1、第七章立体几何第39讲空间几何体的三视图、直观图、表面积和体积考纲要求考情分析命题趋势1.认识柱、锥、台、球及其简单组合体的结构特征，并能运用这些特征描述现实生活中简单物体的结构2能画出简单空间图形(长方体、球、圆柱、圆锥、棱柱等的简单组合)的三视图，能识别上述三视图所表示的立体模型，会用斜二测画法画出它们的直观图3会用平行投影方法画出简单空间图形的三视图与直观图，了解空间图形的不同表示形式4了解球、棱柱、棱锥、棱台的表面积和体积的计算公式.2017江苏卷，182016全国卷，32016四川卷，132016全国卷，62016全国卷，92016山东卷，5空间几何体的结构特征、三视图、直观图、表面
2、积和体积在高考中每年都会考查，主要考查几何体的三视图及已知几何体的三视图求几何体的表面积和体积.分值：5分1空间几何体的结构特征(1)多面体的结构特征多面体结构特征棱柱有两个面_平行_，其余各面都是四边形且每相邻两个面的交线都平行且相等棱锥有一个面是多边形，而其余各面都是有一个_公共顶点_的三角形棱台棱锥被平行于_底面_的平面所截，截面和底面之间的部分叫做棱台.(2)旋转体的形成几何体旋转图形旋转轴圆柱矩形矩形一边所在的直线圆锥直角三角形一直角边所在的直线圆台直角梯形或等腰梯形直角腰所在的直线或等腰梯形上下底中点连线球半圆或圆直径所在的直线2空间几何体的三视图(1)三视图的名称几何体的三视图包
3、括：_正视图_、_侧视图_、_俯视图_.(2)三视图的画法在画三视图时，重叠的线只画一条，挡住的线要画成_虚线_.三视图的正视图、侧视图、俯视图分别是从几何体的_正前_方、_正左_方、_正上_方观察几何体的正投影图3空间几何体的直观图空间几何体的直观图常用_斜二测_画法来画，其规则是：(1)原图形中x轴、y轴、z轴两两垂直，直观图中，x轴，y轴的夹角为_45或135_，z轴与x轴和y轴所在平面_垂直_.(2)原图形中平行于坐标轴的线段，直观图中仍分别_平行于坐标轴_；平行于x轴和z轴的线段在直观图中保持原长度_不变_；平行于y轴的线段在直观图中长度为_原来的一半_.4空间几何体的表面积与体积名
4、称几何体表面积体积柱体(棱柱和圆柱)S表面积S侧2S底V_Sh_锥体(棱锥和圆锥)S表面积S侧S底V_Sh_台体(棱台和圆台)S表面积S侧S上S下V(S上S下)h球S_4R2_V_R3_1思维辨析(在括号内打“”或“”)(1)底面是正方形的四棱柱为正四棱柱()(2)有一个面是多边形，其余各面都是三角形的几何体是棱锥()(3)夹在圆柱的两个平行截面间的几何体还是圆柱()(4)用斜二测画法画水平放置的A时，若A的两边分别平行于x轴和y轴，且A90，则在直观图中，A45.()(5)正方体、球、圆锥各自的三视图中，三视图均相同()解析 (1)错误因为侧棱不一定与底面垂直(2)错误尽管几何体满足了一个面
5、是多边形，其余各面都是三角形，但不能保证各三角形具有公共顶点(3)错误因为两个平行截面不能保证与底面平行(4)错误A应为45或135.(5)错误正方体的三视图由于正视的方向不同，其三视图的形状可能不同，圆锥的侧视图与俯视图显然不相同2用任意一个平面截一个几何体，各个截面都是圆面，则这个几何体一定是(C)A圆柱B圆锥C球体D圆柱、圆锥、球体的组合体解析 当用过高线的平面截圆柱和圆锥时，截面分别为矩形和三角形，只有球满足任意截面都是圆面3(2017全国卷)如图，网格纸上小正方形的边长为1，粗实线画出的是某几何体的三视图，该几何体由一平面将一圆柱截去一部分后所得，则该几何体的体积为(B)A90B63
6、C42D36解析 方法一由题意知，该几何体由底面半径为3，高为10的圆柱截去底面半径为3，高为6的圆柱的一半所得，故其体积V321032663.方法二依题意，该几何体由底面半径为3，高为10的圆柱截去底面半径为3，高为6的圆柱的一半所得，其体积等价于底面半径为3，高为7的圆柱的体积，所以它的体积V32763，选择B4表面积为3的圆锥，它的侧面展开图是一个半圆，则该圆锥的底面直径为_2_.解析 设圆锥的母线为l，圆锥底面半径为r，则rlr23，l2r，解得r1，即直径为2.5某几何体的三视图如图所示，其中正视图的等腰三角形腰长为2，侧视图是半径为1的半圆，则该几何体的表面积是_2()_.解析 由
7、三视图可知此几何体的表面积分为两部分：底面积即俯视图的面积为2；侧面积为一个完整的圆锥的侧面积，且圆锥的母线长为2，底面半径为1，所以侧面积为2.两部分加起来即为几何体的表面积，为2()一空间几何体的三视图和直观图(1)三视图中，正视图和侧视图一样高，正视图和俯视图一样长，侧视图和俯视图一样宽，即“长对正，宽相等，高平齐”(2)解决有关“斜二测画法”问题时，一般在已知图形中建立直角坐标系，尽量运用图形中原有的垂直直线或图形的对称轴为坐标轴，图形的对称中心为原点，注意两个图形中关键线段长度的关系【例1】 (1)一几何体的直观图如图，下列给出的四个俯视图中正确的是(B)AB CD(2)用斜二测画法
8、画一个水平放置的平面图形的直观图为如图所示的一个正方形，则原来的图形是(A) (3)已知三棱锥的俯视图与侧视图如图所示，俯视图是边长为2的正三角形，侧视图是有一条直角边为2的直角三角形，则该三棱锥的正视图可能是(C)解析 (1)由直观图可知，该几何体由一个长方体和一个截角三棱柱组成从上往下看，外层轮廓线是一个矩形，矩形内部有一条线段连接的两个三角形(2)由直观图可知，在直观图中多边形为正方形，对角线长为，所以原图形为平行四边形，位于y轴上的对角线长为2.(3)当正视图为等腰三角形时，则高应为2，且应为虚线，排除A，D项；当正视图是直角三角形，由条件得一个直观图如图所示，中间的线是看不见的线PA
9、形成的投影，应为虚线，故答案为C二空间几何体的表面积和体积(1)以三视图为载体的几何体的表面积问题，关键是分析三视图确定几何体中各元素之间的位置关系及数量(2)多面体的表面积是各个面的面积之和；组合体的表面积注意衔接部分的处理旋转体的表面积问题注意其侧面展开图的应用(3)若所给定的几何体是柱体、锥体或台体等规则几何体，则可直接利用公式进行求解其中，等积转换法多用来求三棱锥的体积(4)若所给定的几何体是不规则几何体，则将不规则的几何体通过分割或补形转化为规则几何体，再利用公式求解(5)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【例2】 (1)(2017北京卷
10、)某四棱锥的三视图如图所示，则该四棱锥的最长棱的长度为(B)A3B2C2D2(2)(2016全国卷)如图，网格纸上小正方形的边长为1，粗实线画出的是某多面体的三视图，则该多面体的表面积为(B)A1836B5418C90D81解析 (1)由三视图还原为如图所示的四棱锥ABCC1B1，从图中易得最长的棱为AC12.(2)由三视图可知，该几何体是底面为正方形(边长为3)，高为6，侧棱长为3的斜四棱柱，其表面积S2322332365418，故选B三与球有关的切、接问题(1)正方体的内切球的直径为棱长，外接球的直径为正方体的体对角线长，此问题也适合长方体，或由同一顶点出发的两两互相垂直的三条棱构成的三棱
11、柱或三棱锥(2)直棱柱外接球的球心到直棱柱底面的距离恰为棱柱高的.求球的半径关键是找到由球的半径构成的三角形，解三角形即可求球的半径(3)球与旋转体的组合通常作出它们的轴截面解题(4)球与多面体的组合，通常过多面体的一条侧棱和球心，或“切点”“接点”作出截面图，把空间问题化归为平面问题【例3】 (1)(2017全国卷)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(B)ABCD(2)(2017全国卷)如图，圆形纸片的圆心为O，半径为5 cm，该纸片上的等边三角形ABC的中心为O.D，E，F为圆O上的点，DBC，ECA，FAB分别是以BC，CA，AB为底边的等
12、腰三角形沿虚线剪开后，分别以BC，CA，AB为折痕折起DBC，ECA，FAB，使得D，E，F重合，得到三棱锥当ABC的边长变化时，所得三棱锥体积(单位：cm3)的最大值为_4_.解析 (1)设圆柱的底面半径为r，则r2122，所以，圆柱的体积V1，故选B(2)方法一由题意可知，折起后所得三棱锥为正三棱锥，设ABC的边长为acm，则ABC的面积为a2，DBC的高为5a，则正三棱锥的高为，25a0，0a0，即x42x30，得0x2，则当x时，f(x)f(2)80，V4.所求三棱锥的体积的最大值为4.1(2017全国卷)某多面体的三视图如图所示，其中正视图和左视图都由正方形和等腰直角三角形组成，正方
13、形的边长2，俯视图为等腰直角三角形该多面体的各个面中有若干个是梯形，这些梯形的面积之和为(B)A10B12C14D16解析 由三视图可知该多面体是一个组合体，下面是一个底面是等腰直角三角形的直三棱柱，上面是一个底面是等腰直角三角形的三棱锥，等腰直角三角形的腰长为2，直三棱柱的高为2，三棱锥的高为2，易知该多面体有2个面是梯形，这些梯形的面积之和为212，故选B2若几何体的三视图如图所示，则该几何体的外接球的表面积为(A)A34B35C36D17解析 由几何体的三视图知它的底面是正方形且有一侧棱垂直于底面的四棱锥，可把它补成一个长、宽、高分别为3,3,4的长方体，该长方体的外接球即为原四棱锥的外
14、接球，所以4R2323242181634(其中R为外接球的半径)，外接球表面积为S4R234，故选A3已知点E，F，G分别是正方体ABCDA1B1C1D1的棱AA1，CC1，DD1的中点，点M，N，Q，P分别在线段DF，AG，BE，C1B1上以M，N，Q，P为顶点的三棱锥PMNQ的俯视图不可能是(C)解析 当M与F重合、N与G重合、Q与E重合、P与B1重合时，三棱锥PMNQ的俯视图为A；当M，N，Q，P是所在线段的中点时，三棱锥PMNQ的俯视图为B；当M，N，Q，P位于所在线段的非端点位置时，存在三棱锥PMNQ，使其俯视图为D，故选C4设甲，乙两个圆柱的底面积分别为S1，S2，体积分别为V1，
15、V2.若它们的侧面积相等，且，则的值是_.解析 设甲，乙两个圆柱的底面半径分别为r1，r2，高分别为h1，h2，则有2r1h12r2h2，即r1h1r2h2，又，则2.易错点不能巧妙运用长方体和正方体解题错因分析：不能借助长方体和正方体协助解题，使解题受阻【例1】 某几何体的一条棱长为m，在该几何体的正视图中，这条棱的投影是长为的线段，在该几何体的侧视图与俯视图中，这条棱的投影分别是长为和的线段，则m的值为()A3B2C4D2解析 将这条棱放在长方体内，设长方体的长、宽、高分别为a，b，c，对角线AC为该棱，CD为该棱的正视图，长为；AC为俯视图，长为，CB为侧视图，长为，则则AC2a2b2c
16、29，则AC3.答案 A【跟踪训练1】 一个多面体的三视图如图所示，则该多面体的体积为(A)ABC6D7解析 该几何体是正方体去掉两个角所形成的多面体(如图)，其体积为V2222111，故选A课时达标第39讲解密考纲考查空间几何体的结构特征与三视图、体积与表面积，以选择题或填空题的形式出现一、选择题1将长方体截去一个四棱锥，得到的几何体如图所示，则该几何体的侧视图为(D)解析 如图所示，点D1的投影为C1，点D的投影为C，点A的投影为B，故选D2某几何体的正视图和侧视图均如图所示，则该几何体的俯视图不可能是(D)解析 由几何体的正视图和侧视图，结合四个选项中的俯视图知，若为D项，则正视图应为，
17、故D项不可能，故选D项3某三棱锥的三视图如图所示，则该三棱锥的表面积是(B)A2B22CD解析 三棱锥的高为1，底面为等腰三角形，如图，因此表面积是2221222，故选B4(2017浙江卷)某几何体的三视图如图所示(单位：cm)，则该几何体的体积(单位：cm3)是(A)A1B3C1D3解析 由几何体的三视图可得，该几何体是由半个圆锥和一个三棱锥组成的，故该几何体的体积V32131，故选A5如图，网格纸上小正方形的边长为1，粗实线画出的是某多面体的三视图，则该多面体的各条棱中，最长的棱的长度为(B)A6B6C4D4解析 由三视图知，该几何体为三棱锥D1CEC1(如图所示)，平面CEC1平面D1C
18、1C，D1C1C为等腰直角三角形，CEC1为等腰三角形，且D1C1CC1，所以CEC1E2，CD14，D1E6，则该三棱锥最长的棱为6.6在如图所示的空间直角坐标系O xyz中，一个四面体的顶点坐标分别是(0,0,2)，(2,2,0)，(1,2,1)，(2,2,2)给出编号为的四个图，则该四面体的正视图和俯视图分别为(D)A和B和C和D和解析 由三视图可知，正视图与俯视图分别为.二、填空题7(2017江苏卷)如图，在圆柱O1O2内有一个球O，该球与圆柱的上、下底面及母线均相切记圆柱O1O2的体积为V1，球O的体积为V2，则的值是_.解析 设球O的半径为r，则圆柱的底面半径为r、高为2r，所以.
19、8等腰梯形ABCD，上底CD1，腰ADCB，下底 AB 3，以下底所在直线为x轴，则由斜二测画法画出的直观图ABCD的面积为_.解析 如图所示因为OE1，所以OE，EF，则直观图ABCD的面积为S(13).9某四棱锥的三视图如图所示，则最长的一条侧棱的长度是_.解析 由三视图知，该几何体为一个四棱锥PABCD，其中PA底面ABCD，底面ABCD是直角梯形，ADBC，AB2AD4，ADAB，PA2，该四棱锥的最长的棱为PC.三、解答题10如图，在四棱锥PABCD中，底面ABCD为正方形，PC与底面ABCD垂直，该四棱锥的正视图和侧视图如图所示，它们是腰长为6 cm的全等的等腰直角三角形(1)根据
20、图所给的正视图、侧视图，画出相应的俯视图，并求出该俯视图的面积；(2)求PA解析 (1)该四棱锥的俯视图是边长为6 cm的正方形(内含对角线)，如图，其面积为36 cm2.(2)由侧视图可求得PD6.由正视图可知AD6，且ADPD，所以在RtAPD中，PA6 (cm)11现需要设计一个仓库，它由上下两部分组成，上部的形状是正四棱锥PA1B1C1D1，下部的形状是正四棱柱ABCDA1B1C1D1(如图所示)，并要求正四棱柱的高O1O是正四棱锥的高PO1的4倍(1)若AB6 m，PO1 2 m，则仓库的容积是多少？(2)若正四棱锥的侧棱长为6 m，则当PO1为多少时，仓库的容积最大？解析 (1)由
21、PO12知O1O4PO18.因为A1B1AB6，所以正四棱锥PA1B1C1D1的体积V锥A1BPO162224(m3)；正四棱柱ABCDA1B1C1D1的体积V柱AB2O1O628288(m3)所以仓库的容积VV锥V柱312(m3)(2)设A1B1a(m)，PO1h(m)，则0h6，O1O4h.连接O1B1.因为在RtPO1B1中，O1BPOPB，所以2h236，即a22(36h2)于是仓库的容积VV柱V锥a24ha2ha2h(36hh3)，0h6，从而V(363h2)26(12h2)当0h2时，V0，V是单调增函数；当2h6时，V0，V是单调减函数故当h2时取得极大值，也是最大值因此，当PO12 m时，仓库的容积最大12如图，在棱长为6的正方体ABCDA1B1C1D1中，E，F分别在C1D1与C1B1上，且C1E4，C1F3，连接EF，FB，BD，DE，DF，求几何体EFC1DBC的体积解析 如图，连接DC1，那么几何体EFC1DBC被分割成三棱锥DEFC1及四棱锥DCBFC1，那么几何体EFC1DBC的体积为V346(36)66125466.故所求几何体EFC1DBC的体积为66.