例7橫截面直徑為2分米的一根圓鋼,截成兩段后,兩段表面積的和為75.36平方分米,求原來那根圓鋼的體積是多少(π=3.14)?
分析與解:根據(jù)圓柱體的體積公式,體積=底面積×高。假設(shè)圓鋼長為x,因為將圓鋼截成兩段后,兩段表面積的和,等于圓鋼的側(cè)面積加上四個底面圓的面積,所以有下面式子:
2π×(2÷2)×x+4π×(2÷2)2
=2πx+4π
根據(jù)題目中給出的已知條件,可得下面方程:
2πx+4π=75.36
解方程:
圓鋼的體積為π×(2÷2)2×10≈31.4(立方分米)
答:(略)。
例8 一個圓錐的側(cè)面展開圖是一個半徑為10厘米、圓心角為216°的扇形,求此圓錐的體積是多少(π=3.14)?
分析與解:要想求出圓錐的體積,就要先求出它的底面圓的半徑與高。按題意畫圖6—17。在圖6—17中,字母R、h分別表示底面圓的半徑和圓錐體的高,根據(jù)弧長公式:弧長=2лR×n÷360(這里R是圓的半徑,n為弧所對圓心角的度數(shù)),便可求出弧長來。這個弧長就是底面圓的周長,再利用周長公式,就可求出底面圓的半徑R。另外從圖6—17中可以看出:圓錐的高、母線、底面圓的半徑正好構(gòu)成一個直角三角形,利用勾股定理便可求出圓錐的高h(yuǎn)。
所以 2πR=12π,得R=6(厘米)
在直角三角形中,根據(jù)勾股定理有:
102=h2+R2,即h2=102-R2
=100-36=64,h=8(厘米)
答:(略)
例9 圖6—18中的圖形是一個正方體,H、G、F分別是棱AB、AD、AA1的中點。現(xiàn)在沿三角形GFH所在平面鋸掉正方體的一個角,問鋸掉的這塊的體積是原正方體體積的幾分之幾?
分析與解:因為鋸掉的是立方體的一個角,所以HA與AG、AF都垂直。即HA垂直于三角形AGF所在的立方體的上底面,實際上鋸掉的這個角,是以三角形AGF為底面,H為頂點的一個三棱錐,如果我們假設(shè)正方體的棱長為a,則正方體的體積為a3。
三棱錐的底面是直角三角形AGF,而角FAG為90°,G、F又分別為AD、
而三棱錐的體積等于底面積與高的乘積再除以3,所以鋸掉的那一角的體積為
答:(略)
例10 圖6—19是一個里面裝有水的三棱柱封閉容器,圖6—20是這個三棱柱的平面展開圖。當(dāng)以A面作為底面放在桌面上時,水高2厘米,如果以B面與C面分別作為底面放在桌面上時,水面高各為多少厘米?
分析與解:我們先求以A面作為底面放在桌面上時容器內(nèi)的水的體積。此時水的體積,與以梯形FJQP為底面、JI為高的棱柱的體積相等。棱柱的體積等于底面積乘以高,從圖6—20可以看出,此棱柱的高JI為12厘米,梯形FJQP的下底FJ為3厘米,高QJ為2厘米。因為PTJQ是個長方形,所以QJ=PT=2厘米,而Q點是GJ的中點,PQ平行于FJ,這樣可以推算出QP為FJ的一半,為1.5厘米,這一來梯形FJQP的面積為
以C面為底面時,水的體積與以C(即三解形EHI)為底面,高為某數(shù)值
此時水面的高度為:
54÷6=9(厘米)
以B面作為底面時,原來以A面為底面時不裝水的那一部分,現(xiàn)在應(yīng)裝水,原來裝水的某一部分現(xiàn)在應(yīng)空出來,下面來討論這兩份之間的數(shù)量關(guān)系。
為方便起見,我們把C面適當(dāng)放大成圖6—21,在圖6—21中,因為PQ平行于FJ,PT垂直于FJ,所以JQPT是一長方圖6ZI形,故JQ、PT、QG的長都是2厘米,TJ、PQ的長為1.5厘米,因為FJ長為3厘米,所以FT的長也為1.5厘米,這一來三角形FPT與PQG的形狀一樣,面積相等。這便說明原來以三角形PFT為底面,JI為高的裝水的棱柱的體積,與現(xiàn)在以三角形PQG為底面,JI為高裝水的棱柱的體積是相等的。所以以B面為底面時,水面的高度等于PQ的長度,即水面高為1.5厘米。
答:(略)