạnh bên nghiêng đều trên đáy hoặc các cạnh bên bằng nhau thì chân đường cao là tâm đường tròn ngoại tiếp đáy. -Nếu hình chóp có các mặt bên nghiêng đều trên đáy hoặc có các đường cao của các mặt bên xuất phát từ một đỉnh bằng nhau thì chân đường cao là tâm đường tròn nội tiếp đáy -Hình chóp có mặt bên hoặc mặt mặt chéo vuông góc với đáy thì đường cao của hình chóp là đường cao của mặt bên hoặc mặt chéo đó. -Nếu có một đường thẳng vuông góc với mặt đáy của khối chóp thì đường cao của khối chóp sẽ song song hoặc nằm trờn với đường thẳng đó. -Nếu một đường thẳng nằm trong đáy của khối chóp vuông góc vuông góc với một mặt phẳng chứa đỉnh của khối chóp thì đường cao của khối chóp là đường thẳng kẻ từ đỉnh vuông góc với giao tuyến của mặt đáy và mặt phẳng chứa đỉnh đã nói ở trên. *Nếu khối chóp là khối tứ diện thì ta cần khéo chọn mặt đáy thích hợp. Bài 6: SABCD có đáy là tâm giác cân tại A, BC =a, ABC = ỏ, các cạnh bên nghiêng trên đáy một góc ỏ. Tính VSABC GIẢI http://ebook.here.vn Thư viện Bài giảng, Đề thi trắc nghiệm trực tuyến
S B C a H A - Gọi H là hình chiếu của S lên (ABC) - Vì các cạnh bên nghiêng đều trên đáy ⇒ H là tâm đường tròn ngoại tiếp ∆ABC. - Ta có: ∆ABC = 1 AB. AC . sin  2 1  cos  mà BC2 = 2AB2 - 2AB2cos ỏ = 2AB2(1-cos ỏ) = a2 ⇒ AB = a 2 ⇒ S∆ABC = 1 AB sin    1 a 2 sin  a2 2 cos  2 2 1 cos  2 4 2  BC a HA = R = 2 sin  2 sin  tan   a a SH Tan giác vuông có tan ỏ = ⇒ SH = 2 sin  2 cos  AH a 3 cot  ⇒VSABC = 1 S ABC .SH  1 . a4 cot  . 2 cos  2 a 2 24 cos  3 3 2 Bài 7: SABC có đáy ABCD là hình bình hành và SABCD = 3 và góc giữa 2 đường chéo = 60o. các cạnh bên nghiêng đều trên đáy 1 góc 45o. Tính VSABCD GIẢI D C O A B -Hạ SO ⊥ (ABCD) http://ebook.here.vn Thư viện Bài giảng, Đề thi trắc nghiệm trực tuyến
- Vì khối chóp có các bên nghiêng đều trên đáy. ⇒ O là tâm đường tròn đi qua 4 đỉnh A, B, C, D ⇒ tứ giác ABCD là hình chữ nhật và {O} = AC ∩ BD - Đặt AC = BD =x. 1 Ta có ShcnABCD = 2 AC.BD.sin60o = 2 x . 2  4 x  3 ⇒ x=3 2 2 3 3 1 - (SA, (ABCD)) = (SA, AO) = SAO = 45o = SCO = (SC, (ABCD)) ⇒ ∆ASC vuông cân tại S ⇒ SO = 1 AC  1 ⇒ VSABCD = 1 3.1  33 3 2 Bài 8: SABC có SA = SB = SC = a. ASB = 60o, BSC = 90o, CSA = 120o. a) Chứng minh rằng ∆ABC vuông b) Tính VSABC GIẢI a) S a C A H B SA  SB ⇒ AB = a   ASB  60 o -Tam giác vuông SBC có BC2 = SB2 + SC2 = 2a2 1 -∆SAC có AC2 = a2 + a2 -2a2cos120o = 2a2 - 2a2(- 2 ) =3a2 -∆ABC có AC2 = AB2 + BC2 ⇒∆ABC vuông tại B b) Hạ SH ⊥ (ABC) Vì SA = SB = SL  HA = HB = HC ⇒ H là trung điểm AC ∆ABC vuông tại B  SH  a2 a ⇒ SH2 = SB2 - BH2 = Tam giác vuông SHB có SB = a 4 2  a3 AC BH = 2 2 a) SA (Hoặc ∆SAC là nửa đều tam giác đều ⇒ SH = 2 2 S ABC .SH  1 . 1 AB.BC.SH  1 a.a 2 .  a3 2 a 1 ⇒VSABC = 3 32 6 12 2 http://ebook.here.vn Thư viện Bài giảng, Đề thi trắc nghiệm trực tuyến
Bài 9: SABCD có đáy ABCD là hình thang với đáy lớn AB = 2, ACB = 90o. ∆SAC và ∆SBD là các tam giác đều có cạnh = 3 . Tính thể tích khối chóp SABCD. 6 Đáp số: VSABCD = 4 Bài 10: SABCD có đáy là hình thang vuông tại A và D, ∆SAD đều cạnh = 2a, BC = 3a. Các mặt bên lập với đáy các góc bằng nhau. Tính VSABCD GIẢI D C 3a K H 2a - Hạ SH ⊥ (ABCD), H ∈ (ABCD) - Vì các mặt bên lập với đáy các góc bằng nhau nên dễ dàng chứng minh được H là tâm đường tròn nội tiếp đáy - Gọi K là hình chiếu của H lên AD - Ta có HK = AD  a 2 - Tam giác vuông SHK có HK = a  a 3 (vì ∆SAD đều) 3 SK = 2a 2 ⇒SH = 3a 2  a 2  a 2 Vì ⋄ABCD ngoại tiếp nên: AB + CD = AD + BC = 5a ( AB  CD ). AD  5 a22 a  5a 2 . ⇒SABCD = 2 S ABCD .SH  1 5a 2 .a 2  5a3 2 1 ⇒VSABCD = 3 3 3 Bài 11: Cho hình chóp SABCD có ABCD là hình vuông cạnh 2a, SA = a, SB = a 3 , (SAB)  (ABCD). M, N lần lượt là trung điểm AB, BC. Tính VSBMDN GIẢI http://ebook.here.vn Thư viện Bài giảng, Đề thi trắc nghiệm trực tuyến
S D A H M B N C ∆SAB hạ SH b AB ⇒SH b (ABCD) ⇒ SH b (BMDN) (SAB) b (ABCD) 1 1 1 S∆CDN = S∆MDA = 4 S⋄ABCD ⇒ S⋄BMDN = 2 S⋄ABCD = 2 2a.2a = 2a2 ∆SAB có AB2 = SA2 + SB2 = 4a2 ⇒ SAB vuông tại S     31 2  a3 1 1 1 1 4 ⇒ SH = ⇒ SH 2 SA 2 SB 2 a2 3a 2 2 a 1 a3 2a 2 . a 2 3  3 1 ⇒VSBMDN = 3 S⋄BMDN.SH = 3 2 1 Bài 12: SABCD có ⋄ABCD là hình thang với AB = BC = CD = 2 AD. ∆SBD vuông tại S và nằm trong mặt phẳng vuông góc với đáy. SB = 8a, SD = 15a. Tính VSABCD GIẢI S -Trong ∆SBD kẻ SH b BD 15a Vì (SBD) b (ABCD) ⇒SH b (ABCD) 8a A D   1 1 1 -Tam giác vuông SBD có SH 2 SH 2 SD 2   1 1 1 hay SH 2 64 a 2 225 a 2 H hay SH  .a  a 14400 120 C B 289 17 1 -Vì hình thang có AB = BC = CD = 2 AD ⇒ A  D = 60o, B = C = 120o ˆˆ -∆SBD có BD2 = SB2 +SD2 =289a2 ⇒ BD = 17a 1 a 17 ∆CBD có BD2 =2BC2(1+ 2 ) = 3BC2 = 289a2 ⇒ BC = 3 289 3a 2 BC 2 sin 120 o  1 . 289 a 2 .  3 1 S∆BCD = 2 23 2 12 http://ebook.here.vn Thư viện Bài giảng, Đề thi trắc nghiệm trực tuyến