题目内容

【题目】一个几何体的三视图如图所示,其中正视图与侧视图是腰长为6的等腰直角三角形,俯视图是正方形.

(1)请画出该几何体的直观图,并求出它的体积;

(2)用多少个这样的几何体可以拼成一个棱长为6的正方体ABCD—A1B1C1D1?如何组拼?试证明你的结论;

(3)在(2)的情形下,设正方体ABCD—A1B1C1D1的棱CC1的中点为E, 求平面AB1E与平面ABC所成二面角的余弦值.

【答案】(1)72;(2)见解析;(3)

【解析】试题分析:(1)先确定是一个四棱锥,再确定高与底面形状,最后代入锥体体积公式计算(2)由体积关系确定锥体个数,再进行配凑(3)根据投影可得二面角的余弦值为对应两个三角形面积之比

试题解析:(1)该几何体的直观图如图1所示,它是有一条侧棱垂直于底面的四棱锥. 其中底面ABCD是边长为6的正方形,高PD=6,故所求体积是V=×62×6=72.

(2)依题意,正方体的体积是原四棱锥体积的3倍,故用3个这样的四棱锥可以拼成一个棱长为6的正方体,即由四棱锥D1-ABCD,D1-BB1C1C,D1-BB1A1A组成.其拼法如图2所示.

(3)因为△AB1E的边长AB1=6,B1E=3,AE=9,所以S△AB1E=27,而S△ABC=18,所以平面AB1E与平面ABC所成二面角的余弦值为=.

点睛:空间几何体体积问题的常见类型及解题策略

(1)若所给定的几何体是可直接用公式求解的柱体、锥体或台体,则可直接利用公式进行求解.

(2)若所给定的几何体的体积不能直接利用公式得出,则常用转换法、分割法、补形法等方法进行求解.

(3)若以三视图的形式给出几何体,则应先根据三视图得到几何体的直观图,然后根据条件求解.

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