例2 圖6―9中的幾何體是一個長方體,四邊形APQC是長方體的一個截面(即過長方體上四點A、P、Q、C的平面與長方體相交所得到的圖形),P、Q分別為棱A1B1、B1C1的中點,請在此長方體的平面展圖上,標(biāo)出線段AC、CQ、QP、PA來。
分析與解:只要能正確畫出圖6―9中長方體的平面展開圖,問題便能迎刃而解。圖6―10中的粗實線,就是題目中所要標(biāo)出的線段AC、CQ、QP、PA。
例3 在圖6―11中,M、N是圓柱體的同一條母線上且位于上、下底面上的兩點,若從M點繞圓柱體的側(cè)面到達(dá)N,沿怎么樣的路線路程最短?
分析與解:沿圓柱體的母線MN將圓柱的側(cè)面剪開鋪平,得出圓柱的側(cè)面展開圖,見圖6―12,從M點繞圓柱體的側(cè)面到達(dá)N點。實際上是從側(cè)面展開圖的長方形的一個頂點M到達(dá)不相鄰的另一個頂點N。而兩點間以線段的長度最短。所以最短路線就是側(cè)面展開圖中長方形的一條對角線,見圖6―12和圖6―13。
例4 圖6―14中的幾何體是一棱長為4厘米的正方體,若在它的各個面的中心位置上,各打一個直徑為2厘米,深為1厘米的圓柱形的孔,求打孔后幾何體的表面積是多少(π=3.14)?
分析與解:因為正方體的棱長為2厘米,而孔深只有1厘米,所以正方體沒有被打透。這一來打孔后所得幾何體的表面積,等于原來正方體的表面積,再加上六個完全一樣的圓柱的側(cè)面積、這六個圓柱的高為1厘米,底面圓的半徑為1厘米。
正方體的表面積為42×6=96(平方厘米)
一個圓柱的側(cè)面積為2π×1×1=6.28(平方厘米)
幾何體的表面積為96+6.28×6=133.68(平方厘米)
答:(略)
例5 圖6―15是由18個邊長為1厘米的小正方體拼成的幾何體,求此幾何體的表面積是多少?
分析與解:從圖6―15中可以看出,18個小正方體一共擺了三層,第一層2個,第二層7個,因為18-7-2=9,所以第三層擺了9個。另外,上、下兩個面的表面積是相同的,同樣,前、后;左、右兩個面的表面積也是分別相同的。因為小正方體的棱長是1厘米,所以
上面的表面積為12×9=9(平方厘米)
前面的表面積為12×8=8(平方厘米)
左面的表面積為12×7=7(平方厘米)
幾何體的表面積為9×2+8×2+7×2=
答:(略)
例6 圖6―16中所示圖形,是一個底面直徑為20厘米的裝有一部分水的圓柱形玻璃杯,水中放著一個底面直徑為6厘米,高20厘米的一個圓錐體鉛錘,當(dāng)鉛錘從水中取出后,杯里的水將下降幾厘米?(π=3.14)
分析與解:因為玻璃杯是圓柱形的,所以鉛錘取出后,水面下降部分實際是一個小圓柱,這個圓柱的底面與玻璃杯的底面一樣,是一直徑為20厘米的圓,它的體積正好等于圓錐體鉛錘的體積,這個小圓柱的高就是水面下降的高度。
因為圓錐形鉛錘的體積為
設(shè)水面下降的高度為x,則小圓柱的體積為x(20÷2)2×x=100πx(立方厘米)
所以有下列方程:
60π=100πx,解此方程得:
x=0.6(厘米)
答:鉛錘取出后,杯中水面下降了0.6厘米。
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,F(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)