题目内容

19.如图为中国传统智力玩具鲁班锁,起源于古代汉族建筑中首创的榫卯结构,这种三维的拼插器具内部的凹凸部分(即榫卯结构)啮合,外观看是严丝合缝的十字立方体,其上下、左右、前后完全对称,六根完全相同的正四棱柱分成三组,经90°榫卯起来.现有一鲁班锁的正四棱柱的底面正方形边长为1,欲将其放入球形容器内(容器壁的厚度忽略不计),若球形容器表面积的最小值为30π,则正四棱柱体的高为(  )
A.$2\sqrt{6}$B.$2\sqrt{7}$C.$4\sqrt{2}$D.5

分析 先求出球形容器的半径的最小值r=$\frac{\sqrt{30}}{2}$,从而得到正四棱柱体的对角线长为$\sqrt{30}$,由此能求出正四棱柱体的高.

解答 解:∵球形容器表面积的最小值为30π,
∴球形容器的半径的最小值为r=$\sqrt{\frac{30π}{4π}}$=$\frac{\sqrt{30}}{2}$,
∴正四棱柱体的对角线长为$\sqrt{30}$,
设正四棱柱体的高为h,
∴12+12+h2=30,
解得h=2$\sqrt{7}$.
故选:B.

点评 本题考查球、正四棱柱的高等基础知识,考查推理论证能力、运算求解能力,考查函数与方程思想、化归与转化思想,是中档题.

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