题目内容

(2013•海口二模)已知球O的半径OD=3,线段OD上一点M满足OM=2MD,过M且与OD成30°角的平面截球O的表面得到圆N,三棱锥S-ABC的底面ABC内接于圆N,顶点S在球O的表面上,则三棱锥S-ABC体积的最大值为(  )
分析:根据题意,算出OM=2且MD=1.连结ON,小圆中作出过MN的半径NK,连结KO.由圆N所在平面与直线OD成30°角算出ON=1,从而得到三棱锥S-ABC高的最大值为NS=ON+OS=4.再由圆的截面圆性质算出圆N的半径r=2
2
,从而得到△ABC的面积最大值为S=6
3
,由此结合锥体体积公式即可算出三棱锥S-ABC体积的最大值.
解答:解:∵OD=3,且OM=2MD,∴OM=2,MD=1
连结ON,小圆中作出过MN的半径NK,连结KO
∵圆N所在平面与OD成30°角
∴Rt△OMN中,ON=OMsin30°=1
∵三棱锥S-ABC的底面△ABC在圆N所在的平面内
∴当点S在直线ON上,且在NO的延长线上时,三棱锥S-ABC的高等于NS=4,
此时三棱锥S-ABC的高达到最大值
∵Rt△KON中,OK=OD=3,ON=1,∴圆N的半径r=NK=
32-12
=2
2

∵圆的内接等边三角形面积是其内接三角形的面积最大值
∴△ABC的面积最大值为S=2r2sinAsinBsinC=2×8×(
3
2
3=6
3

由此可得三棱锥S-ABC体积的最大值为V=
1
3
S△ABC×NS=
1
3
×6
3
×4=8
3

故选:B
点评:本题在球O中给出与半径OD成30度角的截面,求三棱锥S-ABC体积的最大值.着重考查了球的截面圆性质、直线与平面所成角、圆内接三角形面积求法和锥体体积公式等知识,属于中档题.
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