2022-2022学年高中数学人教A版必修2作业：1.3.2-球的体积和表面积-Word版含解析.doc

1.3.2

[基础巩固](25分钟，60分)
一、选择题(每小题5分，共25分)
1．已知两个球的半径之比为1：3，那么这两个球的表面积之比为(　　)
A．1：9　B．1：27
C．1：3 D．1：1
解析：设两球的半径分别为r1，r2，表面积分别为S1，S2，
∵r1：r2＝1：3，∴S1：S2＝4πr：4πr＝r：r＝1：9.故选A.
答案：A
2．[2019·安徽省合肥市检测]平面α截球O所得截面圆的半径为1，球心O到平面α的距离为，则此球的体积为(　　)
A.π B．4π
C．4π D．6π
解析：球的半径R＝＝，所以球的体积V＝π×()3＝4π.
答案：B
3．两球的体积之和是12π，它们的大圆周长之和是6π，则大球与小球的半径之差是(　　)
A．1 B．2
C．3 D．4
解析：设大球半径为R，小球半径为r，所以得，所以R－r＝2－1＝1.
答案：A
4．已知一个正方体的体积是8，则这个正方体的内切球的表面积是(　　)
A．8π B．6π
C．4π D．π
解析：设该正方体的棱长为a，内切球的半径为r，则a3＝8，∴a＝2，∴正方体的内切球直径为2，r＝1，∴内切球的表面积S＝4πr2＝4π.
答案：C
5．半径为的球的体积与一个长、宽分别为6,4的长方体的体积相等，则长方体的表面积为(　　)
A．44 B．54
C．88 D．108
解析：由题意知，球的半径R＝，故球的体积为πR3＝π·＝48，则长方体的高为48÷6÷4＝2，故长方体的表面积为2×(6×4＋4×2＋6×2)＝88.
答案：C
二、填空题(每小题5分，共15分)
6．已知三棱锥P－ABC中，PA⊥底面ABC，PA＝3，底面ABC是边长为2的正三角形，三棱锥P－ABC的体积为________．
解析：依题意有，三棱锥P－ABC的体积
V＝S△ABC·|PA|＝××22×3＝.
答案：
7．把直径分别为6 cm,8 cm,10 cm的三个铁球熔成一个大铁球，则这个大铁球的半径为________ cm.
解析：设大铁球的半径为R cm，由πR3＝π×3＋π×3＋π×3，得R3＝216，得R＝6.
答案：6
8．湖面上漂着一个小球，湖水结冰后将球取出，冰面上留下了一个直径为6 cm，深为1 cm的空穴，则该球半径是________ cm，表面积是________ cm2.
解析：

设球心为O，OC是与冰面垂直的一条球半径，冰面截球得到的小圆圆心为D，AB为小圆D的一条直径，设球的半径为R，则OD＝(R－1) cm，
则(R－1)2＋32＝R2，
解之得R＝5 cm，
所以该球表面积为
S＝4πR2＝4π×52＝100π(cm2)．
答案：5　100π
三、解答题(每小题10分，共20分)
9．若三个球的表面积之比为1：4：9，求这三个球的体积之比．
解析：设三个球的半径分别为R1，R2，R3，
∵三个球的表面积之比为1：4：9，
∴4πR：4πR：4πR＝1：4：9，即R：R：R＝1：4：9，
∴R1：R2：R3＝1：2：3，
∴V1：V2：V3＝πR：πR：πR＝R：R：R＝1：8：27.
10．已知球心O到过球面上三点A，B，C的截面的距离等于球半径的一半，且AB＝BC＝CA＝3 cm，求球的体积．

解析：如图所示，设过A，B，C三点的截面为圆O′，连接OO′，AO，AO′，
因为AB＝BC＝CA＝3 cm，
所以O′为正三角形ABC的中心，
且AO′＝AB＝ cm.
设球的半径为R，则OO′＝R.
由球的截面性质，知△OO′A为直角三角形，
所以AO′＝＝＝R，所以R＝2 cm.
所以V球＝πR3＝π (cm3)．
[能力提升](20分钟，40分)
11．已知圆柱的高为1，它的两个底面的圆周在直径为2的同一个球的球面上，则该圆柱的体积为(　　)
A．π B.
C. D.
解析：设圆柱的底面半径为r，球的半径为R，且R＝1，
由圆柱两个底面的圆周在同一个球的球面上可知，
r，R及圆柱的高的一半构成直角三角形．
∴r＝＝.
∴圆柱的体积为V＝πr2h＝π×1＝.
故选B.
答案：B
12．长方体的共顶点的三个侧面面积分别为、、，则它的外接球的表面积为________．
解析：设长方体的有公共顶点的三条棱的长分别为x、y、z，则由已知得解得所以球的半径R＝＝.所以S球＝4πR2＝9π.
答案：9π
13．有三个球，第一个球内切于正方体的六个面，第二个球与这个正方体各条棱都相切，第三个球过这个正方体的各个顶点，求这三个球的表面积之比．
解析：设正方体棱长为a，三个球的半径依次为R1，R2，R3，则有2R1＝a，R1＝，a＝2R2，R2＝a，a＝2R3，R3＝a，所以R1：R2：R3＝1：：.所以S1：S2：S3＝R：R：R＝1：2：3.
即这三个球的表面积之比为1：2：3.
14．一个高为16的圆锥内接于一个体积为972π的球，在圆锥内又有一个内切球．求：
(1)圆锥的侧面积；
(2)圆锥内切球的体积．

解析：(1)如图所示，作出轴截面，则等腰三角形SAB内接于圆O，而圆O1内切于△SAB.
设圆O的半径为R，则有πR3＝972π，
所以R3＝729，R＝9，
所以SE＝18.
又因为SD＝16，所以ED＝2.
连接AE，因为SE是直径，
所以SA⊥AE，SA2＝SD·SE＝16×18＝288，
所以SA＝12.
因为AB⊥SD，所以AD2＝SD·DE＝16×2＝32，AD＝4.
所以S圆锥侧＝π×4×12＝96π.
(2)设内切球O1的半径为r，
因为△SAB的周长为2×(12＋4)＝32，
所以S△SAB＝r×32＝×8×16，所以r＝4.
所以内切球O1的体积V球＝πr3＝π.